4. Тяготение и относительность

Заслуживает ещё обсуждения видоизменение ньютонова закона тяготе­ния сделанное А Энштейном

Оказывается несмотря на вызванное им воодушевление ньютонов закон тяготения всё же неверен

Учитывая требования теории относительности энштейн видоизменил этот закон

Согласно Ньютону тяготение действовало мгновенно

Это значит вот что : сдвинув массу мы должны в тот же момент по­чувствовать изменение силы в результате смещения

Стало быть таким способом можно посылать сигналы с бесконечной скоростью

А Энштейн выдвинул дрврды что невозможно посылать сигналы быстрее скорости света

Закон тяготения таким образом должен быть ошибочным

Если исправить его учтя запаздывание то получится уже новый закон тяготения Эйнштейна

Одна из особенностей нового закона легко укладывается в голове: По теории относительности Эйнштейна всё любой объект обладающий энергией обладает и массой в том смысле что он должен тяготеть к другим объектам

E=mc²

Даже световой луч имеет "массу" ибо он обладает энергией

И когда луч света неся с собой энергию проходит мимо Солнца то Солнце его притягивает

И луч уже идёт не по прямой а искривляется

Например во время солнечных затмений звёзды окружающие Солнце ка­жутся сдвинутыми с того места где они наблюдались бы если бы солнца не было

И это явление и впрямь наблюдалось

И наконец сопоставим тяготение с другими теориями

В последние годы выяснилось что любая масса обязана своим проис­хождением мельчайшим частицам и что существует несколько видов взаимодействия например ядерные силы и т д

Ни одна из этих ядерных или электрических сил пока тяготения не объясняет

Квантово-механические стороны природы мы пока ещё не распространили на тяготение

Когда на малых расстояниях начинаются квантовые эффекты то тяго­тение оказывается ещё настолько слабым что нужды в квантовой тео­рии тяготения не возникает

С другой стороны для последовательности наших физических теорий было бы важно понять должен ли закон Ньютона с внесённым в него Эйнштейном видоизменением быть изменён и дальше с тем чтобы согла­совываться с принципом неопределённости

Это последнее видоизменение пока не сделано

Лекция 7

Законы сохранения в классической и современной физике.

Содержание:

1. Философское значение законов сохранения и превращения в совре­менной физике.

2. Закон сохранения массы.

3. Закон сохранения и превращения энергии.

   1. Работа, мощность, энергия.

 Законы сохранения в классической и современной  физике.

1.Философское значение законов превращения и сохранения в совре­менной физике.

Развитие естествознания, и прежде всего физики, дает новые и но­вые данные подтверждающие незыблемость всеобщего закона сохранения и превращения материи и движения, отображаемого с помощью частных зако­нов сохранения и превращения, число которых в физике все время увели­чивается.

Среди всех законов природы законы сохранения и превращения играют особую роль, будучи одним из методов познания скрытых сил природы.

Классики диалектического материализма придавали основополагающее значение для материализма известным им законам сохранения и прежде всего законам сохранения массы и энергии.

Значение закона сохранения и превращения энергии как абсолютного закона природы впервые в науке показал Ф. Энгельс.

Следует подчеркнуть, что Энгельс отличая однопорядковость энергии и движения, указывал, что понятие энергии уже понятие движения, кото­рое понимается как изменение вообще, что энергию можно определить как меру перехода одной формы движения в другую при их взаимных превраще­ниях.

В то время в науке были известны законы сохранения массы, элект­рического заряда, энергии, импульса, момента количества движения( мо­мента импульса).

Было открыто А. Эйнштейном соотношение между массой и энергией, но не были известны многие другие свойства материи, формы движения и мно­гие законы сохранения, такие как закон сохранения четности, закон сох­ранения ядерного заряда, закон сохранения зарядовой симметрии, закон сохранения изотопического спина, закон сохранения страпности, закон сохранения лептного заряда и другие, роль которых в познании законо­мерности природы исключительно велика.

В отличие от других законов с познанием закона сохранения непре­рывно связано появление нового, фундаментального понятия физики, к ко­торому он относится.

Такое выделение инвариантной характеристики движения, пространс­тва, времени, материи представляет собой существенный и необходимый шаг в познании.

Инвариантность . (от лат. invariabilis - неизменный) - свойство ве­личин, уравнений, законов оставаться неизменным, сохраняться при опре­деленных изменениях координат и времени.

Например: Законы движения в классической механике инвариантны относительно пространственно-временных преобразований Галилея: Преобразование координат Галилея:

частный случай, когда система (с координатами) движется относительно системы (с координатами) равномерно и прямолинейно со скоростью вдоль положительного направле­ния оси.

В классической механике предполагается, что ход времени не зави­сит от относительного движения систем отсчета, т.е. записанные отношения справедливы лишь в случае классической меха­ники ( ), а при скоростях, сравнимых со скоростью света, преобразования Галилея заменяются более общими преобразованиями Лорен­ца ( об этом поговорим через несколько лекций).

При переходе от старой теории к новой прежнее свойство инвариант­ности или остается или обобщается, но не отбрасывается.

Инварианство вытекает из материального единства мира, из принци­пиальной однородности физических объектов и их свойств.

Тенденция сохранения, присущая материальным объектам и формам их существования, отражается в науке с помощью понятий об их сохраняющих­ся характеристиках, которые представляют собой единство объективного и субъективного.

Объем этих понятий может и увеличиваться и уменьшаться в ходе познания, содержание отдельных понятий может входить в содержание но­вых, более общих понятий.

Но так как тенденция сохранения неразрывно связана с тенденцией изменения, закон сохранения или совокупность ряда законов сохранения характеризует не только сохранение, но и превращение, изменение.

Одной из характерных особенностей законов сохранения является то, что они могут проявляться в форме ограничений или даже категорических запретов, накладываемых на те или иные процессы в определенных усло­виях.

С этого часто и начинается их познание. Когда человек сталкивает­ся с принципиальной невозможностью каких-либо процессов, он приходит в конечном итоге к открытию новой сохраняющейся величины.

При этом важная черта законов сохранения заключается в том, что они в общей форме определяют возможность или невозможность тех или иных процессов независимо от их конкретной природы.

Это одно из проявлений их абсолютности и всеобщности, принципи­ально отличной от других законов природы. Например:

Если закон сохранения и превращения отображает одну из характер­ных, общих сторон, присущих всем формам движения, любым видам взаимо­действий, и выполняется с абсолютной точностью (в изолированных систе­мах), то, скажем, закон всемирного тяготения Ньютона относится к опре­деленной сфере материальных взаимодействий (гравитационных) и даже в этой сфере не является абсолютно точным. (закон тяготения Эйнштейна, общая теория относительности)

Существенным для познания является также то, что очень часто одно лишь применение законов сохранения дает возможность выяснить сущность конкретного явления.

Т.о. законы сохранения, число которых растет по мере развития фи­зических знаний, является важнейшим средством для теоретического обоб­щения новых данных, получаемых в ходе физических исследований, для создания новых теорий, заключающих в себе частицу абсолютной истины, предсказывающих новые явления, направляющих экспериментальный поиск с целью достижения результатов.

Законы сохранения служат незаменимым инструментом нашего познания.