- •Тема 6 Релятивистская физика: теория относительности план
- •Тема 6 1
- •1. Физика и редукционизм,
- •1.1. Почему физика считается главной из естественных наук?
- •1.2. Почему законы физики являются «кирпичиками» познания?
- •2. Физика и наглядность
- •2.1. Какие обстоятельства мешают понять современную физику?
- •2.2. С чем связан прогресс в современной физике? Какова роль мысленного эксперимента?
- •2.3. Как происходила борьба за отказ от принципа непосредственной наглядности (н. Коперник, т. Браге, и. Кеплер)?
- •2.4. Что нового внесла физика хх века в борьбу с принципом непосредственной наглядности?
- •3. Теория относительности
- •3.1. Как формулируется принцип относительности Галилея?
- •3.2. Как стал формулироваться принцип относительности в хх веке?
- •3.3. Как определяется относительность в теории относительности?
- •3.4. К какому парадоксу привели экспериментальные данные о постоянстве скорости света?
- •3.5. Что предложил х. Лоренц, пытаясь разрешить этот парадокс?
- •3.6. К каким выводам пришел а. Эйнштейн в 1905 году?
- •3.7. В соответствии с каким критерием была принята теория относительности а. Эйнштейна?
- •3.8. Как традиционно рассматривались в философии и классической механике пространство и время?
- •3.9. Какой вывод следует из специальной теории относительности (сто)а. Эйнштейна?
- •3.10. Какие явления связаны в общей теории относительности (ото) а. Эйнштейна? Какой переворот в физике произвела эта теория?
- •3.11. Какую роль, согласно ото, играют массы, создающие поле тяготения?
- •3.12. Что происходит с геометрией пространства при переходе к космическим масштабам?
- •3.13. В чем, согласно теории относительности а. Эйнштейна, выражается единство пространства и времени?
- •3.14. Как теория относительности связала массу и энергию?
- •3.15. Каковы постулаты, на которых основывется теория относительности, и ее следствия?
- •3.16. Были ли успешными попытки создать единую теорию поля?
- •3.17. Что означает слово «понимать», по в. Гейзенбергу?
2.3. Как происходила борьба за отказ от принципа непосредственной наглядности (н. Коперник, т. Браге, и. Кеплер)?
Возможно на знаменитые мысленные эксперименты Галилея подвигло создание гелиоцентрической системы мира выдающимся польским ученым Николаем Коперником10 (1473-1543), ставшее еще одним примером отказа от непосредственной наглядности. Главный труд Коперника «Об обращении небесных миров» подвел итог его наблюдениям и размышлениям над этими вопросами в течение более 30 лет.
Датский астроном Тихо Браге11 (1546-1601) ради спасения наглядности выдвинул в 1588 году гипотезу, согласно которой вокруг Солнца вращаются все планеты за исключением Земли, последняя неподвижна и вокруг нее обращаются Солнце с планетами и Луна. И только Иоганн Кеплер12 (1571-1630), установив три закона планетарных движений13, носящих его имя (первые два - в 1609, третий — в 1618 г.) окончательно подтвердил справедливость учения Коперника.
2.4. Что нового внесла физика хх века в борьбу с принципом непосредственной наглядности?
Итак, прогресс науки Нового времени определили идеализированные представления, порывающие с непосредственной реальностью. Однако, физика XX века заставляет нас отказаться не только от непосредственной наглядности, но и от наглядности как таковой.
Это препятствует представлению физической реальности, но позволяет лучше осознать справедливость слов Эйнштейна, что «физические понятия суть свободные творения человеческого разума и не однозначно определены внешним миром» (Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики.- С. 30).
«В нашем стремлении понять реальность мы отчасти подобны человеку, который хочет понять механизм закрытых часов. Он видит циферблат и движущиеся стрелки, даже слышит тиканье, но не имеет средств открыть их корпус. Если он остроумен, он может нарисовать себе некую картину механизма, которая отвечала бы всему, что он наблюдает, но он никогда не может быть вполне уверен в том, что его картина единственная, которая могла бы объяснить его наблюдения» (Там же. - С. 30).
-
Обратить внимание:
Произошло изменение в понимании природы физических понятий. Их перестали трактовать как результат непосредственного отражения объективной реальности.
Физические понятия – результат творчества нашего разума.
Отсюда: физик теперь осознает, что его картина реальности – не единственная картина, которая могла бы объяснить его наблюдения.
Отказ от наглядности научных представлений является неизбежной платой за переход к исследованию более глубоких уровней реальности, не соответствующих эволюционно выработанным механизмам человеческого восприятия.
3. Теория относительности
3.1. Как формулируется принцип относительности Галилея?
Еще в классической механике был известен принцип относительности Галилея14: «Если законы механики справедливы в одной системе координат, то они справедливы и в любой другой системе, движущейся прямолинейно и равномерно относительно первой» (Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики.- С. 130).
Такие системы называются инерциальными15, поскольку движение в них подчиняется закону инерции, гласящему: «Всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если только оно не вынуждено изменить его под влиянием движущих сил» (Там же.-С. 126).
