§15. Закон сохранения энергии электромагнитного поля в веществе.

Повторяя выкладки, проведенные в параграфе (§13) мы получаем :

(1)

Эта формула выражает закон сохранения энергии электромагнитного поля в веществе и дает основания для введения плотности энергии поля:

(2)

и плотности потока энергии:

(3)

Эти формулы справедливы для покоящихся сред общего вида, так как при выводе не накладывалось никаких ограничений на поля и на среду.

Аналогично, для импульса получаем закон изменяется того же вида, что для системы зарядов и поля в вакууме, но с другими значениями и.

(4)

(5)

Глава 2. Специальная теория относительности.

§16. Исторические предпосылки возникновения специальная теория относительности (сто).

1. Основные черты классических возникновений в физике конца 19 века.

1. Любая физическая теория должна строится по образу и подобию механики. Всякое физическое явление можно считать существенным лишь тогда, когда построена его механическая модель.

2. Единственно возможный вид физической закономерности - динамическая закономерность классической механики (начальное состояние системы) полностью предопределяет поведение системы в любой последующий момент времени.

3. Все физические процессы происходят в пространстве и времени со следующими свойствами, установленными в классической механике:

Пространство

а) изотропно (все направления равноправны);

б) однородно (все точки равноправны);

в) евклидово;

При этом свойства пространства не зависят от движения материальных тел.

Время

а) одномерно и однонаправлено;

б) непрерывно;

в) однородно;

Полагалось, что можно ввести единое мировое время, текущее равномерно и одинаково во всех точках независимо от движения физических тел.

2. Преобразования Галилея.

Для того, чтобы охарактеризовать движение тел в пространстве, необходимо указать систему отсчета, относительно которой это движение происходит. Под системой отсчета в физике понимают некоторую систему тел, относительно которой рассматривается движение, снабженную часами (в качестве которых может служить любой периодический процесс).

Среди всех систем отсчета особое место занимает инерциальные системы отсчета (ИСО), т.е. такие, в которых справедлив закон инерции Ньютона. Особая роль ИСО связана с тем, что в них движение имеет наиболее простой вид. Из классической механики известно, что радиус-вектор и скоростьматериальной точки относительно некоторой ИСОсвязаны с радиус-вектороми скоростьюотносительно системы, не ускоренно движущейся по отношению ксоотношениями:

(1а)

(1б)

Здесь - постоянный вектор, и для простоты предполагается, что в начальный момент времениначала обеих систем совпадали. Напомним, что в классической механике:

(1в)

Из формулы (1б) заключаем, что

(2)

где и- ускорение относительнои. Т.е. если ускорение изолированной точки равна нулю относительно, то оно равно нулю и относительно. Следовательно, для любыхдвижущееся не ускоренно относительнотоже инерциальная СО.

Таким образом преобразования (1а) – (1в) описывают переход от одной ИСО к другой. Они называются преобразованиями Галилея. Формула (1б) носит название закона сложения скоростей.

На основании обобщения опытных данных Галилей сформулировал следующий классический принцип относительности: Законы механики одинаковы в любой ИСО. Или другими словами законы классической механики инвариантны относительно преобразований Галилея. Это, в частности, означает, что никакими экспериментами нельзя обнаружить факт абсолютного движения. Термины “покой” и “равномерное и прямолинейное движение” имеет относительный характер. Понятие же абсолютного же движения и покоя не имеет реального содержания.

Замечание: создатель классической механики Ньютон доказал возможность обнаружения такого движения. Он считал, что движение или покой могут иметь место в абсолютном пространстве, существующем само по себе, безотносительно к чему-либо.

Взгляды на абсолютное пространство, как на некоторую исходную привилегированную СО продержались до начала нашего века (в виде различных модификаций теории мирового эфира).