7 Уравнений теории Максвелла.
Основной вывод: возможность автономного существования электромагнитного поля, как особого вида материи.
Электромагнитная волна - переменное электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью.
4.4. Сто и концепция единого пространства-времени
В классической физике природа предстала в виде двух картин мира: механистической и электромагнитной.
Между ними возникли противоречия.
В классической механике пространство и время:
абсолютны,
независимы друг от друга,
не связаны с материей.
Принцип относительности Галилея: во всех инерциальных системах отсчета все механические явления протекают одинаково.
Вывод: Ньютоновская механика является частным случаем СТО и вполне применима для движений со скоростями, много меньше скорости света в вакууме.
Релятивистская динамика
Согласно СТО, каждое тело обладает энергией покоя (собственной энергией) Е0 = mc2.
Закон взаимосвязи энергии и массы: энергия и масса являются двумя однозначно связанными характеристиками материи: DЕ = Dmc2 .
4.5. Общая теория относительности
Расширенный принцип относительности: во всех и инерциальных и неинерциальных системах отсчета все физические явления протекают одинаково.
Принцип инвариантности скорости света: во всех системах отсчета скорость света в вакууме одинакова.
Принцип эквивалентности инертной и гравитационной масс: кинематические эффекты, возникающие под действием гравитационных сил, эквивалентны эффектам, возникающим под действием ускорения.
Свойства пространства-времени зависят от поля тяготения. В поле тяготения пространство обладает кривизной.
4.2. Свойства пространства-времени и законы сохранения
Пространство и время объективны и реальны.
Пространство и время являются универсальными, всеобщими формами существования материи.
Пространство обратимо (в каждую точку пространства можно снова и снова возвращаться) и трехмерно.
Время необратимо и одномерно.
Пространство и время обладают симметрией.
Платон: «Быть прекрасным, значит быть симметричным и соразмерным».
Симметрия – инвариантность структуры, свойств, формы материального объекта относительно его преобразований (сдвигов, вращений, и т.д.).
Из симметрии относительно сдвигов следует свойство, называемое однородностью.
Из симметрии относительно поворота следует свойство, называемое изотропностью.
ПРОСТРАНСТВО обладает:
однородностью - отсутствие в нем каких-либо особых точек,
изотропностью - равноправность всех возможных направлений.
ВРЕМЯ обладает только однородностью - равноправие всех его моментов.
Законы сохранения и симметрия
Симметрия и законы сохранения являются взаимосвязанными проявлениями фундаментальных свойств материи.
Теорема Эмми Нетёр, немецкий математик (1882-1935 г.):
Каждой симметрии физической системы соответствует закон сохранения. Однородности пространства и времени соответствуют законы сохранения импульса и энергии, а изотропности пространства – закон сохранения момента импульса.
Законы сохранения выполняются в изолированной (или замкнутой) системе - на тела которой не действуют внешние силы или они скомпенсированы.
Симметрия обладает признаком всеобщности, поэтому связанные с ней законы сохранения фундаментальны.