Теорія відносності

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Теорія відносності Альберта Ейнштейна — комплекс з двох фізичних теорій: спеціальної теорії відносності (СТВ) та загальної теорії відносності (ЗТВ), відомої також як теорія гравітації Ейнштейна.

Історія[ред.ред. код]

Наприкінці 19-го століття фізика зіткнулася з важкою і принциповою проблемою: неможливістю експериментального визначення швидкості руху Землі відносно ефіру, а, отже, неможливістю експериментального підтвердження гіпотези існування ефіру, на якій ґрунтувалася електродинаміка. Основні рівняння електродинаміки, побудовані на основі припущення, що електромагнітні хвилі розповсюджуються в певній невагомій речовині, здавалося мали сенс лише в системі відліку, жорстко зв'язаній з цією речовиною.

Основні рівняння електродинаміки не є інваріантними відносно перетворень Галілея. Тобто, при переході від одної інерційної системи відліку за законом

 x' = x +vt \,,

де v — швидкість руху штрихованої системи відліку відносно нештрихованої, загальний вигляд основних рівнянь електродинаміки змінюється. Ця обставина не викликала занепокоєння доти, доки вважалося, що основні рівняння електродинаміки справедливі тільки для одної системи відліку, в якій ефір непорушний.

Досліди Майкельсона (1887) показали, що ефіру, мабуть, не існує. Згодом були відкриті перетворення, відносно яких система основних рівнянь електродинаміки є інваріантною. Ці перетворення отримали назву перетворень Лоренца.

В 1905 році Альберт Ейнштейн сміливо постулював справедливість рівнянь електродинаміки в будь-якій інерційній системі відліку[1]. Таким чином, фундаментальна стала — швидкість світла — однакова для будь-якої інерційної системи відліку, а от довжина і час змінюються при переході від однієї системи до іншої за законом, який задають перетворення Лоренца. Відповідно, будь-який закон фізики повинен бути лоренц-інваріантним, включно із законами Ньютона, які повинні бути записані з врахуванням зміни в поняттях довжини і часу. При малих швидкостях ці зміни дуже незначні і починають проявлятися лише при швидкостях, близьких до швидкості світла.

В 1916 році Ейнштейн опублікував узагальнення теорії відносності на неінерційні системи відліку, водночас будуючи теорію гравітації.

Спеціальна теорія відносності[ред.ред. код]

Стаття Ейнштейна «До електродинаміки тіл, що рухаються» (1905) окреслила засади спеціальної теорії відносності, основні постулати якої:

Наслідком спеціальної теорії відносності є принцип причинності. Будь-яка інформація не може передаватися зі швидкістю, що перевищувала б швидкість світла у вакуумі, інакше завжди знайшлася б система відліку, в якій наслідок передував би причині.

Оскільки фізичні тіла не можуть рухатися зі швидкістю, більшою за швидкість світла, при наближенні до швидкості світла енергія будь-якого масивного тіла необмежено зростає.

Спеціальна теорія відносності базується на перетвореннях Лоренца, вимагаючи, щоб будь-яка фізична теорія була інваріантною щодо цих перетворень.

Загальна теорія відносності[ред.ред. код]

Теорія гравітації була опублікована Ейнштейном в 1916. Вона запропонувала рівняння, які узагальнюють принципи спеціальної теорії відносності на неінерційні системи відліку й закон всесвітнього тяжіння Ньютона.

В основі теорії принцип еквівалентності, який стверджує, що не існує фізичного експерименту, який би міг відрізнити дію однорідного гравітаційного поля на спостерігача від його рівноприскореного руху.

Теорія використовує для побудови математичної моделі гравітації апарат диференціальної геометрії та тензорного числення. Гравітація розглядається як наслідок викривлення простору-часу в присутності матерії.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Albert Eistein. Zur Elektrodynamik bewegter Körper. Annalen der Physik, (1905)

Література[ред.ред. код]

  • Относительности теория // Физическая энциклопедия, т. 3. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1992, с. 493–501. (рос.)
  • Гарднер М. Теория относительности для миллионов. — М.: Атомиздат, 1967. — 192 с.
  • Дьюрелл К. Азбука теории относительности. — М.: Мир, 1970. — 160 с.
  • Жданов В. І. Вступ до теорії відносності. — К.: ВПЦ "Київський університет", 2008. — 290 с.
  • Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теория поля // Теоретическая физика. — М.: Физматлит, 2006. — Т. 2. — 536 с.
  • Мёллер К. Теория относительности. — М.: Атомиздат, 1975. — 400 с.
  • Паули В. Теория относительности. — М.: Наука, 1991. — 328 с.
  • Синг Дж. Беседы о теории относительности. — М.: Мир, 1973. — 168 с.
  • Утияма Р. Теория относительности. — М.: Атомиздат, 1979. — 208 с.
  • Эйнштейн А. Сущность теории относительности. — М.: ИЛ, 1955. — 157 с.

Посилання[ред.ред. код]


Фізика Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.