Принцип относительности в специальной теории относительности (СТО) Эйнштейна
ПРИНЦИПЫ И КОНЦЕПЦИИ
по дисциплине "Концепции современного естествознания"
Конспект лекций
Принцип универсальности
Все фундаментальные законы физики применимы к объектам всего мира, доступным нашим наблюдениям с помощью самых совершенных и чувствительных приборов, что свидетельствует о материальном единстве природы и Вселенной в целом.
Принцип близкодействия
Взаимодействие между заряженными телами осуществляется посредством физических полей с конечной скоростью, не превышающей скорость распространения света.
Принцип дальнодействия
Взаимодействие между телами осуществляется с бесконечно большой скоростью, практически мгновенно, в пустом пространстве.
Принцип детерминизма (причинно-следственных связей)
Детерминизм (с лат. determino определяю)
Принцип детерминизма указывает на связь между отдельными состояниями видов и форм материи в процессе ее движения и развития.
Предшествующие состояния материи в процессе ее движения и развития называют причинами, а вызываемые этим взаимодействием изменения –следствиями.
"Ни одна вещь не возникает беспричинно, но все возникает на каком- нибудь основании и в силу необходимости" (Демокрит).
Детерминизм отвергает случайность и противостоит индетерминизму.
Принцип тождественности
Для микрообъектов состояние их системы частиц, получающихся друг из друга перестановкой частиц местами, нельзя различить ни в каком эксперименте (взаимодействие в ядре атома между протоном и нейтроном).
Три принципа научного познания
6.1. В основе естественн0-научного познания лежит причинно-следствнная связь (принцип детерминизма).
6.2. Критерием истинности естественно-научного знания является опыт, эксперимент, практика.
6.3. Любое естественно-научное знание относительно.
Принципы симметрии
Симметрия (с греч. symmetria - "соразмерность, пропорциональность, одинаковость в расположении частей"). Симметрия предполагает неизменность объекта (каких-то свойств объекта ) по отношению к каким-нибудь преобразованиям, операциям, выполняемым над объектом.
Симметрия выражает сохранение какого-либо свойства при каких-то изменениях, иначе сохранение чего-то, несмотря на изменения.
Симметрия показывает тот способ согласования многих частей, с помощью которых они объединяются в целое.
Теорема Эмми Нётер(1882-1935)
Если свойства системы не меняются при каком-либо преобразовании переменных, то этому соответствует сохранение некоторой физической величины.
Устанавливает связь между свойствами симметрии физической системы и законами сохранения.
Следствия из теоремы Эмми Нётер
Из однородности пространства следует закон сохранения импульса.
Из изотропности пространства следует закон сохранения момента импульса.
Из однородности времени следует закон сохранения энергии.
Следствиями законов симметрии являются законы сохранения классической механики, которые основаны на симметрии свободного (вблизи нет тел большой массы) пространства и времени (Теорема Эмми Нётер).
Законы сохранения в физике, в том числе в квантовой механике, кристаллографии основаны на законах симметрии.
Из калибровочной инвариантности поля следует закон сохранения электрического заряда.
Корпускулярный и волновой аспекты оптических явлений во многом эквивалентны друг другу, заключают в себе тождественные моменты и значит, по отношению друг к другу симметричны.
Электрические и магнитные поля симметричны.
Единство симметрии и асимметрии нужно рассматривать как всеобщее явление, присущее объективной реальности. Симметрия покоя и равномерного прямолинейного движения была установлена на основе их противоположности.
Законы сохранения энергии и импульса содержат в себе взаимную асимметрию: энергия- скаляр, импульс- вектор, но между ними существует глубокая связь, раскрытая теорией относительности.
Асимметричность условий не исключает существования закономерностей и инвариантности законов.
Изучение связи между симметрией, асимметрией и законом идает возможность более глубоко представить и содержание категорий, и и их роль в нашем познании.
Принцип динамизма
В мире ничего нет постоянного. Как живая, так и неживая материя изменяются с течением времени в процессе их взаимодействия, развития, взаимовлияния и движения.
Принцип инвариантности. Механический принцип инвариантности и относительности Галилея.
Нет абсолютного движения, механическое движение относительно (относительно выбранной системы отсчета).
Все законы классической механики инвариантны (одинаковы) при переходе из одной инерциальной системы в другую.
Инерциальными системами называются системы, которые относительно друг друга покоятся или находятся в состоянии равномерного и прямолинейного движения.
При переходе из одной инерциальной системы к другой координаты тела, скорость, импульс, кинетическая энергия изменяются, а время, масса, ускорение, сила, все законы Ньютона остаются неизменными, т.е. инвариантными.
Принцип относительности в специальной теории относительности (СТО) Эйнштейна
Законы движения двух материальных субстанций – вещества и поля – существенно различны.
Из преобразований Лоренца следовало, что пространственные и временные преобразования не являются независимыми: в преобразование координат входит время, а в преобразовании времени входят координаты, что время в разных системах координат течет по-разному.
Из СТО следует, что время, линейные размеры и масса тел являются относительными. Их величина зависит от того, в какой инерциальной системе координат мы их рассматриваем.
Реальный мир представляет собой не трехмерное, а четырехмерное
пространство, поскольку оно должно включать время, так как пространственные и временные координаты неразрывно связаны друг с другом и равноправны, образуя четырехмерный пространственный континуум.
Следствия из СТО
1.Длина отрезков в движущейся системе координат сокращается.
2.Время в движущейся системе координат замедляется.
3. Масса в движущейся системе координат увеличивается с ростом его скорости.
4. Установлена новая зависимость между энергией и массой: E=m·c2 , где c –скорость света.
Постулаты Эйнштейна
1. Все законы физики (для механики и электродинамики) инвариантны при переходе из одной инерциальной системы к другой*.
2. Во всех инерциальных системах скорость света в вакууме постоянна и не зависит от скорости приемника и источника света.**
Скорость света в вакууме в инерциальной и неинерциальной системе отсчета будет неизменной.
* Первый постулат справедлив при выполнении второго.
** Скорость приемника и источника света не может быть близка к скорости света.