Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат

Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат

Содержание

Введение. 3

1. Теория электрического поля Максвелла. 4

2. Переход от электрической теории Максвелла к 100 Эйнштейна. 6

3. Особая теория относительности А.Эйнштейна. 11

Заключение. 14

Перечень литературы.. 15

Введение

Для физика начала XIX в. не было понятия о поле как реаль­ной среде, являющейся носителем определенных сил. Но в первой половине XIX в. началось становление континуальной, полевой фи­зики Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат. Сразу с появлением волновой теории света фор­мировалась совсем новенькая парадигма физического исследова­ния — полевая концепция в физике. Тут особенная награда принадле­жит величавому британскому физику М. Фарадею.

Экспериментальные открытия Фарадея были отлично известны, и он еще при жизни заполучил большой авторитет и славу. Но к его теоретическим Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат взорам современники в наилучшем случае остава­лись безразличными. Первым направил на их суровое внимание Дж.К.Максвелл. Он воспринял эти представления, развил их и по­строил теорию электрического поля. Выработанное в оптике по­нятие «эфир» и сформулированное в теории электронных и магнит­ных явлений понятие «электромагнитное поле» поначалу сближают Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат­ся, а потом, уже сначала XX в., с созданием специальной теории относительности, вполне отождествляются.

Таким макаром, понятие поля оказалось очень полезным. Будучи сначала только вспомогательной моделью, это понятие становится в физике XIX в. все более и поболее конструктивной абстракцией. Она позволяла осознать многие факты, уже известные в области электри­ческих Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат и магнитных явлений, и предвещать новые явления. С течением времени становилось все более естественным, что этой абстракции соответствует некая действительность. Равномерно понятие поля за­воевало центральное место в физике и сохранилось в качестве 1-го из главных физических понятий.

1. Теория электрического поля Максвелла

Эта теория представлена в сжатой и обычный Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат (роскошной) форме в виде 6 уравнений в част­ных производных. Система взглядов, которая легла в базу уравнений Максвелла, получила заглавие теории электрического поля Макс­велла.

Хотя эта система уравнений имеет обычной вид, но чем больше сам Максвелл и его последователи работали над ни­ми, тем паче глубочайший смысл раскрывался им. Генрих Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат Герц, который экспериментально получил электрические из­лучения, предсказанные теорией Максвелла, гласил о неис­черпаемости уравнений Максвелла. Герц отмечал: «Нельзя учить эту изумительную теорию, не испытывая по време­нам такового чувства, как будто математические формулы живут своей жизнью, владеют своим разумом, - ка­жется, что эти формулы умнее Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат нас, умнее даже самого создателя, будто бы они дают нам больше, чем в свое время в их было заложено».

Нужно, но, отметить, что свои уравнения Максвелл получал время от времени вопреки правилам матема­тики. Для него начальными были физические идеи и со­ображения, которые он облекал без помощи других в ма­тематическую Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат форму. Потому для современников его теория смотрелась необычной и непонятной, и многими учеными воспринималась скептически до того времени, пока Герц не отдал ее всестороннее экспериментальное обос­нование. [2]

Посреди неизменных величии, входящих в уравнение Макс­велла, была константа с. Применив уравнение к определенному случаю, Максвелл отыскал, что она точно Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат совпадает со ско­ростью света. Процесс распространения поля будет продол­жаться нескончаемо в виде незатухающей волны, так как энергия магнитного поля в пустоте вполне перебегает в энергию электрического поля, и напротив. При этом свет, так же как и электрическое поле, распространя­ется в пространстве в виде поперечных волн со Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат скоростью с = 300 000 км/с. Из всех этих совпадений видно, что свет име­ет электрическую природу, что световой поток - это по­ток электрических волн. В световых волнах колебания совершают напряженности электронного и магнитного по­лей, а носителем волны служит само место, которое находится в состоянии напряжения.

Открытие Максвелла сопоставимо Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат по научной значимо­сти с открытием закона глобального тяготения Ньютона. Труды Ньютона привели к введению понятия всеобще­го закона тяготения, труды Максвелла - к введению понятия электрического поля и электромагнит­ной природы света. Работы Максвелла привели ученых к признанию нового типа действительности - электромагнит­ного поля, которое не совместимо с вещественными точками и Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат вещественной массой традиционной физики. Поле - это новенькая базовая физическая реаль­ность. Потому представления о поле должны высту­пать в качестве первичных, начальных понятий. Как отме­чал А. Эйнштейн, электрическое поле не нуждается даже в эфире, так как поле само является фундамен­тальной реальностью.

В работах по Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат принципным вопросам физики А. Эйн­штейн ввел понятие «программа Максвелла», которую тол­ковал как «полевую программу». Сам Эйнштейн стоял на по­зициях полевой программки и до конца собственной жизни стремился выстроить единую теорию поля, хотя и неудачно. [2]

В конце XIX века теория Максвелла стала играть ведомую роль в физике, и совместно Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат с тем она вступила в противоречие с МКМ. Заместо принципа дальнодейст­вия она выдвинула и доказала прямо обратный принцип близкодействия, согласно которому сило­вое действие передается от точки к точке. Скорость све­та включена в новейшую теорию, что хотя бы в сокрытой форме противоречит нескончаемо огромным скоростям, допускаемым в Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат традиционной физике. В конце концов, открыт новый тип физической действительности - поле, которое не сводится ни к вещественным точкам, ни к веществу, ни к атомам. Если к этому добавить обнажившиеся про­тиворечия и слабенькие стороны самой традиционной фи­зики, то станет понятно, что в конце XIX века стре­мительно Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат нарастал кризис механистической научной картины мира.

2. Переход от электрической теории Максвелла к 100 Эйнштейна

Теорию Максвелла ряд создателей интерпретируют как но­вую - электрическую научную картину мира. С этим нельзя согласиться: пере­ход от одной НКМ к другой может совершиться только при условии, если развитие естествознания приведет к качест­венно Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат новейшей трактовке не 1-го, а целой группы базовых понятий. Тогда как теория Максвелла в очевидном виде выдви­нула только один новый принцип - принцип близкодейст­вия. В остальном она просто вышла за рамки МКМ, посколь­ку не укладывалась в их, что само по себе не значит новейшей НКМ. Правда, теория Максвелла первой вышла Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат за рамки МКМ, потому предстоящая ломка МКМ была продолжени­ем дела, начатого Максвеллом.

С конца XIX - начала XX века ученые приступили к исследованию отменно новых объектов в сопоставлении с традиционной физикой, и на этой базе был получен целый ряд принципно новых результатов, позво­ливших дать новое толкование неким базовым Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат понятиям.

1-ое и, по-видимому, самое массивное воздействие на перестройку НКМ оказала теория относительности известного физика-теоретика XX столетия Альбер­та Эйнштейна (1879-1955).

Так как в теории относительности Эйнштейна огромную роль играет принцип относительности движения в формули­ровке Ньютона, то полезно снова привести ее. В первый раз этот принцип Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат ввел Галилей, о чем говорилось выше. С уче­том мыслях Декарта Ньютон уточнил и расширил формулиров­ку Галилея. А именно, в качестве систем отсчета он брал не тела, а декартову систему координат. [2]

Посреди систем отсчета выделяют инерциальные, особенность которых заключается в том, что для их производится прин Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат­цип относительности движения.

Принцип относительности движения значит, что во всех инерциальных системах отсчета механические процессы ин­вариантны. По другому говоря, два наблюдающего в одной и другой инерциальной системе отсчета увидят, что в их системах фи­зические процессы протекают идиентично. Это значит также, что переход от одной инерциальной системы отсчета Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат к другой осуществляется по правилам галилеевых преобразований, рассмотренных выше. И напротив, если при переходе от одной системы отсчета к другой правила галилеевых пре­образований не производятся, то и принцип относительности движения не производится, потому такие системы отсчета не будут инерциальными. Таким смыслом заполнен принцип относительности движения в традиционной механике.

Эйнштейн был Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат узким мыслителем, он всегда стремился очень упорядочить логическую структуру физических теорий. Физики-теоретики того вре­мени, включая Эйнштейна, стремились на теоретическом уровне и ло­гически упорядочить электродинамику Максвелла. В конечном итоге таких усилий появились новые теории особая и общая теория относительности Эйнштейна.

Теории электрического поля Максвелла были присущи Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат два недочета:

1. Она не совмещалась с принципом относительно­сти движения традиционной физики, так как ее урав­нения оказались неинвариантными относительно пре­образований Галилея. Это был значимый недостаток, так как вся практика подтверждала и подтверждает этот принцип, и никакая теория не опровергает его.

2. Полевая картина физической действительности Макс­велла оказалась Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат на теоретическом уровне неполной и логически противоречивой, потому что трактовка электронного по­ля и электрически заряженных частиц (носителей поля) не была увязана концептуально. Эйнштейн отмечал: тео­рия Максвелла хотя и верно обрисовывает поведение электрически заряженных частиц, но не дает теории этих частиц. Как следует, они должны рассматриваться на Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат базе традиционной механики как вещественные точ­ки, расположенные в пространстве дискретно, что про­тиворечит понятию поля. Поочередная полевая теория просит непрерывности всех частей теории. [2]

Решение этого вопроса, данное Эйнштейном, оригинально и менторски. Объектом исследования в традиционной механике были либо вещественные точки, либо точки места, либо моменты времени. Он отторгает все эти разделительные Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат «или».

Объектом теории относительности выступают «физические со­бытия» как целостные объекты, в каких объединены по­нятия материи, движения, места, времени. Физической реальностью, отмечал Эйнштейн, владеют не точки прост­ранства и не моменты времени, а только сами действия, опре­деленные 4-мя числами х, у, z, t. «Законы природы Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат при­мут более удовлетворительный исходя из убеждений логики вид, будучи выражены как законы в четырехмерном пространст­венно-временном континууме» [4].

Остановимся сейчас на рассмотрении первого не­достатка. Анализ показал, что уравнения Максвелла неинвариантны относительно галилеевых преобразо­ваний. Это означает, что при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой форма уравнений оказывалась Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат разной. Это равносильно тому, что в раз­ных системах отсчета один и тот же физический процесс осуществлялся по различным законам, что противоречит науке. Как уберечь теорию Максвелла от этого не­достатка?

В 1890 году Г. Герц искусственно подобрал систему урав­нений, инвариантных относительно галилеевых преобразо­ваний, которые в личном Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат случае покоящегося тела обраща­ются в уравнения Максвелла. Но уравнения Герца про­тиворечили опытно установленному всепостоянству скорости света (300 000 км/с).

Очередной вариант переработки уравнений Максвола предпринял голландский физик-теоретик Г.Лоренц, да и его уравнения оказались неинвариантными относительно галилеевых преобразований.

Тогда и поступили, как в той известной сказке Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат: «Ес­ли гора не идет к Магомеду, то Магомед идет к горе» Так как не удалось переформулировать уравнения Максвелла так, чтоб они стали инвариантными относительно галилеевых преобразований, то Лоренц предпринял оборотный ход: решил сами правила галилеевых преобразо­ваний изменить (проще говоря, подогнать) так, чтоб относительно этих правил уравнения Максвелла оказались инвариантными Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат.

Лоренцевы преобразования - это новые (хорошие от га­лилеевых) правила перехода от одной инерциалыюй системы отсчета к другой. Для одной точки в декартовой системе координат без штрихов при переходе к системе отсчета со штрихами лоренцевы преобразования устанавливают сле­дующие правила:

Как лицезреем, отличие правил лоренцевых преобразований от галилеевых значительно. Это Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат отличие станет еще больше видимым, если определять не координату вещественной точки, а размер макроскопического тела, к примеру, жесткого стерж­ня длиной l. Таковой стержень имеет исходную и конечную точки на оси х1 , х. Определив координаты этих точек и вычитая из координаты с огромным значением координату с наименьшим значением, получим Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат математическое выражение для длины (l ) и для времени (t ) передвигающегося стержня:

Тут l -длина передвигающегося стержня, l 0 - длина покоящеюся стержня, v - скорость движения стержня (системы отсчета), t - время покоящегося стержня, t0 - время передвигающегося стерж­ня, с - скорость света в пустоте. [2]

Разглядим соотношения l и t поначалу формально Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат. При малых значениях величины v, по сопоставлению со скоростью света, значением дроби и подкоренного выражения можно пре­небречь. Тогда l = l 0 и t = t 0 , что равносильно возврату от лоренцевых преобразований к галилеевым. Если же значения величины v довольно огромные (сравнимые со скоростью света), то значением подкоренного выражения нельзя пре Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат­небречь и оно будет уменьшаться. Соответственно этому значение величины l будет уменьшаться, а значение величи­ны t - возрастать. В таком случае с ростом скорости движе­ния (v) различия меж преобразованиями Лоренца и пре­образованиями Галилея будут нарастать.

Итак, Лоренц искусственно получил новые правила перехода от одной инсрпиалыюй системы Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат к другой. При всем этом уравнения Максвелла оказываются инвариант­ными в всех инерциальных системах отсчета. Одна­ко неведомой остается действительность самих преобразо­ваний Лоренца: имеют они физический смысл либо пег? Так как эти правила получены искусственно, то сам Лоренц отрешался придавать им физический смысл. Над ним довлели представления традиционной физики о Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат неизменности места и времени. [3]

По другому подошел к этому вопросу А. Эйнштейн. За фактом неплохой согласованности лоренцевых преобразований с теорией Максвелла он угадал реальный физический смысл самих преобразо­ваний. Для этого он предпринял попытку дедук­тивного построения теории, которая бы заполнила преобразования Лоренца физическим смыслом. По другому говоря, он Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат задался целью углубить пони­мание принципа относительности методом его раз­вертывания в теорию относительности.

3. Особая теория относительности А.Эйнштейна

В качестве постулатов дедуктивной теории он принял два принципа. Сначала - принцип относительности клас­сической физики, резко расширив его, распространив его не только лишь на механическое движение, да и на электрические Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат и световые процессы. Уже в начальной посылке Эйнштейн соединил традиционную механику и электрическую тео­рию Максвелла. В качестве второго постулата он взял прин­цип всепостоянства скорости света в пустоте. Так как скорость света в качестве константы включена в уравнения Максвел­ла, то Эйнштейн принял эту константу и для Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат традиционной физики. Тем паче что в конце XIX века экспериментально было накрепко установлено, что скорость света конечна, хотя и велика. Позднее было принято считать, что скорость снега в пустоте составляет приблизительно 300 000 км/с.

Таким макаром, постулатами личной теории отно­сительности являются два принципа.

1. Принцип относительности движения, которому Эйнштейн придал всеобщий нрав Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат, распространив его с механических на магнитные, электронные и све­товые процессы.

2. Принцип всепостоянства скорости света в пустоте, со­ставляющей 300 000 км/с. Эта скорость является макси­мальной вероятной скоростью распространения ма­териальных взаимодействий.

Из этих 2-ух физических принципов Эйнштейн поновой вывел математические правила преоб­разования Лоренца. Но сейчас Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат математическая форма соотношений l и t заполнена физичес­ким смыслом, так как их Эйнштейн вывел из физических посылок. Из соотношений l и t можно созидать, что, когда скорость движения те­ла становится сопоставимой со скоростью света, ли­нейный размер тела на физическом уровне сокращается в на­правлении его движения. С Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат течением времени происходят обратные конфигурации: его течение замед­ляется, ритмика течения времени растягивается. [1]

Если скорость движения тела приближается к скорости света, то тело сжимается в направлении движения до таковой степени, что преобразуется в плоскую фигуру (в лепешку). Означает, допускавшиеся в традиционной физике скорости, пре­вышающие скорость света в Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат пустоте, не имеют физического смысла. Отсюда следует, что скорость распространения ма­териальных взаимодействий в природе не может превосходить скорость света в пустоте.

Таким макаром, дедуктивные следствия из физичес­ких постулатов привели Эйнштейна к построению раз­вернутой содержательной теории, которую потом он на­зовет личной, либо специальной. Особая теория относительности (100) обобщает традиционную Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат физи­ку и электродинамику Максвелла и выступает как реля­тивистская физика, в какой дается новенькая теория таких понятий, как масса, движение, место, время.

В традиционной физике место оторвано от времени, и они рассматриваются как абсолютные. Абсолютны они поэтому, что оторваны от передвигающихся вещественных тел. Особая теория относительности устанавливает зависи Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат­мость места и времени от скорости движения мате­риальных тел. Не считая того, она устанавливает неразрывную связь места и времени, так как они меняются синхронно, и притом в обратных направлениях: при огромных скоростях движения тел их линейный размер сокра­щается в направлении движения, а ритмика течения времени растягивается Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат. Потому рассмотрение физических событий должно относиться к одному четырехмерному пространст­венно-временному континууму: х, у, z, t.

Свою критику традиционной механики Эйнштейн на­чал с пересмотра «абсолютного времени», понимаемого как одновременность всех событий в мире. В класси­ческой физике одновременности 2-ух событий в точках места А и В обосновывалась переносом Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат часов из одной точки в другую. Несостоятельность этого аргу­мента вытекает из факта конечной скорости распрост­ранения вещественных взаимодействий. [3]

Хотя 100 базируется на рассмотрении инерциальных систем отсчета, она все таки позволяет установить важную зависимость для ускоренного движения. В ре­лятивистской физике считается, что чем выше ско­рость движения Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат тела, тем сложнее прирастить ее. Пос­кольку сопротивление изменению скорости тела на­зывается его массой (инерционной), то отсюда следует, что масса тела растет с ростом скорости его дви­жения. В традиционной механике массу рассматрива­ют как постоянную величину - это релятивистская мас­са покоя. В 100 массу считают переменной величиной Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат, зависящей от скорости движения:

Это изменение массы можно найти только при огромных скоростях, к примеру, при движении электро­нов вокруг ядра атома, что и было потом установлено экспериментально.

После опубликования 100 Эйнштейн из зависимости массы от скорости движения математическим методом получил новое следствие - вывод о равенстве инертной и весовой массы.

Отсюда ученый сделал Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат два конструктивных вывода:

а) о равенстве весовой и инертной массы,

б) об эквивалентности массы и энергии.

Случай с кинетической энергией Эйнштейн обобщил на все формы энергии: энергия в хоть какой форме ведет себя как масса. Энергия является массой, а масса представляет собой энергию. Энергия и масса Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат преобразуются друг в друга по формуле:

E = m · c2

где Е - энергия, m - масса передвигающегося тела, с - скорость света в пустоте.

Заключение

Создание 100 было отменно новым шагом в развитии физи­ческого зания. От традиционной механики 100 отличается тем, что в физическое описание релятивистских явлений органически заходит наблюдающий со средствами наблюдения. Описание физичес Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат­ких процессов в 100 значительно связано с выбором системы коор­динат. Физическая теория обрисовывает не физический процесс сам по для себя, а итог взаимодействия физического процесса со средства­ми исследования. Обращая на это внимание, Эйнштейн в статье «К электродинамике передвигающихся тел» пишет: «Суждения всякой теории касаются соотношений меж Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат жесткими телами (координатными системами), часами и электрическими процес­сами»[5]. В 100 через понимание того, что нельзя дать описание физи­ческого процесса самого по для себя, можно только дать его описание по отношению к определенной системе отсчета, в первый раз в истории физики конкретно проявился диалектический нрав про­цесса зания, активность Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат субъекта зания, неотрывное взаимодействие субъекта и объекта зания.

Перечень литературы

1. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. – М.: Центр, 2001. – 208с.

2. Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Концепции современного естествознания. – СПб.: Альянс, 2000. – 320с.

3. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. – М.: Гардарики, 2000. – 476с.

4. Пахомов Б.Я. Становление современной научной Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности - реферат картины мира. – М., 1995.

5. Эйнштейн А. Собрание научных трудов. – М.: Просвещение, 1987.



perehvativanie-broshennogo-predmeta.html
pereimenovanie-v-leksike-sovremennogo-nemeckogo-yazika-statya.html
perejdem-k-voprosam-lekciya-1.html