Теория относительности. Учебное пособие. Розман Г.А. - 75 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

148
149
è âðåìåííûå õàðàêòåðèñòèêè äâóõ ðàçíîìåñòíûõ è
ðàçíîâðåìåííûõ ñîáûòèé (îáðàòèì âíèìàíèå, ÷òî ñàìè ýòè
õàðàêòåðèñòèêè - îòíîñèòåëüíûå âåëè÷èíû!).
Ñîâîêóïíîñòü ÷åòûðåõ âåëè÷èí x,y,z,t îïðåäåëÿåò ïîëîæåíèå
ñîáûòèÿ â åäèíîì ïðîñòðàíñòâå-âðåìåíè - ìèðîâóþ òî÷êó. Ìû
ãîâîðèì î åäèíîì ïðîñòðàíñòâå-âðåìåíè, òàê êàê èçìåíèëîñü
ñîäåðæàíèå âðåìåíè. Èç ôîðìóë Ëîðåíöà âèäíà òåñíàÿ ñâÿçü
ïðîñòðàíñòâà è âðåìåíè.  ÑÒÎ ãîâîðÿò î ÷åòûðåõ-ìåðíîñòè
ìèðà, èìåÿ â âèäó, ÷òî äëÿ îïèñàíèÿ ñîáûòèÿ íåîáõîäèìî çàäàíèå
âñåõ ÷åòûðåõ âåëè÷èí x,y,z,t. Áëàãîäàðÿ èçìåíåíèþ õîòÿ áû îäíîé
èç ýòèõ âåëè÷èí, ïðîèñõîäèò èçìåíåíèå ïîëîæåíèÿ ìèðîâîé òî÷êè
â ÷åòûðåõìåðíîì ïðîñòðàíñòâå-âðåìåíè. Ïîñëåäîâàòåëüíîå
ïåðåìåùåíèå ìèðîâîé òî÷êè ñîáûòèÿ ñîñòàâëÿåò ìèðîâóþ
òðàåêòîðèþ.
Çíàíèå ÷åòûðåõìåðíîãî èíòåðâàëà ìåæäó äâóìÿ ñîáûòèÿìè
ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü, èìååòñÿ ëè ìåæäó ýòèìè ñîáûòèÿìè
ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííàÿ ñâÿçü èëè ìåæäó ýòèìè ñîáûòèÿìè íå
ìîæåò áûòü òàêîé ñâÿçè.  êëàññè÷åñêîé ìåõàíèêå, â êîòîðîé
ïðåäïîëàãàëîñü ñóùåñòâîâàíèå áåñêîíå÷íîé ñêîðîñòè ïåðåäà÷è
âçàèìîäåéñòâèÿ, ìåæäó âñåìè ñîáûòèÿìè äîëæíà áûëà áûòü
ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííàÿ ñâÿçü. Òîëüêî ÑÒÎ íàâåëà â ýòîì âîïðîñå
îäíîçíà÷íîñòü.
×ðåçâû÷àéíî âàæíûì âûâîäîì, ïîëó÷åííûì À.Ýéíøòåéíîì
â ÑÒÎ, ÿâëÿåòñÿ óñòàíîâëåíèå âçàèìîñâÿçè ìåæäó äâóìÿ
ôóíäàìåíòàëüíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè âåùåñòâåííîãî òåëà,
ìåæäó åãî ìàññîé è ýíåðãèåé â ïîêîå. Èìåííî èç ýòîé âçàèìîñâÿçè
ñëåäîâàëî ïðåäñêàçàíèå î íàëè÷èè ãèãàíòñêèõ çàïàñîâ ýíåðãèè
âíóòðè ÿäåð àòîìîâ, ÷òî ñòàëî òåîðåòè÷åñêîé áàçîé ÿäåðíîé
ýíåðãåòèêè.
ÑÒÎ ÿâëÿåòñÿ ôóíäàìåíòîì ñîâðåìåííîé ôèçèêè è ëåæèò â
îñíîâå âñåõ íîâåéøèõ ôèçè÷åñêèõ òåîðèé, åå âûâîäû
ïîäòâåðæäåíû ýêñïåðèìåíòàëüíî.
Íàó÷íûé óñïåõ èçìåíèë æèçíü Ýéíøòåéíà.  1908 ã. îí ñòàë
÷èòàòü ëåêöèè â Áåðíñêîì óíèâåðñèòåòå.  1909ã. îí ñòàíîâèòüñÿ
ïðîôåññîðîì òåîðåòè÷åñêîé ôèçèêè â Öþðèõñêîì óíèâåðñèòåòå,
à â 1911 ã.  ïðîôåññîðîì â Íåìåöêîì óíèâåðñèòåòå â Ïðàãå. Ñ
1914 ã. Ýéíøòåéí ðàáîòàåò â Áåðëèíå. Â 1913 ã. åãî èçáèðàþò â
Ïðóññêóþ Àêàäåìèþ íàóê.
 ýòè ãîäû Àëüáåðò Ýéíøòåéí íà÷èíàåò èíòåíñèâíî
ðàáîòàòü íàä ñîçäàíèåì îáùåé òåîðèè îòíîñèòåëüíîñòè (ÎÒÎ).
Ïîòðåáíîñòü â ÑÒÎ ÷óâñòâîâàëàñü â ôèçèêå â íà÷àëå ÕÕ â â ñâÿçè
ñ ïðîáëåìîé ýôèðà. Èíà÷å îáñòîÿëî äåëî ñ îáùåé òåîðèåé
îòíîñèòåëüíîñòè. Ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî òîëüêî Ýéíøòåéí âèäåë
îãðàíè÷åííîñòü ÑÒÎ â ïåðâóþ î÷åðåäü ïîòîìó, ÷òî îíà íå
ó÷èòûâàëà ñóùåñòâîâàíèå ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ è ðàáîòàëà
òîëüêî ñ èíåðöèàëüíûìè ñèñòåìàìè îòñ÷åòà. Íîâàÿ ãèãàíòñêàÿ
ðàáîòà áûëà çàâåðøåíà â 1916 ã. À â 1919 ã. îíà ïîëó÷èëà ïåðâîå
ýêñïåðèìåíòàëüíîå ïîäòâåðæäåíèå: àíãëèéñêàÿ ýêñïåäèöèÿ âî
ãëàâå ñ çíàìåíèòûì àñòðîôèçèêîì Ýääèíãòîíîì, íàáëþäàÿ
ïîëíîå ñîëíå÷íîå çàòìåíèå, îáíàðóæèëà èñêðèâëåíèå òðàåêòîðèè
ñâåòîâîãî ëó÷à ïðè ïðîõîæäåíèè âáëèçè Ñîëíöà. Ãëàâíîå
ñîäåðæàíèå îáùåé òåîðèè îòíîñèòåëüíîñòè ñîñòîèò â òîì, ÷òî è
ïîêàçàë Ýéíøòåéí, ÷òî ãåîìåòðèÿ îêðóæàþùåãî ìèðà èìååò
íåêëàññè÷åñêèé õàðàêòåð, ýòà ãåîìåòðèÿ îòëè÷àåòñÿ îò ãåîìåòðèè
Åâêëèäà, êîòîðóþ ìû èçó÷àåì â øêîëå. Âî âòîðîé ïîëîâèíå ÕÕ
â. ÎÒÎ ïåðåæèëà ñâîå âòîðîå ðîæäåíèå: îíà ñòàëî îñíîâîé
áóðíî ðàçâèâàþùèõñÿ êîñìîãîíèè è êîñìîëîãèè, à òàê æå
îáíàðóæèëàñü ñâÿçü ñ ôèçèêîé ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö.
 1926 ã. À. Ýéíøòåéíà èçáèðàþò ïî÷åòíûì ÷ëåíîì
Àêàäåìèè íàóê ÑÑÑÐ.
Ïëîäîòâîðíàÿ ðàáîòà Ýéíøòåéíà â Áåðëèíå áûëà ïðåðâàíà
â 1933ã â ñâÿçè ñ ïðèõîäîì ê âëàñòè ôàøèñòîâ, êîòîðûå çà÷èñëèëè
Ýéíøòåéíà âî âðàãà ãèòëåðîâñêîãî ðåæèìà. Åãî èìóùåñòâî
ðàçãðàáëåíî, íàó÷íûå òðóäû âìåñòå ñ êíèãàìè Ãåòå è Òîëñòîãî,
Øèëëåðà è Ãåéíå ñîæãëè â îãðîìíîì êîñòðå íà îäíîé èç
áåðëèíñêèõ ïëîùàäåé, à çà ãîëîâó Ýéíøòåéíà áûëà îáåùàíî 50
òûñÿ÷ ìàðîê. Îí ýìèãðèðóåò â ÑØÀ, â Ïðèíñòîí.
Âñÿ æèçíü À. Ýéíøòåéíà ïðîøëà ïîä ýòè÷åñêèì êðåäî:
Äîáðîòà, êðàñîòà è ïðàâäà  âîò èäåàëû, êîòîðûå îñâåùàëè ìîé
æèçíåííûé ïóòü (èç àâòîáèîãðàôèè Ýéíøòåéíà). Âñå, ÷òî áûëî
ñâÿçàíî ñ ëè÷íûì êóëüòîì, ìíå âñåãäà áûëî êðàéíå íåïðèÿòíî.
è âðåìåííûå õàðàêòåðèñòèêè äâóõ ðàçíîìåñòíûõ è                    1914 ã. Ýéíøòåéí ðàáîòàåò â Áåðëèíå. Â 1913 ã. åãî èçáèðàþò â
ðàçíîâðåìåííûõ ñîáûòèé (îáðàòèì âíèìàíèå, ÷òî ñàìè ýòè            Ïðóññêóþ Àêàäåìèþ íàóê.
õàðàêòåðèñòèêè - îòíîñèòåëüíûå âåëè÷èíû!).                              ýòè ãîäû Àëüáåðò Ýéíøòåéí íà÷èíàåò èíòåíñèâíî
     Ñîâîêóïíîñòü ÷åòûðåõ âåëè÷èí x,y,z,t îïðåäåëÿåò ïîëîæåíèå    ðàáîòàòü íàä ñîçäàíèåì îáùåé òåîðèè îòíîñèòåëüíîñòè (ÎÒÎ).
ñîáûòèÿ â åäèíîì ïðîñòðàíñòâå-âðåìåíè - ìèðîâóþ òî÷êó. Ìû         Ïîòðåáíîñòü â ÑÒÎ ÷óâñòâîâàëàñü â ôèçèêå â íà÷àëå ÕÕ â â ñâÿçè
ãîâîðèì î åäèíîì ïðîñòðàíñòâå-âðåìåíè, òàê êàê èçìåíèëîñü         ñ ïðîáëåìîé ýôèðà. Èíà÷å îáñòîÿëî äåëî ñ îáùåé òåîðèåé
ñîäåðæàíèå âðåìåíè. Èç ôîðìóë Ëîðåíöà âèäíà òåñíàÿ ñâÿçü          îòíîñèòåëüíîñòè. Ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî òîëüêî Ýéíøòåéí âèäåë
ïðîñòðàíñòâà è âðåìåíè.  ÑÒÎ ãîâîðÿò î ÷åòûðåõ-ìåðíîñòè          îãðàíè÷åííîñòü ÑÒÎ â ïåðâóþ î÷åðåäü ïîòîìó, ÷òî îíà íå
ìèðà, èìåÿ â âèäó, ÷òî äëÿ îïèñàíèÿ ñîáûòèÿ íåîáõîäèìî çàäàíèå    ó÷èòûâàëà ñóùåñòâîâàíèå ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ è “ðàáîòàëà”
âñåõ ÷åòûðåõ âåëè÷èí x,y,z,t. Áëàãîäàðÿ èçìåíåíèþ õîòÿ áû îäíîé   òîëüêî ñ èíåðöèàëüíûìè ñèñòåìàìè îòñ÷åòà. Íîâàÿ ãèãàíòñêàÿ
èç ýòèõ âåëè÷èí, ïðîèñõîäèò èçìåíåíèå ïîëîæåíèÿ ìèðîâîé òî÷êè     ðàáîòà áûëà çàâåðøåíà â 1916 ã. À â 1919 ã. îíà ïîëó÷èëà ïåðâîå
â ÷åòûðåõìåðíîì ïðîñòðàíñòâå-âðåìåíè. Ïîñëåäîâàòåëüíîå            ýêñïåðèìåíòàëüíîå ïîäòâåðæäåíèå: àíãëèéñêàÿ ýêñïåäèöèÿ âî
ïåðåìåùåíèå ìèðîâîé òî÷êè ñîáûòèÿ ñîñòàâëÿåò ìèðîâóþ              ãëàâå ñ çíàìåíèòûì àñòðîôèçèêîì Ýääèíãòîíîì, íàáëþäàÿ
òðàåêòîðèþ.
                                                                  ïîëíîå ñîëíå÷íîå çàòìåíèå, îáíàðóæèëà èñêðèâëåíèå òðàåêòîðèè
     Çíàíèå ÷åòûðåõìåðíîãî èíòåðâàëà ìåæäó äâóìÿ ñîáûòèÿìè
                                                                  ñâåòîâîãî ëó÷à ïðè ïðîõîæäåíèè âáëèçè Ñîëíöà. Ãëàâíîå
ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü, èìååòñÿ ëè ìåæäó ýòèìè ñîáûòèÿìè
                                                                  ñîäåðæàíèå îáùåé òåîðèè îòíîñèòåëüíîñòè ñîñòîèò â òîì, ÷òî è
ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííàÿ ñâÿçü èëè ìåæäó ýòèìè ñîáûòèÿìè íå
                                                                  ïîêàçàë Ýéíøòåéí, ÷òî ãåîìåòðèÿ îêðóæàþùåãî ìèðà èìååò
ìîæåò áûòü òàêîé ñâÿçè.  êëàññè÷åñêîé ìåõàíèêå, â êîòîðîé
ïðåäïîëàãàëîñü ñóùåñòâîâàíèå áåñêîíå÷íîé ñêîðîñòè ïåðåäà÷è        íåêëàññè÷åñêèé õàðàêòåð, ýòà ãåîìåòðèÿ îòëè÷àåòñÿ îò ãåîìåòðèè
âçàèìîäåéñòâèÿ, ìåæäó âñåìè ñîáûòèÿìè äîëæíà áûëà áûòü            Åâêëèäà, êîòîðóþ ìû èçó÷àåì â øêîëå. Âî âòîðîé ïîëîâèíå ÕÕ
ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííàÿ ñâÿçü. Òîëüêî ÑÒÎ íàâåëà â ýòîì âîïðîñå     â. ÎÒÎ ïåðåæèëà ñâîå “âòîðîå” ðîæäåíèå: îíà ñòàëî îñíîâîé
îäíîçíà÷íîñòü.                                                    áóðíî ðàçâèâàþùèõñÿ êîñìîãîíèè è êîñìîëîãèè, à òàê æå
     ×ðåçâû÷àéíî âàæíûì âûâîäîì, ïîëó÷åííûì À.Ýéíøòåéíîì          îáíàðóæèëàñü ñâÿçü ñ ôèçèêîé ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö.
â ÑÒÎ, ÿâëÿåòñÿ óñòàíîâëåíèå âçàèìîñâÿçè ìåæäó äâóìÿ                    1926 ã. À. Ýéíøòåéíà èçáèðàþò ïî÷åòíûì ÷ëåíîì
ôóíäàìåíòàëüíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè âåùåñòâåííîãî òåëà,             Àêàäåìèè íàóê ÑÑÑÐ.
ìåæäó åãî ìàññîé è ýíåðãèåé â ïîêîå. Èìåííî èç ýòîé âçàèìîñâÿçè        Ïëîäîòâîðíàÿ ðàáîòà Ýéíøòåéíà â Áåðëèíå áûëà ïðåðâàíà
ñëåäîâàëî ïðåäñêàçàíèå î íàëè÷èè ãèãàíòñêèõ çàïàñîâ ýíåðãèè       â 1933ã â ñâÿçè ñ ïðèõîäîì ê âëàñòè ôàøèñòîâ, êîòîðûå çà÷èñëèëè
âíóòðè ÿäåð àòîìîâ, ÷òî ñòàëî òåîðåòè÷åñêîé áàçîé ÿäåðíîé         Ýéíøòåéíà âî âðàãà ãèòëåðîâñêîãî ðåæèìà. Åãî èìóùåñòâî
ýíåðãåòèêè.                                                       ðàçãðàáëåíî, íàó÷íûå òðóäû âìåñòå ñ êíèãàìè Ãåòå è Òîëñòîãî,
     ÑÒÎ ÿâëÿåòñÿ ôóíäàìåíòîì ñîâðåìåííîé ôèçèêè è ëåæèò â        Øèëëåðà è Ãåéíå ñîæãëè â îãðîìíîì êîñòðå íà îäíîé èç
îñíîâå âñåõ íîâåéøèõ ôèçè÷åñêèõ òåîðèé, åå âûâîäû                 áåðëèíñêèõ ïëîùàäåé, à çà ãîëîâó Ýéíøòåéíà áûëà îáåùàíî 50
ïîäòâåðæäåíû ýêñïåðèìåíòàëüíî.                                    òûñÿ÷ ìàðîê. Îí ýìèãðèðóåò â ÑØÀ, â Ïðèíñòîí.
     Íàó÷íûé óñïåõ èçìåíèë æèçíü Ýéíøòåéíà.  1908 ã. îí ñòàë          Âñÿ æèçíü À. Ýéíøòåéíà ïðîøëà ïîä ýòè÷åñêèì êðåäî:
÷èòàòü ëåêöèè â Áåðíñêîì óíèâåðñèòåòå.  1909ã. îí ñòàíîâèòüñÿ    “Äîáðîòà, êðàñîòà è ïðàâäà – âîò èäåàëû, êîòîðûå îñâåùàëè ìîé
ïðîôåññîðîì òåîðåòè÷åñêîé ôèçèêè â Öþðèõñêîì óíèâåðñèòåòå,        æèçíåííûé ïóòü” (èç àâòîáèîãðàôèè Ýéíøòåéíà). “Âñå, ÷òî áûëî
à â 1911 ã. – ïðîôåññîðîì â Íåìåöêîì óíèâåðñèòåòå â Ïðàãå. Ñ      ñâÿçàíî ñ ëè÷íûì êóëüòîì, ìíå âñåãäà áûëî êðàéíå íåïðèÿòíî”.

148                                                                                                                          149