AT լայն իմաստովՀարաբերականության տեսությունը ներառում է հարաբերականության հատուկ և ընդհանուր տեսությունը։ Հարաբերականության հատուկ տեսությունը (SRT) վերաբերում է գործընթացներին, որոնց ուսումնասիրության ընթացքում գրավիտացիոն դաշտերը կարող են անտեսվել. Հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը (GR) գրավիտացիայի տեսություն է, որը ընդհանրացնում է Նյուտոնի տեսությունը։ Նեղ իմաստով հարաբերականության տեսությունը կոչվում է հարաբերականության հատուկ տեսություն։

SRT-ի տարբերությունները Նյուտոնյան մեխանիկայից

Առաջին անգամ նոր տեսությունը փոխարինեց Նյուտոնի 200-ամյա մեխանիկային: Դա արմատապես փոխեց աշխարհի ընկալումը։ դասական մեխանիկաՆյուտոնը ճշմարիտ է ապացուցել միայն երկրային և նրանց մոտ պայմաններում. լույսի արագությունից շատ ավելի քիչ արագություններով և ատոմների և մոլեկուլների չափերը զգալիորեն գերազանցող չափերով, ինչպես նաև հեռավորությունների կամ պայմաններում, երբ գրավիտացիայի տարածման արագությունը կարելի է համարել անսահման։ .

Շարժման մասին նյուտոնյան հասկացությունները արմատապես շտկվեցին շարժման հարաբերականության սկզբունքի նոր բավականին խորը կիրառման միջոցով։ Ժամանակն այլևս բացարձակ չէր (և, սկսած GR-ից, նույնիսկ համազգեստով):

Ավելին, Էյնշտեյնը փոխեց ժամանակի և տարածության վերաբերյալ հիմնարար հայացքները։ Համաձայն հարաբերականության տեսության՝ ժամանակը պետք է ընկալվի որպես տարածության ժամանակի գրեթե հավասար բաղադրիչ (կոորդինատ), որը կարող է մասնակցել կոորդինատային փոխակերպումներին, երբ տեղեկատու համակարգը փոխվում է սովորական տարածական կոորդինատների հետ, ճիշտ այնպես, ինչպես բոլոր երեք տարածական կոորդինատները փոխակերպվում են, երբ Պայմանական եռաչափ կոորդինատային համակարգի առանցքները պտտվում են:

Կիրառելիության շրջանակը

SRT կիրառելիության շրջանակը

Հարաբերականության հատուկ տեսությունը կիրառելի է ցանկացած արագությամբ (ներառյալ լույսի արագությանը մոտ կամ հավասար) մարմինների շարժումը շատ ուժեղ գրավիտացիոն դաշտերի բացակայության դեպքում:

GR կիրառելիության շրջանակը

Հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը կիրառելի է ցանկացած ինտենսիվության գրավիտացիոն դաշտերում ցանկացած արագությամբ մարմինների շարժման ուսումնասիրության համար, եթե կարելի է անտեսել քվանտային ազդեցությունները։

Դիմում

STO հավելված

Հարաբերականության հատուկ տեսությունը ֆիզիկայում և աստղագիտության մեջ կիրառվում է 20-րդ դարից։ Հարաբերականության տեսությունը զգալիորեն ընդլայնել է ֆիզիկայի ըմբռնումը որպես ամբողջություն, ինչպես նաև զգալիորեն խորացրել է գիտելիքները տարրական մասնիկների ֆիզիկայի ոլորտում՝ տալով հզոր ազդակ և լուրջ նոր տեսական գործիքներ ֆիզիկայի զարգացման համար, որոնց կարևորությունը դժվար թե լինի։ գերագնահատված.

GR-ի կիրառում

Այս տեսության օգնությամբ տիեզերագիտությունն ու աստղաֆիզիկան կարողացան կանխատեսել այդպիսին անսովոր երևույթներինչպես նեյտրոնային աստղերը, սև խոռոչները և գրավիտացիոն ալիքները:

Ընդունում գիտական ​​հանրության կողմից

SRT-ի ընդունում

Ներկայումս հարաբերականության հատուկ տեսությունը ընդհանուր առմամբ ընդունված է գիտական ​​հանրության մեջ և կազմում է ժամանակակից ֆիզիկայի հիմքը։ Առաջատար ֆիզիկոսներից ոմանք անմիջապես ընդունեցին նոր տեսությունը, այդ թվում՝ Մաքս Պլանկը, Հենդրիկ Լորենցը, Հերման Մինկովսկին, Ռիչարդ Տոլմանը, Էրվին Շրյոդինգերը և այլք։ Ռուսաստանում Օրեստ Դանիլովիչ Խվոլսոնի խմբագրությամբ լույս է տեսել հանրահայտ ընդհանուր ֆիզիկայի դասընթացը, որտեղ մանրամասնորեն ներկայացվել են հարաբերականության հատուկ տեսությունը և տեսության փորձարարական հիմքերի նկարագրությունը։ Միևնույն ժամանակ, Նոբելյան մրցանակակիրներ Ֆիլիպ Լենարդը, Ջ. Սթարքը, Ջ. Ջ. Թոմսոնը քննադատական ​​վերաբերմունք են արտահայտել հարաբերականության տեսության դրույթների նկատմամբ, Մաքս Աբրահամի և այլ գիտնականների հետ քննարկումը օգտակար պարզվեց։

Ընդունումը ԳՐ

Հատկապես արդյունավետ էր հիմնարար հարցերի կառուցողական քննարկումը ընդհանուր տեսությունհարաբերականություն (Schrödinger et al.), ըստ էության, այս քննարկումը շարունակվում է մինչ օրս։

Հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը (GR), ավելի փոքր չափով, քան SRT-ն, փորձարարականորեն ստուգված է, պարունակում է մի քանի հիմնարար խնդիրներ, և հայտնի է, որ մինչ այժմ գրավիտացիայի որոշ այլընտրանքային տեսություններ սկզբունքորեն ընդունելի են, որոնցից շատերը, սակայն. ինչ-որ չափով կարելի է համարել ընդամենը մոդիֆիկացում GR. Այնուամենայնիվ, ի տարբերություն շատ այլընտրանքային տեսությունների, ըստ գիտական ​​հանրության, ընդհանուր հարաբերականությունը իր կիրառելիության ոլորտում մինչ այժմ համապատասխանում է բոլոր հայտնի փորձարարական փաստերին, ներառյալ համեմատաբար վերջերս հայտնաբերված փաստերին (օրինակ, գրավիտացիոն ալիքների գոյության մեկ այլ հնարավոր հաստատում էր. վերջերս հայտնաբերվել է): Ընդհանուր առմամբ, հարաբերականության ընդհանուր տեսությունն իր կիրառելիության ոլորտում «ստանդարտ տեսություն» է, այսինքն՝ գիտական ​​հանրության կողմից ճանաչված որպես հիմնական։

Հարաբերականության հատուկ տեսություն

Հարաբերականության հատուկ տեսություն (SRT) տիեզերական ժամանակի տեղական կառուցվածքի տեսություն է։ Առաջին անգամ այն ​​ներկայացվել է 1905 թվականին Ալբերտ Էյնշտեյնի կողմից իր «Շարժվող մարմինների էլեկտրադինամիկայի մասին» աշխատության մեջ։ Տեսությունը նկարագրում է շարժումը, մեխանիկայի օրենքները, ինչպես նաև տարածություն-ժամանակ հարաբերությունները, որոնք որոշում են դրանք, շարժման ցանկացած արագությամբ, ներառյալ լույսի արագությանը մոտ: Դասական Նյուտոնի մեխանիկա ներսում հատուկ տեսությունհարաբերականությունը ցածր արագությունների մոտավորություն է: SRT-ն կարող է կիրառվել այնտեղ, որտեղ հնարավոր է ներդնել հղման իներցիոն շրջանակներ (առնվազն տեղական); այն կիրառելի չէ ուժեղ գրավիտացիոն դաշտերի, ըստ էության ոչ իներցիոն հղման համակարգերի, ինչպես նաև Տիեզերքի գլոբալ երկրաչափությունը նկարագրելու դեպքում (բացառությամբ հարթ դատարկ անշարժ Տիեզերքի կոնկրետ դեպքի):

Հարաբերականության հատուկ տեսությունը ծագել է որպես դասական էլեկտրադինամիկայի (ներառյալ օպտիկայի) և հարաբերականության դասական Գալիլեյան սկզբունքի միջև հակասության լուծում։ Վերջինս պնդում է, որ իներցիոն հղման շրջանակներում բոլոր գործընթացներն ընթանում են նույն կերպ՝ անկախ նրանից՝ համակարգը անշարժ է, թե գտնվում է միատեսակ և միատեսակ վիճակում։ ուղղագիծ շարժում. Սա, մասնավորապես, նշանակում է, որ ցանկացած մեխանիկականՓակ համակարգում փորձերը հնարավոր չեն տա առանց իրենից դուրս գտնվող մարմինները դիտարկելու որոշել, թե ինչպես է այն շարժվում, արդյոք նրա շարժումը միատեսակ է և ուղղագիծ: Այնուամենայնիվ օպտիկականփորձերը (օրինակ՝ տարբեր ուղղություններով լույսի արագությունը չափելը) համակարգի ներսում, սկզբունքորեն, պետք է հայտնաբերեին նման շարժում։ Էյնշտեյնը հարաբերականության սկզբունքը տարածեց էլեկտրադինամիկ երևույթների վրա, ինչը, առաջին հերթին, հնարավորություն տվեց նկարագրել գրեթե ամբողջ շրջանակը. ֆիզիկական երևույթներմիասնական դիրքից, և երկրորդ՝ հնարավոր եղավ բացատրել Մայքելսոն-Մորլիի փորձի արդյունքները (որում Երկրի քվազիիներցիոն շարժման ազդեցությունը լույսի տարածման արագության վրա չի հայտնաբերվել): Հարաբերականության սկզբունքը առաջին պոստուլատն էր նոր տեսություն. Այնուամենայնիվ, հարաբերականության ընդլայնված սկզբունքի շրջանակներում ֆիզիկական երևույթների հետևողական նկարագրությունը հնարավոր դարձավ միայն նյուտոնյան բացարձակ էվկլիդյան տարածությունից և բացարձակ ժամանակից հրաժարվելու և դրանք նոր երկրաչափական կառուցվածքի մեջ միավորելու գնով` կեղծ-էվկլիդյան տարածություն-ժամանակ, իրադարձությունների միջև հեռավորությունները և ժամանակային ընդմիջումները փոխակերպվում են որոշակի ձևով (Լորենցի փոխակերպումների միջոցով)՝ կախված հղման համակարգից, որտեղից դրանք դիտվում են։ Սա պահանջում էր լրացուցիչ սկզբունքի ներդրում՝ լույսի արագության անփոփոխության պոստուլատը։ Այսպիսով, հարաբերականության հատուկ տեսությունը հիմնված է երկու պոստուլատների վրա.

1. Բոլոր ֆիզիկական պրոցեսները իներցիալ հղման համակարգերում ընթանում են նույն կերպ՝ անկախ նրանից՝ համակարգը անշարժ է, թե գտնվում է միատեսակ և ուղղագիծ շարժման վիճակում։

Ձևականորեն լույսի անսահման արագության սահմաններում հարաբերականության հատուկ տեսության բանաձևերը վերածվում են դասական մեխանիկայի բանաձևերի։

Նկար 1. Նյութական կետի հարաբերական մեխանիկա: Հեղինակ24 - ուսանողական աշխատանքների առցանց փոխանակում

Նման գերբարձր արագությունների դեպքում ֆիզիկական իրերի հետ սկսում են տեղի ունենալ բոլորովին անսպասելի և կախարդական գործընթացներ, ինչպիսիք են ժամանակի լայնացումը և հարաբերական երկարության կծկումը:

Ռելյատիվիստական ​​մեխանիկայի ուսումնասիրության շրջանակներում փոխվում են ֆիզիկայում լավ հաստատված որոշ ֆիզիկական մեծությունների ձևակերպումները։

Այս բանաձևը, որը հայտնի է գրեթե յուրաքանչյուր մարդու, ցույց է տալիս, որ զանգվածը մարմնի էներգիայի բացարձակ չափումն է, ինչպես նաև ցույց է տալիս նյութի էներգետիկ ներուժը ճառագայթային էներգիայի անցնելու հիմնարար հավանականությունը:

Հարաբերականության մեխանիկայի հիմնական օրենքը նյութական կետի տեսքով գրված է այնպես, ինչպես Նյուտոնի երկրորդ օրենքը՝ $F=\frac(dp)(dT)$։

Հարաբերականության սկզբունքը հարաբերականության մեխանիկայում

Նկար 2. Էյնշտեյնի հարաբերականության տեսության պոստուլատները: Հեղինակ24 - ուսանողական աշխատանքների առցանց փոխանակում

Էյնշտեյնի հարաբերականության սկզբունքը ենթադրում է բնության բոլոր գոյություն ունեցող օրենքների անփոփոխությունը՝ կապված հղումի մեկ իներցիոն հասկացությունից մյուսին աստիճանական անցման հետ։ Սա նշանակում է, որ բնական օրենքները նկարագրող բոլոր բանաձեւերը պետք է լիովին անփոփոխ լինեն Լորենցի փոխակերպումների ներքո։ Մինչ SRT-ն առաջացավ, այս պայմանը բավարարող տեսություն արդեն ներկայացվել էր Մաքսվելի դասական էլեկտրադինամիկայի կողմից։ Այնուամենայնիվ, Նյուտոնի մեխանիկայի բոլոր հավասարումները պարզվեց, որ բացարձակապես ոչ ինվարիանտ են այլ գիտական ​​պոստուլատների նկատմամբ, և, հետևաբար, SRT-ն պահանջում էր մեխանիկական օրենքների վերանայում և ճշգրտում:

Որպես նման կարևոր վերանայման հիմք՝ Էյնշտեյնը բարձրաձայնեց իմպուլսի և ներքին էներգիայի պահպանման օրենքի իրագործելիության պահանջները, որոնք հանդիպում են փակ համակարգերում։ Որպեսզի նոր վարդապետության սկզբունքները կատարվեն բոլոր հղման իներցիոն հասկացություններում, պարզվեց, որ կարևոր և առաջնային է փոխել հենց ֆիզիկական մարմնի իմպուլսի սահմանումը:

Եթե ​​ընդունենք և օգտագործենք նման սահմանումը, ապա փոխազդող ակտիվ մասնիկների վերջավոր իմպուլսի պահպանման օրենքը (օրինակ՝ հանկարծակի բախումների ժամանակ) կսկսի իրագործվել Լորենցի փոխակերպումներով անմիջականորեն կապված բոլոր իներցիոն համակարգերում։ Որպես $β → 0$, հարաբերական ներքին իմպուլսը ավտոմատ կերպով վերածվում է դասականի: $m$ զանգվածը, որն ընդգրկված է իմպուլսի հիմնական արտահայտության մեջ, ամենափոքր մասնիկի հիմնական բնութագիրն է, որը կախված չէ հղման հասկացության հետագա ընտրությունից և, հետևաբար, նրա շարժման գործակիցից։

Հարաբերական իմպուլս

Նկար 3. Հարաբերական իմպուլս: Հեղինակ24 - ուսանողական աշխատանքների առցանց փոխանակում

Հարաբերական իմպուլսը համաչափ չէ մասնիկի սկզբնական արագությանը, և դրա փոփոխությունները կախված չեն իներցիոն հղման համակարգում փոխազդող տարրերի հնարավոր արագացումից։ Ուստի ուղղության և մոդուլի ուժի հաստատունը չի առաջացնում ուղղագիծ միատեսակ արագացված շարժում. Օրինակ՝ երկայնքով միաչափ և հարթ շարժման դեպքում կենտրոնական առանցք x հաստատուն ուժի ազդեցության տակ բոլոր մասնիկների արագացումը հավասար է.

$a= \frac(F)(m)(1-\frac(v^2)(c^2))\frac(3)(2)$

Եթե ​​որոշակի դասական մասնիկի արագությունը կայուն ուժի ազդեցությամբ աճում է անորոշ ժամանակով, ապա հարաբերական նյութի արագությունը, ի վերջո, չի կարող գերազանցել լույսի արագությունը բացարձակ վակուումում։ Ռելյատիվիստական ​​մեխանիկայում, ինչպես և Նյուտոնի օրենքներում, կատարվում և իրականացվում է էներգիայի պահպանման օրենքը։ Կինետիկ էներգիա նյութական մարմին$Ek$-ը որոշվում է ապագայում տվյալ արագությունը հաղորդելու համար անհրաժեշտ ուժի արտաքին աշխատանքի տեսանկյունից։ m զանգվածով տարրական մասնիկը հանգստի վիճակից արագացնելու համար $F$ հաստատուն պարամետրի ազդեցության տակ այս ուժը պետք է գործի։

Հարաբերական մեխանիկայի չափազանց կարևոր և օգտակար եզրակացությունն այն է, որ մշտական ​​հանգստի ժամանակ $m$ զանգվածը պարունակում է անհավատալի քանակությամբ էներգիա։ Այս հայտարարությունը տարբեր է գործնական կիրառություններ, այդ թվում՝ միջուկային էներգետիկայի ոլորտը։ Եթե ​​որևէ մասնիկի կամ տարրերի համակարգի զանգվածը մի քանի անգամ նվազել է, ապա պետք է ազատվի $\Delta E = \Delta m c^2-ի էներգիան։ $

Բազմաթիվ ուղղակի ուսումնասիրություններ համոզիչ ապացույցներ են տալիս հանգստի էներգիայի գոյության մասին։ Էյնշտեյնի հարաբերության ճշտության առաջին փորձարարական ապացույցը, որը կապում է ծավալի և զանգվածի հետ, ստացվել է ակնթարթային ժամանակ թողարկված ներքին էներգիայի համեմատությամբ։ ռադիոակտիվ քայքայումը, գործակիցների տարբերությամբ վերջնական արտադրանքև օրիգինալ միջուկ:

Զանգվածը և էներգիան հարաբերական մեխանիկայում

Նկար 4. Իմպուլսը և էներգիան հարաբերական մեխանիկայում: Հեղինակ24 - ուսանողական աշխատանքների առցանց փոխանակում

Դասական մեխանիկայի մեջ մարմնի զանգվածը կախված չէ շարժման արագությունից։ Իսկ հարաբերականում այն ​​աճում է աճող արագությամբ։ Դա երևում է բանաձևից՝ $m=\frac(m_0)(√1-\frac(v^2)(c^2))$:

• $m_0$-ը հանգիստ վիճակում գտնվող նյութական մարմնի զանգվածն է.
• $m$-ը ֆիզիկական մարմնի զանգվածն է այդ իներցիոն հղման հայեցակարգում, որի նկատմամբ այն շարժվում է $v$ արագությամբ;
• $c$-ը լույսի արագությունն է վակուումում։

Զանգվածների տարբերությունը տեսանելի է դառնում միայն լույսի արագությանը մոտեցող մեծ արագությամբ։

Լույսի արագությանը մոտեցող հատուկ արագությունների կինետիկ էներգիան հաշվարկվում է որպես որոշակի տարբերություն շարժվող մարմնի կինետիկ էներգիայի և հանգստի վիճակում գտնվող մարմնի կինետիկ էներգիայի միջև.

$T=\frac(mc^2)(√1-\frac(v^2)(c^2))$:

Լույսի արագությունից շատ ավելի փոքր արագությունների դեպքում այս արտահայտությունը վերածվում է կինետիկ էներգիայի դասական մեխանիկայի բանաձևի՝ $T=\frac(1)(2mv^2)$:

Լույսի արագությունը միշտ սահմանային արժեք է: լույսից ավելի արագսկզբունքորեն ոչ մի ֆիզիկական մարմին չի կարող շարժվել:

Շատ խնդիրներ և խնդիրներ կարող էին լուծել մարդկությունը, եթե գիտնականներին հաջողվեր ստեղծել ունիվերսալ սարքեր, որոնք կարող են շարժվել լույսի արագությանը մոտեցող արագությամբ: Առայժմ մարդիկ կարող են միայն երազել նման հրաշքի մասին։ Բայց մի օր հարաբերական արագությամբ տիեզերք կամ այլ մոլորակներ թռչելը կդառնա ոչ թե ֆանտազիա, այլ իրականություն:

Ֆիզիկա և կրճատում. Ֆիզիկա և տեսանելիություն. Հարաբերականության տեսություն.

Ֆիզիկա և կրճատում

Այս թեմայում մենք, այսպես ասած, կտանք աշխարհի ժամանակակից կառուցվածքի պատկերը։ Ամենահին ու հիմնարար գիտություններ- ֆիզիկա. Ֆիզիկան բնական գիտությունների հիմնականն է, քանի որ բառացիորեն թարգմանվել է Հունարեն բառ«fusis» նշանակում է «բնություն»: Այսպիսով, ֆիզիկան բնության գիտություն է: Ֆիզիկան միշտ համարվել է գիտական ​​գիտելիքների չափանիշ։ Ի՞նչ իմաստով։ Ոչ թե այն տալիս է ամենակարևոր և ճշմարիտ գիտելիքը, այլ բացահայտում է ճշմարտություններ, որոնք վավեր են ողջ Տիեզերքի համար՝ մի քանի հիմնական փոփոխականների փոխհարաբերությունների մասին: Նրա բազմակողմանիությունը հակադարձ համեմատական ​​է այն փոփոխականների քանակին, որոնք նա ներմուծում է իր բանաձևերում:

Ինչպես ատոմներն ու քվարկները տիեզերքի «աղյուսներն» են, այնպես էլ ֆիզիկայի օրենքները գիտելիքի «աղյուսներն» են: Գիտելիքի «աղյուսները» ֆիզիկայի օրենքներն են ոչ միայն այն պատճառով, որ դրանք օգտագործում են մի քանի հիմնական և ունիվերսալ փոփոխականներ և հաստատուններ, որոնք գործում են ամբողջ Տիեզերքում, այլ նաև այն պատճառով, որ գիտության մեջ գործում է ռեդուկցիոնիզմի սկզբունքը, որն ասում է, որ զարգացման ավելի ու ավելի բարդ օրենքներ են։ ավելի բարդ են, իրականության մակարդակները պետք է իջեցվեն ավելի պարզ մակարդակների օրենքների:

Օրինակ՝ գենետիկայի մեջ կյանքի վերարտադրության օրենքները բացահայտվում են վրա մոլեկուլային մակարդակորպես ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի մոլեկուլների փոխազդեցության օրենքներ: Հատուկ սահմանային գիտություններ, ինչպիսիք են մոլեկուլային կենսաբանությունը, կենսաֆիզիկան, կենսաքիմիան, երկրաֆիզիկան, երկրաքիմիան և այլն, զբաղվում են նյութական աշխարհի տարբեր ոլորտների օրենքների համակարգմամբ: Շատ հաճախ նոր գիտությունները ձևավորվում են հենց ավելի հին գիտությունների հանգույցներում:

Ինչ վերաբերում է գիտության մեթոդաբանության մեջ ռեդուկցիոնիզմի սկզբունքի կիրառելիությանը, կան կատաղի վեճեր, սակայն ինքնին բացատրությունը որպես այդպիսին միշտ ենթադրում է բացատրվածի իջեցում ավելի ցածր հայեցակարգային մակարդակի։ Այս առումով գիտությունը պարզապես հաստատում է իր ռացիոնալությունը։

Ֆիզիկոսներն ասում են, որ Տիեզերքում ոչ մի մարմին չի կարող ենթարկվել համընդհանուր ձգողության օրենքին, և եթե նրա վարքագիծը հակասում է այս օրենքին, ապա այլ օրենքներ են խանգարում: Ինքնաթիռն իր դիզայնի և շարժիչի պատճառով գետնին չի ընկնում։ Տիեզերանավը հաղթահարում է Երկրի ձգողականությունը ռեակտիվ վառելիքի շնորհիվ և այլն, ոչ ինքնաթիռը, ոչ տիեզերանավմի ժխտեք համընդհանուր ձգողության օրենքը, այլ օգտագործեք գործոններ, որոնք չեզոքացնում են դրա ազդեցությունը:

Դուք կարող եք հերքել փիլիսոփայության, կրոնի, միստիկ հրաշքների օրենքները, և դա նորմալ է ճանաչվում։ Բայց նրանք կասկածանքով են նայում մի մարդու, ով ժխտում է գիտության, ասենք, համընդհանուր ձգողության օրենքը։ Այս առումով կարելի է ասել, որ իրականության գիտական ​​ըմբռնման հիմքում ընկած են ֆիզիկայի օրենքները։

Ֆիզիկա և տեսանելիություն

Ժամանակակից ֆիզիկայի ըմբռնմանը խանգարում են երկու հանգամանք. Նախ՝ ամենաբարդ մաթեմատիկական ապարատի օգտագործումը, որը նախ պետք է ուսումնասիրել։ Ա.Էյնշտեյնը հաջողությամբ փորձեց հաղթահարել այս դժվարությունը՝ գրելով դասագիրք, որտեղ չկա մեկ բանաձեւ։ Բայց կա ևս մեկ հանգամանք, որն անհաղթահարելի է ստացվում՝ ստեղծագործելու անհնարինությունը տեսողական մոդելժամանակակից ֆիզիկական հասկացություններ՝ կոր տարածություն; մի մասնիկ, որը միաժամանակ ալիք է և այլն: Իրավիճակից ելքը պարզ է. կարիք չկա նույնիսկ փորձել դա անել:

Ֆիզիկայի (և ընդհանրապես գիտության) առաջընթացը կապված է ուղղակի տեսանելիության աստիճանական մերժման հետ։ Իբր նման եզրակացությունը պետք է հակասի այն փաստին, որ ժամանակակից գիտև ֆիզիկան հիմնականում հիմնված է փորձի վրա, այսինքն՝ էմպիրիկ փորձի վրա, որը տեղի է ունենում մարդու կողմից վերահսկվող պայմաններում և կարող է ցանկացած ժամանակ վերարտադրվել ցանկացած անգամ։ Բայց բանն այն է, որ իրականության որոշ ասպեկտներ անտեսանելի են մակերեսային դիտարկման համար, և տեսանելիությունը կարող է ապակողմնորոշիչ լինել: Արիստոտելի մեխանիկան հիմնված էր սկզբունքի վրա. «Շարժվող մարմինը կանգ է առնում, եթե նրան մղող ուժը դադարում է գործել»։ Պարզվեց, որ այն համապատասխանում է իրականությանը, պարզապես այն պատճառով, որ չի նկատվել, որ մարմնի կանգի պատճառը շփումն է։ Անել ճիշտ եզրակացություն, պահանջվեց մի փորձ, որը իրական փորձ չէր, անհնարին էր այս դեպքը, բայց իդեալական փորձ։

Նման փորձ է կատարել իտալացի մեծ գիտնական Գալիլեո Գալիլեյը՝ «Երկխոսություն երկուսի վրա» գրքի հեղինակ։ հիմնական համակարգերաշխարհը, Պտղոմեոսը և Կոպեռնիկյանը» (1632): Որպեսզի սա մտածողության փորձհնարավոր դարձավ, դա պահանջում էր կատարյալ հարթ մարմնի և անթերի հարթ մակերեսի գաղափարը, որը վերացնում է շփումը: Գալիլեոյի փորձը, որը հանգեցրեց այն եզրակացության, որ եթե ոչինչ չի ազդում մարմնի շարժման վրա, այն կարող է անվերջ շարունակվել, դարձավ Նյուտոնի դասական մեխանիկայի հիմքը (հիշեք շարժման երեք օրենքները. դպրոցական ծրագիրֆիզիկա): 1686 թվականին Իսահակ Նյուտոնը Լոնդոնի թագավորական ընկերությանը ներկայացրեց իր «Բնական փիլիսոփայության մաթեմատիկական սկզբունքները», որտեղ նա ձևակերպեց շարժման հիմնական օրենքները, համընդհանուր ձգողության օրենքը, զանգվածի, իներցիայի և արագացման հասկացությունները։ Այսպիսով, մտքի փորձերի շնորհիվ հնարավոր դարձավ աշխարհի նոր մեխանիկական պատկերը։

Թերևս Գալիլեոյի հայտնի մտքի փորձերը ոգեշնչված են աշխարհի հելիոկենտրոն համակարգի ստեղծմամբ ականավոր լեհ գիտնական Նիկոլայ Կոպեռնիկոսի (1473-1543) կողմից, ինչը դարձավ ուղիղ տեսանելիության մերժման ևս մեկ օրինակ: Կոպեռնիկոսի «Երկնային աշխարհների հեղափոխության մասին» հիմնական աշխատությունը ամփոփել է նրա դիտարկումներն ու մտորումները այս հարցերի շուրջ ավելի քան 30 տարի։ Դանիացի աստղագետ Տիխո Բրահեն (1546-1601), պարզությունը փրկելու համար 1588 թվականին առաջ քաշեց մի վարկած, ըստ որի բոլոր մոլորակները պտտվում են Արեգակի շուրջը, բացառությամբ Երկրի, վերջինս անշարժ է, իսկ Արևը մոլորակներով և Լուսինը պտտվում է նրա շուրջը. Եվ միայն Յոհաննես Կեպլերը (1571-1630), հաստատելով իր անունը կրող մոլորակների շարժումների երեք օրենք (առաջին երկուսը` 1609 թ., երրորդը` 1618 թ.), վերջապես հաստատեց Կոպեռնիկոսի ուսմունքների վավերականությունը:

Այսպիսով, ժամանակակից գիտության առաջընթացը որոշվել է իդեալականացված գաղափարներով, որոնք խախտում են անմիջական իրականությունը: Այնուամենայնիվ, 20-րդ դարի ֆիզիկան մեզ ստիպում է հրաժարվել ոչ միայն ուղղակի վիզուալիզացիայից, այլև վիզուալիզացիայից որպես այդպիսին: Սա կանխում է ֆիզիկական իրականության ներկայացումը, բայց թույլ է տալիս ավելի լավ գիտակցել Էյնշտեյնի խոսքերի վավերականությունը, որ « ֆիզիկական հասկացություններմարդկային մտքի ազատ ստեղծագործություններ են և միանշանակորեն որոշված ​​չեն արտաքին աշխարհի կողմից» (Einstein A., Infeld L. The evolution of Physics. - P. 30): «Իրականությունը հասկանալու մեր ձգտումներում մենք որոշակիորեն նման ենք մարդու, ով ցանկանում է հասկանալ փակ ժամացույցի մեխանիզմը: Նա տեսնում է թվատախտակը և շարժվող սլաքները, նույնիսկ լսում է տկտկոցը, բայց չունի նրանց գործը բացելու միջոց։ Եթե ​​նա սրամիտ է, նա կարող է իր համար նկարել մեխանիզմի որոշակի պատկեր, որը կհամապատասխանի այն ամենին, ինչ նա դիտարկում է, բայց նա երբեք չի կարող լիովին վստահ լինել, որ իր նկարը միակն է, որը կարող է բացատրել իր դիտարկումները» (Նույն տեղում - Գ. .երեսուն):

Գիտական ​​գաղափարների տեսանելիության մերժումը անխուսափելի գին է իրականության ավելի խորը մակարդակների ուսումնասիրությանն անցնելու համար, որոնք չեն համապատասխանում մարդու ընկալման էվոլյուցիոն զարգացած մեխանիզմներին:

Հարաբերականության տեսություն

Նույնիսկ դասական մեխանիկայում հայտնի էր Գալիլեոյի հարաբերականության սկզբունքը. «Եթե մեխանիկայի օրենքները վավեր են մեկ կոորդինատային համակարգում, ապա դրանք վավեր են ցանկացած այլ համակարգում, որը շարժվում է ուղղագիծ և միատեսակ առաջինի համեմատ» (Einstein A., Infeld L. Էվոլյուցիա ֆիզիկայի.- S. 130). Նման համակարգերը կոչվում են իներցիոն, քանի որ դրանցում շարժումը ենթարկվում է իներցիայի օրենքին, որն ասում է. շարժիչ ուժեր«(Նույն տեղում - Ս. 126)։

20-րդ դարի սկզբին պարզ դարձավ, որ հարաբերականության սկզբունքը գործում է նաև օպտիկայի և էլեկտրադինամիկայի մեջ, այսինքն՝ ֆիզիկայի այլ ճյուղերում։ Հարաբերականության սկզբունքն ընդլայնեց իր իմաստը և այժմ հնչեց այսպես. ցանկացած գործընթաց նույն կերպ է ընթանում մեկուսացված նյութական համակարգում և նույն համակարգում, որը գտնվում է միատեսակ ուղղագիծ շարժման վիճակում։ Կամ՝ ֆիզիկայի օրենքներն ունեն նույն ձևը բոլոր իներցիոն հղման համակարգերում։

Այն բանից հետո, երբ ֆիզիկոսները հրաժարվեցին եթերի՝ որպես համընդհանուր միջավայրի գոյության գաղափարից, ստանդարտ հղման շրջանակի գաղափարը նույնպես փլուզվեց: Հղման բոլոր շրջանակները ճանաչվեցին որպես համարժեք, և հարաբերականության սկզբունքը դարձավ համընդհանուր: Հարաբերականությունը հարաբերականության տեսության մեջ նշանակում է, որ բոլոր հղման շրջանակները նույնն են, և չկա մեկը, ով առավելություններ ունի մյուսների նկատմամբ (ինչի առնչությամբ եթերն անշարժ կլիներ):

Մեկ իներցիոն շրջանակից մյուսին անցումը կատարվել է Լորենցի փոխակերպումների համաձայն։ Այնուամենայնիվ, լույսի արագության կայունության վերաբերյալ փորձարարական տվյալները հանգեցրին պարադոքսի, որի լուծումը պահանջում էր սկզբունքորեն նոր գաղափարների ներդրում:

Հետևյալ օրինակը կօգնի պարզաբանել դա: Ենթադրենք, մենք նավարկում ենք նավի վրա, որը շարժվում է ուղիղ գծով և ափին միատեսակ։ Շարժման բոլոր օրենքներն այստեղ մնում են նույնը, ինչ ափին։ Շարժման ընդհանուր արագությունը որոշվելու է նավի վրա շարժման և հենց նավի շարժման գումարով: Լույսի արագությունից հեռու արագությունների դեպքում դա չի հանգեցնում դասական մեխանիկայի օրենքներից շեղման: Բայց եթե մեր նավը հասնում է լույսի արագությանը մոտ արագության, ապա նավի և նավի արագության գումարը կարող է գերազանցել լույսի արագությունը, ինչը իրականում չի կարող լինել, քանի որ Մայքելսոն-Մորլիի փորձի համաձայն. , «Լույսի արագությունը միշտ նույնն է բոլոր համակարգերի կոորդինատներում՝ անկախ նրանից՝ ճառագայթող աղբյուրը շարժվում է, թե ոչ, և անկախ նրանից, թե ինչպես է այն շարժվում» (Einstein A., Infeld L. Մեջբերված cit. - P. 140):

Փորձելով հաղթահարել առաջացած դժվարությունները՝ 1904 թվականին X. Լորենցն առաջարկեց, որ շարժվող մարմինները կծկվեն իրենց շարժման ուղղությամբ (և կծկման գործակիցը կախված է մարմնի արագությունից), և որ ակնհայտ ժամանակային միջակայքերը չափվում են տարբեր հղման շրջանակներում։ . Սակայն հաջորդ տարի Ա.Էյնշտեյնը Լորենցի փոխակերպումների ակնհայտ ժամանակը մեկնաբանեց որպես ճշմարիտ:

Ինչպես Գալիլեոն, այնպես էլ Էյնշտեյնը օգտագործեց «Էյնշտեյնի գնացք» կոչվող մտքի փորձը։ «Եկեք պատկերացնենք, որ դիտորդը նստած է գնացքում և չափում է ճանապարհի եզրին գտնվող լամպերի արձակած լույսի արագությունը, այսինքն՝ շարժվում է C արագությամբ այն հղման համակարգում, որի համեմատ գնացքը շարժվում է V արագությամբ: Ըստ դասականի. արագության գումարման թեորեմը, դիտորդը, որը ճանապարհորդում է գնացքով, պետք է վերագրեր գնացքի ուղղությամբ տարածվող լույսին C - V արագությունը։ (Prigozhiy I., Stengers I. Հրամանիր քաոսից. - P. 87): Այնուամենայնիվ, լույսի արագությունը գործում է որպես բնության համընդհանուր հաստատուն:

Հաշվի առնելով այս հակասությունը՝ Էյնշտեյնն առաջարկեց հրաժարվել տարածության և ժամանակի հատկությունների բացարձակության և անփոփոխության գաղափարից։ Այս եզրակացությունը հակասում է ողջախոհությանը և այն, ինչ Կանտը անվանել է խորհրդածության պայմաններ, քանի որ մենք չենք կարող պատկերացնել այլ տարածություն, քան եռաչափ, և ոչ մի ժամանակ, քան միաչափ: Բայց գիտությունը պարտադիր չէ, որ հետևի ողջախոհությանը և զգայունության անփոփոխ ձևերին: Դրա հիմնական չափանիշը տեսության և փորձի համապատասխանությունն է։ Էյնշտեյնի տեսությունը համապատասխանում էր այս չափանիշին և ընդունվեց։ Ժամանակին այն միտքը, որ Երկիրը կլոր է և պտտվում է Արեգակի շուրջը, նույնպես թվում էր, թե հակասում էր ողջախոհությանը և դիտարկմանը, բայց պարզվեց, որ դրանք ճիշտ էին։

Տարածությունը և ժամանակը ավանդաբար համարվում են փիլիսոփայության և գիտության մեջ որպես նյութի գոյության հիմնական ձևեր, որոնք պատասխանատու են նյութի առանձին տարրերի միմյանց նկատմամբ դասավորության և հաջորդական երևույթների կանոնավոր համակարգման համար: Դիտարկվել են տարածքի բնութագրերը միատարրություն- նույն հատկությունները բոլոր ուղղություններով, և իզոտրոպիա- հատկությունների անկախությունը ուղղությունից. Ժամանակը նույնպես համարվում էր միատարր, այսինքն՝ ցանկացած գործընթաց, սկզբունքորեն, կրկնելի է որոշակի ժամանակահատվածից հետո։ Այս հատկությունները կապված են աշխարհի սիմետրիայի հետ, որն ունի մեծ նշանակությունիր գիտելիքի համար։ Տարածությունը համարվում էր եռաչափ, իսկ ժամանակը` միաչափ և գնում է մեկ ուղղությամբ` անցյալից դեպի ապագա: Ժամանակն անշրջելի է, բայց ֆիզիկական բոլոր օրենքներում ոչինչ չի փոխվում ժամանակի նշանը փոխելուց հակառակը, և հետևաբար, ֆիզիկապես ապագան չի տարբերվում անցյալից:

Գիտության պատմության մեջ հայտնի է տարածության երկու հասկացություն՝ տարածությունն անփոփոխ է որպես նյութի կոնտեյներ (Նյուտոնի տեսակետ) և տարածություն, որի հատկությունները կապված են դրանում գտնվող մարմինների հատկությունների հետ (Լայբնիցի տեսակետ)։ Հարաբերականության տեսության համաձայն՝ ցանկացած մարմին որոշում է տարածության երկրաչափությունը։

Հարաբերականության հատուկ տեսությունից հետևում է, որ մարմնի երկարությունը (ընդհանուր առմամբ՝ երկուսի միջև եղած հեռավորությունը նյութական միավորներ) և դրանում տեղի ունեցող գործընթացների տևողությունը (ինչպես նաև ռիթմը) բացարձակ չեն, այլ հարաբերական արժեքներ։ Լույսի արագությանը մոտենալիս համակարգում բոլոր գործընթացները դանդաղում են, մարմնի երկայնական (շարժման երկայնքով) չափերը կրճատվում են, և մի դիտորդի համար միաժամանակյա իրադարձություններ, պարզվում են, որ նրա համեմատ շարժվող մյուսի համար տեղի են ունենում տարբեր ժամանակներում։ . «Ձողը կծկվի մինչև զրոյի, եթե նրա արագությունը հասնի լույսի արագությանը... ժամացույցն ամբողջությամբ կկանգնի, եթե կարողանար շարժվել լույսի արագությամբ» (Einstein A., Infeld L. Citted op. - P. 158):

Փորձնականորեն հաստատվել է, որ մասնիկը (օրինակ՝ նուկլեոնը) կարող է իրեն դրսևորել որպես գնդաձև մասնիկ՝ կապված իր հետ դանդաղ շարժվող մասնիկի հետ, և որպես սկավառակ՝ հարթեցված շարժման ուղղությամբ՝ կապված մասնիկի վրա ընկած մասնիկի հետ։ այն շատ բարձր արագությամբ: Համապատասխանաբար, դանդաղ շարժվող լիցքավորված պի-մեզոնի կյանքը մոտավորապես 10-8 վրկ է, մինչդեռ արագ շարժվողի կյանքը (մոտ լույսի արագությամբ) շատ անգամ ավելի է։ Այսպիսով, տարածությունն ու ժամանակը նյութական երևույթների համակարգման ընդհանուր ձևեր են, և ոչ անկախ գոյության սկզբի նյութից անկախ գոյություն ունեցող։

Այնշտայնի կողմից Գալիլեոյի հարաբերականության սկզբունքի միավորումը միաժամանակության հարաբերականության հետ կոչվում է Էյնշտեյնի հարաբերականության սկզբունք։ Հարաբերականության հասկացությունը դարձել է ժամանակակից բնական գիտության հիմնական հասկացություններից մեկը:

Հարաբերականության հատուկ տեսության մեջ տարածության և ժամանակի հատկությունները դիտարկվում են առանց գրավիտացիոն դաշտերը հաշվի առնելու, որոնք իներցիոն չեն։ Հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը տարածում է բնության օրենքները ամեն ինչի վրա, ներառյալ ոչ իներցիոն համակարգերը: Հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը կապում էր գրավիտացիան էլեկտրամագնիսականության և մեխանիկայի հետ։ Նա փոխարինեց Նյուտոնի համընդհանուր ձգողության մեխանիկական օրենքը գրավիտացիայի դաշտային օրենքով: «Սխեմատիկորեն մենք կարող ենք ասել. Նյուտոնի գրավիտացիայի օրենքից անցումը ընդհանուր հարաբերականության մեջ որոշ չափով նման է էլեկտրական հեղուկների տեսությունից և Կուլոնի օրենքից Մաքսվելի տեսությանը» (Einstein A., Infeld L. Մեջբերված op. - P. 196): Եվ այստեղ ֆիզիկան իրականից տեղափոխվեց դաշտային տեսություն։

Երեք դար ֆիզիկան մեխանիկական էր և զբաղվում էր միայն նյութով։ Բայց «Մաքսվելի հավասարումները նկարագրում են կառուցվածքը էլեկտրամագնիսական դաշտ. Այս օրենքների ասպարեզը ամբողջ տարածությունն է, և ոչ միայն այն կետերը, որտեղ գտնվում են նյութը կամ լիցքերը, ինչպես դա տեղի է ունենում մեխանիկական օրենքների դեպքում» (Նույն տեղում - P. 120): Դաշտի գաղափարը հաղթել է մեխանիզմին.

Մաքսվելի հավասարումները «չեն կապում, ինչպես Նյուտոնի օրենքները, երկու լայնորեն տարանջատված իրադարձություններ, նրանք այստեղ իրադարձությունները չեն կապում այնտեղի պայմանների հետ: Դաշտն այստեղ և հիմա կախված է հենց նոր անցած պահին անմիջական հարևանությամբ գտնվող դաշտից» (Նույն տեղում - P. 120): Սա էապես նոր պահ է աշխարհի դաշտային պատկերում։ Էլեկտրամագնիսական ալիքներտարածվում է լույսի արագությամբ տիեզերքում, և գրավիտացիոն դաշտը գործում է նույն կերպ:

Զանգվածները, որոնք ստեղծում են գրավիտացիոն դաշտը, ըստ հարաբերականության ընդհանուր տեսության, թեքում են տարածությունը և փոխում ժամանակի ընթացքը։ Որքան ուժեղ է դաշտը, այնքան ժամանակն ավելի դանդաղ է հոսում դաշտից դուրս ժամանակի համեմատ: Ձգողականությունը կախված է ոչ միայն տարածության մեջ զանգվածների բաշխումից, այլև դրանց շարժումից, մարմիններում առկա ճնշումից և լարվածությունից, էլեկտրամագնիսական և բոլոր այլ ֆիզիկական դաշտերից: Փոփոխություններ գրավիտացիոն դաշտբաշխված վակուումում՝ լույսի արագությամբ։ Էյնշտեյնի տեսության մեջ նյութը ազդում է տարածության և ժամանակի հատկությունների վրա։

Տիեզերական մասշտաբների անցնելիս տիեզերքի երկրաչափությունը դադարում է էվկլիդեսյան լինելուց և փոխվում է մի շրջանից մյուսը՝ կախված այդ շրջաններում զանգվածների խտությունից և նրանց շարժումից։ Մետագալակտիկայի մասշտաբով տարածության երկրաչափությունը փոխվում է ժամանակի հետ՝ մետագալակտիկայի ընդլայնման պատճառով։ Լույսի արագությանը մոտ արագությամբ, ուժեղ դաշտով, տարածությունը գալիս է եզակի վիճակի, այսինքն՝ կծկվում է կետի մեջ: Այս սեղմման միջոցով մեգաաշխարհը փոխազդեցության մեջ է մտնում միկրոաշխարհի հետ և շատ առումներով պարզվում է, որ նման է դրան: Դասական մեխանիկան մնում է ուժի մեջ որպես սահմանափակող դեպք լույսի արագությունից շատ ավելի փոքր արագություններով, իսկ մեգաաշխարհի զանգվածներից շատ ավելի փոքր զանգվածներով:

Հարաբերականության տեսությունը ցույց տվեց տարածության և ժամանակի միասնությունը՝ արտահայտված դրանց բնութագրերի համատեղ փոփոխությամբ՝ կախված զանգվածների կենտրոնացումից և դրանց շարժումից։ Ժամանակն ու տարածությունն այլևս չէին դիտարկվում միմյանցից անկախ, և առաջացավ տարածություն-ժամանակ քառաչափ շարունակականության գաղափարը:

Հարաբերականության տեսությունը նաև կապում է զանգվածը և էներգիան E=MC 2 հարաբերությամբ, որտեղ C-ն լույսի արագությունն է: Հարաբերականության տեսության մեջ «երկու օրենքներ՝ զանգվածի պահպանման օրենքը և էներգիայի պահպանման օրենքը, կորցրել են իրենց վավերականությունը միմյանցից անկախ և պարզվել է, որ միավորվել են մեկ օրենքի մեջ, որը կարելի է անվանել էներգիայի պահպանման օրենք։ կամ զանգված» (Heisenberg V. Physics and philosophy. Part and whole.- M., 1989.- S. 69). Ոչնչացման երևույթը, որի դեպքում մասնիկը և հակամասնիկը փոխադարձաբար ոչնչացնում են միմյանց, և միկրոտիեզերքի ֆիզիկայի այլ երևույթները հաստատում են այս եզրակացությունը։

Այսպիսով, հարաբերականության տեսությունը հիմնված է բոլոր ֆիզիկական համակարգերում լույսի արագության հաստատունության և բնության օրենքների նույնականության պոստուլատների վրա, և հիմնական արդյունքները, որոնց դա գալիս է, հետևյալն են. տարածություն-ժամանակ; զանգվածի և էներգիայի հարաբերականություն; համարժեքություն ծանր և իներտ զանգված(Գալիլեոյի նշածի հետևանքը, որ բոլոր մարմինները, անկախ իրենց կազմից և զանգվածից, գրավիտացիոն դաշտում ընկնում են նույն արագացումով):

Մինչև 20-րդ դարը հայտնաբերվեցին նյութի (Նյուտոն) և դաշտի (Մաքսվել) գործողության օրենքները։ 20-րդ դարում բազմիցս փորձեր արվեցին ստեղծել դաշտի միասնական տեսություն, որը կհամատեղեր իրական և դաշտային ներկայացումները, որոնք, սակայն, անհաջող էին։

1967 թվականին վարկած է առաջ քաշվել տախիոնային մասնիկների առկայության մասին, որոնք շարժվում են լույսի արագությունից մեծ արագությամբ։ Եթե ​​այս վարկածը երբևէ հաստատվի, ապա հնարավոր է, որ սովորական մարդու համար շատ անհարմար հարաբերականության աշխարհից, որտեղ հաստատուն է միայն լույսի արագությունը, նորից վերադառնանք ավելի ծանոթ աշխարհ, որտեղ բացարձակ տարածքը հիշեցնում է պատերով և տանիքով հուսալի տուն: Բայց առայժմ դրանք միայն երազանքներ են, որոնց իրական իրագործելիությունը հավանաբար կքննարկվի միայն III հազարամյակում։

Այս բաժնի վերջում մենք մեջբերենք Հայզենբերգի «Մաս և ամբողջություն» գրքից բառերը այն մասին, թե ինչ է նշանակում հասկանալ որպես այդպիսին։ «Հասկանալ»՝ սա, ըստ երևույթին, նշանակում է տիրապետել այն գաղափարներին, հասկացություններին, որոնց օգնությամբ մենք կարող ենք դիտարկել տարբեր երևույթների հսկայական բազմազանություն իրենց ինտեգրալ կապի մեջ, այլ կերպ ասած՝ «ծածկել»։ Մեր միտքը հանդարտվում է, երբ իմանում ենք, որ ինչ-որ կոնկրետ, ակնհայտ շփոթեցնող իրավիճակմիայն ավելի ընդհանրական բանի որոշակի հետևանք է և, հետևաբար, ավելի պարզ ձևակերպման ենթակա: Երևույթների խայտաբղետ բազմազանության կրճատումը ընդհանուր և պարզ առաջին սկզբունքի, կամ, ինչպես կասեին հույները, «շատերը» մինչև «մեկ», հենց այն է, ինչ մենք անվանում ենք «ըմբռնում»: Իրադարձությունը թվային եղանակով կանխատեսելու ունակությունը հաճախ ըմբռնման, ճիշտ հասկացություններ ունենալու արդյունք է, բայց դա ուղղակիորեն նույնական չէ հասկանալու հետ» (Heisenberg V. Physics and Philosophy. Part and Whole. - M., 1989. - P. 165 )

Հարաբերականության տեսության մեջ համակարգի ընտրությունը կախված է մարմինների առկայությունից և նրանց շարժումից, որոնք պետք է նկարագրվեն ընտրված հղման շրջանակում։ Ընդհանուր առմամբ, ժամանակակից ֆիզիկայում և աստղագիտության մեջ իներցիոն հղման համակարգ չկա: Կարելի է խոսել միայն այն մասին, թե որքանով է այս համակարգը մոտ իներցիոնին։

Որքանո՞վ է տարբերվում ժամանակի միատեսակ ընթացքը փոխկապակցված շարժվողների տարբեր հղման շրջանակներում սովորականից ժամանակակից մարդարագություններ? Հնարավո՞ր է դա նկատել։ Հիսուն տարի առաջ այս հարցերի պատասխանները բացասական էին։ Ժամացույցները, որոնք մարդկությունը օգտագործում էր ինչպես առօրյա կյանքում, այնպես էլ ֆիզիկական լաբորատորիաներում՝ ժամանակը չափելու համար պարզունակ մեխանիկական սարքեր էին, որոնց սխալը հաճախ գերազանցում էր օրական վայրկյանը: Դրանց ճշգրտությունը չափազանց ցածր էր ժամանակի ընթացքում հարաբերական ազդեցությունները հայտնաբերելու համար:

Կան երկու հիմնական հարաբերական ազդեցություն, որոնք ազդում են ժամանակի արագության վրա: Առաջինը արագությունն է: Եթե ​​ժամացույցը պատկանում է տարբեր համակարգերհղում, որոնցից մեկը շարժվում է երկրորդի համեմատ, այնուհետև առաջին համակարգում ժամացույցը կդանդաղի: Եթե ​​մենք հաստատենք երկու ժամացույցի միաժամանակյաությունը ժամանակի ինչ-որ կետում, ապա քանի որ շարժվող համակարգում ժամանակի արագությունը կլինի ավելի դանդաղ, նրա ժամացույցները հետ կմնան: Որքան երկար է ժամացույցի դիտարկումների միջև ընկած ժամանակահատվածը, այնքան ժամացույցը հետ է մնում շարժվող հղման շրջանակից: Ասենք, ժամանակակից օդանավի համար, որը թռչում է ձայնի արագությամբ (300 մ/վ), թռիչքի մեկ ժամվա ժամացույցի արագության տարբերությունը կկազմի նանվայրկյան։

Երկրորդ ազդեցությունը, որն ազդում է արագության վրա, գրավիտացիոն պոտենցիալների տարբերությունն է: Երկու ժամացույց, որոնք գտնվում են միմյանց նկատմամբ հանգստի վիճակում, տեղակայված են տարածության տարբեր կետերում, տարբեր արագություններով են շարժվելու: Այն վայրում, որտեղ ձգողության ուժն ավելի թույլ է, ժամացույցն ավելի արագ կգնա։

Թող մեկ ժամացույցը տեղադրվի ծովի մակարդակի վրա, իսկ երկրորդը՝ 10 կմ բարձրությամբ լեռան վրա։ Այնուհետև երկրորդ ժամացույցը կշարունակվի ավելի արագ, իսկ ժամի տարբերությունը կկազմի 3,6 նանվայրկյան:

Նման ճշգրտությամբ ժամացույցի արագության գրանցումը հնարավոր դարձավ, երբ ստեղծվեցին ատոմային և ջրածնային ժամացույցներ՝ մոտ մեկ ժամից ոչ վատ ճշգրտությամբ։

Ժամանակակից ժամացույցները շատ ավելի ճշգրիտ են: Նրանց օգնությամբ ֆիզիկոսներին հաջողվել է երկուսով չափել ժամանակի ընթացքի անհավասարությունը տարբեր կետերտարածություն.

Մի դեպքում դա իտալացի գիտնականների փորձն էր։ Նրանք սինխրոնիզացրել են երկու ժամացույց։ Մեկ ժամացույցը նրանք թողել են Ֆիզիկայի ֆակուլտետում, իսկ երկրորդը բեռնատարով տարել են սարեր ու տեղադրել ծովի մակարդակից 3250 մետր բարձրության վրա։ 66 օր սպասելուց հետո նրանք իջեցրին երկրորդ ժամացույցը և համեմատեցին ընթերցումները։ Փորձը ցույց տվեց լիովին համաձայնություն Էյնշտեյնի տեսության հետ: Ժամերը, որ լեռան վրա էին, առաջ գնացին, ժամերը, որ մնացին ծովի մակարդակի վրա, հետ ընկան։

Այնուհետև չորս միանման ժամացույցներ լցվեցին սովորական ինքնաթիռների վրա և ճանապարհ ընկան։ Երկու ժամ դեպի արևելք, երկուս դեպի արևմուտք (քանի որ ընդհանուր արագությունը օդանավի արագության և Երկրի պտույտի արագության գումարն էր, իներցիոն շրջանակի նկատմամբ ժամացույցների արագությունները տարբեր էին)։ Թռիչքից հետո երկրագունդըԺամացույցը բեռնաթափվեց, և նրանց ընթերցումները համեմատվեցին: Չնայած չափման սխալները բավականին մեծ էին (միջոցառումը տեղի է ունեցել 1971 թվականին), կասկած չկար. ժամացույցներ.

1975-ին ստեղծվեց հատուկ բարձր ճշգրտության փորձ, որը չափում էր ժամացույցի անհավասարությունը ինքնաթիռում, որը թռչում էր Չեզապիքի ծովածոցի վրայով (Պոտոմակ գետի գետաբերանի մոտ, ԱՄՆ)։ Ժամացույցի ճշգրտությունն այդ ժամանակ հասավ։ Ինքնաթիռը թռչել է 15 ժամ, այդ ժամերին ինքնաթիռում առջեւումԺամացույցներ Երկրի վրա՝ փոփոխվող գրավիտացիոն պոտենցիալի անհավասարության հետևանքների պատճառով (ինքնաթիռը բարձրացել և իջել է), ինչպես նաև ժամանակի անցման անհավասարությունը՝ կապված անշարժ ժամացույցի նկատմամբ հղման շրջանակի շարժման հետ: Ժամացույցները, որոնք մնացել էին Երկրի վրա, հաշվում էին ժամանակը գրավիտացիոն դաշտում՝ պոտենցիալի մեծ արժեքով, օդանավի ժամացույցները հաշվում էին ժամանակը գրավիտացիոն դաշտում՝ գրավիտացիոն ներուժի ավելի ցածր արժեքով: Այս ժամանակային տարբերությունը թռիչքի 15 ժամվա ընթացքում հասել է 53 նանվայրկյանի։ Միևնույն ժամանակ, նավի վրա գտնվող ժամացույցները հանգստի վիճակում շարժվում էին Երկրի մակերեսի ժամացույցների համեմատ՝ հետ մնալով դրանցից: Այս ազդեցությունը շատ ավելի փոքր էր: 15 ժամ թռիչքի համար ուշացումը կազմել է ընդամենը 6 նանվայրկյան: Երկու էֆեկտներն էլ հանգեցրին 47 նանվայրկյանով ժամացույցի առաջխաղացման: Անհավասար ճանապարհորդության չափման ճշգրտությունը մեկ տոկոսից ավելի լավ էր: Այսպիսով, ուղղակի չափումների արդյունքում ցուցադրվել է ժամանակի ընթացքի անհամասեռությունը տարածության տարբեր կետերում և տարբեր կոորդինատային համակարգերում։

www.pereplet.ru/pops/sazhin/node3.html

Հարաբերականության հատուկ կամ մասնավոր տեսությունը տարածություն-ժամանակի կառուցվածքի տեսություն է։ Առաջին անգամ այն ​​ներկայացվել է 1905 թվականին Ալբերտ Էյնշտեյնի կողմից իր «Շարժվող մարմինների էլեկտրադինամիկայի մասին» աշխատության մեջ։ Տեսությունը նկարագրում է շարժումը, մեխանիկայի օրենքները, ինչպես նաև տարածություն-ժամանակ հարաբերությունները, որոնք որոշում են դրանք՝ լույսի արագությանը մոտ շարժման արագությամբ։ Դասական Նյուտոնի մեխանիկա հարաբերականության հատուկ տեսության շրջանակներում ցածր արագությունների մոտավորություն է։

Հարաբերականության ընդհանուր տեսություն

Հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը ձգողականության տեսություն է, որը մշակվել է Էյնշտեյնի կողմից 1905-1917 թթ. Է հետագա զարգացումհարաբերականության հատուկ տեսություն. Հարաբերականության ընդհանուր տեսության մեջ ենթադրվում է, որ գրավիտացիոն էֆեկտները պայմանավորված են ոչ թե մարմինների և դաշտերի ուժային փոխազդեցությամբ, այլ բուն տարածության ժամանակի դեֆորմացմամբ, որտեղ դրանք գտնվում են։ Այս դեֆորմացիան կապված է, մասնավորապես, զանգվածային էներգիայի առկայության հետ։

Հղումներ

• Հարաբերականության ընդհանուր տեսություն - տարածություն-ժամանակային շարունակականություն (ռուս.) - Հենց համալիրի մասին:
• Հարաբերականության հատուկ տեսություն (ռուս.) - Պարզապես համալիրի մասին։

Վիքիմեդիա հիմնադրամ. 2010 թ .

Տեսեք, թե ինչ է «Ռելատիվիստական ​​ֆիզիկան» այլ բառարաններում.

Ֆիզիկա և իրականություն- «ՖԻԶԻԿԱ ԵՎ ԻՐԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆ» Ա. Էյնշտեյնի հոդվածների ժողովածու, գրված է. տարբեր ժամանակաշրջաններիր ստեղծագործական կյանք. Ռուս. հրատարակություն Մ., 1965. Գրքում արտացոլված են մեծ ֆիզիկոսի հիմնական իմացաբանական և մեթոդական հայացքները։ Նրանց մեջ… … Իմացաբանության և գիտության փիլիսոփայության հանրագիտարան

- (RTG) գրավիտացիոն տեսություն՝ հիմնված գրավիտացիոն դաշտի ներկայացման վրա՝ որպես 2-րդ վալենտության սիմետրիկ թենզոր ֆիզիկական դաշտ Մինկովսկու տարածության մեջ։ Մշակել է Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի ակադեմիկոս Ա.Ա.Լոգունովը խմբի հետ ... ... Վիքիպեդիա

- (հուն. τὰ φυσικά - բնության գիտություն, φύσις - բնություն) - գիտական ​​համալիր։ ուսումնասիրող առարկաներ ընդհանուր հատկություններնյութի կառուցվածքները, փոխազդեցությունները և շարժումները: Այս առաջադրանքներին համապատասխան, ժամանակակից Ֆ.-ն շատ պայմանականորեն կարելի է բաժանել երեք խոշոր ... ... Փիլիսոփայական հանրագիտարան

Հիպերմիջուկային ֆիզիկան ֆիզիկայի ճյուղ է միջուկային ֆիզիկայի և տարրական մասնիկների ֆիզիկայի խաչմերուկում, որտեղ հետազոտության առարկան միջուկային համակարգերն են, որոնք, բացի պրոտոններից և նեյտրոններից, պարունակում են այլ տարրական մասնիկներհիպերոններ. Նաև ... ... Վիքիպեդիա

Ֆիզիկայի մի ճյուղ, որն ուսումնասիրում է արագացուցիչների մասնիկների դինամիկան, ինչպես նաև բազմաթիվ տեխնիկական խնդիրներ՝ կապված մասնիկների արագացուցիչների կառուցման և շահագործման հետ։ Արագացուցիչների ֆիզիկան ներառում է մասնիկների արտադրության և կուտակման հետ կապված հարցեր ... Վիքիպեդիա

ՖԻԶԻԿԱ. 1. Ֆիզիկայի առարկան և կառուցվածքը F. գիտությունը, որն ուսումնասիրում է ամենապարզը և միաժամանակ ամենաշատը. մեզ շրջապատող նյութական աշխարհի առարկաների ընդհանուր հատկությունները և շարժման օրենքները: Այս ընդհանրության արդյունքում չկան բնական երեւույթներ, որոնք չունեն ֆիզիկական։ հատկությունները... Ֆիզիկական հանրագիտարան

Հարաբերական մեխանիկան ֆիզիկայի մի ճյուղ է, որը դիտարկում է մեխանիկայի օրենքները (մարմինների և մասնիկների շարժման օրենքները) լույսի արագության հետ համեմատելի արագությամբ։ Լույսի արագությունից շատ ավելի ցածր արագությամբ այն անցնում է դասական (նյուտոնյան) ... ... Վիքիպեդիա

Ֆիզիկայի ճյուղ, որը նվիրված է միջուկային գործընթացների ուսումնասիրությանը, որոնցում միջուկային նյութը կազմող մասնիկները շարժվում են լույսի արագությանը մոտ արագությամբ գ. Ռ.ի. զ. ձևավորվել է 1970-ին 72 հարաբերական միջուկների փնջերի վրա փորձերի հետ կապված, ... ... Ֆիզիկական հանրագիտարան

I. Ֆիզիկայի առարկան և կառուցվածքը Ֆիզիկան գիտություն է, որն ուսումնասիրում է բնական երևույթների ամենապարզ և, միևնույն ժամանակ, ամենաընդհանուր օրինաչափությունները, նյութի հատկությունները և կառուցվածքը և նրա շարժման օրենքները: Հետևաբար, F.-ի և նրա օրենքների հիմքում ընկած են ամեն ինչ ... ... Խորհրդային մեծ հանրագիտարան

Տարբեր ֆիզիկական երևույթների օրինակներ Ֆիզիկա (այլ հունարեն φύσις ... Վիքիպեդիա

Գրքեր

• Բարձր հոսանքի ռելյատիվիստական ​​էլեկտրոնային ճառագայթների ֆիզիկա, Ա. Ա. Ռուխաձե, Լ. Ս. Բոգդանկևիչ, Ս. Է. Ռոսինսկի, Վ. Գ. Ռուխլին: Սիստեմատիկորեն ներկայացված են իմպուլսային բարձր հոսանքի էլեկտրոնային ճառագայթների ֆիզիկայի հիմունքները և դրանց փոխազդեցությունը պլազմայի հետ: Տարբեր հավասարակշռության կոնֆիգուրացիաներ, ձևավորում և…