Общие положения теории относительности
Информация - Философия
Другие материалы по предмету Философия
?риращений четырех координат, из которых три - пространственные, а четвертая - время, измеренное особыми единицами. Мы можем назвать теорию относительности учением об инвариантах четырехмерной евклидовой геометрии. Поскольку время измеряется особыми единицами, то говорят о псевдоевклидовой четырехмерной геометрии.
Сумма квадратов четырех приращений - квадрат четырехмерного расстояния между событиями, квадрат длины отрезка мировой линии - не меняется при переходе от системы K к движущейся по отношению к ней системе K'. Четырехмерное "расстояние"является инвариантом преобразований четырехмерной геометрии, соответствующих переходу от одной системы отсчета K к другой системе K', движущейся относительно первой прямолинейно и равномерно. Инвариантность следует из неизменности скорости света при переходе от K к K'.
В этой инвариантности выражается однородность четырехмерного мира. Выше говорилось, что в инвариантности длины трехмерного отрезка при переносе начала координат выражается однородность трехмерного пространства. Теперь мы можем инвариантность четырехмерного отрезка мировой линии рассматривать как45 выражение однородности и изотропности четырехмерного пространства-времени.
Однородность пространства выражается в сохранении импульса, а однородность времени - в сохранении энергии. Можно ожидать, что в четырехмерной формулировке закон сохранении импульса и закон сохранения энергии сливаются в один закон сохранения энергии и импульса. Действительно, в теории относительности фигурирует такой объединенный закон импульса.
Однородность пространства-времени означает, что в природе нет выделенных пространственно-временных мировых точек. Нет события, которое было бы абсолютным началом четырехмерной, пространственно-временной системы отсчета. В свете идей, изложенных Эйнштейном в 1905 г., четырехмерное расстояние между мировыми точками, т.е. пространственно-временной интервал не будет меняться при совместном переносе этих точек вдоль мировой линии. Это значит, что пространственно-временная связь двух событий не зависит от того, какая мировая точка выбрана в качестве начала отсчета, и что любая мировая точка может играть роль подобного начала.
Однородность пространства стала исходной идеей науки после того, как Галилей и Декарт, сформулировав принцип инерции и принцип сохранения импульса, показали, что в мировом пространстве нет выделенной точки - начала привилегированной системы отсчета, что расстояния между телами и их взаимодействия не зависят от движения состоящей из этих тел материальной системы. Однородность времени стала исходной идеей науки после того, как физика XIX века, сформулировав принцип сохранения энергии, показала независимость процессов природы от их смещения во времени и отсутствие абсолютного начала отсчета времени. Теперь исходной идеей науки становится однородность пространства-времени.
Таким образом, идея однородности является стержневой идеей науки XVII-XX вв. Она последовательно обобщается, переносится с пространства на время, и далее, на пространство-время.
В отличие от известной классической физике однородности пространства и времени, взятых порознь, однородность пространства-времени была бы нарушена, если бы в некоторой области происходила мгновенная передача сигнала. Примером могла бы служить абсолютно твердая частица, целиком заполняющая занятый ею объем пространства и неспособная к деформации. Через занятое такой частицей пространство импульс передавался бы мгновенно, и мы, таким образом, столкнулись бы с физическим эквивалентом трехмерной геометрии, с пространством, существующим независимо от времени.
В 1911-1916 гг. Эйнштейн создал общую теорию относительности. Теория, созданная в 1905 г., называется специальной теорией относительности, так как она справедлива лишь для специального случая, прямолинейного и равномерного движения. Распространение света, как и вообще, все механические и электродинамические процессы, протекает неизменным образом, если перейти от покоящейся системы K к к системе K', движущейся по отношению к К прямолинейно и равномерно. Поэтому, не выходя за пределы движущейся системы нельзя зарегистрировать ее прямолинейное и равномерное движение, ни механическим, ни оптическими (электродинамическими) опытами. В системе, движущейся прямолинейно и равномерно, движение не вызывает внутренних эффектов. В поезде, движущемся без ускорения, не происходит ничего, что продемонстрировало бы пассажирам его движение. Это движение имеет относительный смысл, поезд движется относительно Земли и находящихся на Земле неподвижных предметов. С тем же правом можно сказать, что Земля движется относительно поезда; нельзя найти такие явления в поезде, которые указывают на неравноценность этих двух утверждений. Иное дело - ускоренное движение. В связи с ньютоновым понятием абсолютного движения уже говорилось, что пассажир убеждается в ускорении поезда, ощущая толчок, вызванный силой инерции и направленный назад, когда поезд набирает скорость, и вперед, когда машинист начинает торможение и поезд теряет скорость. Таким образом, ускоренное движение создает внутренние эффекты в движущейся системе.
В этом случае уже как будто нельзя говорить о равномерности движущихся систем. Если движение поезда относить к Земле, т.е. считать Землю неподвижной, то ускорение поезда приводит к толчку; если же считать неподвижным поезд и считать, что поверхность Земли с ускорением движется относите?/p>