Основні положення спеціальної теорії відносності



ФІЗИКА

Частина 4

ОПТИКА. СПЕЦІАЛЬНА ТЕОРІЯ ВІДНОСНОСТІ

Розділ 14 ШВИДКІСТЬ ПОШИРЕННЯ СВІТЛА. ОСНОВИ СПЕЦІАЛЬНОЇ ТЕОРІЇ ВІДНОСНОСТІ

14.7. Основні положення спеціальної теорії відносності

Наприкінці XIX ст. фізикам здавалось, що наступні дослідження тільки доповнюватимуть наші знання, а фундаментальних змін не відбудеться. Всю цю струнку й непорушну ззовні “споруду” тепер називають класичною фізикою. Загальну гармонію фізики порушували лише окремі факти. Таким був, наприклад, результат досліду Майкельсона. Пояснити його

за допомогою уявлень класичної фізики не вдалося. Найкраще пояснив цей дослід X. Лоренц за допомогою гіпотези скорочення тіл. Теорія Лоренца не лише пояснила результати досліду Майкельсона, а й за своєю формальною математичною теорією дуже нагадувала теорію Ейнштейна. Ще ближче до теорії відносності були ідеї видатного французького математика А. Пуанкаре. Проте теорію відносності створив А. Ейнштейн (а не А. Пуанкаре або X. Лоренц), бо він глибше дослідив суть явищ.

Будь-яка фізична теорія насамперед визначається не математичним апаратом, а фізичним її змістом. Головним напрямом досліджень X. Лоренца й А. Пуанкаре

було пристосування класичної фізики до нових фактів з метою рятування ефіру. Гіпотеза скорочення була вільним припущенням, яке ніяк не можна було обгрунтувати в межах класичної фізики.

А. Ейнштейн мав зовсім іншу мету. Він не пристосовував стару теорію, а створив якісно нову, яка зуміла пояснити всі нові факти, відкинувши ефір. Основні положення спеціальної теорії відносності А. Ейнштейн виклав у своїй статті “До електродинаміки рухомих тіл” (1905 р.). Створена А. Ейнштейном спеціальна теорія відносності грунтується на двох дослідних фактах: принципі відносності та сталості швидкості світла.

Принцип відносності – головний постулат теорії Ейнштейна – формулюється так: в інерціальних системах відліку всі фізичні явища відбуваються однаково. Інакше кажучи, всі фізичні закони в цих системах однакові. Отже, принцип відносності поширюється на всі фізичні процеси, в тому числі на електромагнітні.

Проте теорія відносності грунтується не тільки на принципі відносності. Є ще другий постулат: швидкість світла у вакуумі однакова в усіх інерціальних системах відліку і не залежить від напряму його поширення, а також від напряму і швидкості руху джерела і приймача.

На відміну від своїх попередників А. Ейнштейн вбачав у негативному результаті досліду Майкельсона не випадкові труднощі, які потребували того чи іншого настільки ж випадкового пояснення, а прояв деякого загального закону природи. Він полягав у тому, що неможливо виявити прямолінійний і рівномірний рух лабораторії відносно ефіру (абсолютного простору) не тільки механічними, а й оптичними методами. Узагальнюючи цей результат, він висунув гіпотезу, яка є розширенням принципу відносності Галілея і називається принципом відносності Ейнштейна.

Принцип відносності Ейнштейна є таким самим вірогідним науковим фактом, як і твердження про атомістичну структуру речовини або закон збереження енергії. У зв’язку з цим будь-яка ідея створення фізичного приладу (механічного, оптичного тощо) для виявлення абсолютного руху системи має бути безумовно відкинута, як і ідея вічного двигуна.

Зрозуміло, що принцип відносності робить надуманою і безпредметною гіпотезу абсолютного простору. Якщо в усіх лабораторіях, що рухаються одна відносно одної рівномірно і прямолінійно, всі фізичні явища відбуваються однаково, то не можна надати перевагу жодній із них. Одночасно виявляються зайвими поняття абсолютного спокою і абсолютного руху. Будь-який рух відносний і слід мати на увазі лише рух одного тіла відносно іншого.

Гіпотеза ефіру як неперервного пружного середовища внутрішньо суперечлива. Справді, якщо справедливий принцип відносності Ейнштейна і фізичні явища відбуваються однаково в усіх інерційних системах, то в жодній із цих систем не повинен виявлятися “ефірний вітер”. Це означало б, що ефір має бути в стані спокою відносно будь – якої з цих лабораторій, що явно безглуздо. Отже, принцип відносності Ейнштейна не сумісний з гіпотезою про існування ефіру.

Оскільки принцип відносності Ейнштейна витісняє з фізики те гіпотетичне пружне середовище, в якому, згідно з хвильовою теорією, поширюються електромагнітні (зокрема, світлові) хвилі, то перед фізиками знову постало питання про природу світла, яке здавалось остаточно розв’язаним. Відповідь на нього дав А. Ейнштейн, створивши 1905 р. основи квантової теорії світла.


1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (No Ratings Yet)
Loading...


Контрольна робота з фізики світлові явища.
Ви зараз читаєте: Основні положення спеціальної теорії відносності