ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ И АЛЬБЕРТ ЭЙНШТЕЙН

2 Принцип относительности Галилея: Все механические явления протека- ют одинаково во всех инерциальных системах отсчета. Распространяется ли принцип Гали- лея на все явления в природе- электромагнитные явления, распро- странение света и.т.д.

v Какова скорость светового сигнала относительно человека в вагоне? Какова скорость светового сигнала относительно человека на земле по законам классической физики?? В вагоне, движущемся относительно полотна железной дороги, посылается световой сигнал в направлении движения. c

v c Какова скорость светового сигнала относительно человека в вагоне? Какова скорость светового сигнала относительно человека на земле по законам классической физики? В вагоне, движущемся относительно полотна железной дороги, посылается световой сигнал против движения.

Получается, что одно и тоже явление - распространение света по разному происходит в различных инерциальных системах отсчета, то есть принцип относительности Галилея не применим для электромагнитных явлений???? Самое главное, во втором случае скорость света получается больше c??? Таким образом в конце 19- начале 20 века физика попала в трудное положение, когда законы классической физики не смогли обьяснить явление распространения света

Кратко об Эйнштейне Альберт Эйнштейн родился в 1879 году. В 1900 году окончил Цюрихский политехнический институт. В 1902 году Эйнштейн поступил на работу в патентное бюро в Берне. В сентябре 1905 опубликована теория относительности. 6

Альберт Эйнштейн (1879–1955) 7

Постулаты СТО 1 ПОСТУЛАТ : Все процессы природы протекают одинаково во всех ИСО. 2 ПОСТУЛАТ: Скорость света не зависит ни от скорости источника, ни от скорости приемника светового. Во всех ИСО она равна с.

9 Явления,описываемые с помощью теории относительности, но не объяснимые с помощью законов классической физики, называются релятивистскими явлениями. Релятивистские явления происходят при движении со скоростями, близкими к скорости света.При движении с небольшими (земными)скоростями применяются законы классической физики(законы Ньютона) В нашей жизни релятивистские явления происходят в микромире.

Основные следствия из специальной теории относительности Эйнштейна (1905 г.) 1.При движении с околосветными скоростями длина тела зависит от скорости, чем больше скорость, тем меньше длина тела в направлении движения. 2.При движении с околосветными скоростями масса тела зависит от скорости, чем больше скорость, тем больше масса тела. 3.При движении с околосветными скоростями время зависит от скорости, чем больше скорость, тем меньше промежутки времени, то есть время на движущихся часах замедляется. 4.Невозможность скоростей равных или больших скорости света. 5.Взаимосвязь массы и энергии 10

11 Основные формулы теории относительности

В системе отсчёта, движущейся равномерно и прямолинейно относительно наблюдателя, происходит сокращение длины вдоль направления движения 12

В системе отсчёта, движущейся равномерно и прямолинейно относительно наблюдателя, время движется медленнее 13 Y Z X O Y Z X O Y Z X O Y Z X O vv

14

15 Сам эксперимент собственно вот в чем: на земле живут два брата-близнеца – Костя и Яша. Если бы браться жили на Земле, то они синхронно прошли бы все стадии старения. Но всё происходит не так. Еще подростком Костя, назовём его космическим братом, садится в ракету и отправляется к звезде, расположенной в нескольких десятках световых лет от Земли. Полёт совершается с околосветной скоростью и поэтому путь туда и обратно занимает шестьдесят лет. Яша, которого назовём земным братом, никуда не летит, а терпеливо ждет своего родственника дома. Когда космический брат возвращается, то земной оказывается постаревшим на шестьдесят лет. Однако, поскольку космический брат находился всё время в движении, его время шло медленнее, поэтому, по возвращении, он окажется постаревшим всего на 30 лет. Один близнец окажется старше другого!

16 Скорость тел или частиц не может быть равна или больше С

17 Взаимосвязь массы и энергии

18 Важнейшее следствие теории относительности, играющее одну из главных ролей в ядерной физике и физике элементарных частиц – универсальная связь между энергией и массой. Связь между энергией и массой неизбежно следует из закона сохранения энергии и того факта, что масса тела зависит от скорости его движения. Это видно из простого примера. При нагревании газа в сосуде ему сообщается определенная энергия. Скорость хаотического теплового движения молекул зависит от температуры и увеличивается с нагреванием газа. Увеличение скорости движения молекул означает увеличение массы всех молекул. Следовательно, масса газа в сосуде увеличивается при увеличении его внутренней энергии. Между массой газа и его энергией существует связь.

19

20 Так как коэффициент очень мал, то заметные изменения массы возможны лишь при очень больших изменениях энергии. При химических реакциях или при нагревании тел в обычных условиях изменения энергии настолько малы, что соответствующие изменения масс не удается обнаружить на опыте. Горячий чайник имеет большую массу, чем холодный; но даже с помощью самых чувствительных весов эта разность не может быть обнаружена. Лишь при превращениях атомных ядер и элементарных частиц изменения энергии оказываются настолько большими, что изменение массы уже заметно. При взрыве водородной бомбы выделяется около Дж. Эта энергия превышает выработку электроэнергии на всем земном шаре за несколько дней. Выделяющаяся энергия уносится вместе с излучением. Излучение наряду с энергией обладает массой, которая составляет 0,1% массы исходных материалов.

21 Релятивистский закон сложения скоростей 1. ( по течению реки) 2. ( против течения реки)

22 Относительная скорость в релятивистской физике

23 Движение со скоростью, превышающей скорость света, невозможно. V1 = С/2 V2 = С/2 V СБЛИЖЕНИЯ РАКЕТ < V1 + V2

24 Черные дыры

25 Черные дыры «придумал» английский геолог Джон Мичелл (John Michell, 1724– 1793) еще в середине XVIII века. Он посчитал, что для звезды с плотностью Солнца, но с радиусом в 500 раз большим, первая космическая скорость превысит скорость света. Следовательно, если закон всемирного тяготения справедлив и для света, то свет не сможет покинуть пределов звезды. Со стороны она будет казаться совершенно черной. Об этом Мичелл и написал сэру Кавендишу, а тот опубликовал письмо в журнале Лондонского Королевского общества. Солнца Лондонского Королевского общества

Важнейшее свойство черной дыры что бы в нее ни попало, обратно оно не вернется. Это касается даже света, вот почему черные дыры и получили свое название: тело, поглощающее весь свет, падающий на него, и не испускающее собственного кажется абсолютно черным. Согласно общей теории относительности, если объект приближается к центру черной дыры на критическое расстояние это расстояние называется радиусом Шварцшильда, он уже никогда не сможет вернуться назад. Для массы Солнца радиус Шварцшильда составляет 3 км, то есть, чтобы превратить наше Солнце в черную дыру, нужно уплотнить всю его массу до размера небольшого городка! Внутри радиуса Шварцшильда теория предсказывает явления еще более странные: всё вещество черной дыры собирается в бесконечно малую точку бесконечной плотности в самом ее центре математики называют такой объект сингулярным возмущением. При бесконечной плотности любая конечная масса материи, математически говоря, занимает нулевой пространственный объем. Происходит ли это явление реально внутри черной дыры, мы, естественно, экспериментально проверить не можем, поскольку всё попавшее внутрь радиуса Шварцшильда обратно не возвращается..

27 В центре нашего Млечного Пути и других галактик располагается невероятно массивная черная дыра в миллионы раз тяжелее Солнца. Эти сверхмассивные черные дыры были обнаружены по наблюдениям за характером движения межзвездного газа вблизи центров галактик. Газы, судя по наблюдениям, вращаются на близком удалении от сверхмассивного объекта, и простые расчеты с использованием законов механики Ньютона показывают, что объект, притягивающий их, при мизерном диаметре обладает чудовищной массой. Так закрутить межзвездный газ в центре галактики может только черная дыра. Фактически астрофизики нашли уже десятки таких массивных черных дыр в центрах соседних с нашей галактик, и сильно подозревают, что центр любой галактики это черная дыра.законов механики Ньютона

28 Астрофизики считают черные дыры очень странными небесными объектами, внутри которых останавливается время, искривляется пространство. И все же во Вселенной их миллионы, некоторые диаметром всего в несколько километров, некоторые размером с Солнечную систему. И хотя способность удерживать внутри себя всякое излучение относится к главным особенностям черных дыр(ПОЭТОМУ ИХ НЕЛЬЗЯ УВИДЕТЬ), астрономы обнаруживают их по чрезвычайно ярким вспышкам, возникающим в окрестности дыры, когда она «проглатывает» неосторожно приблизившуюся к ней звезду или галактические газы. Солнечную системунеосторожно приблизившуюся к ней звезду

29 Так художник представил себе и нам сверхмассивную черную дыру в центре спиральной галактики. Вокруг нее стягивающийся водоворот засасываемого в ее воронку галактического вещества. Из центра галактики, перпендикулярно ее плоскости, в обоих направлениях выбрасывается струя разогретого черной дырой газа