какая скорость согласно сто является максимально возможной
Специальная теория относительности
СТО, также известная как частная теория относительности является проработанной описательной моделью для отношений пространства-времени, движения и законов механики, созданная в 1905 году лауреатом Нобелевской премии Альбертом Эйнштейном.
Поступая на отделение теоретической физики Мюнхенского университета, Макс Планк обратился за советом к профессору Филиппу фон Жолли, руководившему в тот момент кафедрой математики этого университета. На что он получил совет: «в этой области почти всё уже открыто, и всё, что остаётся – заделать некоторые не очень важные проблемы». Юный Планк ответил, что он не хочет открывать новые вещи, а только хочет понять и систематизировать уже известные знания. В итоге из одной такой «не очень важной проблемы» впоследствии возникла квантовая теория, а из другой – теория относительности.
Формирование теории
Формула теории относительности
В отличие от многих других теорий, полагавшихся на физические эксперименты, теория Эйнштейна практически полностью была основана на его мысленных экспериментах и только впоследствии была подтверждена на практике. Так ещё в 1895 году (в возрасте всего 16 лет) он задумался о том, что будет, если двигаться параллельно лучу света с его скоростью? В такой ситуации получалось, что для стороннего наблюдателя частицы света должны были колебаться вокруг одной точки, что противоречило уравнениям Максвелла и принципу относительности (который гласил, что физические законы не зависят от места где вы находитесь и скорости с которой вы движетесь). Таким образом юный Эйнштейн пришёл к выводу, что скорость света должна быть недостижима для материального тела, а в основу будущей теории был заложен первый кирпичик.
Следующий эксперимент был проведён им в 1905 году и заключался в том, что на концах движущегося поезда находятся два импульсных источника света которые зажигаются в одно время. Для стороннего наблюдателя, мимо которого проходит поезд, оба этих события происходят одновременно, однако для наблюдателя, находящегося в центре поезда эти события будут казаться произошедшими в разное время, так как вспышка света из начала вагона придёт раньше, чем из его конца (в следствии постоянности скорости света).
Мысленный эксперимент с поездом
Из этого он сделал весьма смелый и далеко идущий вывод, что одновременность событий является относительной. Полученные на основе этих экспериментов расчёты он опубликовал в работе «Об электродинамике движущихся тел». При этом для движущегося наблюдателя один из этих импульсов будет иметь большую энергию нежели другой. Для того чтобы в такой ситуации не нарушался закон сохранения импульса при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой необходимо было чтобы объект одновременно с потерей энергии должен был терять и массу. Таким образом Эйнштейн пришёл к формуле характеризующую взаимосвязь массы и энергии E=mc 2 – являющейся, пожалуй, самой известной физической формулой на данный момент. Результаты этого эксперимента были опубликованы им позднее в том же году.
Основные постулаты
Уравнения теории относительности: скорость, время и длинна объекта относительно механики Ньютона
Постоянство скорости света – к 1907 году были произведены эксперименты по измерению скорости света с точностью ±30 км/с (что было больше орбитальной скорости Земли) не обнаружившие её изменения в ходе года. Это стало первым доказательством неизменности скорости света, которое в последствии было подтверждено множеством других экспериментов, как экспериментаторами на земле, так и автоматическими аппаратами в космосе.
Принцип относительности – этот принцип определяет неизменность физических законов в любой точке пространства и в любой инерциальной системе отсчёта. То есть в независимости от того движетесь ли вы со скоростью около 30 км/с по орбите Солнца вместе с Землёй или в космическом корабле далеко за её пределами – ставя физический эксперимент вы всегда будете приходить к одним и тем же результатам (если ваш корабль в это время не ускоряется или замедляется). Этот принцип подтверждался всеми экспериментами на Земле, и Эйнштейн разумно счёл этот принцип верным и для всей остальной Вселенной.
Следствия
Путём расчётов на основе этих двух постулатов Эйнштейн пришёл к выводу, что время для движущегося в корабле наблюдателя должно замедляться с увеличением скорости, а сам он вместе с кораблём должен сокращаться в размерах в направлении движения (для того чтобы скомпенсировать тем самым эффекты от движения и соблюсти принцип относительности). Из условия конечности скорости для материального тела вытекало также что правило сложения скоростей (имевшее в механике Ньютона простой арифметический вид) должно быть заменено более сложными преобразованиями Лоренца – в таком случае даже если мы сложим две скорости в 99% от скорости света мы получим 99,995% от этой скорости, но не превысим её.
Статус теории
Материалы по теме
Скорость света в вакууме
Первенство в открытии
Когда Эйнштейн опубликовал свои первые работы по специальной теории относительности и приступил к написанию её общей версии, другими учёными уже была открыта значительная часть формул и идей, заложенных в основе этой теории. Так скажем преобразования Лоренца в общем виде были впервые получены Пуанкаре в 1900 году (за 5 лет до Эйнштейна) и были названы так в честь Хендрика Лоренца получившего приближённую версию этих преобразований, хотя даже в этой роли его опередил Вольдемар Фогт.
Пуанкаре также работал над созданием теории относительности и пришёл к принципу относительности и 4-мерному пространству-времени на несколько лет раньше Эйнштейна, но так как ему не хватило смелости в своих расчётах отказаться от эфира, то прийти к верному решению ему так и не удалось.
Таким образом многие учёные сходятся к выводу что, если бы даже Эйнштейна и не было, к равенству инерционной и гравитационной массы и ряду других деталей необходимых для построения теории относительности вскоре должен был бы прийти один из других исследователей. Однако на момент публикации ОТО в 1915 году никем другим этих последних шагов не было сделано, так что первенство в создании теории относительности Эйнштейном никто из серьёзных учёных на данный момент не оспаривает.
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Теория относительности
Законы природы не зависят от систем отсчета.
Говорят, что прозрение пришло к Альберту Эйнштейну в одно мгновение. Ученый якобы ехал на трамвае по Берну (Швейцария), взглянул на уличные часы и внезапно осознал, что если бы трамвай сейчас разогнался до скорости света, то в его восприятии эти часы остановились бы — и времени бы вокруг не стало. Это и привело его к формулировке одного из центральных постулатов относительности — что различные наблюдатели по-разному воспринимают действительность, включая столь фундаментальные величины, как расстояние и время.
Говоря научным языком, в тот день Эйнштейн осознал, что описание любого физического события или явления зависит от системы отсчета, в которой находится наблюдатель (см. Эффект Кориолиса). Если пассажирка трамвая, например, уронит очки, то для нее они упадут вертикально вниз, а для пешехода, стоящего на улице, очки будут падать по параболе, поскольку трамвай движется, в то время как очки падают. У каждого своя система отсчета.
Но хотя описания событий при переходе из одной системы отсчета в другую меняются, есть и универсальные вещи, остающиеся неизменными. Если вместо описания падения очков задаться вопросом о законе природы, вызывающем их падение, то ответ на него будет один и тот же и для наблюдателя в неподвижной системе координат, и для наблюдателя в движущейся системе координат. Закон распределенного движения в равной мере действует и на улице, и в трамвае. Иными словами, в то время как описание событий зависит от наблюдателя, законы природы от него не зависят, то есть, как принято говорить на научном языке, являются инвариантными. В этом и заключается принцип относительности.
Как любую гипотезу, принцип относительности нужно было проверить путем соотнесения его с реальными природными явлениями. Из принципа относительности Эйнштейн вывел две отдельные (хотя и родственные) теории. Специальная, или частная, теория относительности исходит из положения, что законы природы одни и те же для всех систем отсчета, движущихся с постоянной скоростью. Общая теория относительности распространяет этот принцип на любые системы отсчета, включая те, что движутся с ускорением. Специальная теория относительности была опубликована в 1905 году, а более сложная с точки зрения математического аппарата общая теория относительности была завершена Эйнштейном к 1916 году.
Специальная теория относительности
Большинство парадоксальных и противоречащих интуитивным представлениям о мире эффектов, возникающих при движении со скоростью, близкой к скорости света, предсказывается именно специальной теорией относительности. Самый известный из них — эффект замедления хода часов, или эффект замедления времени. Часы, движущиеся относительно наблюдателя, идут для него медленнее, чем точно такие же часы у него в руках.
Время в системе координат, движущейся со скоростями, близкими к скорости света, относительно наблюдателя растягивается, а пространственная протяженность (длина) объектов вдоль оси направления движения — напротив, сжимается. Этот эффект, известный как сокращение Лоренца—Фицджеральда, был описан в 1889 году ирландским физиком Джорджем Фицджеральдом (George Fitzgerald, 1851–1901) и дополнен в 1892 году нидерландцем Хендриком Лоренцем (Hendrick Lorentz, 1853–1928). Сокращение Лоренца—Фицджеральда объясняет, почему опыт Майкельсона—Морли по определению скорости движения Земли в космическом пространстве посредством замеров «эфирного ветра» дал отрицательный результат. Позже Эйнштейн включил эти уравнения в специальную теорию относительности и дополнил их аналогичной формулой преобразования для массы, согласно которой масса тела также увеличивается по мере приближения скорости тела к скорости света. Так, при скорости 260 000 км/с (87% от скорости света) масса объекта с точки зрения наблюдателя, находящегося в покоящейся системе отсчета, удвоится.
Со времени Эйнштейна все эти предсказания, сколь бы противоречащими здравому смыслу они ни казались, находят полное и прямое экспериментальное подтверждение. В одном из самых показательных опытов ученые Мичиганского университета поместили сверхточные атомные часы на борт авиалайнера, совершавшего регулярные трансатлантические рейсы, и после каждого его возвращения в аэропорт приписки сверяли их показания с контрольными часами. Выяснилось, что часы на самолете постепенно отставали от контрольных все больше и больше (если так можно выразиться, когда речь идет о долях секунды). Последние полвека ученые исследуют элементарные частицы на огромных аппаратных комплексах, которые называются ускорителями. В них пучки заряженных субатомных частиц (таких как протоны и электроны) разгоняются до скоростей, близких к скорости света, затем ими обстреливаются различные ядерные мишени. В таких опытах на ускорителях приходится учитывать увеличение массы разгоняемых частиц — иначе результаты эксперимента попросту не будут поддаваться разумной интерпретации. И в этом смысле специальная теория относительности давно перешла из разряда гипотетических теорий в область инструментов прикладной инженерии, где используется наравне с законами механики Ньютона.
Возвращаясь к законам Ньютона, я хотел бы особо отметить, что специальная теория относительности, хотя она внешне и противоречит законам классической ньютоновской механики, на самом деле практически в точности воспроизводит все обычные уравнения законов Ньютона, если ее применить для описания тел, движущихся со скоростью значительно меньше, чем скорость света. То есть, специальная теория относительности не отменяет ньютоновской физики, а расширяет и дополняет ее (подробнее эта мысль рассматривается во Введении).
Принцип относительности помогает также понять, почему именно скорость света, а не какая-нибудь другая, играет столь важную роль в этой модели строения мира — этот вопрос задают многие из тех, кто впервые столкнулся с теорией относительности. Скорость света выделяется и играет особую роль универсальной константы, потому что она определена естественнонаучным законом (см. Уравнения Максвелла). В силу принципа относительности скорость света в вакууме c одинакова в любой системе отсчета. Это, казалось бы, противоречит здравому смыслу, поскольку получается, что свет от движущегося источника (с какой бы скоростью он ни двигался) и от неподвижного доходит до наблюдателя одновременно. Однако это так.
Благодаря своей особой роли в законах природы скорость света занимает центральное место и в общей теории относительности.
Общая теория относительности
Общая теория относительности применяется уже ко всем системам отсчета (а не только к движущимися с постоянной скоростью друг относительно друга) и выглядит математически гораздо сложнее, чем специальная (чем и объясняется разрыв в одиннадцать лет между их публикацией). Она включает в себя как частный случай специальную теорию относительности (и, следовательно, законы Ньютона). При этом общая теория относительности идёт значительно дальше всех своих предшественниц. В частности, она дает новую интерпретацию гравитации.
Общая теория относительности делает мир четырехмерным: к трем пространственным измерениям добавляется время. Все четыре измерения неразрывны, поэтому речь идет уже не о пространственном расстоянии между двумя объектами, как это имеет место в трехмерном мире, а о пространственно-временных интервалах между событиями, которые объединяют их удаленность друг от друга — как по времени, так и в пространстве. То есть пространство и время рассматриваются как четырехмерный пространственно-временной континуум или, попросту, пространство-время. В этом континууме наблюдатели, движущиеся друг относительно друга, могут расходиться даже во мнении о том, произошли ли два события одновременно — или одно предшествовало другому. К счастью для нашего бедного разума, до нарушения причинно-следственных связей дело не доходит — то есть существования систем координат, в которых два события происходят не одновременно и в разной последовательности, даже общая теория относительности не допускает.
Закон всемирного тяготения Ньютона говорит нам, что между любыми двумя телами во Вселенной существует сила взаимного притяжения. С этой точки зрения Земля вращается вокруг Солнца, поскольку между ними действуют силы взаимного притяжения. Общая теория относительности, однако, заставляет нас взглянуть на это явление иначе. Согласно этой теории, гравитация — это следствие деформации («искривления») упругой ткани пространства-времени под воздействием массы (при этом чем тяжелее тело, например Солнце, тем сильнее пространство-время «прогибается» под ним и тем, соответственно, сильнее его гравитационное поле). Представьте себе туго натянутое полотно (своего рода батут), на которое помещен массивный шар. Полотно деформируется под тяжестью шара, и вокруг него образуется впадина в форме воронки. Согласно общей теории относительности, Земля обращается вокруг Солнца подобно маленькому шарику, пущенному кататься вокруг конуса воронки, образованной в результате «продавливания» пространства-времени тяжелым шаром — Солнцем. А то, что нам кажется силой тяжести, на самом деле является, по сути чисто внешнем проявлением искривления пространства-времени, а вовсе не силой в ньютоновском понимании. На сегодняшний день лучшего объяснения природы гравитации, чем дает нам общая теория относительности, не найдено.
Проверить общую теорию относительности трудно, поскольку в обычных лабораторных условиях ее результаты практически полностью совпадают с тем, что предсказывает закон всемирного тяготения Ньютона. Тем не менее несколько важных экспериментов были произведены, и их результаты позволяют считать теорию подтвержденной. Кроме того, общая теория относительности помогает объяснить явления, которые мы наблюдаем в космосе, — например, незначительные отклонения Меркурия от стационарной орбиты, необъяснимые с точки зрения классической механики Ньютона, или искривление электромагнитного излучения далеких звезд при его прохождении в непосредственной близости от Солнца.
На самом деле результаты, которые предсказывает общая теория относительности, заметно отличаются от результатов, предсказанных законами Ньютона, только при наличии сверхсильных гравитационных полей. Это значит, что для полноценной проверки общей теории относительности нужны либо сверхточные измерения очень массивных объектов, либо черные дыры, к которым никакие наши привычные интуитивные представления неприменимы. Так что разработка новых экспериментальных методов проверки теории относительности остается одной из важнейших задач экспериментальной физики.
Относительность времени моментально приводит к подтверждению неклассического закона сложения скоростей при условии максимальности скорости света:
и то, и другое открыл, фактически, Арман Физо в 1851г.
См.вып.02 в http://samlib.ru/editors/w/wira/zhetfufnimz.shtml
_ _ _ _ _ Птолемей ХХ века
или «На всякого мудреца довольно простоты» :
http://img0.liveinternet.ru/images/attach/b/4//4056/4056146_ ptolemaeusxx.doc
http://img0.liveinternet.ru/images/attach/b/4//4056/4056148_ ptolemaeusxx.pdf
http://www.spbtalk.ru/index.php?act=Attach&type=post& ;id=34669
http://www.spbtalk.ru/index.php?act=Attach&type=post& ;id=34670
http://allmatematika.ru/e107_files/public/1375514245_6796_FT 0_ptolemaeus-xx.doc
http://sfiz.ru/datas/users/15068-1375514587_ptolemaeus-xx.do c
http://sfiz.ru/datas/users/15068-1375514587_ptolemaeus-xx.pd f
.
.
Почему берется «классическая» кинетическая энергия, и потом строятся какие-то рассуждения о предельной скорости?
ну да, кусок мозга идиота, обладая конечной массой, никогда не вылетит за гравитационный радиус!
А что излучению кто-то запрещает иметь энергию, достаточную чтобы предолеть любой барьер?
Далее, кто сказал, что вещество иссчезает бесследно? Оно может только увеличить массу черной дыры! Черная дыра обязана расти.
Ну а что касается времени, так оно замедляется НА НАШ взгляд у тех парней которые летят к дыре. Когда они летят со скоростью света к черной дыре, то для нас они стали коротышками и жизнь их остановилась в тот момент, когда они приблизились к этом радиусу, но это этого, на наш же взгляд, они не стали лететь к нему медленней!Все процессы у них пошли медленней, но сами они в наших глазах ни на грамм не стали медленней двигаться и спокойно ушли за горизонт с застывшими лицами
Несколько замечаний. Первое. Почему-то никто не обращает внимания на явное противоречие у Эйнштейна: его первый постулат о равнозначности инерциальных систем отсчета, ничем, кстати, на отличающийся от принципа относительности Галилея, перастает работать в релятивистских системах, т.е. системах, движущихся с около световыми скоростям. Там начинаются фокусы. Увеличивается масса движущегося тела. Уменьшаются пространственные и временные интервалы, что влечет за собой ничем не объяснимые уменьшение размеров тел, замедление всех физических и биологических процессов (отсюда «эффект близенцов»). Следуют эти «эффекты» из всем известных соотношений между скоростью движения и такими параметрами, как масса, размер в направлении движения, «собственное время жизни». Кстати, можно показать, что приводимые в качестве подтверждения этих эффектов опыты, можно интерпретировать иначе. При этом все эти эффекты получают вполне обычное истолкование. Подробно об этом можно прочесть в книге «Физические очерки», автор Захарченко Г.А. Книгу можно найти в ленинке и магазине «Физ-мат книга», т. 409 93 28.
Второе. По поводу эфира. Его необходимость признавал и Эйнштейн, разрабатывая свою общую теорию относительности. Но все дело в том, что понимать под эфиром. Общепринято эфиром считать специальную среду, проводящую электромагнитые поля. А что если эфиром считать обычные вещественные среды: воздух, прозрачные жидкие и твердые тела, проводящие свет, радио- и другие электромагнитные сигналы? Тогда легко объяснить все опыты по поиску специализированного «эфира» и многие другие, трудно поддающиеся объяснению. Подробно об этом в названной уже книге.
Третье. Как не хотят этого признавать некоторые критики Эйнштейна, изменения массы, длины и временного интервала происходят на самом деле, но не так, как у Эйнштейна. Это можно показать, но для этого надо рассматривать движение реального физического объекта, взаимодействующего с реальной же физической средой, а не относительное движение абстрактных координатных систем, откуда и были получены известные релятивистские соотношения. Подробнее в вышеназванной книге.
По какому пункту не проходит у понимающих вот это утверждение :
2 его вариации:
1. Допустим время есть неизменное ламинарное свойство Мира, те мы можем замедлить законы Мира, ускорить их, но не обратить их.
Тогда получается прошлое настоящее будущее полностью определено законами Мира (зМ), но так как зМ БК, вариации прошлого настоящего будущего БК. (нет судьбы, нет будущего, нет прошлого, есть только настоящее и наивероятный, но не абсолютный вариант развития).
2. Допустим время такой же параметр как и все остальные, подчиняющийся законам Мира, на который возможно оказать влияние. Если время также можно изменять, как любой параметр, то Мир окажет своим зМ, включающими в себя законы влияющие на время, что породит новый Мир (кто называет это ‘новая стрела времени’). Так как зМ и само БК, то Мир породит БК количество Миров, рождающее БК Миров.
Даже если мы сможем овладеть законами Мира-Времени (частью, БК зМ нельзя овладеть) позволяющими управлять Временем-пространством Миров, мы окажем влияние только на действующий Мир (в том в котором мы сейчас находимся). Влияние на субъективный Мир (из которого мы начали свое путешествие) мы можем оказать, если он будет действующим.
3. Для субъективного Мира нет особой разницы, действительна 1 или 2 вариация, так как моделирование Мира в 1 вариации подобна действующему Миру 2 вариации, оказанное влияние на субъективный Мир порождено моделированием или простанственно-временным изменениям.
Вариации времени оказывают влияние только на субъект, либо он находиться в смоделированном Мире, либо в другом действительном.
1. Выживает сильнейший, сильнейший значит наиболее устойчивая система.
2. Развитие для вселенной есть переход на более устойчивую систему.
3. Чем облцасть (вселенная, галактика, планетарная система, планета государство, семья, человек, аыватом, квант идт) наиболее устойчива к воздействию Мира, тем больше она распространяется.
4. Как можно глубже познать в этот Мир, как следствие, больше распространиться и оказывать на него большее влияние, чем другие.
5. Необходимо найти наиболее быстрый путь познания Мира, поглощения, обработки, преобразования его эн.
6. Субъект сам определяет для себя смысл существования, на основе полученной информации.
1. Любое действие определит, повлияет на будущее,
2. Чем большим Знаниями обладаешь, тем больше твое влияние на Мир.
3. Чем больше твое влияние на Мир, тем больше твоя ценность для Мира (в нашем социуме ценность выражена, в основном, в деньгах).
pva сайте.)
Я С БОЛЬШИМ ОПТИМИЗМОМ СМОТРЮ ВПЕРЕД, ПОЛЬЗУЯСЬ ТЕОРИЯМИ ЭЙНШТЕЙНА, И ВИЖУ ХОРОНИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ. Правильней сказать, эти перспективы следуют из таких теорий.
«Эфир» в данном случае это некая гипотетическая среда, которая находится в промежутках между элементарными частицами. Нечто вроде физического вакуума.
Отличие понятий «эфир» и «физический вакуум» следующее: эфир имеет какое-то положение в пространстве, т.е. можно было бы сказать, что некоторое тело движется относительно эфира со скоростью, скажем, 35 метров в секунду. А вакуум конкретного положения не имеет, нельзя сказать, что скорость тела относительно вакуума такая-то.
Вторая загадка от Виктора Квитко.
Зная как устроена Формула Лоренца, можно устраивать интересные соревнования.
Сейчас я проведу чемпионат мира по легкой атлетике.
В чемпионате принимают участие две движущиеся системы
координат СК1 и СК2(два источника излучения).
Первая летит со скоростью V1 = 90000 км/сек.
Вторая летит со скоростью V2 =190000 км/сек.
После первой секунды полета каждая система координат
выставляет для участия в чемпионате своего спортсмена.
Это два высокоскоростных фотона Ф1 и Ф2.
Каждому фотону нужно пробежать ровно 300000 км.
Соревнования проходят по формуле T=C/V.
Скорость бега второго фотона формула Лоренца уже вычислила. Он будет бежать со скоростью V**= 232163,73 км/сек.
А вот первому фотону формула Лоренца выделила по теореме Пифагора скорость бега V*= 286181,76 км/сек. Сразу видно что это фаворит.
Чемпионат начинается полетом двух СК(источников излучения). Каждый пролетел со своей скоростью ровно секунду, и вот стартовали фотоны.
Первый бежал со скоростью V*= 286181,76 км/сек и дистанцию 300000 пробежал за 1,0482848 сек.
Второй бежал со скоростью V**= 232163,73 км/сек и дистанцию 300000 км пробежал за 1,2921915 сек.
Вопрос:
Почему результаты фотонов совпадают с результатами
формулы Лоренца?
Рано или поздно по теории относительности
пройдет бритва Оккама.
beta-pozytron