Ньютон предполагал, что взаимодействие между телами осущесвляется мгновенно. Позже было выяснено, что это не так. А значит, если речь идёт о событиях, происходящих в разных местах пространства, сложно что-либо сказать об их одновремённости, ведь сигнал от удалённых друг от друга точек, ровно как и взаимодействие между ними, тратят на распространение некоторое время, которое не всегда можно точно измерить. В разные точки сигнал об одном и том же событии приходит в разные моменты времени.
Синхронизация часов
Эйнштейн предложил устанавливать синхронизацию пространственно-разделённых часов с помощью световых сигналов в вакууме. Пока синхронизация часов не установлена, не имеет смысла говорить о скорости в любом определённом направлении. Имеет смысл говорить лишь о средней скорости света в двух прямо противоположных направлениях, так как эту величину можно измерить с помощью только одних часов и зеркал.
Для этого, из неподвижной точки A посылается сигнал к неподвижному зеркалу, расположенному на некотором известном расстоянии L. По одним и тем же часам, расположенным в точке А замеряется временной промежуток между моментом отправления светового сигнала и моментом приёма отражённого сигнала. Поскольку время отсчитывается по одним и тем же часам, никакой синхронизации не требуется, и можно найти скорость света. Из второго постулата теории относительности следует, что скорость света в прямом и обратном направлениях одинакова, так что:
с = | 2ЈL Δt |
Где Δt - временной интервал между отправкой сигнала к зеркалу и приёмом отражённого сигнала.
Итак, правило Эйнштейна синхронизации часов:
Пусть в неподвижных точках A и B установлены одинаковые часы. Ровно посередине между точками A и B произведём вспышку света и в момент прихода светового сигнала, поставим в этих точках часы одинаково (какое время на них выставить - оговаривается заранее). |
Теперь, когда часы синхронизированы, если мы посылаем из точки A в момент времени t1A посылаем сигнал, который отражается от зеркала и приходит обратно в A в момент времени t2A, то можно найти момент времени tB, в который наш сигнал достигнет точки B:
tB = | t1A + t2A 2 |
Понятие одновремённости
Научившись синхронизировать часы, мы можем получить систему отсчёта с единым временем, в которой часы во всех точках синхронизированы между собой по правилу Эйнштейна. И теперь, даже если события происходят в разных точках пространства, можно установить, одновремённы эти события или нет.
Два пространственно-разделённых события в этой системе отсчёта называются одновремёнными, если синхронизированные часы, находящиеся в тех точках, где происходят эти события, показывают одно и то же время.
Относительность одновремённости
В каждой ИСО имеется точка наблюдения либо некоторый объект, на который осуществляется воздействие. И когда происходят какие-либо события где бы то ни было, мы можем утверждать что они имели место быть только в том случае, если мы получили сигнал о событиях, или на нас было оказано воздействие со стороны этих событий.
Одновремённость есть понятие относительное, то есть два события, одновремённые в одной инерциальной системе отсчёта, могут оказаться не одновремёнными в другой.
Если в какой-либо ИСО два события происходят в одной точке пространства в одно и то же время, то они будут одновременными во всех остальных ИСО.
Пространство-время
Говорить, что два объекта встретились можно только если они сошлись в одной точке (области) пространства в одно и то же время. В противном случае, например, если Иванов придёт на место встречи в 12 часов, а потом уйдёт, а Петров - часом позже, то они друг друга не увидят.
Поэтому, если мы говорим, что два объекта встречаются, например, корабль прибывает на космодром, то как в ИСО корабля, так и в ИСО космодрома, оба объекта находятся в одно и то же время, в одной и той же точке пространства. При этом, часы в ИСО корабля и часы в ИСО космодрома могут показывать разное время, и точка, в которой они встретились - иметь разные координаты. Но это одна и та же точка пространства-времени.
Пространство и время - категории(3), обозначающие основные формы материи [1].
Пространство выражает порядок сосуществования отдельных объектов, время - порядок смены явлений.
(3)Категория - это наиболее общее понятие.
Длина - величина, характеризующая протяжённость, удалённость и перемещение тел или их частей вдоль заданной линии.
Время - величина, характеризующая последовательную смену явлений и состояний материи, длительность их бытия.
Для того, чтобы мы могли воспользоваться понятием времени, его нужно измерить - выразить количественно. Для этого надо подобрать какой-либо процесс, периодически повторяющийся, и отсчитывать циклы. Их можно отсчитывать непосредственно в количестве прошедших периодов, либо сопоставить какому-либо количеству периодов (не обязательно целому) специальную единицу измерения.
Например, единица измерения времени - секунда, первоначально была принята за интервал времени, равный 1/86400 средних солнечных суток (смена времени суток - процесс периодический). Однако, ввиду трудностей наблюдения суточного вращения Земли, такое определение секунды оказалось неудобным. Сначада секунду решили выражать через тропический год (1с = 1/31556925,9747 тропического года), но потом, XII Генеральная конференция по мерам и весам и Международный комитет мер и весов в 1965 году приняли определение секунды, основанное на атомном эталоне частоты(4).
(4)В декларации Международного комитета сказано, что эталон "...представляет собой переход между сверхтонкими уровнями F = 4, M = 0 и F = 3 M = 0 основного состояния 2S1/2 атома цезия-133, не возмущённого внешними полями, и что частоте этого перехода приписывается значение 9 192 631 770 герц." Из этогоопределения эталона следует, что секунда - это время, в течение которого совершается 9 192 631 770 переходов между указанными уровнями [1].
Переходы происходят циклично и периодично, остаётся их только считать. Важное обстоятельство - что на атом цезия не должны действовать внешние поля, поскольку они могут изменить частоту переходов.
Итак, переходы во всех атомах цезия осуществляются с одинаковой скоростью, синхронно. Время, за которое происходит один такой переход не зависит от того, в какой из инерциальных ИСО находится атом цезия (неподвижный в данной ИСО). Этим можно воспользоваться для того, чтобы в каждой ИСО создать одинаковые часы.
Другие работы по теме:
Социальное пространство и социальное время
Для обыденно-житейских представлений пространство и время – нечто привычное, известное и даже в какой-то мере очевидное. Но если задуматься над тем, что же все-таки такое пространство и время, то возникают сложные вопросы, напряженно обсуждавшиеся в истории философии и естествознания. В настоящее время нельзя решать их без опоры на достижения современной науки, причем не только достижения естествознания, но и тех данных социальных, гуманитарных дисциплин, которые раскрывают различные аспекты пространственно-временных представлений, их роли, места в человеческой жизни и деятельности.
Эйнштейн и единый метод обоснования
Заменяя механику Ньютона своей теорией относительности, Эйнштейн применял единый метод обоснования. Он этого не осознавал, но тем не менее сделал это. В принципе, это происходит каждый раз при создании новой фундаментальной теории.
Материальное бытие людей
ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РЕФЕРАТ НА ТЕМУ: МАТЕРИАЛЬНОЕ БЫТИЕ ЛЮДЕЙ Работу выполнил студент 3 курса математического факультета Михайлов Александр
Начала новой натуральной философии
Принцип относительности Галилея является выражением взаимодействия инерции и выполним для гравитации лишь при скорости тел много меньшей скорости взаимодействия (v
Общая теория относительности 2
Вопрос № 20. Общая теория относительности Создание любой фундаментальной теории обычно порождает цикл новых проблем, вызванных необходимостью ее согласования с накопленным ранее (эмпирическим и теоретическим) массивом научного знания. Подобная ситуация сложилась и после возникновения Специальной теории относительности (СТО).
Теория относительности А.Эйнштейна
Предпосылки создания теории относительности А.Эйнштейна. Относительность движения по Галилею. Принцип относительности и законы Ньютона. Преобразования Галилея. Принцип относительности в электродинамике. Теория относительности А.Эйнштейна.
Макс Планк
Учеба в Мюнхенском университете. 1900г. - Планк положил начало квантовой теории. 1918 г. - присуждение Нобелевской премии. Вывод закона распределения энергии абсолютно черного тела. Исследования в области термодинамики. 1933г. "Пути познания в физике".
О тождественности уровней
Обобщение теории относительности возможно на основе предположения об общей физической природе материи и энергии; исключительность скорости света при этом преодолевается, парадоксальным образом сохраняясь. Для взгляда наблюдателя электромагнитное излучение отличается от элементарных частиц "точкой зрения" наблюдателя, его "местом" в мире.
Эфирная среда и универсум
В основе научных представлений об окружающем нас мире лежат понятия о пространстве, времени и материи. Одна из теорий об устройстве универсума, – специальная теория относительности (СТО) постулирует принцип единства категорий пространства и времени.
История физики: теория относительности
Теперь уже теория относительности считается частью классической физики, т.к. основным ее законам не противоречит, а лишь раздвигает границы ее применимости.
Теория абсолютного движения
АД теория не опирается на постулат относительности, проста, логична, не вводит гипотетические объекты (“эфир”, “темные силы“ и т.д.), не противоречит известным экспериментальным данным.
Применение лазера в опыте Майкельсона – Морли
В своей работе «К электродинамике движущихся сред» А.Эйнштейн указал, что распространению принципа относительности на оптику и электродинамику содействовали и «неудавшиеся попытки обнаружить движение Земли относительно «светоносной среды».
Эти совсем не элементарные частицы
Квантовая хромодинамика (КХД), являющаяся собой попытку развить внутреннюю структуру элементарных частиц посредством математического формализма унитарной симметрии SU(3) теории групп, возникла на выводах теории относительности.
Научные открытия
Ф.Бэкон считал, что разработал метод научных открытий, в основе которого - постепенное движение от частностей ко все большим обобщениям. Он был уверен, что разработал метод открытия нового научного знания, которым может овладеть каждый.
Детерминизм
Одно из основных положений научного метода состоит в том, что мир предсказуем — то есть для данного набора обстоятельств есть только один возможный (и предсказуемый) исход. Эта философская доктрина известна под названием «детерминизм».
Основы теории относительности
Важнейшими постулатами классической механики, основы которой были заложены Галилеем и Ньютоном, являются принцип изотропности и однородности пространства и времени, три закона Ньютона, а также закон сложения скоростей Галилея.
Элементы специальной теории относительности
В своей работе «К электродинамике движущихся тел», опубликованной в 1905г., Эйнштейн сформулировал более точную теорию механики быстродвижущихся тел - специальную теорию относительности.
Расширяющаяся Вселенная
Одной из основных концепций современного естествознания является учение о Вселенной как едином целом и о всей охваченной астрономическими наблюдениями области Вселенной (Метагалактике) как части целого - космология.
Пространство
Гуманитарное восприятие общей теории относительности показало ХХ веку важность для культуры категории пространства. М. М. Бахтин под влиянием идей Эйнштейна ввел в литературоведческий обиход понятие "хронотоп".
Планк Макс
– немецкий физик-теоретик, основоположник квантовой теории, член Берлинской АН (1894), непременный секретарь в 1912-1938. Родился 23.04.1858 в Киле. Окончил Мюнхенский университет, 1885-1888 – профессор теоретической физики Кильского, 1889-1926 – Берлинского университетов.
Альберт Эйнштейн
Варнавский. Альберт Эйнштейн. (1879-1955) Альберт Эйнштейн родился в Германии, в городе Ульеме 14 марта 1879 года. С 14 лет вместе с семьёй жил в Швейцарии, где в 1900 году окончил Цюрихский политехникум. Уже в период обучения в политехникуме Эйнштейн своим мнением и высказываниями вошел в противоречие с классической Ньютоновской теорией, чем нажил себе недоброжелателей среди преподавателей и коллег.
Принцип эквивалентности
Инертная, гравитационная массы и принцип эквивалентности. Ускоренное движение и сила тяжести. Время в разных системах отсчета, одновременность событий и собственное время. Принцип эквивалентности и теория относительности. Взаимосвязь массы и энергии.
Матвей Петрович Бронштейн
Матвей Петрович Бронштейн - физик-теоретик, занимался астрофизикой и полупроводниками, космологией и ядерной физикой. Важнейшую свою работу он сделал в теории квантовой гравитации в 1935 году.
Александров Александр Данилович
Основатель современной школы геометрии в целом. Основные труды Александрова относятся к геометрии, где он открыл методы изучения метрических свойств фигур, породившие новый объект исследования — нерегулярные метрические многообразия
Расширение Вселенной
Звёздное небо над головой долго время было для человека символом вечности и неизменности. Лишь в Новое время люди осознали, что «неподвижные» звёзды на самом деле движутся, причём с огромными скоростями. В ХХ веке человечество свыклось с ещё более странным фактом: расстояния между галактиками постоянно увеличиваются.