Относительность пространства в теории относительности.

Элементы теории относительности. Экспериментальные основы. Постулаты Эйнштейна.

Релятивистская механика изучает законы движения при скоростях, близких к скорости света.

Специальная теория относительности (СТО) - теория, созданная Эйнштейном на основе двух постулатов.

I постулат (принцип относительности Эйнштейна): никакими физическими опытами (механическими, электрическими, оптическими), произведенными в инерциальной системе отсчета, невозможно установить, покоится эта система или движется равномерно и прямолинейно => равноправность всех инерциальных систем.

II постулат (принцип постоянства скорости света): скорость света в вакууме с одинакова во всех инерциальных системах отсчета по всем направлениям. Она не зависит от движения источника света и наблюдателя.

Энергия покоя частицы

E0 = m0c2

Закон взаимосвязи массы и энергии

E = mc2

Длина в движущейся системе отсчета

,

Время в движущейся системе отсчета

,

Импульс в движущейся системе отсчета

Релятивистский закон сложения скоростей

Масса в движущейся системе отсчета

 

Относительность пространства в теории относительности.

Реальное физическое пространство принимается трехмерным, а время — одномерным. Поэтому положение произвольной точки задается тремя числами или параметрами, а время — одним числом. Способ, посредством которого каждому событию ставится в соответствие набор четырех чисел, называют системой отсчета.
Таким образом, пространство есть всеобщая объективная форма существования материи, являющаяся необходимым условием возникновения и движения конкретных материальных систем. Понятие "пространство" выражает:

1. взаимное расположение материальных систем (объектов) впереди, позади, вне, внутри, около, далеко, близко и т. д.;

2. способность их занимать определенный объем, иметь протяженность — длину, ширину и высоту;

3. свойство материальных объектов иметь определенную
форму, структуру.

 

 

Пространство трехмерно и обладает свойством симметрии.

Бесконечность пространства проявляется абсолютным характером движущейся материи, отсутствием каких-либо конечных, застывших состояний, неисчерпаемостью в структурном отношении и качественными превращениями материи.

Конечность пространства выражается в прерывности движения, дискретности и дифференцированности материальных систем.

Пространство, по Ньютону, является абсолютной системой отсчета и остается всегда неподвижным, однородным, обладает всюду, во всех точках и направлениях одинаковыми геометрическими свойствами.

Теория относительности, которая включает в себя частную и общую теорию относительности, вскрыла конкретные формы органичной взаимосвязи пространства и времени, установила их зависимость от распределения и движения материи, показав тем самым, что пространство и время не существуют отдельно друг от друга и от материи и что они не являются абсолютными в смысле классической физики.

 

Пространство и время — это не самостоятельные сущности, а коренные формы бытия, существования движущихся материальных систем. Пространство и время представляют собой формы, в которых проявляется активность материи. Им присущи такие всеобщие свойства, как объективность, безграничность и бесконечность, единство абсолютности и относительности, прерывности и непрерывности. Так, например, они абсолютны в том смысле, что составляют всеобщие условия всякого бытия, они относительны, потому что в своих конкретных свойствах зависят от состояния движущейся материи.
Несмотря на наличие общих свойств, пространство и время имеют свою специфику, а в ряде существенных свойств они различны.

Пространство и время есть единство бесконечного и конечного