Принцип относительности А. Эйнштейна

         

                                                             Содержание

Введение………………………………………………………………………3

Биография Альберта Эйнштейна……………………………………………..4

Рождение теории относительности…………………………………………………7 

Принцип относительности  Эйнштейна………………………………………………………...8

Теория относительности…………………………………………………………………………….…8

Эйнштейновское понятие  одновременности…………………………...9

Преобразования Лоренца…………………………………………………………….11

Зависимость массы  тела от скорости…………………………………………….12

Закон взаимосвязи  массы и энергии……………………………………………..14

  Заключение……………………………………………………………………………………….16

 Список использованной  литературы ……………………………………………………………….17 

     

                          Биография Альберта Эйнштейна (1879-1955)

Альберт Эйнштейн - один из величайших мыслителей всех времён.

  Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 г. в баварском  городе Ульме. Его отец Герман Эйнштейн был владельцем магазина электротехнических товаров. Вскоре после рождения Альберта семья переехала в столицу  Баварии - Мюнхен. В этом городе он поступил в гимназию. В то время в немецких учебных заведениях царили зубрёжка и принудительное натаскивание.

    Однако из Эйнштейна сделать послушное «стадное животное» было невозможно. Он с жадностью читал научно-популярную литературу, по-своему осмысливая явления общественной жизни: «Следствием этого было моё прямо-таки фанатическое свободомыслие, соединённое с выводами, что государство умышленно обманывает молодёжь; это был потрясающий вывод». Не меньше, чем теория относительности, известен афоризм Эйнштейна: «Лишь немногие в состоянии спокойно высказывать мнения, расходящиеся с предрассудками окружающей среды; большинство же людей вообще неспособно прийти к такому рода мнениям».

Как-то в  гимназии к Альберту подошёл классный наставник и сказал:

«Мне хотелось бы, чтобы Вы покинули нашу школу!». Изумлённый Альберт ответил: «Но  ведь я ни в чём не провинился!». «Да, это верно, - перебил его учитель, - но одного Вашего присутствия в  классе достаточно, чтобы полностью  подорвать уважение к учителям».

    Неудивительно, что, как только представилась возможность, ранней весной 1895 г. 16-летний Альберт покинул гимназию и направился в Милан, где к тому времени обосновались его родители. Они не были очень обрадованы, когда сын прибыл к ним без аттестата о среднем образовании и даже без паспорта.

    Альберт попытался поступить в Политехникум, федеральное высшее политехническое училище в Цюрихе, известное своим высоким уровнем преподавания в области естественных наук. Однако он не сдал вступительные экзамены. Несмотря на обширные познания в области математики и физики, Эйнштейн провалился на экзаменах по иностранным языкам и истории.

    По совету ректора Политехникума Альберт поступил в выпускной класс кантональной школы в Аарау. Какой разительный контраст почувствовал он по сравнению с немецкой гимназией! «Эта школа произвела на меня неизгладимое впечатление своим либеральным духом, а также скромностью и серьёзностью педагогов, которым помогал в работе подлинный, а не дутый авторитет. Сравнение с шестилетним пребыванием в немецкой гимназии, где царила авторитарность, отчётливо показало мне, насколько воспитание, основанное на свободе действий и чувства ответственности перед самим собой, совершеннее воспитания, строящегося на муштре, дутом авторитете и честолюбии. Демократия - не пустой звук».

      Эйнштейн твердо решил стать преподавателем физики и, сдав в школе выпускные экзамены, в октябре 1896 г. был принят в Политехникум. Здесь Альберт Эйнштейн учился у таких выдающихся математиков, как Адольф Гурвиц и Герман Минковский

Летом 1900 г. Эйнштейн сдал экзамены на получение  диплома преподавателя физики. Оценки были не слишком высокими, так что  ему не удалось получить место  ассистента и вместе с ним —  возможность заниматься столь заманчивой для него научной работой. Только через два года по рекомендации друзей он получил постоянную работу экспертом  федерального патентного бюро в Берне. Эйнштейн проработал там с 1902 по 1909 г. Он считал это время самым счастливым и плодотворным периодом своей жизни: служебные обязанности оставляли  ему достаточно времени для размышлений  над научными проблемами.

      Наиболее удачным оказался для Эйнштейна 1905 год. В течение него 26-летний физик опубликовал в журнале пять статей, которые представляли собой подлинные шедевры научной мысли. Работа «Об одной эвристической точке зрения на возникновение и превращение света» содержала смелую гипотезу о световых квантах — элементарных частицах электромагнитного излучения, летящих в мировом пространстве наподобие пуль. Гипотеза Эйнштейна позволила объяснить фотоэлектрический эффект: появление тока при освещении вещества коротковолновым излучением. Эффект был открыт в 1886 г. Генрихом Герцем и не укладывался в рамки волновой теории света. За эту работу позднее Эйнштейн был удостоен Нобелевской премии. Ею была открыта новая — квантовая — эпоха в развитии физики. Она создала идейную основу для знаменитой модели атома Резерфорда — Бора, по которой свет излучается и поглощается порциями (квантами), и гениальной концепции «волн материи» Луи де Бройля. Незадолго до того Макс Планк установил, что тепло тоже излучается квантами. Теперь стало ясно, что причина этого — не в излучающих атомах, а в самом свете. Свет обладает как волновыми, так и корпускулярными (от лат. corpusculum — «мельчайшая частица») свойствами. Таким образом, был осуществлён гениальный синтез двух, казалось бы, несовместимых точек зрения на природу света, высказанных в своё время Гюйгенсом и Ньютоном.

     Статью «К электродинамике движущихся тел» можно рассматривать как введение в специальную теорию относительности — СТО, которая произвела переворот в представлениях о пространстве и времени.

    Статья «Зависит ли инерция тела от содержания в нём энергии?» завершает создание релятивистской (от лат. relativus — «относительный») теории. Здесь впервые бьша доказана связь между массой и энергией, в современных обозначениях — Е = mc2. Эйнштейн писал: «...если тело отдаёт энергию Е в виде излучения, то его масса уменьшается на Е/с2... Масса тела есть мера содержащейся в нём энергии».

  Это открытие вышло за пределы физики, техники и философии и до сегодняшнего дня косвенно определяет судьбу человечества. Ведь атомная энергия — это  не что иное, как превратившаяся в энергию масса.

     Вся жизнь Эйнштейна была посвящена научным исследованиям. В 1921 г. он получил Нобелевскую премию за «заслуги в области теоретической физики и в особенности за открытие закона фотоэлектрического эффекта». Присуждение этой премии еврею резко подогрело профашистские антисемитские настроения в Германии. Нападки на Эйнштейна усилились, дело дошло даже до угроз убийства. Однако он продолжал активную научную работу, читал много публичных лекций. Он часто путешествовал, способствуя восстановлению международных научных связей, нарушенных мировой войной. Но когда осенью 1932 г. он выехал в США, это оказалось окончательным прощанием с родиной.     Альберт Эйнштейн скончался в Принстоне 18 апреля 1955 г. Пожалуй, будет не вполне правильным сказать, что он жил и работал в XX веке. Скорее, наоборот, XX век останется в истории как век, в котором жил Эйнштейна. 
 

               Рождение теории относительности

     В 1907-1916 гг. создана общая теория относительности, которая объединяет современное  учение о пространстве и времени  с теорией тяготения. По масштабу переворота, совершенного Эйнштейном в физике, его часто сравнивают с Ньютоном.

     В большинстве задач динамики, имеющих  приложение к техническим проблемам, основную систему координат можно  связывать с Землей, считая ее неподвижной. Однако для астрономических задач  и задач космических полетов  принятие такой инерциальной системы  отсчета будет уже неверным, так  как Земля вращается вокруг своей  оси и движется вокруг Солнца. Для  наблюдений за движением планет и  космических кораблей в качестве основной системы можно принять  систему, связанную с неподвижными звездами. С усовершенствованием  методов теоретических и экспериментальных  исследований система координат, связанная  с неподвижными звездами, также оказалась  недостаточной для согласования опытных фактов с результатами вычислений. Это было выяснено Эйнштейном. Созданная  им специальная теория относительности  показала, что законы Ньютона не вполне точны и при больших  скоростях движения, сравнимых со скоростью света, являются только первым приближением для описания наблюдаемых  движений. При скоростях же, значительно  меньших скорости света, все расчеты, вытекающие из законов Ньютона, в  предположении, что основная система  координат связана с неподвижными звездами, достаточно просты и удовлетворяют  самым строгим требованиям точности. 
 
 
 

                 Принцип относительности Эйнштейна

       Эйнштейн обобщил принцип относительности Галилея, сформулированный для механических явлений, на все явления природы. Принцип относительности Эйнштейна гласит: «Никакими физическими опытами(механическими, электрическими, оптическими), произведенными в какой-либо инерциальной системе отсчета, невозможно определить, движется ли эта система равномерно и прямолинейно, или находится в покое». Не только механические, но и все физические законы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета.

     Таким образом, принцип относительности  Эйнштейна устанавливает полную равноправность всех инерциальных систем отсчета и отвергает идею абсолютного  пространства Ньютона. Теорию, созданную  Эйнштейном для описания явлений  в инерциальных системах отсчета, называют специальной теорией относительности. 

                                 Теория относительности

        Теория относительности состоит из двух частей. Первая часть называется специальной (или частной) теорией (сокращенно – СТО). Она исследует быстрые равномерные прямолинейные движения вне гравитационных полей. Вторая часть – общая теория относительности (сокращенно – ОТО) охватывает неравномерные движения и гравитационные поля.

     Начнем  со специальной теории. Постараемся  вкратце проследить логику ее построения и выводов. Главное своеобразие физики Эйнштейна заключается в том, что движение вещества она сопоставляет с поведением света. Фундаментом СТО служат два постулата, объединяющие основные свойства движения вещества и света.

      Первый постулат: равномерные прямолинейные движения невозможно отличить от покоя. То и другое физически равноценно.

     Второй постулат: скорость света не зависит от движения светового источника.

     По  отдельности постулаты ничуть не странны. В закрытой каюте невозможно узнать, движется корабль (плавно, без  толчков и тряски) или стоит  возле пристани. Вместе с тем легко  поверить, что световые волны распространяются одинаково быстро от движущегося  и неподвижного фонаря. Ведь именно так ведут себя звуковые волны, волны  на воде и т.д. Каждый постулат сам по себе понятен и логичен.

     Однако  соединенные вместе, они выглядят несовместимыми. Вторым, казалось бы, опровергается  первый. В самом деле: резонно  думать, что равномерное прямолинейное  движение возможно обнаружить относительно световых волн и, значит, отличить его  от покоя, что противоречит первому  постулату.