Теория относительности тесно связана с философией. Прежде всего следует отметить, что основой ее создания стал глубокий философский анализ А. Эйнштейном понятий пространства и времени.
Кроме того, просмотр теорией относительности пространственно-временных представлений, господствовавших в классической физике, влияние на развитие философской мысли.
Одной из центральных философских проблем специальной теории относительности является исследование основ релятивистских эффектов, таких как лоренцивське сокращения длин, замедление времени, относительность одновременности. Дискуссия по этим вопросам способствовала развитию теории относительности. С философской точки зрения наиболее интересным является вопрос об объективной природе относительности. Ньютоновская механика придерживалась представления об инвариантности пространства и времени. С ее точки зрения длины отрезков или твердых стержней и временные интервалы не изменяются при переходе от одной инерциальной системы к другой, например от такой, что находится в состоянии покоя, к такой, что движется. Математическая инвариантность получается как следствие преобразований Галилея, в отношении которых инвариантными являются сами законы классической механики. Однако было установлено, что преобразования Галилея не универсальны. Во-первых, их не удовлетворяли уравнения Максвелла, которые оказались неинвариантны относительно них. Во-вторых, выводы, вытекающие из преобразований Лоренца, противоречили результатам опыта Майкельсона. Этот опыт свидетельствовал, что классический закон сложения скоростей, связан с преобразованиями Галилея, не выполняется, а именно: скорость света не зависит от движения источника.
Противоречие, существовавшее между принципом относительности Галилея, с одной стороны, электродинамике Максвелла и опытом Майкельсона, с другой, преодолел Эйнштейн. Он обобщил принцип относительности, соединив две, казалось бы, взаимоисключающие идеи - идею инвариантности физических законов и принцип постоянства скорости света. Новый принцип относительности утверждал, что физические законы являются инвариантными, но не относительно преобразований Галилея, а относительно преобразований Лоренца. С преобразований Лоренца непосредственно вытекала инвариантность длины и временных интервалов, а именно: длины стержней и временные интервалы должны иметь разные значения при переходе от одной инерциальной системы к другой.
Сам по себе факт вывода из преобразований Лоренца релятивистских кинематических эффектов - неинвариантности пространства и времени - еще не раскрывает их сути. Этот вывод является чисто математическим способом, который не дает ответа на вопрос о содержании релятивистской кинематики.
Исторически первой интерпретацией неинвариантности пространства и времени была трактовка, предложенная Лоренцом. Вывод о сокращении длин стержней, движущихся было сделано им для согласования теории с отрицательным результатом опыта Майкельсона по определению скорости света относительно эфира.
Лоренцивське трактовка сокращение оказалось неудовлетворительным. Его недостаток заключался в том, что оно опиралось на понятие эфира, которое было внутренне противоречивым. По Лоренцом, эфир определялся как привилегированная система отсчета, относительно которой сокращаются длины стержней, движущихся.
Теория относительности с самого начала исключает понятие эфира. Для нее эфир как особая система отсчета не существует вследствие принципа относительности. Релятивистские эффекты - сокращение длин стержней и замедление времени - является следствием самой структуры пространства и времени. Характерной особенностью релятивистского трактовка сокращения длин и замедления времени, что отличает ее от лоренцивськои, является рассмотрение этих эффектов как обратных. Большой интерес для понимания объективной сути относительности пространства составляет введена А. Эйнштейном различие между геометрической и кинематической формами тела. Если тело находится в состоянии покоя, обе эти формы идентичны, а когда оно начинает двигаться, эти формы расщепляются. В собственной системе отсчета тело характеризуется конфигурацией точек, составляющих его геометрическую форму. В системах отсчета, относительно которых тело движется, оно имеет кинематическую форму. К тому же обе эти формы объективно присущие предмету и ни одна из них не является «более реальной».
Интерпретация теории относительности с помощью подвижных систем отсчета с установленными в них измерительными приборами не является единственной. Г. Минковский показал, что теория относительности предполагает чисто геометрическое построение. Ее положение реализуется в четырехмерном псевдоевклидовому пространстве, три измерения которого имеют пространственный характер в обычном понимании этого слова, а один соответствует времени. В пространстве Минковского действует группа преобразований Лоренца.
Особенность геометрического изображения теории относительности состоит в том, что на первый план выдвигается не относительность, а абсолютность в пространственно-временных отношениях. Однако абсолютное здесь не оторвано от относительного, а связанное с ним. Абсолютный интервал выражается через пространственную и временную составляющие, являются относительными.
Геометрическая интерпретация теории относительности немало бесспорных позитивных моментов. Все релятивистские эффекты здесь получают наглядное обнаружения. С философской точки зрения значение этой интерпретации состоит в том, что она выясняет диалектическая взаимосвязь относительного и абсолютного. Выше уже обращалось внимание на то, что теория относительности Эйнштейна согласуется с материализмом. Следует отметить, что сам геометрический подход к теории относительности еще не означает ее материалистической интерпретации. Для того чтобы получить такую интерпретацию, надо сделать материалистические предположение, выходящие за пределы геометрии и отражают материалистическое решение основного вопроса философии.
Специальная теория относительности подготовила почву для создания общей теории относительности - эйнштейновской теории тяготения, еще теснее связала свойства пространства и времени с материей.
Теория относительности сыграла важную роль в развитии теоретической физики. Следует отметить, что наличие огромных запасов энергии в ядре атома была доказана именно на основе открытого А. Эйнштейном взаимосвязи массы и энергии, что стимулировало экспериментальные и теоретические открытия в области физики атомного ядра. Последовательное применение идей теории относительности в различных сферах физики выдвинуло ряд новых важных, еще не решенных проблем. Исследование их способствует прогрессу науки, углубляет наши знания о свойствах и закономерностях реального мира. Познавательное значение теории относительности бесспорно. Касаясь важнейших проблем пространства, времени и движения, энергии и массы, теория относительности играет значительную роль в формировании научного, материалистического мировоззрения, а также правильного научного представления о свойствах и закономерностях окружающего мира.
Иногда возникают противоречивые рассуждения относительно понимания тех или иных выводов теории относительности, связанные с наличием противоречий между ее названием и содержанием. Название «теория относительности * бы свидетельствует, что содержанием теории является« относительность ». Относительность же, положенную в основу, не всегда отличают от релятивизма, т.е. учение об относительности наших знаний, относительность в смысле субъективизма. Такое понимание физической теории импонирует позитивистам и философским идеалистам. Они видят в теории относительности пример физической теории, что противоречит материализма. Отсюда делается обобщающий вывод о том, что современная физика несовместима с диалектическим материализмом. В связи с этим некоторые физики вводят понятие «физическая относительность», которая отличается от релятивизма. Они изымают из теории субъект, заменяя его измерительным прибором, не замечая при этом, что любой измерительный прибор только вместе с субъектом приобретает черты, которые принципиально отличаются от всех других исследуемых объектов материального мира. Эти недоразумения отпадают, если теории относительности подойти как к физической теории с ее определенным конкретным содержанием. Содержанием теории относительности является физическая теория пространства и времени, которая учитывает существующую между ними взаимосвязь геометрического характера. При этом оказывается, что «относительность» носит подчиненный характер, иногда даже сугубо иллюстративный.
Теория относительности, как и любая физическая теория, правильно отражает объективные закономерности природы и глубоко материалистической. Теория относительности исходит из того, что физика изучает конкретные свойства материи, которая объективно существует вне нашего сознания и независимо от нас. Основные положения теории относительности ярко отражают диалектический характер закономерностей реального мира, диалектику природы.
Введение.
В конце XIX начале XX веков был сделан ряд крупнейших открытий, с которых началась революция в физике. Она привела к пересмотру практически всех классических теорий в физике. Возможно, одной из самых крупных по значимости и сыгравших наиболее важную роль в становлении современной физики наряду с квантовой теорией была теория относительности А.Эйнштейна.
Создание теории относительности позволило пересмотреть традиционные взгляды и представления о материальном мире. Такой пересмотр существовавших взглядов был необходим, так как в физике накопилось много проблем, которые не могли быть решены с помощью существовавших теорий.
Одной из таких проблем был вопрос о предельности скорости распространения света, которая с точки зрения господствовавшего тогда принципа относительности Галилея, основывавшегося на преобразованиях Галилея, исключалась. Наряду с этим существовало множество экспериментальных фактов в пользу представлений о постоянстве и предельности скорости света (универсальной постоянной). Примером здесь может служить осуществленный в 1887 г. опыт Майкельсона и Морли показавший, что скорость света в вакууме не зависит от движения источников света и одинакова во всех инерциальных системах отсчета. А также наблюдения датского астронома Оле Ремера, определившего еще в 1675г. по запаздыванию затмений спутников Юпитера конечную величину скорости света.
Другая значимая проблема, возникшая в физике, была связана с представлениями о пространстве и времени. Существовавшие в физике представления о них основывались на законах классической механики, поскольку в физике господствовал взгляд, согласно которому всякое явление имеет, в конечном счете, механистическую природу, так как принцип относительности Галилея представлялся всеобщим, относящимся к любым законам, а не только к законам механики. Из принципа Галилея, основывавшегося на преобразованиях Галилея, следовало, что пространство не зависит от времени и наоборот время от пространства.
Пространство и время мыслились как заданные и независимые друг от друга формы, в них укладывались все делавшиеся в физике открытия. Но такое соответствие положений физики концепции пространства и времени существовало лишь до тех пор, пока не были сформулированы законы электродинамики, выраженные в уравнениях Максвелла, так как выяснилось, что уравнения Максвелла не инвариантны относительно преобразований Галилея.
Незадолго до создания теории относительности, Лоренцем были найдены преобразования, при которых уравнения Максвелла оставались инвариантными. В этих преобразованиях, в отличие от преобразований Галилея, время в различных системах отсчета не было одинаковым, но самым главным было то, что из этих преобразований уже не следовало, что пространство и время независимы друг от друга, так как при преобразовании координат участвовало время, а при преобразовании времени - координаты. И как следствие этого встал вопрос - как поступить? Существовало два решения, первое - считать, что электродинамика Максвелла ошибочна, или второе - предположить, что классическая механика с ее преобразованиями и принципом относительности Галилея является приближенной и не может описать всех физических явлений.
Таким образом, на этом этапе в физике проявились противоречия между классическим принципом относительности и положением об универсальной постоянной, а также между классической механикой и электродинамикой. Было много попыток дать другие формулировки законам электродинамики, но они не увенчались успехом. Все это сыграло роль предпосылок к созданию теории относительности.
Работы Эйнштейна наряду с громадным значением в физике имеют, также, большое философское значение. Очевидность этого следует из того, что теория относительности связана с такими понятиями как материя, пространство, время и движение, а они являются одними из фундаментальных философских понятий. Диалектический материализм нашел аргументацию своим представлениям о пространстве и времени в теории Эйнштейна. В диалектическом материализме дается общее определение пространства и времени как форм бытия материи, а следовательно, они неразрывно связаны с материей, неотрывны от нее. «С позиций научного материализма, который основывается на данных частных наук, пространство и время - не самостоятельные независимые от материи реальности, а внутренние формы ее бытия». Такую неразрывную связь пространства и времени с движущейся материей с успехом показала теория относительности Эйнштейна.
Были также попытки использовать теорию относительности идеалистами в качестве доказательства своей правоты. Так, например, американский физик и философ Ф. Франк говорил, что физика ХХ века, особенно теория относительности и квантовая механика остановили движение философской мысли к материализму, основанное на господстве механической картины мира в прошлом веке. Франк говорил, что «в теории относительности, закон сохранения материи больше не имеет силы; материя может превращаться в нематериальные сущности, в энергию».
Однако все идеалистические трактовки теории относительности основываются на искаженных выводах. Примером этому может служить то, что иногда идеалисты подменяют философское содержание понятий "абсолютное" и "относительное" физическим. Они утверждают, что поскольку координаты частицы и ее скорость всегда останутся сугубо относительными величинами (в физическом смысле), т. е. они никогда не превратятся даже приближенно в абсолютные величины и поэтому, якобы, никогда не смогут отражать абсолютную истину (в философском смысле). В действительности же координаты и скорость, не смотря на то, что не обладают абсолютным характером (в физическом смысле), являются приближением к абсолютной истине.
Теория относительности устанавливает относительный характер пространства и времени (в физическом смысле), а идеалисты толкуют это как отрицание ею объективного характера пространства и времени. Относительный характер одновременности и последовательности двух событий вытекающий из относительности времени, идеалисты пытаются использовать для отрицания необходимого характера причинной связи. В диалектико-материалистическом понимании и классические представления о пространстве и времени и представления о теории относительности есть относительные истины, включающие в себя лишь элементы абсолютной истины.
До середины XIX века понятие материи в физике было тождественно понятию вещества. До этого времени физика знала материю только как вещество, которое могло иметь три состояния. Такое представление о материи имело место из-за того, что «объектами изучения классической физики являлись лишь движущиеся материальные тела в виде вещества, кроме вещества естествознание не знало других видов и состояний материи (электромагнитные процессы относили или к вещественной материи, или к ее свойствам)». По этой причине механические свойства вещества были признаны универсальными свойствами мира в целом. Об этом упоминал в своих работах Эйнштейн, писав, что «для физика начала девятнадцатого столетия, реальность нашего внешнего мира состояла из частиц, между которыми действуют простые силы, зависящие только от расстояния».
Представления о материи начали меняться лишь с появлением нового понятия, введенного английским физиком М. Фарадеем - поля. Фарадей, открыв в 1831 г. электромагнитную индукцию и обнаружив связь между электричеством и магнетизмом, стал основоположником учения об электромагнитном поле и тем самым дал толчок к эволюции представлений об электромагнитных явлениях, а значит и к эволюции понятия материи. Фарадей впервые ввел такие понятия как электрическое и магнитное поле, высказал идею существования электромагнитных волн и тем самым открыл новую страницу в физике. В дальнейшем Максвелл дополнил и развил идеи Фарадея в результате чего и появилась теория электромагнитного поля.
Определенное время ошибочность отождествления материи с веществом не давала о себе знать, по крайней мере, явно, хотя вещество не охватывало собой всех известных объектов природы, не говоря уже об общественных явлениях. Однако принципиальное значение имело то, что материю, находящуюся в форме поля, было невозможно объяснить с помощью механических образов и представлений, и что эта область природы, к которой относятся электромагнитные поля, все больше начинала проявлять себя.
Теория относительности была первой физической теорией, которая радикально изменила взгляды ученых на пространство, время и движение. Раньше пространство и время рассматривались обособленно от движения материальных тел, а движение независимо от систем отсчета, то с возникновением специальной теории относительности было установлено:
− всякое движение может описываться только по отношению к другим телам, которые могут приниматься за системы отсчета, связанные с определенной системой координат;
− пространство и время тесно взаимосвязаны друг с другом, ибо только совместно они определяют положение движущегося тела. Время в теории относительности выступает как четвертая координата для описания движения, хотя и отличная от пространственных координат;
− одинаковость формы законов механики для всех инерциальных, или галилеевых, систем отсчета сохраняет свою силу и для законов электродинамики, но только для этого вместо преобразований Галилея используются преобразования Лоренца.
− при обобщении принципа относительности и распространении его на электромагнитные процессы постулируется постоянство скорости света, которое никак не учитывается в механике.
Общая теория относительности отказывается от такого ограничения, так же как и от требования рассматривать лишь инерциальные системы отсчета, как это делает специальная теория. Благодаря такому обобщению она приходит к выводу: все системы отсчета являются равноценными для описания законов природы. С философской точки зрения наиболее значительным результатом общей теории является установление зависимости пространственно-временных свойств окружающего мира от расположения и движения тяготеющих масс.
Именно благодаря воздействию тел с большими массами происходит искривление путей движения световых лучей. Следовательно, гравитационное поле, создаваемое такими телами, определяет в конечном итоге пространственно-временные свойства мира. В специальной теории относительности абстрагируются от действия гравитационных полей и поэтому ее выводы оказываются применимыми лишь для небольших участков пространства-времени.
Концепцию относительности, лежащую в основе общей и специальной физической теории, не следует смешивать с принципом относительности наших знаний. Если первая из них касается движения физических тел по отношению к разным системам отсчета, то вторая относится к росту и развитию нашего знания, процессов изменения наших представлений об объективном мире. Об этом сказал американский физик Ричард Фейнман (р. 1918). Отвечая на вопрос, какие новые идеи и предложения внушил физикам принцип относительности, Фейнман указывает, что первое открытие по существу состояло в том, что даже те идеи, которые уже очень долго держатся и очень точно проверены, могут быть ошибочными. Если возникают некие "странные" идеи, вроде того, что когда идешь, то время тянется медленнее, то неуместен вопрос, нравится ли это нам? Уместен здесь другой вопрос: согласуются ли эти идеи с тем, что показал опыт? И наконец, теория относительности подсказала, что надо обращать внимание на симметрию законов или (что более определенно) искать способы, с помощью которых законы можно преобразовать, сохраняя при этом их форму.
Вопросы контроля знаний и к семинару 5.
1. Как рассматривались понятия времени и пространства в классической механике?
2. Приведите формулировку принципа относительности для законов механики.
3. Что нового вносит специальная теория относительности в прежний принцип относительности классической механики?
4. Почему специальная теория относительности постулирует постоянство, скорости света? 5. Как изменяется характер времени в движущейся и покоящейся инерциальных системах отсчета? Объясните, исходя из этого, парадокс близнецов. Чем отличается поле тяготения от других физических полей?
6. Почему инертная масса равна тяжелой массе? В чем заключается единство и различие между специальной и общей теориями относительности?
7. Как была проверена правильность общей теории относительности?
8. Почему луч света искривляется вблизи тяготеющих масс?
9. Объясните, что представляет собой кривизна пространства.
10. К каким новым философским выводам приводит теория относительности?
Литература
1. Эйнштейн А. О специальной и общей теории относительности (общедоступное изложение). //Собр. науч. трудов в 4-х т. T.I − М.: Наука, 1965. − С.530-601.
2. Фейнмановские лекции по физике. Вып. 1-2. − М.: Мир, 1976. − С.264-271, 283-290.
3. Философские проблемы естествознания. − М.: Высшая школа, 1985. − С.208-233.
4. Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики//Собр. науч. тр. Т. 4.
5. Гинзбург В. Л. О физике и астрофизике. − М.,1980.
«Концепция неопределенности квантовой механики»
Введение
Понятия и принципы классической физики оказались неприменимыми не только к изучению свойств пространства и времени, но еще и исследованию физических свойств мельчайших частиц материи или микрообъектов (электроны, протоны, нейтроны, атомы и т.д.). Они образуют невидимый нами микромир, и поэтому свойства объектов этого мира совершенно не похожи на свойства объектов привычного нам макромира. Планеты, звезды, кометы, квазары и другие небесные тела образуют мегамир.
Переходя к изучению свойств и закономерностей объектов микромира, необходимо сразу же отказаться от привычных представлений, которые навязаны нам предметами и явлениями окружающего нас макромира.
физическая теория, основной смысл которой состоит в утверждении: в физическом мире все происходит благодаря структуре пространства и изменению его кривизны. Различают частную и общую теорию относительности.
В основе частной теории, сформулированной А. Эйнштейном в 1905 г., лежат два постулата: 1. Все законы физики имеют один и тот же вид во всех инерциональных системах отчета. 2. Во всех физических системах скорость света постоянна.
Развивая эту теорию, в 1918 г. Г. К4инковский показал, что свойства нашей Вселенной следует описывать вектором в четырехмерном пространстве-времени. В 1916 г. Эйнштейн сделал следующий шаг и опубликовал общую теорию относительности (ОТО) - фактически теорию гравитации. Причиной тяготения, согласно этой теории, является искривление пространства вблизи массивных тел. В качестве математического аппарата в ОТО использован тензорный анализ и общая риманова геометрия.
Из теории относительности следует ряд важных следствий. Во-первых, закон эквивалентности массы и энергии. Во-вторых, отказ от гипотез о мировом эфире и абсолютных пространстве и времени. В-третьих, эквивалентность гравитационной и инерционной масс. Теория относительности нашла многочисленные экспериментальные подтверждения и используется в космологии, физике элементарных частиц, ядерной технике и др.
Отличное определение
Неполное определение ↓
спец. (СТО) и общая (ОТО) теории относительности разработаны А.Эйнштейном соответственно в 1905 и 1916 гг. В основе ОТО лежат два постулата (принципа): 1) Принцип относительности Эйнштейна (все физ. процессы в инерциальных системах протекают совершенно одинаково); 2) Принцип постоянства скорости света (скорость света во всех инерциальных системах одинакова по всем направлениям и не зависит от движения источника и приемника света. Скорость света в вакууме - максимальная скорость, существующая в природе). Из этих постулатов вытекает ряд следствий: масса тела растет с ростом скорости его движения; время в разных системах течет по-разному; время и пространство взаимосвязаны и образуют четырехмерный мир (его свойства не зависят от материи), масса и энергия связаны формулой E = mc2, новая формула сложения скоростей (вместо формулы Галилея) и др. В ОТО принцип относительности был распространен на все системы. Это следовало из эквивалентности инерционной и гравитационной масс, а ОТО стала общей теорией тяготения. Принцип же постоянства скорости света был ограничен областями, где гравитационными силами можно пренебречь. Из ОТО следовал ряд выводов: 1) Свойства пространствавремени зависят от движения материи. Материальные тела искривляют пространство-время, создавая тем самым гравитационные поля. 2) Луч света, обладая инерционной, а след-но, и гравитационной массой, должен искривляться в поле тяготения. 3) Частота света в результате действия поля тяготения должна изменяться. СТО и ОТО наряду с квантовой механикой лежат в основе совр. физики. Ф.М.Дягилев
Отличное определение
Неполное определение ↓
физическая теория, в развитии которой необходимо различать 3 этапа. 1) Принцип относительности классической механики (Галилей, Ньютон) гласит: во всех равномерно и прямолинейно движущихся системах механические процессы протекают точно так же, как и в покоящихся. Следовательно, прямолинейное равномерное движение соответствующей системы не может быть определено, установлено без помощи тел, находящихся вне системы. Так, напр., если в прямолинейно и равномерно движущемся железнодорожном вагоне подбросить вертикально вверх мяч, то он снова упадет вниз по перпендикуляру, точно так же, как если бы вагон стоял. Напротив, наблюдателю, стоящему на железнодорожной насыпи, траектория представляется в виде параболы. Исходя из формы наблюдаемой извне и зафиксированной (сфотографированной) параболы, можно определить скорость движения поезда по отношению к местонахождению наблюдателя. Подобным образом обстоит дело с движением небесных тел во Вселенной. Попытки (Физо в 1849, Майкельсон в 1881, В. Вин и др.) при помощи электромагнитных (оптических) средств создать абсолютную систему отношений в мировом пространстве (нечто сходное с покоящимся "эфиром" как абсолютным, неподвижным пространством - Ньютон) окончились неудачно. 2) В специальной теории относительности Эйнштейна (1905) создано новое для физики понятие времени. Время определяется уже не через вращение Земли, а через распространение света (300 000 км/с). Это время так тесно связано с пространственными измерениями, что вместе они образуют пространство, имеющее четыре измерения. Став координатой, время теряет свой абсолютный характер, становится только "относительной" величиной в системе связей. Было найдено такое понятие пространственного времени, которое соответствует всем физическим фактам. 3) Всеобщая теория относительности (Энштейн, 1916) устанавливает, что сила тяжести и ускорение равноценны, что в соответствии с миром Минковского (1908) трехмерная система координат классической физики дополняется временем как четвертой координатой (см. Континуум). Она расширяет наблюдение, включая рассмотрение равномерно-ускоренных и вращающихся систем, что требует сложного математического аппарата; необходимая для этого геометрия впервые определяется благодаря данной физической теории относительности (см. Метагеометрия). Теория относительности разрешает проблемы, которые возникают из наблюдения за распространением электромагнитных и оптических явлений, специально - за распространением света в движущихся системах. Результаты наблюдений, истолкованных с помощью теории относительности, отклоняются от результатов наблюдений классической механики и электродинамики только там, где речь идет о больших скоростях и огромных расстояниях.
Отличное определение
Неполное определение ↓
физическая теория пространства и времени, сформулированная Эйнштейном в 1905 (специальная теория) и в 1916. (общая теория). Она исходит из т. наз. классического принципа относительности Галилея - Ньютона, согласно к-ро-му механические процессы происходят единообразно в инерциальных системах отсчета, движущихся одна относительно др. прямолинейно и равномерно. Развитие оптики и электродинамики привело к выводу о применимости этого принципа к распространению света, т. е. электромагнитных волн (независимость скорости света от движения системы) и к отказу от понятия абсолютного времени, абсолютной одновременности и абсолютного пространства. Согласно специальной О. т., ход времени зависит от движения системы, и интервалы времени (и пространственные масштабы) изменяются т. обр., что скорость света постоянна в любой системе отсчета, не меняется в зависимости от ее движения. Из этих посылок было выведено большое число физических заключений, к-рые обычно именуются “релятивистскими”, т. е. основанными на О. т. Среди них особое значение приобрел закон взаимосвязи массы и энергии, согласно к-рому масса тела пропорциональна его энергии и к-рый широко используется в совр. ядерной физике. Развивая и обобщая специальную О. т., Эйнштейн пришел к общей О. т., к-рая по своему осн. содержанию является новой теорией тяготения. Она основана на предположении, что четырехмерное пространство-время, в к-ром действуют силы тяготения, подчиняется соотношениям неевклидовой геометрии. На плоскости эти соотношения могут быть наглядно представлены в качестве обычных евклидовых соотношений на поверхностях, обладающих кривизной. Эйнштейн рассматривал отступление геометрических соотношений в четырехмерном пространстве-времени от евклидовых как искривление пространства-времени. Он отождествил такое искривление с действием сил тяготения. Подобное предположение было подтверждено в 1919 астрономическими наблюдениями, показавшими, что луч звезды как прообраз прямой линии искривляется вблизи Солнца под действием гравитационных сил. Общая О. т. не приобрела до сих пор того характера законченной и бесспорной физической концепции, каким обладает специальная теория. Философские выводы О. т. подтверждают и обогащают идеи диалектического материализма. О. т. показала неразрывную связь между пространством и временем (она выражена в едином понятии пространственно-временного интервала), а также между материальным движением, с одной стороны, и его пространственно-временными формами существования - с др. Определение пространственно-временных свойств в зависимости от особенностей материального движения (“замедление” времени, “искривление” пространства) выявило ограниченность представлений классической физики об абсолютном пространстве и времени, неправомерность их обособления от движущейся материи. О. т. выступила как рациональное обобщение классической механики и распространение принципов механики на область движения тел со скоростями, приближающимися к скорости света. Идеалистические и позитивистские направления буржуазной философии, подменяя понятие системы отсчета “позицией наблюдателя”, пытались использовать О. т. для утверждения субъективного характера науки и зависимости физических процессов от наблюдения. Однако О. т., или релятивистскую механику, не следует смешивать с философским релятивизмом, отрицающим объективность научного знания. О. т. является более адекватным (Адекватность), чем классическая механика, отображением действительности.
Отличное определение
Неполное определение ↓
теория пространства и времени, согласно к-рой они суть лишь относит. "стороны" единой формы существования материи – пространства-времени. Различают частную (или специальную) и общую О. т. (ОТО). Общая О. т. есть теория пространства-времени, объясняющая через его структуру всемирное тяготение (поэтому ее называют также теорией тяготения). Предпосылки О. т. Учение о пространств. формах и отношениях сложилось в древности и было математически оформлено в виде эвклидовой геометрии. Физика восприняла ее в готовом виде. Время вошло в общие законы механики, сформулированные Галилеем и Ньютоном. Представления классич. физики о пространстве и времени отражали прежде всего общие законы взаимного расположения и движения твердых тел. В частности, представление об абсолютном, всюду одинаково текущем времени вполне им отвечало. Согласно второму закону Ньютона, в принципе нет ограничений для скорости, к-рую можно придать телу. Поэтому координация во времени путем передачи воздействий ("сигналов") устанавливается с любой точностью (можно в принципе сверять времена в разных телах с любой точностью), откуда и следует, что время всюду течет одинаково (распространенное мнение, что для этого необходима мгновенная, т.е. с бесконечной скоростью, передача сигналов, ошибочно). Законы механики Галилея - Ньютона формулируются для т.н. инерциальных систем отсчета. В ньютоновской механике выполняется принцип относительности Галилея, согласно к-рому законы механич. явлений одинаковы по отношению ко всем инерциальным системам. Вообще, для нек-рого класса явлений? и для нек-рого класса систем S? выполняется принцип относительности, или, др. словами, эти системы равноправны в отношении данных явлений, если законы явлений? одинаковы в системах S, т.е. когда в двух системах S?, S" для явлений??, ?" одного типа осуществлены одинаковые (относительно этих систем) условия, то эти явления будут течь относительно этих систем совершенно одинаково. Математич. выражение законов этих явлений в этих системах одно и то же, т.е. оно инвариантно (неизменно) относительно перехода от одной системы к другой, выражающегося соответствующим преобразованием координат и др. величин. После того как Максвелл в 60-х гг. 19 в. сформулировал осн. законы электромагнитных явлений, возникла проблема выявления законов электродинамики движущихся тел по отношению к любой инерциальной системе отсчета. Опыты приводили к результатам, противоречащим тому, что "следовало ожидать". Особенно важную роль сыграл опыт Майкельсона (1881–87), не обнаруживший ожидаемой зависимости скорости света от направления его распространения по отношению к направлению движения Земли. Математич. выражение противоречия дал Лоренц (1904), показав, что уравнения Максвелла инвариантны по отношению к преобразованиям (т.н. преобразованиям Лоренца), отличным от преобразований Галилея, относительно к-рых инвариантны законы ньютоновской механики. Разрешение противоречия было осуществлено Эйнштейном в работе "К электродинамике движущихся тел" (А. Einstein, Zur Elektrodynamik bewegter K?rper, 1905) путем построения новой теории пространства и времени – частной О. т. и, соответственно, новой механики – "релятивистской", в отличие от ньютоновской – классической. Независимо к тем же в основном результатам пришел А. Пуанкаре. Частная О. т. Эйнштейн основал свою теорию на след. положениях (к-рые приводятся в несколько дополненной формулировке): I. Существуют инерциальные системы отсчета. II. Геометрия пространства эвклидова. III. Принцип относительности: все инерциальные системы равноправны в отношении всех физич. явлений. IV. Закон постоянства скорости света: относительно всех инерциальных систем свет распространяется с одинаковой скоростью с. Первые три положения заимствованы из классич. теории, только принцип относительности понимается обобщенно; четвертое является обобщением данных опыта (опыт Майкельсона и др.) и вполне согласуется с теорией электромагнетизма. Из положения II, IV чисто математически вытекает, что для любых инерциальных систем S, S? координаты х, у, z, x?, y?, z и времена t, t? связаны преобразованием Лоренца. В частности, если оси координат x, x? в системах S и S? параллельны и ось x направлена по движению S? относительно S, то (при соответствующем выборе масштабов) разности координат и времени в системах S и S? для любых двух событий - мгновенно-точечных явлений Р1, ?2 связаны формулами: где? - скорость S? относительно S. Из этих соотношений вытекают след. выводы: (1) Системы могут двигаться друг относительно друга со скоростью, меньшей скорости света (т.к. при??c формулы теряют смысл). (2) Два события, одновременные в S (t12=0), но происходящие в точках с разными координатами x (x12?0), не одновременны в S? (t?12?0). Более того, событие Р1, предшествующее Р2 относительно системы S, может следовать за ним относительно S?. Именно, если t12>0, но меньше?/c2 · x12, то t?12
Американский физик и философ Ф. Франк говорил, что физика ХХ века, особенно теория относительности и квантовая механика остановили движение философской мысли к материализму, основанное на господстве механической картины мира в прошлом веке. Франк говорил, что «в теории относительности, закон сохранения материи больше не имеет силы; материя может превращаться в нематериальные сущности, в энергию». Однако все идеалистические трактовки теории относительности основываются на искаженных выводах. Примером этому может служить то, что иногда идеалисты подменяют философское содержание понятий "абсолютное" и "относительное" физическим. Они утверждают, что поскольку координаты частицы и ее скорость всегда останутся сугубо относительными величинами (в физическом смысле), т. е. они никогда не превратятся даже приближенно в абсолютные величины и поэтому, якобы, никогда не смогут отражать абсолютную истину (в философском смысле). В действительности же координаты и скорость, не смотря на то, что не обладают абсолютным характером (в физическом смысле), являются приближением к абсолютной истине. Теория относительности устанавливает относительный характер пространства и времени (в физическом смысле), а идеалисты толкуют это как отрицание ею объективного характера пространства и времени. Относительный характер одновременности и последовательности двух событий вытекающий из относительности времени, идеалисты пытаются использовать для отрицания необходимого характера причинной связи. В диалектико-материалистическом понимании и классические представления о пространстве и времени и представления о теории относительности есть относительные истины, включающие в себя лишь элементы абсолютной истины. Материя До середины XIX века понятие материи в физике было тождественно понятию вещества. До этого времени физика знала материю только как вещество, которое могло иметь три состояния. Такое представление о материи имело место из-за того, что «объектами изучения классической физики являлись лишь движущиеся материальные тела в виде вещества, кроме вещества естествознание не знало других видов и состояний материи (электромагнитные процессы относили или к вещественной материи, или к ее свойствам)». По этой причине механические свойства вещества были признаны универсальными свойствами мира в целом. Об этом упоминал в своих работах Эйнштейн, писав, что «для физика начала девятнадцатого столетия, реальность нашего внешнего мира состояла из частиц, между которыми действуют простые силы, зависящие только от расстояния».
