uy › Artroz › Nisbiylik printsipi. Nisbiylik nazariyasining postulatlari

Nisbiylik printsipi. Nisbiylik nazariyasining postulatlari

Nisbiylik printsipi va Nyuton qonunlari

Galileyning nisbiylik printsipi I. Nyuton tomonidan yaratilgan klassik mexanikaga organik tarzda kirdi. U uchta "aksioma" - Nyutonning uchta mashhur qonuniga asoslanadi. Ulardan birinchisi, ya'ni: "Har bir jism o'z dam olish holatida yoki bir xil va to'g'ri chiziqli harakatda saqlanib qoladi, agar u qo'llaniladigan kuchlar tomonidan bu holatni o'zgartirishga majbur bo'lmasa va bu holatni o'zgartirishga majbur bo'lmaguncha" harakatning nisbiyligi haqida gapiradi. bir vaqtning o'zida tashqi ta'sirni boshdan kechirmaydigan jismlar tezlashmasdan yoki sekinlashmasdan "inertsiya bilan" harakatlanadigan mos yozuvlar tizimlarining mavjudligini ko'rsatadi (ular inertial deb ataladi). Nyutonning boshqa ikkita qonunini shakllantirishda aynan shunday inertial tizimlar nazarda tutilgan. Bir inertial sistemadan ikkinchisiga oʻtganda jismlarning harakatini tavsiflovchi koʻp miqdorlar, masalan, ularning tezligi yoki harakat traektoriyasining shakli oʻzgaradi, lekin harakat qonunlari, yaʼni bu miqdorlarni bogʻlovchi munosabatlar doimiy boʻlib qoladi.

Galiley o'zgarishlari

Mexanik harakatlarni, ya'ni jismlarning fazodagi holatidagi o'zgarishlarni tasvirlash uchun Nyuton fazo va vaqt haqidagi g'oyalarni aniq shakllantirdi. Kosmos moddiy nuqtalar harakati yuzaga keladigan o'ziga xos "fon" deb hisoblangan. Ularning joylashishini, masalan, t vaqtiga qarab, x, y, z Dekart koordinatalari yordamida aniqlash mumkin. Bir K” inertial sanoq sistemasidan ikkinchi K”ga o‘tishda x o‘qi bo‘ylab birinchisiga nisbatan v tezlik bilan harakatlanayotganda koordinatalar o‘zgaradi: x” = x - vt, y” = y, z” = z, va vaqt. o'zgarishsiz qoladi: t" = t. Shunday qilib, vaqt mutlaq deb faraz qilinadi. Bu formulalar Galiley o'zgarishlari deb ataladi.

Nyutonning fikriga ko'ra, fazo materiya va uning harakati ta'sir qilmaydigan o'ziga xos koordinatali panjara vazifasini bajaradi. Dunyoning bunday "geometrik" rasmidagi vaqt, go'yo, qandaydir mutlaq soat bilan hisoblanadi, uning yo'nalishi hech narsa tezlashtirmaydi yoki sekinlashtirmaydi.

Elektrodinamikada nisbiylik printsipi

Uch yuz yildan ortiq vaqt davomida Galileyning nisbiylik printsipi faqat mexanikaga tegishli edi, garchi 19-asrning birinchi choragida, birinchi navbatda, M. Faraday asarlari tufayli elektromagnit maydon nazariyasi paydo bo'ldi, keyinchalik u yanada rivojlandi. va J.K. asarlarida matematik tarzda tuzilgan. Maksvell. Ammo nisbiylik printsipini elektrodinamikaga o'tkazish imkonsiz bo'lib tuyuldi, chunki barcha bo'shliq maxsus vosita - efir bilan to'ldirilgan deb ishonilgan, uning kuchlanishi elektr va magnit maydonlarining intensivligi sifatida talqin qilingan. Shu bilan birga, efir jismlarning mexanik harakatlariga ta'sir qilmadi, shuning uchun u mexanikada "sezilmadi", ammo efirga nisbatan harakat ("efir shamol") elektromagnit jarayonlarga ta'sir qilishi kerak edi. Natijada, yopiq kabinadagi eksperimentator bunday jarayonlarni kuzatish orqali uning kabinasi harakatda (mutlaq!) yoki dam olish holatida ekanligini aniqlay oladi. Xususan, olimlar "efir shamoli" yorug'likning tarqalishiga ta'sir qilishi kerak, deb hisoblashgan. Biroq, "efir shamoli" ni kashf etishga urinishlar muvaffaqiyatsiz tugadi va mexanik efir tushunchasi rad etildi, buning natijasida nisbiylik printsipi go'yo qayta tug'ildi, lekin universal printsip sifatida nafaqat mexanikada amal qiladi. , balki elektrodinamika va fizikaning boshqa sohalarida ham.

Lorentz o'zgarishlari

Nyuton tenglamalari mexanika qonunlarining matematik formulasi bo'lgani kabi, Maksvell tenglamalari ham elektrodinamika qonunlarining miqdoriy ifodasidir. Bu tenglamalarning shakli bir inertial sanoq sistemasidan ikkinchisiga o‘tganda ham o‘zgarishsiz qolishi kerak. Bu shartni qondirish uchun Galiley o'zgarishlarini boshqalar bilan almashtirish kerak: x"= g(x-vt); y"= y; z"=z; t"=g(t-vx/c 2), bu yerda g = (1-v 2 / c 2)-1/2, va c - vakuumdagi yorug'lik tezligi. 1895 yilda X. Lorents tomonidan asos solingan va uning nomi bilan atalgan eng so'nggi transformatsiyalar nisbiylikning maxsus (yoki maxsus) nazariyasining asosidir. Vc da ular Galiley o'zgarishlariga aylanadi, lekin agar v c ga yaqin bo'lsa, u holda odatda relativistik bo'lmagan deb ataladigan fazo-vaqt rasmidan sezilarli farqlar paydo bo'ladi. Avvalo, vaqt haqidagi odatiy intuitiv g'oyalarning nomuvofiqligi ma'lum bo'ladi; Tezlikni konvertatsiya qilish qonuni ham o'zgaradi.

Relyativistik nazariyada fizik miqdorlarning o'zgarishi

Relyativistik nazariyada fazoviy masofalar va vaqt oraliqlari bir sanoq sistemasidan ikkinchisiga oʻtganda, birinchisiga nisbatan v tezlik bilan harakatlanayotganda oʻzgarishsiz qolmaydi. Uzunliklar (harakat yo'nalishi bo'yicha) 1/g marta qisqaradi va vaqt oralig'i bir xil marta "cho'ziladi". Bir vaqtdalikning nisbiyligi zamonaviy qisman nisbiylik nazariyasining asosiy prinsipial yangi xususiyatidir.

Ta'rif 1

Elektrodinamika - elektromagnit maydonlar va ular orasidagi o'zaro ta'sirlarni o'rganadigan fizikaning bo'limi.

Rasm 1. Elektrodinamika tushunchasi. Author24 - talabalar ishlarini onlayn almashish

Klassik elektrodinamika elektr va magnit maydonlarining barcha xususiyatlarini har tomonlama tavsiflaydi, shuningdek, ba'zi jismoniy jismlar musbat elektr zaryadiga ega bo'lgan boshqalar bilan aloqa qilishining fizik qonunlarini ko'rib chiqadi.

Elektromagnit maydon odatda bir zaryadlangan elementning boshqasiga ta'siri natijasida o'zini namoyon qiladigan universal turdagi materiya deb ataladi. Ko'pincha, elektromagnit maydonni o'rganishda uning asosiy komponentlari ajralib turadi: elektr maydon va magnit maydon.

Ta'rif 2

Elektromagnit potentsial - umumiy fazoda maydon taqsimotini aniq belgilovchi maxsus jismoniy miqdor.

Elektrodinamikani quyidagilarga bo'lish mumkin:

elektrostatika;
uzluksiz elektrodinamika;
magnitostatiklar;
relativistik elektrodinamika.

Poynting vektori - elektrodinamikada maydon energiyasi oqimi zichligining asosiy vektori bo'lgan fizik miqdor. Ushbu vektorning kattaligi elektromagnit induksiyaning tarqalish yo'nalishiga to'g'ridan-to'g'ri perpendikulyar bo'lgan birlik sirt maydoni orqali vaqtinchalik fazo birligiga o'tkazilishi mumkin bo'lgan energiyaga mutanosibdir.

Elektrodinamika optika va radioto'lqinlar fizikasini rivojlantirish uchun yaxshi asos yaratadi. Ushbu fan sohalari elektrotexnika va radiotexnikaning asoslari hisoblanadi. Klassik elektrodinamika Maksvell tenglamalari tushunchasidan elektromagnit maydonlarning oʻzaro taʼsirining asosiy xossalari va tamoyillarini tavsiflash, uni universal moddiy tenglamalar, boshlangʻich va chegaraviy shartlar bilan toʻldirish uchun foydalanadi.

Elektrodinamikada nisbiylik printsipi

Elektrodinamikadagi nisbiylik printsipi 19-asrning ikkinchi yarmida Maksvell tomonidan shakllantirilgan bo'lib, u elektromagnit maydon ta'sirining asosiy qonuniyatlarini ommaga taqdim etdi. Natijada, bu qolip elektrodinamikadagi hodisalarga tegishlimi, degan mantiqiy savol tug'ildi. Boshqacha qilib aytganda, zaryadlar va oqimlar o'rtasidagi o'zaro ta'sir qiluvchi elektromagnit jarayonlar barcha inertial sanoq sistemalarida teng tarqala oladimi yoki ular mexanik jarayonlarda bir xilda tarqaladimi yoki yo'qligini aniqlash kerak.

Bu savolga to'g'ri va to'liq javob berish uchun fiziklar dastlab elektrodinamikaning markaziy qonunlari bir tizimdan ikkinchisiga o'tishda o'zgarishini yoki Nyuton gipotezalari kabi o'zgarmasligini aniqlashga qaror qilishdi. Faqat oxirgi holatda elektromagnit maydon usullariga nisbatan o'rganilayotgan printsipning haqiqiyligiga shubha qilmaslik va keyin bu tizimni tabiatning umumiy qonuni sifatida ko'rib chiqish tavsiya etiladi.

Eslatma 1

Elektrodinamika qonunlari juda ko'p qirrali va murakkab, shuning uchun bu muammoni malakali hal qilish oson ish emas.

Biroq, allaqachon o'rnatilgan mulohazalar bizga oqilona javob topishga imkon beradi. Elektrodinamika tamoyillariga ko'ra, vakuumda elektr va magnit to'lqinlarning umumiy tarqalish tezligi doimo bir xil bo'ladi. Biroq, boshqa tomondan, bu ko'rsatkichni Nyuton mexanikasining tezliklarni qo'shish nazariyasiga muvofiq tanlangan bitta mos yozuvlar tizimiga tenglashtirish ham mumkin.

Bu shuni anglatadiki, agar tezliklarni qo'shishning odatiy qonuni adolatli va haqiqiy bo'lsa, unda bir inertial tushunchadan ikkinchisiga keyingi o'tish paytida elektrodinamika tamoyillari yangi mos yozuvlar tizimida yorug'lik tezligi allaqachon tasvirlangan bo'lishi uchun o'zgarishi kerak. butunlay boshqacha formula.

Shunday qilib, fiziklar Nyuton mexanikasi va elektrodinamika o'rtasida jiddiy qarama-qarshiliklarni aniqladilar, ularning qonunlari nisbiylik printsipiga mos kelmaydi.

Ular quyidagi usullardan foydalangan holda yuzaga kelgan qiyinchiliklarni engishga harakat qilishdi:

elektromagnit jarayonlarga qo'llashda nisbiylik tamoyilini asossiz deb e'lon qilish;
Maksvell tenglamalarini noto‘g‘ri deb tan olish va ularni bir inertial sistemadan ikkinchisiga keyingi o‘tishda o‘zgarmaydigan tarzda o‘zgartirishga harakat qilish;
ham nisbiylik printsipini, ham Maksvell qonunlarini yanada saqlab qolish uchun vaqt va makon haqidagi klassik g'oyalardan voz kechish.

Qizig'i shundaki, uchinchi imkoniyat yagona to'g'ri bo'lib chiqdi, chunki uni izchil rivojlantirib, A. Eynshteyn fazo va vaqt haqida yangi g'oyalarni taqdim eta oldi. Dastlabki ikkita yo'l oxir-oqibat ko'plab tajribalar orqali rad etildi. Shunday qilib, inertial mos yozuvlar tizimi mavjudligi haqidagi g'oya eksperimental sinovlarga bardosh bermadi.

Nisbiylik printsipini elektrodinamika usullari bilan uyg'unlashtirish faqat olimlar fazo va vaqt haqidagi klassik g'oyalardan voz kechganidan keyingina mumkin bo'ldi, unga ko'ra vaqt va masofa oqimi afzal ko'rilgan ma'lumot tizimiga bog'liq emas.

Elektr zaryadining saqlanish printsipi

Jismoniy jismlarning elektrlanishi beqaror bo'lganda, musbat elektr zaryadining saqlanish qonuni qo'llaniladi. Bu naqsh yopiq jismoniy kontseptsiya uchun juda mos keladi. Elektrodinamikada zaryadning saqlanish printsipining haqiqiyligi tabiatda muhim rol o'ynaydi, chunki barcha moddalar faqat elektr zaryadlangan zarrachalarni o'z ichiga oladi.

Jismlar orasidagi elektromagnit kuchlarning o'zaro ta'sirini aniqlab bo'lmaydi, chunki har qanday modda normal holatda elektr neytral hisoblanadi. Manfiy va musbat zaryadlangan elementlar bir-biri bilan elektrostatik kuchlar orqali bevosita bog'lanadi va neytral tizimlarni hosil qiladi.

Makroskopik modda, agar u ma'lum bir zaryad belgisiga ega bo'lgan ortiqcha miqdordagi elementar zarralarni o'z ichiga olsa, elektr zaryadlangan bo'ladi.

Olimlar jismoniy tanani elektrlashtirish uchun manfiy zaryadning bir qismini musbat zaryaddan ajratadilar. Buni ishqalanish orqali amalga oshirish mumkin, bu elementar zarrachalarning ko'p sonli o'zgarishlarini kuzatishni o'z ichiga oladi.

O'rganilayotgan jarayonning harakatlanuvchi elementlar orasidagi bo'shliqda mavjudligi, buning natijasida cheklangan vaqt bo'linadi, bu qisqa masofali harakat nazariyasini masofadagi harakat gipotezasidan ajratib turadigan asosiy narsadir. Elektrodinamikadagi elektr maydonining asosiy xususiyati uning zarralarining boshqa elektr zaryadlariga ta'siridir.

Eslatma 2

Elektrostatik maydon faqat elektr zaryadining ta'sirida paydo bo'lishi mumkin, chunki u o'zaro bog'langan zaryadlarni o'rab turgan fazoda mavjud.

Elektrodinamikada magnit induksiya chiziqlari

Magnit induksiyaning asosiy vektorining yo'nalishi uchun olimlar magnit maydonda erkin o'rnatiladigan shimoliy magnit ignaga nisbatan janubiy qutb ko'rsatkichidan foydalanadilar. Elektrodinamikadagi bu yo'nalish oqim bilan yopiq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan ijobiy energiyasining yo'nalishi bilan to'liq mos keladi. Ijobiy norma, agar u ramkadagi oqimga parallel ravishda aylantirilsa, gimlet o'zgartirilgan yo'nalishda harakat qiladi.

Gimlet qoidasini quyidagicha shakllantirish mumkin: agar gimletning doimiy harakat yo'nalishi oxir-oqibat o'tkazgichdagi oqimga to'g'ri kelsa, u holda tutqichning aylanish yo'nalishi avtomatik ravishda magnit induksiya vektoriga tenglashtiriladi. Faol ta'sir etuvchi to'g'ri chiziqli o'tkazgichning magnit maydonida strelka tangens doira bo'ylab qat'iy joylashtirilgan.

Ta'rif 3

Magnit induksiya chiziqlari - bu maxsus chiziqlar bo'lib, ularga tegishlar maydonning ma'lum bir nuqtasida vektor bilan bir xil tarzda yo'naltiriladi.

Yagona maydonning parametrlari doimo parallel bo'lib, elektrodinamikadagi magnitlarning induksion chiziqlarining asosiy xususiyati ularning cheksizligi deb ataladi. Yopiq kuch chiziqlari bo'lgan maydonlar hech qanday manbaga ega bo'lmagan magnit maydon hosil qiladi.

Darsning maqsadi: Eynshteynning maxsus nisbiylik nazariyasi qoidalari ta'sirida fazo va vaqt tushunchalari qanday o'zgarganligi haqida talabalarda tushunchalarni shakllantirish.

Darslar davomida

1. Test ishini tahlil qilish.

2. Yangi materialni o'rganish.

19-asr oxirida elektrodinamikaning asosiy tamoyillari shakllantirildi. Galileyning elektromagnit hodisalarga nisbatan nisbiylik printsipining haqiqiyligi haqida savol tug'ildi. Turli inertial tizimlarda elektromagnit hodisalar bir xil tarzda sodir bo'ladimi: elektromagnit to'lqinlar qanday tarqaladi, bir inertial tizimdan ikkinchisiga o'tganda zaryadlar va oqimlar qanday o'zaro ta'sir qiladi?

Inertial - bu erkin jismlar doimiy tezlikda harakatlanadigan mos yozuvlar tizimi. Bir tekis to'g'ri chiziqli harakat elektromagnit jarayonlarga ta'sir qiladimi (mexanik hodisalarga ta'sir qilmaydi)?

Bir inertial sistemadan ikkinchisiga o‘tganda elektrodinamika qonunlari o‘zgaradimi yoki Nyuton qonunlari doimiy bo‘lib qoladimi?

Masalan, mexanikada tezliklarni qo'shish qonunlariga ko'ra, tezlik faqat bitta mos yozuvlar tizimida c = 3·108 m/s ga teng bo'lishi mumkin. O'zi V tezlik bilan harakatlanadigan boshqa mos yozuvlar tizimida yorug'lik tezligi s̄-V̄ ga teng bo'lishi kerak. Lekin elektrodinamika qonunlariga ko'ra elektromagnit to'lqinlarning vakuumdagi tezligi turli yo'nalishlarda c = 3 108 m/s ga teng.

Elektrodinamika va Nyuton mexanikasi o'rtasida qarama-qarshiliklar paydo bo'ldi.

Yuzaga kelgan qarama-qarshiliklarni bartaraf etish uchun uch xil usul taklif qilindi.

Birinchi yo'l G'oya elektromagnit hodisalarga nisbatan qo'llaniladigan nisbiylik printsipidan voz kechish edi. Bu imkoniyat elektron nazariyaning asoschisi X. Lorenz (Golland) tomonidan qo'llab-quvvatlandi. Keyin elektromagnit hodisalar "dunyo efirida" sodir bo'ladi, deb ishonishgan - bu butun dunyo bo'shlig'ini to'ldiradigan keng tarqalgan vosita. Inertial sanoq sistemasini Lorents efirga nisbatan tinch holatdagi tizim sifatida qaragan. Bu sistemada elektrodinamika qonunlariga qat'iy rioya qilinadi va bu mos yozuvlar tizimida yorug'likning vakuumdagi tezligi barcha yo'nalishlarda bir xil bo'ladi.

Ikkinchi yo'l Maksvell tenglamalarini noto'g'ri deb e'lon qilish edi.

G. Xertz ularni shunday qayta yozishga harakat qildiki, ular bir inertial sistemadan ikkinchisiga oʻtish jarayonida oʻzgarmaydi, yaʼni mexanika qonunlari kabi. Hertz, efir harakatlanuvchi jismlar bilan birga harakat qiladi va shuning uchun elektromagnit jarayonlar jismlarning harakati yoki qolgan qismidan qat'iy nazar bir xil tarzda sodir bo'ladi, deb hisoblardi. Ya'ni, G. Gerts nisbiylik tamoyilini saqlab qoldi.

Uchinchi yo'l fazo va vaqt haqidagi an'anaviy g'oyalardan voz kechish edi. Maksvell tenglamalari va nisbiylik printsipi saqlanib qoldi, ammo klassik mexanikaning eng aniq, eng asosiy tushunchalaridan voz kechish kerak edi.

Qarama-qarshiliklarni hal qilishning bu usuli oxir-oqibat to'g'ri bo'lib chiqdi.

Tajriba elektrodinamika va mexanika o'rtasida yuzaga kelgan qarama-qarshiliklarni tuzatishga qaratilgan birinchi va ikkinchi urinishlarni rad etib, nisbiylik printsipini o'zgarishsiz qoldirdi.

A. Eynshteyn muammoni hal qilishning uchinchi yo‘lini ishlab chiqib, fazo va vaqt haqidagi g‘oyalar eskirganligini isbotladi va ularni yangilari bilan almashtirdi.

Gerts tomonidan tuzatilgan Maksvell tenglamalari kuzatilgan hodisalarni tushuntirib bera olmadi. Tajriba shuni ko'rsatadiki, muhit o'zi bilan birga yorug'likni olib yura olmaydi, chunki u yorug'lik tarqaladigan efirni olib ketadi.

Amerikalik olimlar A. Mishelson va E. Morlining tajribalari “yorqin efir” kabi muhit mavjud emasligini isbotladi.

Maksvell elektrodinamikasini va nisbiylik printsipini fazo va vaqt haqidagi an'anaviy g'oyalardan voz kechish orqali birlashtirish mumkin bo'ldi, ya'ni masofa ham, vaqt oqimi ham mos yozuvlar tizimiga bog'liq emas.

Fazo va vaqt haqidagi g'oyalar o'zgardi. Asrlar davomida o'zgarmas deb hisoblangan fazo va vaqtning klassik tushunchalariga ko'ra, harakat vaqtning o'tishiga ta'sir qilmaydi (vaqt mutlaq), va har qanday jismning chiziqli o'lchamlari tananing dam olish yoki harakatlanishiga bog'liq emas ( uzunligi mutlaq).

Eynshteynning maxsus nisbiylik nazariyasi - bu eski (klassik) g'oyalar o'rnini bosgan yangi fazo va vaqt ta'limoti.

§ 75 ELEKTRODİNAMIKA QONUNLARI VA NISBIYLIK PRINSIBI.

Mexanika va elektrodinamikada nisbiylik printsipi. 19-asrning ikkinchi yarmidan keyin. Maksvell elektrodinamikaning asosiy qonunlarini shakllantirdi: mexanik hodisalar uchun amal qiladigan nisbiylik printsipi elektromagnit hodisalarga ham tegishlimi? Boshqacha qilib aytganda, elektromagnit jarayonlar (zaryadlar va oqimlarning o'zaro ta'siri, elektromagnit to'lqinlarning tarqalishi va boshqalar) barcha inertial sanoq sistemalarida bir xil tarzda boradimi? Yoki, ehtimol, mexanik hodisalarga ta'sir qilmasdan, bir xil to'g'ri chiziqli harakat elektromagnit jarayonlarga qandaydir ta'sir qiladi?

Bu savollarga javob berish uchun elektrodinamikaning asosiy qonunlari bir inertial sanoq sistemasidan ikkinchisiga o‘tganda o‘zgaradimi yoki Nyuton qonunlari kabi o‘zgarishsiz qoladimi, aniqlash kerak edi. Faqat oxirgi holatda elektromagnit jarayonlarga nisbatan nisbiylik printsipining haqiqiyligiga shubhalarni chetga surib, bu printsipni tabiatning umumiy qonuni deb hisoblashimiz mumkin.

Elektrodinamika qonunlari murakkab va bu masalani qat'iy hal qilish oson ish emas. Biroq, oddiy mulohazalar bizga to'g'ri javob topishga imkon beradi. Elektrodinamika qonunlariga ko'ra, vakuumda elektromagnit to'lqinlarning tarqalish tezligi barcha yo'nalishlarda bir xil va c = 3 10 8 m/s ga teng. Ammo Nyuton mexanikasining tezliklarni qo'shish qonuniga ko'ra, tezlik faqat bitta tanlangan sanoq tizimidagi yorug'lik tezligiga teng bo'lishi mumkin. Har qanday boshqa mos yozuvlar tizimida, ushbu tanlangan mos yozuvlar tizimiga nisbatan tezlik bilan harakatlanayotganda, yorug'lik tezligi allaqachon - ga teng bo'lishi kerak. Bu shuni anglatadiki, agar tezliklarni qo'shishning odatiy qonuni o'rinli bo'lsa, u holda bir inertial sanoq sistemasidan ikkinchisiga o'tishda elektrodinamika qonunlari shunday o'zgarishi kerakki, bu yangi mos yozuvlar tizimida yorug'lik tezligi endi teng bo'lmaydi, lekin - .

Shunday qilib, qonunlari nisbiylik printsipiga mos keladigan elektrodinamika va Nyuton mexanikasi o'rtasida ma'lum qarama-qarshiliklar aniqlandi. Ular uch xil yo'l bilan paydo bo'lgan qiyinchiliklarni engishga harakat qilishdi.

Birinchi usul: elektromagnit hodisalarga nisbatan qo'llaniladigan nisbiylik printsipini bekor deb e'lon qilish. Bu nuqtai nazarni buyuk golland fizigi, elektron nazariyaning asoschisi X. baham ko'rdi. Faraday davridan beri elektromagnit hodisalar butun bo'shliqni - dunyo efirini to'ldiradigan maxsus, keng tarqalgan muhitda sodir bo'ladigan jarayonlar sifatida qaraldi. Efirga nisbatan tinch holatdagi inertial sanoq sistemasi, Lorentsning fikricha, maxsus, imtiyozli sanoq sistemasidir. Unda Maksvellning elektrodinamika qonunlari o'rinli va shakl jihatidan eng soddadir. Faqatgina ushbu mos yozuvlar ramkasida yorug'likning vakuumdagi tezligi barcha yo'nalishlarda bir xil bo'ladi.

Ikkinchi yo'l: Maksvell tenglamalarini noto'g'ri deb hisoblang va ularni bir inertial sanoq sistemasidan ikkinchisiga o'tishda o'zgarmasligi uchun (fazo va vaqtning odatiy, klassik tushunchalariga muvofiq) o'zgartirishga harakat qiling. Bunday urinish, xususan, G. Hertz tomonidan amalga oshirildi. Gertsga ko'ra, efir harakatlanuvchi jismlar tomonidan to'liq o'zlashtiriladi va shuning uchun elektromagnit hodisalar tananing dam olish yoki harakatlanishidan qat'i nazar, xuddi shu tarzda davom etadi. Nisbiylik printsipi o'z kuchida qoladi.

Nihoyat, uchinchi yo'l: nisbiylik printsipini ham, Maksvell qonunlarini ham saqlab qolish uchun fazo va vaqt haqidagi klassik tushunchalardan voz keching. Bu eng inqilobiy yo'l, chunki u fizikadagi eng chuqur, eng asosiy tushunchalarni qayta ko'rib chiqishni anglatadi. Shu nuqtai nazardan qaraganda, elektromagnit maydon tenglamalari noto'g'ri bo'lib chiqadi, balki Nyutonning makon va vaqt haqidagi eski g'oyalarga mos keladigan mexanika qonunlari. Maksvellning elektrodinamika qonunlarini emas, balki mexanika qonunlarini o'zgartirish kerak.

Uchinchi usul yagona to'g'ri bo'lib chiqdi. Uni izchil rivojlantirib, A. Eynshteyn fazo va vaqt haqidagi yangi g‘oyalarga ega bo‘ldi. Ma'lum bo'lishicha, dastlabki ikki yo'l tajriba orqali rad etilgan.

Lorentzning nuqtai nazari, unga ko'ra, mutlaq tinch holatda bo'lgan dunyo efiri bilan bog'liq tanlangan ma'lumot doirasi bo'lishi kerak, to'g'ridan-to'g'ri tajribalar bilan rad etildi.

Agar yorug'lik tezligi faqat efir bilan bog'langan sanoq sistemasida 300 000 m/s ga teng bo'lsa, u holda ixtiyoriy inertial sanoq sistemasidagi yorug'lik tezligini o'lchash orqali ushbu mos yozuvlar tizimining harakatini aniqlash mumkin edi. efir va bu harakat tezligini aniqlang.

Eynshteyn Albert (1879-1955)- 20-asrning buyuk fizigi. U fazo va vaqtning yangi nazariyasini - maxsus nisbiylik nazariyasini yaratdi. Bu nazariyani noinertial sanoq sistemalari uchun umumlashtirib, u zamonaviy tortishish nazariyasi bo‘lgan umumiy nisbiylik nazariyasini ishlab chiqdi. U birinchi marta yorug'lik zarralari - fotonlar tushunchasini kiritdi. Uning Braun harakati nazariyasi bo'yicha ishi materiya tuzilishining molekulyar-kinetik nazariyasining yakuniy g'alabasiga olib keldi.

Shamol havoga nisbatan harakatlanuvchi mos yozuvlar doirasida paydo bo'lgani kabi, efirga nisbatan harakatlanayotganda (agar, albatta, efir mavjud bo'lsa), "efir shamoli" aniqlanishi kerak. 1881 yilda amerikalik olimlar A. Mishelson va E. Morli tomonidan Maksvell tomonidan 12 yil oldin bildirilgan g'oya asosida "efir shamoli" ni aniqlash bo'yicha tajriba o'tkazildi.

Bu tajriba yorug'lik tezligini Yer harakati yo'nalishi bo'yicha va perpendikulyar yo'nalishda taqqosladi. O'lchovlar maxsus qurilma - Mishelson interferometri yordamida juda aniq amalga oshirildi. Tajribalar kunning turli vaqtlarida va turli fasllarda o'tkazildi. Ammo natija har doim salbiy edi: Yerning efirga nisbatan harakatini aniqlab bo'lmadi.

Shunday qilib, imtiyozli ma'lumot doirasi mavjudligi haqidagi g'oya eksperimental sinovlarga bardosh bermadi. O'z navbatida, bu shunday imtiyozli ma'lumot doirasi bilan bog'lanishi mumkin bo'lgan maxsus vosita, "yorug'lik efiri" mavjud emasligini anglatardi.

Gerts Maksvellning elektrodinamika qonunlarini o'zgartirmoqchi bo'lganida, yangi tenglamalar bir qator kuzatilgan faktlarni tushuntirib bera olmasligi ma'lum bo'ldi. Shunday qilib, Gerts nazariyasiga ko'ra, harakatlanuvchi suv unda tarqaladigan yorug'likni to'liq o'z ichiga olishi kerak, chunki u yorug'lik tarqaladigan efirni o'z ichiga oladi. Tajriba shuni ko'rsatadiki, aslida bunday emas.

Nisbiylik printsipini Maksvell elektrodinamikasi bilan moslashtirish faqat fazo va vaqt haqidagi klassik tushunchalardan voz kechish orqali mumkin bo'ldi, unga ko'ra masofalar va vaqtning o'tishi mos yozuvlar tizimiga bog'liq emas.

Myakishev G. Ya., Fizika. 11-sinf: tarbiyaviy. umumiy ta'lim uchun muassasalar: asosiy va profil. darajalar / G. Ya. Myakishev, B. V. Buxovtsev, V. M. Charugin; tomonidan tahrirlangan V. I. Nikolaeva, N. A. Parfentieva. - 17-nashr, qayta ko'rib chiqilgan. va qo'shimcha - M.: Ta'lim, 2008. - 399 b.: kasal.

Taqvim-mavzuli rejalashtirish, 11-sinf o'quvchilari uchun fizika fanidan topshiriqlar yuklab olish, Fizika va astronomiya onlayn

Dars mazmuni dars yozuvlari qo'llab-quvvatlovchi ramka dars taqdimoti tezlashtirish usullari interaktiv texnologiyalar Amaliyot topshiriq va mashqlar o'z-o'zini tekshirish seminarlari, treninglar, keyslar, kvestlar uy vazifalarini muhokama qilish savollari talabalar tomonidan ritorik savollar Tasvirlar audio, videokliplar va multimedia fotosuratlar, rasmlar, grafikalar, jadvallar, diagrammalar, hazil, latifalar, hazillar, komikslar, masallar, maqollar, krossvordlar, iqtiboslar Qo'shimchalar tezislar maqolalar qiziq beshiklar uchun fokuslar darsliklar asosiy va qo'shimcha atamalar lug'ati boshqa Darslik va darslarni takomillashtirishdarslikdagi xatolarni tuzatish darslikdagi parchani, darsdagi innovatsiya elementlarini yangilash, eskirgan bilimlarni yangilari bilan almashtirish Faqat o'qituvchilar uchun mukammal darslar yil uchun taqvim rejasini muhokama qilish dasturlari; Integratsiyalashgan darslar

Elektrodinamika yaratilgandan so'ng, Galileyning elektromagnit hodisalarga nisbatan qo'llaniladigan nisbiylik printsipining haqiqiyligiga shubhalar paydo bo'ldi.

19-asrning ikkinchi yarmidan keyin. Maksvell elektrodinamikaning asosiy qonunlarini shakllantirdi, mexanik hodisalar uchun amal qiladigan nisbiylik printsipi elektromagnit hodisalarga ham tegishlimi degan savol tug'ildi. Boshqacha qilib aytganda, elektromagnit jarayonlar (zaryadlar va oqimlarning o'zaro ta'siri, elektromagnit to'lqinlarning tarqalishi va boshqalar) barcha inertial sanoq sistemalarida bir xil tarzda boradimi? Yoki, ehtimol, mexanik hodisalarga ta'sir qilmasdan, bir xil to'g'ri chiziqli harakat elektromagnit jarayonlarga qandaydir ta'sir qiladi?

Bu savolga javob berish uchun elektrodinamikaning asosiy qonunlari (Maksvell tenglamalari) bir inersial sistemadan ikkinchisiga oʻtganda oʻzgaradimi yoki Nyuton qonunlari kabi oʻzgarishsiz qoladimi, aniqlash kerak edi. Faqat oxirgi holatda elektromagnit jarayonlarga nisbatan nisbiylik printsipining haqiqiyligiga shubhalarni chetga surib, bu printsipni tabiatning umumiy qonuni deb hisoblashimiz mumkin.

Ikki inertial mos yozuvlar tizimidagi koordinatalar va vaqt qiymatlari bir-biri bilan Galiley transformatsiyasi bilan bog'liq. Galileyning o'zgarishlari fazo va vaqt haqidagi klassik g'oyalarni ifodalaydi. Nyuton tenglamalari Galiley transformatsiyalarida invariantdir va bu fakt mexanikada nisbiylik tamoyilini ifodalaydi.

Elektrodinamika qonunlari murakkab va bu qonunlar Galiley o'zgarishlarida o'zgarmas yoki o'zgarmasligini aniqlash oson ish emas. Biroq, oddiy fikrlar allaqachon javob topishga imkon beradi. Maksvell elektrodinamikasida elektromagnit to'lqinlarning vakuumdagi tarqalish tezligi barcha yo'nalishlarda bir xil va tengdir. Bilan= 3⋅10 10 sm/s. Ammo, boshqa tomondan, Galiley o'zgarishlari natijasida hosil bo'lgan tezliklarni qo'shish qonuniga muvofiq, tezlik faqat bitta tanlangan mos yozuvlar tizimida c ga teng bo'lishi mumkin. Tanlangan kadrga nisbatan \(\vec(\upsilon ),\) tezlik bilan harakatlanadigan boshqa har qanday mos yozuvlar tizimida yorug'lik tezligi \(\vec(c)-\vec(\upsilon )\) ga teng bo'lishi kerak. . Bu shuni anglatadiki, agar tezliklarni qo'shishning odatiy qonuni o'rinli bo'lsa, u holda bir inertial tizimdan ikkinchisiga o'tishda elektrodinamika qonunlari shunday o'zgarishi kerakki, bu yangi sanoq tizimida yorug'lik tezligi \(\vec ga teng bo'lmasligi kerak. (c)\), lekin \(\ vec(c)-\vec(\upsilon).\)

Shunday qilib, qonunlari nisbiylik printsipiga mos keladigan elektrodinamika va Nyuton mexanikasi o'rtasida ma'lum qarama-qarshiliklar aniqlandi. Tugallangan qiyinchiliklarni uch xil yo'l bilan yengib o'tish mumkin edi.

Birinchi imkoniyat elektromagnit hodisalarga nisbatan qo'llaniladigan nisbiylik printsipini asossiz deb e'lon qilish edi. Bu fikrga buyuk golland fizigi, elektron nazariyaning asoschisi X. Lorents keldi. Faraday davridan beri elektromagnit hodisalar butun bo'shliqni - "dunyo efiri" ni to'ldiradigan maxsus, keng tarqalgan muhitdagi jarayonlar sifatida ko'rib chiqildi. Efirga nisbatan tinch holatda bo'lgan inertial sanoq sistemasi, Lorentsga ko'ra, maxsus imtiyozli tizimdir. Unda Maksvellning elektrodinamika qonunlari amal qiladi va eng oddiy shaklga ega. Faqatgina ushbu mos yozuvlar ramkasida yorug'likning vakuumdagi tezligi barcha yo'nalishlarda bir xil bo'ladi.

Ikkinchi imkoniyat - Maksvell tenglamalarining o'zini noto'g'ri deb hisoblash va ularni bir inertial tizimdan ikkinchisiga o'tishda o'zgarmaydigan tarzda o'zgartirishga harakat qilish (odatdagi, fazo va vaqtning klassik tushunchalariga muvofiq). Bunday urinish, xususan, G. Hertz tomonidan amalga oshirildi. Gertsning fikricha, efir harakatlanuvchi jismlar tomonidan butunlay olib ketiladi va shuning uchun efirda yuzaga keladigan elektromagnit hodisalar tananing dam olish yoki harakatlanishidan qat'i nazar, xuddi shu tarzda davom etadi. Nisbiylik printsipi to'g'ri.

Nihoyat, bu qiyinchiliklarni hal qilishning uchinchi imkoniyati ham nisbiylik printsipini, ham Maksvell tenglamalarini saqlab qolish uchun fazo va vaqt haqidagi klassik tushunchalardan voz kechishdir. Bu eng inqilobiy yo'l, chunki u fizikadagi eng chuqur, eng asosiy g'oyalarni qayta ko'rib chiqishni anglatadi. Shu nuqtai nazardan qaraganda, elektromagnit maydon tenglamalari noto'g'ri bo'lib chiqadi, balki Galiley o'zgarishlari bilan ifodalangan fazo va vaqt haqidagi eski g'oyalarga mos keladigan Nyutonning mexanika qonunlari. Maksvellning elektrodinamika qonunlarini emas, balki mexanika qonunlarini o'zgartirish kerak.

Uchinchi imkoniyat yagona to'g'ri bo'lib chiqdi. Uni izchil rivojlantirib, Eynshteyn fazo va vaqt haqida yangi g'oyalarga ega bo'ldi. Ma'lum bo'lishicha, dastlabki ikki yo'l tajriba orqali rad etilgan.

Lorentsning nuqtai nazari, unga ko'ra mutlaq tinchlikda bo'lgan dunyo efiri bilan bog'liq tanlangan ma'lumot doirasi bo'lishi kerak, to'g'ridan-to'g'ri tajribalar ham rad etildi.