Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бергман П.Г. -> "Введение в теорию относительности" -> 3

Введение в теорию относительности - Бергман П.Г.

Бергман П.Г. Введение в теорию относительности — Иностранная литература, 1947. — 381 c.
Скачать (прямая ссылка): vvedenievteoriuotnositelnosti1947.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 < 3 > 4 5 6 7 8 9 .. 91 >> Следующая


Так как законы механики имеют один и тот же вид во всех инерциальных системах отсчета, то все инерциаль-ные системы эквивалентны с точки зрения механики. Движется ли данное тело ускоренно, можно определить, сравнивая его движение с движением точечной массы, не находящейся под действием сил. Но установить, „покоится" данное тело или „движется равномерно", таким образом нельзя, так как это зависит от выбора инерциальной системы, в которой явление описывается. Термины „покой" и „равномерное движение" не имеют абсолютного смысла. Принцип, устанавливающий, что при описании явлений природы все инерциальные системы эквивалентны, называется принципом относительности.

Когда Максвеллом были установлены уравнения электромагнитного поля, казалось, что они не совместимы с принципом относительности. Так, согласно теории Максвелла, электромагнитные волны должны распространяться в пустоте с универсальной постоянной скоростью с, равной примерно 3.1010 см/сек, что представлялось невозможным одновременно по отношению к двум инерциальным системам, движущимся друг относительного друга. Если бы существовала одна система отсчета, в которой скорость электромагнитных волн была бы одной и той же во всех направлениях, ее можно было бы использовать для определения »абсолютного покоя" и ,абсолютного движения". Многие экспериментаторы упорно пытались найти такую систему отсчета и определить движение Земли относительно нее.

Однако все эти попытки были безуспешны. Более того, все эксперименты, казалось, говорили о том, что принцип относительности так же хорошо применим к законам электродинамики, как и к законам механики. Г. А. Лорентц предложил новую теорию, в которой принималось существование одной привилегированной системы отсчета и в то же время объяснялось, почему ее нельзя обнаружить экспериментальным путем. Однако Лорентц должен был ввести ряд предположений, правильность которых нельзя было проверить ни при каких мыслимых экспериментах. С этой точки зрения его теория не вполне удовлетворительна. Только Эйнштейн полностью осознал, что лишь при помощи ревизии основных представлений о пространстве и времени можно устранить несоответствие между теорией и экспериментом. Лишь после того как такая ревизия была осуществлена, принцип относительности был распространен на всю физику. Соответствующая теория носит теперь название специальной теории относительности. Она устанавливает полную эквивалентность всех инерци-альных систем, но полностью сохраняет их привилегированное положение по отношению к остальным системам отсчета. В так называемой общей теории относительности обсуждается, а затем устраняется привилегированный характер инерциальных систем, что дает возможность создать теорию гравитации.

В этой книге сначала будет рассмотрена с классической точки зрения роль различных систем отсчета в механике и, до некоторой степени, в электродинамике. Только после того, как читатель полностью осознает, какие неразрешимые противоречия возникают между выводами теории и результатами эксперимента в классической электродинамике, он сможет понять необходимость пересмотра классической физики с точки зрения теории относительности, Лишь усвоив новые представления о пространстве и времени, легко понять „релятивистскую механику" и „релятивистскую электродинамику".

Вторая часть книги посвящена общей теории относительности; в третьей части рассматриваются некоторые недавние попытки распространить теорию гравитации на электродинам ику. Часть

I

СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ * Глава I

СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА, СИСТЕМЫ КООРДИНАТ

И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КООРДИНАТ *

О системах отсчета уже говорилось, причем упоминалась декартова система координат. В этой главе будет подробно исследована связь между различными системами отсчета и различными системами координат.

Преобразования координат, независящие от времени.

В качестве типичного примера рассмотрим геоцентрическую систему отсчета, т. е. систему отсчета, твердо связанную с Землей. Для точного определения положения точки относительно Земли введем систему координат. Выберем начало координат, скажем в центре земного шара, и направления трех осей, например ось X можно направить из центра Земли в точку пересечения экватора с гринвичским меридианом, ось Y — в точку пересечения экватора с меридианом 90° восточной долготы и ось Z—через северный полюс. Положение любой точки определится тогда тремя действительными числами, координатами данной точки. Движение точки полностью описывается заданием ее трех координат как функций времени. Если эти функции являются постоянными, точка покоится относительно выбранной системы отсчета. Наряду с упомянутой системой отсчета с таким же успехом можно ввести и другие системы, также твердо связанные с Землей. Например, мы можем выбрать начало координат в любой точке поверхности Земли и направить ось X, скажем, на восток, ось Y— на север, а ось Z — вертикально вверх, т. е. от центра Земли (Земля предполагается сферической).

Связь между двумя координатными системами полностью определена, если координаты произвольной точки в одной системе заданы как функции ее координат в другой си- стеме. Обозначим первую систему координат через 5, а вторую — через S', координаты некоторой точки P относительно S — через (х, у, г), а координаты той же точки относительно S'—через (X' у', г'). Тогда у" и г' связаны с X, у и г уравнениями:
Предыдущая << 1 .. 2 < 3 > 4 5 6 7 8 9 .. 91 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed