Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Мёллер К. -> "Теория относительности" -> 5

Теория относительности - Мёллер К.

Мёллер К. Теория относительности — М.: Атомиздат, 1975. — 400 c.
Скачать (прямая ссылка): teoriyaotnositelnosti1975.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 < 5 > 6 7 8 9 10 11 .. 198 >> Следующая


Справедливость прииципа относительности для всех физических законов устраняет саму необходимость преобразований инерциальных систем вследствие их полной эквивалентности, чем достигается существенное упрощение способа описания природы.

Однако, как мы увидим ниже, такое упрощение достигается ценой сильного усложнения наших представлений о пространстве и времени. Pacnpo-

0*9)

то в результате получим

m'd2x'/dt'2 = F'.

(1.10)

§ 1.3. Специальный принцип относительности

* За исключением законов гравитации, которые рассматриваются в ОТО.

32
странение принципа относительности на теорию электромагнитных явлений означает, как уже отмечалось, что два экспериментатора, установив аналогичную аппаратуру в двух инерциальных системах отсчета, должны независимо прийти к уравнениям Максвелла для электромагнитного поля. Эти уравнения содержат фундаментальную константу с — скорость света, которую можно измерить чисто электродинамическим путем (с = 3 * IO8 м/сек [272]). Кроме того, из уравнений Максвелла следует, что электромагнитные волны в вакууме распространяются со скоростью с, причем скорость эта не зависит от способа получения волны. Ho поскольку по той же теории Максвелла световые волны имеют электромагнитную природу, скорость света с в вакууме не должна зависеть от кинематического состояния источника света и потому всегда имеет одно и то же фиксированное значение. Если уравнения Максвелла подчиняются принципу относительности, то скорость света должна быть одной и той же во всех инерциальных системах отсчета, независимо от движения источника света. Это утверждение находится в противоречии с обычной кинематикой, по которой скорость света будет меньше в S', если обе системы движутся в направлении светового луча.

Отсюда следует, что принятие принципа относительности обязательно ведет к пересмотру всей обычной концепции пространства и времени. Ho прежде чем решиться на такой радикальный шаг, необходимо убедиться в его неизбежности. А такая уверенность может следовать только из анализа результатов эксперимента. И наиболее пригодными здесь оказываются оптические эксперименты вследствие их высокой точности. В следующих разделах мы дадим поэтому краткий исторический обзор ряда оптических экспериментов, целью которых было выяснение эффектов, возникающих из-за движения измерительной аппаратуры относительно абсолютного пространства. Все эти эксперименты, как мы увидим, дали отрицательные результаты и окончательно привели к общему признанию специального принципа относительности.

В противоположность релятивистской точке зрения, в соответствии с'которой уравнения Максвелла имеют один и тот же вид во всех инерциальных системах, сам Максвелл и его современники считали, что основные уравнения электродинамики справедливы только в одной инерциальной системе, в такой, которая покоится относительно так называемого мирового эфира. Под эфиром понималась такая среда, которой заполнено все пространство и материя, которая является носителем оптических и электромагнитных процессов. Более того, мировой эфир считался носителем абсолютной системы отсчета, придавая смысл ньютонову абсолютному пространству. В дальнейшем мы детально проанализируем эту точку зрения, и нашей первой задачей будет попытка рассмотреть все эффекты, которые должны иметь место в любой инерциальной системе, движущейся относительно эфира.

Пусть S — декартова система координат, неподвижно связанная с эфиром. Относительно S плоская монохроматическая световая волна в пустом пространстве имеет скорость с = 3 • IO8 м/сек. Волны такого типа полностью определяются (нормальной) фазовой скоростью, частотой и направлением распространения. Прежде всего определим свойства преобразований этих трех величин к новой системе координат S’, движущейся относительно эфира с постоянной скоростью V параллельно оси х.

Для простоты предположим, что нормаль к фронту волны лежит в плоскости х, у. Тогда в системе Координат S можно написать

§ 1.3. Инвариантность фазы плоской волны

г|) = A cos 2лF;

F — v [t — (х cos a -J- г/ sin а)/с] -=Vit- He),

(1.11)

13
где V — частота; а — угол между осью х и нормалью n; I — х cos а + + у sin а — расстояние от начала координат О до точки фронта волны р, имеющей координаты (х, у) (рис. 1).

Фаза F б (1.11) имеет простой физический смысл. Предположим, что гребень волны, которая проходит через начальную точку О при t = 0, снабжен меткой. Пусть наблюдатель находится в точке р и начинает считать проходя-

при t = Ґ, то количество волн, прошедших через точку р' с момента времени, когда помеченная волна прибыла в точку р’, до момента времени t, выражается, как н ранее, числом F. С другой стороны, это же число, сосчитанное наблюдателем в точке р', из тех же соображений равно

где штрихованными буквами обозначены соответствующие физические величины, измеренные в системе S'. Таким образом, фаза F является инвариантом.

Связь между координатами (х, у, t) в (1.11) и координатами- (ху', t') в (1.12) дается преобразованиями Галилея (1.2), поскольку р'совпадает с р при Ґ — t. Решая (1.11) и (Ы2) относительно F и исключая координаты (х, у, t) с помощью (1.2), получаем
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 < 5 > 6 7 8 9 10 11 .. 198 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed