Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Физика arrow Концепции современного естествознания

ТЕМА 8 СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

Основные вопросы: 1. Прелюдия к теории относительности. Опыт Майкельсона и отказ от гипотезы эфира. 2. Идея инвариантности. Замена преобразований Галилея преобразованиями Лоренца. Альберт Эйнштейн. 3. Физические принципы специальной теории относительности. 4. Оценка эффектов СТО с помощью преобразований Лоренца. 5. Элементы релятивистской динамики. 6. Картина мира в рамках СТО.

1. ПРЕЛЮДИЯ К ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ. ОПЫТ МАЙКЕЛЬСОНА И ОТКАЗ ОТ ГИПОТЕЗЫ ЭФИРА

В начале XX в. радикальные изменения претерпели взгляды на основополагающе физические субстанции — пространство и время. Этот кардинальный поворот в миропонимании был подготовлен рядом открытий. Одним из них стал опыт, проведенный в 1881 г. американским физиком Альбертом Майкельсоном. Он решил провести эксперимент, который подтвердил бы, что Земля движется в неподвижном эфире. Гипотеза неподвижного эфира, через который свободно проносятся все космические тела, была в то время общепринятой. Считалось, что эфир абсолютно прозрачен, не имеет цвета, запаха и не осязаем. Его рассматривали как неподвижную среду, в которой распространяются электромагнитные волны.

Идея опыта Майкельсона была высказана еще в 1878 г. основателем теории электромагнетизма Дж. Максвеллом и может быть пояснена следующим примером. Если мы плывем на весельной лодке по реке вверх по течению, а потом возвращаемся на то же место вниз по течению, то на весь путь потребуется больше времени, чем на такой же путь в стоячей воде.

Например, пусть расстояние от А до В составляет 24 км, собственная скорость лодки (т. е. скорость в стоячей воде) — 6 км/ч и скорость течения реки — 2 км/ч. Тогда на путь «туда» мы затрачиваем 24/4 = 6 ч, на путь «обратно» — 24/8 = 3 ч, и общее время поездки составит 9 ч. На преодоление такого же пути в стоячей воде потребуется 24/6 + 24/6 = 8 ч. «Время задержки» составляет здесь 1 ч. Эффект задержки возникает в данном случае потому, что течение помогает плыть 3 ч, а мешает 6 ч.

Воспользовавшись этой идеей, Майкельсон и его сотрудник Морли провели следующий эксперимент. Из точки А в точку В направляется луч света, который отражается от установленного там зеркала и возвращается обратно (рис. 6).

Рис. 6

При этом точки АиВ были выбраны так, чтобы направление из А в В совпадало с направлением движения Земли по ее орбите, поэтому путь «туда» оказывается длиннее, чем путь «обратно» (когда луч идет из А в В, зеркало «убегает» от луча со скоростью движения Земли по орбите, а когда луч возвращается обратно, зеркало движется навстречу отраженному лучу). Как и в случае движения лодки по реке, общее время движения луча туда и обратно должно быть больше, чем время туда и обратно без учета орбитального движения Земли (т. е. должно возникать «время задержки»).

Однако, хотя Майкельсон использовал для измерения очень чувствительный прибор интерферометр, никакого «времени задержки» ему обнаружить не удалось.

Опыт Майкельсона устанавливает независимость скорости распространения света от орбитального движения Земли и тем самым опровергает гипотезу о неподвижном эфире, в котором якобы распространяются световые колебания.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы