Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Подобная разработна мощного матем. инструментария, существенно обогатившего представления о пространстве, сыграла важную роль в развитии физики 19 в. (многомерные фазовые пространства, экстремальные принципы и т. д.), дли к-рой были характерны значит, достижения н в концептуальной сфере: в рамках термодинамики получило явное выражение [У. Томсон (W. Thomson), Р. Клаузиус (R. Clausius) н др.] представление о необратимости временк — закон возрастания энтропии (второе начало термодинамики), а с электродинамикой Фарадея — Максвелла в физпну вошли представлення о новой реальности — поле, о существовании привилегнров. системы отсчёта, к-рая неразрывно связана с материализов. аналогом абс. пространства Ньютона, с неподвижным эфиром н т. д. Однако неизмеримо более плодотворными оказались матем. иовацки 19 в. в революц. преобразованиях физики 20 в.
Революция в физике 20 в. ознаменовалась разработкой таких иеклассич. теорий (н соответствующих физ. исследовательских прогріамм), кан частная (специальная) н общая теории относительности (см. Относительности теория, Тяготение), квантовая механика, квантовая теория поля, релятивистская космология и др., для к-рых характерно существенное развитие представлений о П. и в.
Теория относительности Эйнштейна была создана как электродинамика движущихся тел, в основу к-рой были положены новый принцип относительности (относительность обобщалась с механич. явленкй на явления эл.-магн. и оптические) и принцип постоянства н предельности скорости света с в пустоте, ие зависящей от состояния движения излучающего тела. Эйнштейн показал, что операциональные приёмы, с помощью к-рых устанавливается физ. содержание евклидова пространства в классич. механике, оказались неприменимыми к процессам, протекающим со скоростями, соизмеримыми со скоростью света. Поэтому он начал построение электродинамики движущихся тел с определения одновременности, используя световые сигналы для синхронизации часов. В теории относительности понятие одновременности лишено абс. значения и становится необходимым развить соответствующую теорию преобразования координат (х, yf z) и времени (t) прн переходе от покоящейся системы отсчёта
к системе, равномерно н прямолинейно движущейся относительно первой со сноростыо у. В процессе развития пой теории Эйнштейн пришёл к формулировке Лоренца преобразований:
ас—т><
V I-V2Zct
, /=у, z'=z, Ґ=
t — VXjct
V I-VtZCt
Была выяснена необоснованность двух фундам. положений о П. к в. в классич. механике: промежуток времени между двумя событиями к расстояние между двумя точками твёрдого тела не зависят от состояния движения системы отсчёта. Поскольку скорость света одинакова во всех системах отсчёта, то от этих положений приходится отказаться и сформировать новые ,представления о П. к в. Если преобразования Галилея классич. механики основывались на допущении существования операциональных сигналов, распространяющихся с бесконечной скоростью, то в теории относительности операциональные световые скгналы обладают конечной макс. скоростью с и этому соответствует новый сложения скоростей закон, в к-ром в явкой форме запечатлена специфика предельно быстрого сигнала. Соответственно сокращение длкиы и замедление времени восят ие , динамич. характер [как это представляли X. Лоренц (Н. Lqrentz) и Дж..Фицджеральд (G. Fitzgerald) прн объяснении отрнцат. результата Майкельсона опыта] н не являются следствием специфики субъективного наблюдения, а выступают элементами новой релятивистской концепции П. H в.
Абс. пространство, единое время для разл. систем отсчёта, абс. скорость и т. д. потерпели фиаско (даже Vt эфира отказались), были выдвинуты их относит, аналоги, что, собственно, и определило назв. теории Эйнштейна — «теория относительностк». Ho новкзна пространственно-временных представлений этой теорнн не исчерпывалась выявлением относительности длины н временного промежутка,— не менее важным было выяснение равноправности пространства п времени (они равноправно входят в преобразования Лореица), а в дальнейшем — к ннва-
?ваитности пространственно-временного интервала. . Минковскнй (Н. Minkowski) вскрыл органнч. взаимосвязь П. нв., к-рые оказались компонентами единого четырёхмериого континуума (см. Mинковского пространство-время). Критерий объединения относит, свойств П. и в. в абс. четырёхмерное многообразие характеризуется инвариантностью четырёхмерного интервала (ds); dsі* = c?dt2 — dx2 — dyi1 — dz1. Соответственно Мии-ковский вновь переноскт акцент с относительности, на абсолютность («постулат абс. мира»). В свете этого положення становится ясным несостоятельность часто встречающегося утверждения, что прп переходе от классич. физики к частной теорин относительности произошла смена субстанциальной (абсолютной) концепции П. и в. иа реляционную. В действительности имел место иной процесс: на теоретич. уровне произошла смена абс. пространства и абс. времени Ньютона на столь же абсолютное четырёхмерное пространственно-временное многообразие Мннковского (это субстанциальная концепция), а на эмпирич. уровне на смену относит. пространству н относит, времени механики Ньютона пркшлк реляционное П. и в. Эйнштейна (реляционная модификация атрибутивной концепции), основанные на совершенно иной эл.-магн. операциональ-ности.
