Философские выводы из теории относительности

Теория относительности была первой физической теорией, которая радикально изменила взгляды ученых на пространство, время и движение. Раньше пространство и время рассматривались обособленно от движения материальных тел, а движение независимо от систем отсчета, то с возникновением специальной теории относительности было установлено:

− всякое движение может описываться только по отношению к другим телам, которые могут приниматься за системы отсчета, связанные с определенной системой координат;

− пространство и время тесно взаимосвязаны друг с другом, ибо только совместно они определяют положение движущегося тела. Время в теории относительности выступает как четвертая координата для описания движения, хотя и отличная от пространственных координат;

− одинаковость формы законов механики для всех инерциальных, или галилеевых, систем отсчета сохраняет свою силу и для законов электродинамики, но только для этого вместо преобразований Галилея используются преобразования Лоренца.

− при обобщении принципа относительности и распространении его на электромагнитные процессы постулируется постоянство скорости света, которое никак не учитывается в механике.

Общая теория относительности отказывается от такого ограничения, так же как и от требования рассматривать лишь инерциальные системы отсчета, как это делает специальная теория. Благодаря такому обобщению она приходит к выводу: все системы отсчета являются равноценными для описания законов природы. С философской точки зрения наиболее значительным результатом общей теории является установление зависимости пространственно-временных свойств окружающего мира от расположения и движения тяготеющих масс.

Именно благодаря воздействию тел с большими массами происходит искривление путей движения световых лучей. Следовательно, гравитационное поле, создаваемое такими телами, определяет в конечном итоге пространственно-временные свойства мира. В специальной теории относительности абстрагируются от действия гравитационных полей и поэтому ее выводы оказываются применимыми лишь для небольших участков пространства-времени.

Концепцию относительности, лежащую в основе общей и специальной физической теории, не следует смешивать с принципом относительности наших знаний. Если первая из них касается движения физических тел по отношению к разным системам отсчета, то вторая относится к росту и развитию нашего знания, процессов изменения наших представлений об объективном мире. Об этом сказал американский физик Ричард Фейнман (р. 1918). Отвечая на вопрос, какие новые идеи и предложения внушил физикам принцип относительности, Фейнман указывает, что первое открытие по существу состояло в том, что даже те идеи, которые уже очень долго держатся и очень точно проверены, могут быть ошибочными. Если возникают некие "странные" идеи, вроде того, что когда идешь, то время тянется медленнее, то неуместен вопрос, нравится ли это нам? Уместен здесь другой вопрос: согласуются ли эти идеи с тем, что показал опыт? И наконец, теория относительности подсказала, что надо обращать внимание на симметрию законов или (что более определенно) искать способы, с помощью которых законы можно преобразовать, сохраняя при этом их форму.

Вопросы контроля знаний и к семинару 5.

1. Как рассматривались понятия времени и пространства в классической механике?

2. Приведите формулировку принципа относительности для законов механики.

3. Что нового вносит специальная теория относительности в прежний принцип относительности классической механики?

4. Почему специальная теория относительности постулирует постоянство, скорости света? 5. Как изменяется характер времени в движущейся и покоящейся инерциальных системах отсчета? Объясните, исходя из этого, парадокс близнецов. Чем отличается поле тяготения от других физических полей?

6. Почему инертная масса равна тяжелой массе? В чем заключается единство и различие между специальной и общей теориями относительности?

7. Как была проверена правильность общей теории относительности?

8. Почему луч света искривляется вблизи тяготеющих масс?

9. Объясните, что представляет собой кривизна пространства.

10. К каким новым философским выводам приводит теория относительности?

Литература

1. Эйнштейн А. О специальной и общей теории относительности (общедоступное изложение). //Собр. науч. трудов в 4-х т. T.I − М.: Наука, 1965. − С.530-601.

2. Фейнмановские лекции по физике. Вып. 1-2. − М.: Мир, 1976. − С.264-271, 283-290.

3. Философские проблемы естествознания. − М.: Высшая школа, 1985. − С.208-233.

4. Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики//Собр. науч. тр. Т. 4.

5. Гинзбург В. Л. О физике и астрофизике. − М.,1980.

Лекция 6.

«Концепция неопределенности квантовой механики»

Введение

Понятия и принципы классической физики оказались неприменимыми не только к изучению свойств пространства и времени, но еще и исследованию физических свойств мельчайших частиц материи или микрообъектов (электроны, протоны, нейтроны, атомы и т.д.). Они образуют невидимый нами микромир, и поэтому свойства объектов этого мира совершенно не похожи на свойства объектов привычного нам макромира. Планеты, звезды, кометы, квазары и другие небесные тела образуют мегамир.

Переходя к изучению свойств и закономерностей объектов микромира, необходимо сразу же отказаться от привычных представлений, которые навязаны нам предметами и явлениями окружающего нас макромира.

Физики были поражены свойствами мельчайших частиц материи, которые они изучали в микромире. Попытки описать, а тем более объяснить их свойства с помощью понятий и принципов классической физики потерпели неудачу. Поиски привели к возникновению новой квантовой механики, в окончательное построению и обоснование которой значительный вклад внесли Э. Шредингер (1887-1961), В. Гейзенберг (1901-1976), М. Борн (1882-1970). В самом начале эта механика была названа волновой в противоположность обычной механике, которая рассматривает свои объекты как состоящие из корпускул, или частиц. В дальнейшем утвердилось название квантовой механики.

Дуализм волны и частицы в микрообъектах,