Site Loader
Posted on 19.05.1992

Содержание

Биография Галилео Галилея

Галилео Галилей (15.II 1564 — 8.I 1642) — выдающийся итальянский физик и астроном, один из основателей точного естествознания, член Академии деи Линчеи (1611). Родился в Пизе. В 1581 поступил в Пизанский университет, где изучал медицину. Но, увлекшись геометрией и механикой, в частности сочинениями Архимеда и Евклида, оставил университет с его схоластическими лекциями и вернулся во Флоренцию, где четыре года самостоятельно изучал математику. С 1589 — профессор Пизанского университета, в 1592 — 1610 — Падуанского, в дальнейшем — придворный философ герцога Козимо II Медичи.

Оказал значительное влияние на развитие научной мысли. Именно от него берет начало физика как наука. Галилею человечество обязано двумя принципами механики, сыгравшими большую роль в развитии не только механики, но и всей физики. Это известный галилеевский принцип относительности для прямолинейного и равномерного движения и принцип постоянства ускорения силы тяжести.

Исходя из галилеевского принципа относительности, Исаак Ньютон пришел к понятию инерциальной системы отсчёта, а второй принцип, связанный со свободным падением тел, привел его к понятию инертной и тяжелой массы. Альберт Эйнштейн распространил механический принцип относительности Галилея на все физические процессы, в частности на свет, и вывел из него следствия о природе пространства и времени (при этом преобразования Галилея заменяются преобразованиями Лоренца). Объединение же второго галилеевского принципа, который Эйнштейн толковал как принцип эквивалентности сил инерции силам тяготения, с принципом относительности привело его к общей теории относительности.

Галилей установил закон инерции (1609), законы свободного падения, движения тела по наклонной плоскости (1604 — 09) и тела, брошенного под углом к горизонту, открыл закон сложения движений и закон постоянного периода колебаний маятника (явление изохронизма колебаний, 1583). От Галилея ведет свое начало динамика.

В июле 1609 Галилей построил свою первую подзорную трубу — оптическую систему, состоящую из выпуклой и вогнутой линз, — и начал систематические астрономические наблюдения. Это было второе рождение подзорной трубы, которая после почти 20-летней неизвестности стала мощным инструментом научного познания. Поэтому Галилея можно считать изобретателем первого телескопа. Он достаточно быстро усовершенствовал свою подзорную трубу и, как писал со временем, «построил себе прибор в такой степени чудесный, что с его помощью предметы казались почти в тысячу раз больше и более чем в тридцать раз ближе, чем при наблюдении простым глазом». В трактате «Звездный вестник», вышедшем в Венеции 12 марта 1610 он описал открытия, сделанные с помощью телескопа: обнаружение гор на Луне, четырех спутников у Юпитера, доказательство, что Млечный Путь состоит из множества звезд.

Создание телескопа и астрономические открытия принесли Галилею широкую популярность. Вскоре он открывает фазы у Венеры, пятна на Солнце и т.

п. Галилей налаживает у себя производство телескопов. Изменяя расстояние между линзами, в 1610 — 14 создает также микроскоп. Благодаря Галилею линзы и оптические приборы стали мощным орудием научных исследований. Как отмечал С.И.Вавилов, «именно от Галилея оптика получила наибольший стимул для дальнейшего теоретического и технического развития». Оптические исследования Галилея посвящены также учению о цвете, вопросам природы света, физической оптике. Галилею принадлежит идея конечности скорости распространения света и постановки (1607) эксперимента по ее определению.

Астрономические открытия Галилея сыграли огромную роль в развитии научного мировоззрения, они со всей очевидностью убеждали в правильности учения Коперника, ошибочности системы Аристотеля и Птолемея, способствовали победе и утверждению гелиоцентрической системы мира. В 1632 вышел известный «Диалог о двух главнейших системах мира», в котором Галилей отстаивал гелиоцентрическую систему Коперника. Выход книги разъярил церковников, инквизиция обвинила Галилея в ереси и, устроив процесс, заставила публично отказаться от коперниковского учения, а на «Диалог» наложида запрет.

После процесса в 1633 Галилей был объявлен «узником святой инквизиции» и вынужден был жить сначала в Риме, а затем в Арчертри близ Флоренции. Однако научную деятельность Галилей не прекратил, до своей болезни (в 1637 Галилей окончательно потерял зрение) он завершил труд «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки», который подводил итог его физических исследований.

Галилей изобрел термоскоп, являющийся прообразом термометра, сконструировал (1586) гидростатические весы для определения удельного веса твердых тел, определил удельный вес воздуха. Выдвинул идею применения маятника в часах. Физические исследования посвящены также гидростатике, прочности материалов и т.п.


Использованная литература.
1. Ю.А. Храмов. «Физики». Биографический справочник., 1983.

Галилео Галилей (1564-1642) — презентация онлайн

Галилео Галилей (1564-1642)
Галилей
заложил
фундамент
экспериментальноматематического
естествознания,
соединив
физику
как
науку
о
движении
реальных
тел
с
математикой как наукой
об идеальных объектах.
1

2. Метод Галилея

Научный эксперимент
Рассуждения об идеализированных
объектах и событиях
Математизация.
«Книга
природы»
написана на языке математики, а потому
в математике единственно надежный
инструмент для построения научной
системы физики.
«Измеряй
все
доступное
измерению,
и
недоступное
измерению делай доступным»

3. Механистическая картина мира

Аристотель
всякое
движение
предполагает двигатель
2 — любое тело оказывает
сопротивление
движению,
это сопротивление должно
быть преодолено, чтобы
началось
движение,
и
постоянно преодолеваемо,
чтобы
движение
продолжалось
(сопротивление есть причина
последовательности
в
движении).
1
Галилей
1. Если на движущееся тело не
действует силы трения, то
его
движение
по
горизонтальной
плоскости
будет вечным. Движениесобственное и основное,
естественное
состояние
тел.

4. Вклад в становление классической физики

Принцип инерции – если на
движущееся тело не действуют
силы трения, то его движение по
горизонтальной плоскости будет
вечным, оно не может быть
уменьшено,
а
тем
более
уничтожено

5. Инерциальные системы

Под
инерциальными
системами
отсчета понимают две (или более)
системы, которые находятся друг
относительно друга в состоянии
либо покоя, либо равномерного
движения.
Новое понимание движения
Движение
–
собственное
и
основное, естественное состояние
тел
Принцип
относительности
движения . (Всякое механическое
явление при одних и тех же
начальных
условиях
протекает
одинаково в любой инерциальной
системе отсчёта.)
Формулировка
закона свободного
падения тел.
1.Приведенное однажды
в
движение
тело
продолжает
двигаться,
пока это движение не
задержится какими-либо
встречными телами.
2.Каждая
частица
материи в отдельности
стремится
продолжить
движение не по кривой, а
исключительно
по
прямой линии.
3. Декартова система
координат
Р. Декарт (1596-1650)
7
Ньютон (1642-1727)
На фундаменте, заложенном
трудами Коперника,
Кеплера, Галилея, Декарта,
построил здание
классической физики.
Сформулировал
I
закон
механики , в котором
объединил идеи Галилея и
Декарта.
«Математические
начала
натуральной философии» –
книга, вошедшая в золотой
фонд науки.
8

9. Аксиомы или законы движения Закон I (закон инерции)

Всякое тело продолжает удерживаться в
своем состоянии покоя или равномерного и
прямолинейного движения, пока и поскольку
оно не понуждается приложенными силами
изменить это состояние.
(Существуют
такие
системы
отсчета,
называемые инерциальными, относительно
которых материальные точки, когда на них не
действуют никакие силы (или действуют силы
взаимно уравновешенные), находятся в
состоянии
покоя
или
равномерного
прямолинейного движения).

10. Закон II (закон ускорения)

Изменение
количества
движения
пропорционально
приложенной
движущей силе и происходит по
направлению той прямой, по которой
эта
сила
действует.
(Ускорение
движущегося
тела
прямо
пропорционально действующей на него
силе, обратно пропорционально массе
тела и совпадает по направлению с
действующей силой.

11. Закон III

Действию всегда есть равное и
противоположное
противодействие,
иначе взаимодействия двух тел друг на
друга между собой равны и направлены
в противоположные стороны.

12. Закон всемирного тяготения

Две любые материальные частицы
с массами m1 и m2 притягиваются
по направлению к друг другу с
силой F, прямо пропорциональной
произведению масс и обратно
пропорциональной
квадрату
расстояния r между ними.

13. Научная картина мира

НКМ – множество теорий в совокупности
описывающих известный человеку природный
мир, целостная система представлений об
общих принципах и законах устройства
мироздания, особая форма теоретического
знания,
репрезентирующая
предмет
исследования
науки
соответственно
определенному этапу её исторического
развития, посредством которой интегрируются
и систематизируются конкретные знания,
полученные в различных областях научного
поиска

14.

Научная картина мира — научная картина мира представляет систему
важнейших понятий, законов, принципов,
лежащих в основе понимания окружающей
нас природы.
— научная картина мира функционирует как
особая
исследовательская
программа,
которая
направляет
постановку
задач
эмпирического и теоретического поиска и
осуществляет выбор средств их решения.

15. КМ в истории естествознания

НАТУРФИЛОСОФСКАЯ
МЕХАНИСТИЧЕСКАЯ
КВАНТОВО-РЕЛЯТИВИСТСКАЯ
ЭВОЛЮЦИОННАЯ

16. Физическая картина мира

Физическая картина мира – это физическая модель
природы, включающая в себя фундаментальные
физические и философские идеи, физические
теории, наиболее общие понятия, принципы и
методы познания, соответствующие определенному
этапу развития физики. Физическая картина мира
обобщает все ранее полученные знания о природе, а
также вводит в физику новые философские идеи и
обусловленные ими понятия, принципы и гипотезы,
которых до этого не было и которые коренным
образом меняют основы физического теоретического
знания.

17. В развитии физического знания выделяют

— Механистическую
— Электромагнитную
— Квантово-релятивистскую
картины мира
Ньютоновская механика:
Движение – как вечное и естественное состояние
тел
Абсолютизация механического движения.
Вещественное понимание материи. Масса тела не
зависит от того, движется или покоится тело.
Пространство однородно, размеры тел во всех
системах отсчёта одинаковы, время во всех
инерциальных
системах
отсчёта
течёт
одинаково.
Полная энергия замкнутой системы величина
постоянная.
18

19. Выводы

Механистическая
картина
мира
базируется на корпускулярной теории
строения
материи,
принципе
дальнодействия, представлении об
абсолютном
пространстве
и
абсолютном
времени,
жестком
(лапласовском) детерминизме.

20. Выводы

В основе механической картины мира лежат
такие философские принципы, как принцип
материального единства мира, принцип
причинности
и
законосообразности
природных процессов.
Развитие
экспериментального
естествознания приводит к появлению
принципа экспериментального обоснования
знания,
отказу
от
созерцательности,
установке
на
соединение
экспериментального исследования природы с
описанием ее законов на языке математики.

21. Теория электромагнитного поля и кризис МКМ

Открытия, сделанные в XIX веке,
подвергли сомнению возможности
законов
механики
Ньютона
в
качестве универсальных законов
природы.
Такими открытиями в физике стала
теория
электромагнитного
поля
М. Фарадея и Дж. Максвелла, успехи
электродинамики (законы Ампера, Ома).
Эксперименты
Ампера
демонстрировали
два
взаимодополняющих факта о природе
электричества и магнетизма: во-первых,
любой электрический ток порождает
магнитное поле; во-вторых, магнитные
поля оказывают силовое воздействие на
движущиеся электрические заряды.
22
Разрушение идеалов и норм
классической
науки
(механической картины мира)
началось
с
исследования
Фарадеем
явлений
электричества и магнетизма.
Майкл Фарадей (1791–1867)
показал в серии блестящих
экспериментов,
что
взаимодействие
между
движущимися
электрически
заряженными
телами
осуществляется
посредством
электромагнитного поля.
23
Джеймс
Максвелл
(1831–1879) осуществил в
области электродинамики
то же самое, что сделал
Ньютон в механике –
представил в изящной
математической
форме
результаты экспериментов
в
виде
знаменитой
системы
из
четырёх
уравнений
Максвелла
(1860-е гг.).
24
Уравнения
Максвелла
в
электродинамике – это как законы
Ньютона в классической механике
или как постулаты Эйнштейна в
теории относительности.
Уравнения Максвелла – это система
уравнений в дифференциальной
или
интегральной
форме,
описывающая
любые
электромагнитные
поля,
связь
между токами и электрическими
зарядами в любых средах.
Эти уравнения позволили сделать несколько
ключевых выводов:
— Изменяющееся во времени магнитное поле
порождает вихревое электрическое поле,
а переменное электрическое поле является
источником магнитного.
Таким образом, электрическое и магнитное поля
могут существовать без токов и зарядов, непрерывно
возбуждая друг друга.
В результате чего возникают электромагнитные
волны, которые как показал теоретически Максвелл
(1865) и подтвердил экспериментально Г. Герц (1888),
распространяются в вакууме со скоростью света.
26
В соответствии с электромагнитной теорией
мир
представляет
единую
электродинамическую
систему,
построенную из электрически заряженных
частиц, взаимодействующих посредством
электромагнитного
поля.
Важнейшими
понятиями этой теории являются: заряд,
который может быть как положительным, так
и отрицательным; напряженность поля –
сила, которая действует на тело, несущее
единичный заряд, если оно находится в
рассматриваемой точке.
Электромагнитная
картина
мира
базировалась
на
идеях
непрерывности материи, материального
электрического
поля,
неразрывности
материи и движения, связи пространства
и времени как между собой, так и с
движущейся материей. Однако дальнейшее
ее развитие показало, что она имеет
относительный характер. Поэтому на смену
ей пришла новая квантово-полевая картина
мира, объединившая в себе дискретность
механической картины мира и непрерывность
электромагнитной картины мира
Важным следствием всего этого стал
вывод об электромагнитной природе света.
Тем самым материя предстала не только
как вещество (как в механике Ньютона), но
и как электромагнитное поле.
Как писал А. Эйнштейн, «первый удар по
учению Ньютона о движении как программе
для всей теоретической физики нанесла
максвелловская
теория
электромагнетизма…;
наряду
с
материальной точкой и её движением
появилась
нового
рода
физическая
реальность – поле».
29
Меньше наглядности
Наука на этом этапе становится всё более
математизированной и менее наглядной.
Другими
словами,
тип
научного
объяснения и обоснования изучаемого
объекта
через
построение
наглядной
механической модели уступает место другому
типу объяснения, выраженному в требовании
непротиворечивого
математического
описания объекта, даже в ущерб наглядности.
30
Электромагнитная картина мира
Успехи электродинамики привели к созданию
электромагнитной картины мира, которая объясняла
очень широкий круг явлений на основе одних и тех же
законов (Ампера, Ома, Био–Савара–Лапласа) и более
глубоко выражала единство мира.
Так как электромагнитные явления не сводились
к механическим, то на роль универсальных законов
природы теперь могли претендовать законы
электромагнитных явлений.
31
В 1895-1897 гг. открыты:
— лучи Рентгена,
— радиоактивность (Беккерель), радий (Мария
Склодовская –Кюри и Пьер Кюри),
— Джозеф Томпсон англ. (1856-1940) в 1897 году
открыл электрон и предложил электромагнитную
модель атомов.
Немецкий физик Макс Планк в 1900 г. ввел квант
действия и, исходя из идеи квантов, вывел закон
излучения: «электромагнитная энергия излучается и
поглощается дискретно, порциями (квантами)».
Естественно это входило в противоречие с
понятием материи в теории Максвелла как
непрерывном электромагнитном поле.
Все вышеназванные открытия опровергли
представление об атоме, как о последнем
«неделимом кирпичике» мироздания («материя
32
исчезла»).
В 1911 г. англ. Эрнест Резерфорд в серии
экспериментов обнаружил у атома ядро, размер
которого мал по сравнению с размером атома, но в
котором сосредоточена основная масса атома.
Он предложил планетарную модель атома: ядро и
вращающиеся вокруг него электроны. Резерфорд
открыл – и – лучи, предсказал существование
нейтрона. Но его планетарная модель была
несовместима
с
электромагнитной
теорией
Максвелла.
33
Нильс Бор (1885-1962) в 1913 г. на основе идей
Резерфорда и Планка предложил свою модель атома,
в которой предположил, что электроны вращаются по
нескольким дискретным стационарным орбитам, при
этом вопреки электродинамике не излучают энергии.
Поглощая или испуская кванты энергии, электроны
могут переходить с одной стационарной орбиты на
другую. При переходе – на орбиты более удалённые от
ядра происходит увеличение энергии атома, и
наоборот.
34
Несмотря на обилие экспериментальных результатов,
физики испытывали трудности в согласовании
концептуальных основ механики Ньютона и
электродинамики Максвелла–Лоренца.
А. Эйнштейну в своей теории относительности заявил
о бессмысленности рассмотрения отдельно
электрического и магнитного полей.
35
ОТО и СТО
Две теории
относительности
(общая и специальная),
разработанные
Альбертом
Эйнштейном (18791955) в начале 20 века,
показали
ограниченность
ньютоновской
механики и выход из
противоречий в теории
электромагнетизма.
36
Теория относительности Эйнштейна основана на
двух постулатах:
1) Скорость света одинакова во всех системах
отсчета, движущихся прямолинейно и
равномерно друг относительно друга.
2) Все законы природы одинаковы во всех системах
координат, движущихся прямолинейно и
равномерно друг относительно друга.
СТО (1905 г.) можно представить уравнением
E=mc2, связывающим энергию релятивистских
частиц и их массу. Здесь c – скорость света.
37
Общая теория относительности (1916 г.)
показала взаимосвязь пространства, времени,
массы и энергии.
Известный тезис этой теории касался того, что
сильное поле тяготения искривляет световые лучи
(пространство).
Это было дополнительно подтверждено
наблюдением отклонения местоположения звёзд во
время солнечного затмения. Пространство и время
испытывают воздействие сил гравитации: при
усилении тяготения пространство сжимается, а
время ускоряется. Гравитация прямо
пропорциональна массе, а согласно СТО масса
связана с энергией.
38
Таким образом, СТО утверждает, что пространство
и время не абсолютны. Они органически связаны с
материей, движением и между собой.
Эти идеи привели к отрицанию единственной и
непререкаемой системы отсчета.
Оказалось, что при наблюдении необходимо
учитывать также положение и движение самого
наблюдателя. Во времена Ньютона Землю
принимали за неподвижную систему отсчёта,
относительно которой можно наблюдать всё
остальное, но Эйнштейн убедительно показал, что
не существует неизменной точки отсчёта – всё
является относительным.
39

40. Общие выводы

Ньютоновская механика:
Пространство однородно,
размеры
тел
во
всех
системах отсчёта одинаковы,
время во всех инерциальных
системах
отсчёта
течёт
одинаково.
Полная
энергия
замкнутой системы величина
постоянная.
Масса тела не зависит от
того, движется или покоится
тело.
СТО
(на
основе
математических следствий из
преобразований
Лоренца):
значения пространственных
и временных характеристик
зависят
от
значений
скоростей,
с
которыми
движутся тела.
Длина
тела,
двигающегося со скоростью
близкой к скорости света,
сокращается.
Часы
в
аналогичной ситуации идут
медленнее. В релятивистской
динамике полная энергия и
масса
тела
зависят
от
характера его движения.

41. Спасибо за внимание!

41

ФизИнфо гимназия «Грейс»: физика 11

 физика 11 

Все формулы по физике

Учебные презентации по физике

02/09/2021 Урок №1 Магнитное поле. Взаимодействие токов.

Кто хочет стать миллионером?

 https://learningapps.org/5045313

видеоурок_1 Магнитное поле. Магнитная индукция.

Видеоурок_2 Магнитное поле

03/09/2021 Урок 2 Сила Ампера

Урок 2
Закон Ампера

F = BILsinα, где F — это сила Ампера (сила, с которой проводники отталкиваются или притягиваются), где B — магнитная индукция; I — сила тока; L — длина проводника; α — угол между направлением тока и направлением магнитной индукции.

Задания из ВПР Сила Ампера

Как сделать простейший электродвигатель

Версия_1

Версия_2

Версия_3

Урок 3 Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.

 16.09.2021 Готовимся к ВПР

Урок 7 «Открытие явления электромагнитной индукции»

ВПР физика 11 класс

Явление электромагнитной индукции. Магнитный поток. Правило Ленца.
Видео 1

Видео 2

Видео 3

Галилео. Эксперимент. Электромагнитная индукция

Правило Ленца

Магнитный поток



Видеоурок Магнитный поток

Интерактивный тест

Урок 9

Урок 17. Свободные колебания в колебательном контуре. Превращения энергии в колебательном контуре.

Решение задач

Презентация_1

Видеурок_ 1

Презентация_2

Урок 18 Решение задач

  1. Определите период собственных колебаний колебательного контура, состоящего из катушки индуктивностью L=0,1 Гн и конденсатора емкостью С=2 мкФ.

Урок 19 

Урок 17 Переменный ток. Активное сопротивление.
Конденсатор и катушка в цепи переменного тока.
Видеурок 1
Видеурок 2

Урок 

Емкостное и индуктивное сопротивление .Резонанс в электрической цепи.

Урок 22 «Производство, использование и передача электрической энергии

Урок 23 Волновые явления. Распространение механических волн.

Урок 24 Длина волны. Скорость волны. Звуковые волны. Решение задач

Урок 25 «Излучение электромагнитных волн. Опыты Герца.»

Урок 27 Изобретение радио. Принципы радиосвязи. Модуляция и детектирование.

Урок 28 Свойства электромагнитных волн. Распространение радиоволн. Радиолокация.

Урок 29 «Понятие о телевидении, Развитие средств связи.

Урок 32 «Скорость света»

Урок 33 «Закон отражения света»

Урок 34 Закон Преломления света

При переходе излучения из одной среды в другую его частота и период не изменяются. Изменяются скорость его распространения и длина волны, показатель преломления среды n=c/v= λ1/ λ2, где с — скорость света в вакууме, v-скорость света в среде, λ1 -длина волны в вакууме, λ2-длина волны в среде.

Урок 35 «Лабораторная работа измерение показателя преломления стекла»

Урок 36 «Линза .Построение изображений в линзе

Урок 37 «Формула тонкой линзы»

Урок 40 Интерференция механических волн. Интерференция света. Некоторое применение интерференции света.

Урок 41 Подготовка к ВПР 

Урок 41 Дифракция механических и световых волн.

Урок 44 Виды излучений. Источники света. Спектры и спектральные аппараты.

Урок 45 Виды спектров 

Урок «Шкала электромагнитных волн»

Лабораторная работа наблюдение сплошного и линейчатого спектров

Световые волны 

Урок 49 Законы электродинамики и принцип относительности. Постулаты теории относительности. Пространство и время в теории относительности.

Урок 50 Релятивистская динамика. Связь между массой и энергией.

Урок 51 Зачет 

Урок 52 Тепловое излучение. Постоянная Планка. Фотоэффект. Теория фотоэффекта. Фотоны.

Урок 53 «Применение фотоэффекта»

13.04.2021 Строение атома. Опыты Резерфорда. Квантовые постулаты Бора. Модель атома водорода по Бору.

14/04/ 2021 Урок 55 

Лазеры 

Урок 56 «Методы регистрации заряженных частиц»

Урок 57 Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Изотопы.

Урок 58 Строение атомного ядра. Ядерные силы. Энергия связи атомных ядер.

Дефектом массы называют разность суммарной массы отдельных частиц, входящих в состав атома (ядра), и полной массы атома (ядра). Этот дефект объясняется уменьшением массы ядра, которое образуется при объединении нуклонов, по сравнению с суммарной массой этих нуклонов до объединения.

Урок 59 Ядерные реакции. Деление ядер урана. ЦЯР.

11.05.2021 Урок Повторения 

Вопросы 

1.Связь между массой и энергией.

Все знают формулу E=mc2, и все слышали, что ее Эйнштейн придумал. Многие даже знают, что Е обозначает энергию, m — массу, а c — скорость света.

2.Строение атомного ядра.

ЗНАТЬ НА ПАМЯТЬ

Э
лементарные частицы
нейтрон
  
2) протон 
3) α-частицы 
4) электрон 

Атом электрически нейтрален. Поэтому число протонов в ядре атома должно равняться числу электронов в атомной оболочке, т.е. атомному номеру Z. Общее число нуклонов (т.е. протонов и нейтронов) в ядре обозначается через A и называется массовым числом. Числа Z и A полностью характеризуют состав ядра. По определению:

A = Z + N.

(2.1)

Для обозначения различных ядер обычно используется запись вида Z X A, где X – химический символ, соответствующий элементу с данным Z. Например, выражение 4Ве9 обозначает ядро атома бериллия с Z = 4, A = 9, имеющее 4 протона и 5 нейтронов. 



Пример решения задачи

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ
Под действием какой частицы протекает ядерная реакция   ?

3.Ядерные реакции.

Динамика Галилея и Ньютона. Новый ум короля [О компьютерах, мышлении и законах физики]

Динамика Галилея и Ньютона

Глубоким прорывом, принесенным в естествознание XVII веком, стало понимание движения. Древние греки достигли замечательного понимания статики вещей — твердых геометрических тел или тел, находящихся в состоянии равновесия (т. е. в состоянии, в котором все действующие на тело силы уравновешены, и движения нет), но не имели хорошего представления о законах, управляющих поведением реально движущихся тел. Чего недоставало древним грекам, это хорошей теории динамики, т. е. теории, описывающей тот красивый способ, каким природа управляет изменениями положения тел от одного момента времени к другому. Частично (но отнюдь не полностью) это объясняется тем, что у древних греков не было никаких сколь-нибудь точных средств измерения времени, т. е. достаточно хороших «часов». Такие часы необходимы для точного хронометрирования изменений в положении тел. Это позволило бы точно определить скорости и ускорения тел. Наблюдения, произведенные Галилеем в 1583 году, показали, что в качестве надежного средства хранения точного времени можно было бы использовать маятник. Этот факт имел далеко идущие последствия для самого Галилея (и для развития всего естествознания в целом!), так как позволял осуществить точное[106] хронометрирование движения. Примерно через сорок пять лет — с публикацией в 1638 году Бесед и математических доказательств, касающихся двух новых отраслей науки Галилея — начал развиваться новый предмет — динамика, и началась трансформация от древнего мистицизма к современной науке!

Позвольте мне выделить всего лишь четыре наиболее важные физические идеи, введенные Галилеем. Первая идея Галилея заключалась в том, что сила, действующая на тела, определяет ускорение, а не скорость. Что в действительности означают термины «ускорение» и «скорость»? Скорость частицы — или какой-нибудь точки тела — это темп изменения во времени положения этой частицы или точки. Скорость обычно принято считать векторной величиной, иначе говоря, необходимо принимать во внимание не только величину, но и направление скорости (в противном случае мы используем термин «величина скорости», см. рис. 5.4).

Рис. 5.4. Скорость, величина

скорости и ускорение

Ускорение (также векторная величина) — это темп изменения, скорости во времени. Таким образом, ускорение в действительности есть скорость изменения скорости изменения положения во времени! (Древним было трудно понять сущность понятия «ускорение», так как у них не было адекватных «часов», и они не располагали соответствующими математическими идеями относительно «темпа изменения». ) Галилей установил, что сила, приложенная к телу (в случае, исследуемом Галилеем — сила тяжести), управляет ускорением этого тела, но не управляет непосредственно его скоростью, как полагали древние, например, Аристотель.

В частности, в отсутствие приложенной к телу силы его скорость постоянна. Следовательно, неизменяемое движение тела по прямой есть результат отсутствия силы (первый закон движения Ньютона).

Тела в свободном движении продолжают сохранять состояние равномерного прямолинейного движения, и для того, чтобы они пребывали в этом состоянии, никакой силы не требуется. Действительно, одно из следствий из выведенных Галилеем и Ньютоном законов движения состояло в том, что равномерное прямолинейное движение физически полностью неотличимо от состояния покоя (т. е. отсутствия движения): не существует локального способа, позволяющего отличить равномерное прямолинейное движение от покоя! Галилей особенно четко сформулировал это утверждение (даже более четко, чем Ньютон) и дал ему весьма наглядное описание, использовав образ корабля в море (см. Дрэйк [1953], с. 186–187):

«Закройтесь вместе с вашим приятелем в кают-компании под палубой большого судна, прихватив с собой мух, бабочек и каких-нибудь других мелких летающих существ. Возьмите также с собой большой сосуд с водой, в котором бы плавала рыбка; подвесьте бутылку, из которой вода капля за каплей вытекала бы в подставленный снизу широкий сосуд. Пока судно будет стоять, внимательно присмотритесь к тому, как мелкие твари летают в каюте с одинаковой быстротой по всем направлениям. Рыбка также плавает одинаково охотно по всем направлениям; капли из бутылки падают в подставленный снизу сосуд… Внимательно пронаблюдав все эти явления, вы пускаетесь в плавание. Судно идет с любой скоростью, какая вам будет угодна. До тех пор и поскольку движение судна будет прямолинейным и равномерным без рысканья то в одну, то в другую сторону, вы не обнаружите ни малейших изменений в наблюденных ранее явлениях и не сможете отличить ни по одному из них, движется ли судно или стоит на месте… Капли будут, как и прежде, падать в подставленный снизу сосуд, ничуть не отклоняясь к корме, хотя пока капли находятся в воздухе, судно успевает пройти значительное расстояние. Рыбка в воде будет плавать вперед (по ходу движения судна) так же часто, как и назад, и с одинаковой легкостью подплывать к корму, в каком бы месте у стенок сосуда он бы ни был насыпан. Наконец, мухи и бабочки будут по-прежнему летать по всем направлениям, не отдавая предпочтения ни одному из них, не скапливаясь ближе к корме, как бы от усталости, будучи вынужденными следовать курсу судна, от которого они будут отделены на протяжении продолжительных интервалов времени, в течение которых они находятся в воздухе».

Этот замечательный факт, получивший название принципа относительности Галилея, имеет в действительности решающее значение для наполнения копернианской точки зрения динамическим смыслом. Николай Коперник (1473–1543) и древнегреческий астроном Аристарх (ок. 310–230 гг. до н. э.; не путать с Аристотелем!) за восемнадцать веков до Коперника выдвинули гипотезу о том, что Солнце покоится, а Земля движется, вращаясь вокруг своей собственной оси и обращаясь по орбите вокруг Солнца. Почему мы не ощущаем этого движения, которое происходит со скоростью около нескольких сотен тысяч километров в час? До того, как Галилей выдвинул свою динамическую теорию, этот вопрос действительно представлял настоящую и глубокую загадку для сторонников копернианской картины мироздания. Если бы была верна более ранняя «аристотелевская» версия динамики, согласно которой реальная скорость системы в ее движении сквозь пространство влияла бы на динамическое поведение системы, то движение Земли заведомо было бы чем-то непосредственно очевидным для нас. Относительность Галилея позволяет понять, каким образом Земля может находиться в движении, хотя это движение не будет чем-то воспринимаемым нами непосредственно[107]).

Заметим, что в рамках галилеевой относительности не существует локального физического смысла, который можно было бы придать понятию «в покое». Это приводит к важным следствиям относительно того, как надлежит рассматривать пространство и время. Интуитивная картина пространства и времени состоит в том, что «пространство» представляет собой своего рода арену, на которой происходят физические события. Физический объект может в один момент времени находиться в одной точке пространства, а в более поздний момент времени может оставаться в той же точке или оказаться в другой точке пространства. Представим себе мысленно, что точки пространства каким-то образом могут сохранять свое положение от одного момента времени до следующего момента так, что имеет смысл говорить о том, изменил ли некоторый объект свое положение в пространстве или не изменил. Но галилеева относительность учит нас, что «состояние покоя» не имеет абсолютного характера и поэтому невозможно придать смысл выражению «одна и та же точка пространства в два различных момента времени». Какая точка евклидова трехмерного пространства физической реальности в один момент времени является «той же» точкой евклидова трехмерного пространства в другой момент времени? На этот вопрос невозможно ответить. Создается впечатление, что для каждого момента времени нам необходимо иметь совершенно «новое» евклидово пространство! Этому можно придать смысл, если рассмотреть четырехмерную пространственно-временну?ю картину физической реальности (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Галилеево пространство-время: частицы, движущиеся равномерно и прямолинейно, изображены в виде прямых

Трехмерные евклидовы пространства, соответствующие различным моментам времени, в этой картине действительно рассматриваются отдельно друг от друга, но все эти пространства объединены, образуя совместно полную картину четырехмерного пространства-времени. Истории частиц, движущихся равномерно и прямолинейно, описываются прямыми (называемыми мировыми линиями) в пространстве-времени. В дальнейшем я еще вернусь к проблеме пространства-времени и относительности движения в контексте эйнштейновской специальной теории относительности. Мы увидим, что довод в пользу четырехмерности обретает в этом случае гораздо бо?льшую силу.

Третья из великих догадок Галилея стала ключом к началу понимания закона сохранения энергии. Галилея главным образом интересовало движение объектов под действием силы тяжести. Он заметил, что если тело стартует из состояния покоя, то идет ли речь о свободно падающем теле, или о колеблющемся маятнике произвольной длины, или о теле, соскальзывающем по наклонной плоскости, скорость движения всегда зависит только от расстояния по вертикали, пройденного телом от начального положения. Кроме того, достигнутая скорость всегда в точности достаточна для возвращения тела на ту высоту, с которой оно начало двигаться. Теперь мы должны были бы сказать, что энергия, запасенная телом на исходной высоте над поверхностью земли (гравитационная потенциальная энергия), может превращаться в энергию движения тела (кинетическую энергию, которая зависит от величины скорости тела), а та, в свою очередь, — в потенциальную энергию, причем в целом энергия не утрачивается и не приобретается.

Закон сохранения энергии — очень важный физический принцип. Это — не независимое физическое требование, а следствие из законов движения Ньютона, до которых мы скоро дойдем. На протяжении столетий все более понятные формулировки закона сохранения энергии делались Декартом, Гюйгенсом, Лейбницем, Эйлером и Кельвином. Позднее в этой главе и в главе 7 мы еще вернемся к закону сохранения энергии. Оказывается, что в сочетании с галилеевским принципом относительности закон сохранения энергии приводит к другим законам сохранения, имеющим немалое значение: закону сохранения массы и закону сохранения количества движения (импульса). Количество движения частицы равно произведению ее массы и ее скорости. Знакомые примеры сохранения количества движения возникают при рассмотрении реактивного движения, когда увеличение направленного вперед количества движения ракеты в точности уравновешивается направленным назад количеством движения выхлопных газов (обладающих меньшей массой, но зато большей скоростью). Отдача ружья при выстреле — еще одно проявление закона сохранения количества движения. Еще одним следствием из законов движения Ньютона служит закон сохранения углового момента (момента количества движения), описывающий постоянство вращения системы вокруг собственной оси. Вращение Земли вокруг собственной оси, равно как и вращение теннисного мяча вокруг собственной оси, не затухают благодаря закону сохранения их угловых моментов. Каждая частица, образующая любое тело, вносит свой вклад в полный угловой момент тела, причем величина этого вклада равна произведению количества движения частицы на расстояние ее от оси вращения (длину перпендикуляра, опущенного из точки, где находится частица, на ось вращения). (Следовательно, угловую скорость свободно вращающегося объекта можно увеличить, сделав объект более компактным. Это приводит к поразительному, но хорошо знакомому действию, часто исполняемому спортсменами на льду и воздушными гимнастами на трапеции. Прижав к себе руки или поджав ноги, они резко увеличивают скорость вращения просто вследствие закона сохранения углового момента!) Как будет показано в дальнейшем, масса, энергия, количество движения (импульс) и угловой момент принадлежат к числу важных для нас понятий. Наконец, мне следовало бы напомнить читателю о пророческой догадке Галилея, понявшего, что в отсутствие атмосферного сопротивления все тела под действием силы тяжести падают с одной и той же скоростью. (Возможно, читатель вспомнит известную легенду о том, как Галилей сбрасывал с наклонной башни в Пизе по несколько предметов одновременно.) Три столетия спустя то же самое озарение привело Эйнштейна к обобщению принципа относительности на ускоренные системы отсчета и стало, как мы увидим в конце этой главы, краеугольным камнем его необычайной общерелятивистской теории относительности.

На мощном фундаменте, заложенном Галилеем, Ньютону удалось возвести величественнейший храм. Он сформулировал три закона, управляющие поведением материальных тел. Первый и второй законы Ньютона по существу совпадали с законами, открытыми Галилеем: если на тело не действует никакая сила, то тело продолжает равномерно двигаться по прямой; если на тело действует какая-нибудь сила, то произведение массы тела на ускорение (т. е. скорость изменения количества движения тела) равно этой силе. Заслуга собственно Ньютона состояла в осознании необходимости третьего закона движения: сила, с которой тело А действует на тело В, в точности равна по величине и противоположна по направлению силе, с которой тело В действует на тело А (иными словами, «для каждого действия всегда существует равное по величине противодействие»), Три закона движения Ньютона образуют основу основ. «Ньютоновская вселенная» состоит из частиц, движущихся в пространстве, где действуют законы евклидовой геометрии.

Рис. 5.6. Сложение векторов по правилу параллелограмма

Ускорения этих частиц определяются действующими на них силами. Сила, приложенная к каждой из частиц, получается путем сложения (по правилу сложения векторов, см. рис. 5.6) всех сил, действующих на данную частицу со стороны всех остальных частиц. Чтобы система была хорошо определенной, необходимо задать некоторое четкое правило, которое позволяло бы установить, какая сила действует на частицу А со стороны другой частицы В. Обычно мы требуем, чтобы эта сила действовала по прямой, соединяющей частицы А и В (рис. 5.7).

Рис. 5.7. Сила, действующая между двумя частицами, направлена по прямой между ними (и по третьему закону Ньютона сила, действующая на частицу А со стороны частицы В, всегда равна по величине и противоположна по направлению силе, действующей на В со стороны А)

Если речь идет о гравитационной силе, то между А и В возникает сила притяжения, величина которой пропорциональна произведению масс частиц А и В и обратно пропорциональна квадрату расстояния между частицами: закон обратных квадратов. Для других типов сил зависимость от взаимного расположения частиц может быть другой, и величина силы в этом случае будет зависеть не от масс частиц, а от какого-то иного их свойства.

Великий Иоганн Кеплер (1571–1630), современник Галилея, заметил, что орбиты планет, описываемые ими вокруг Солнца, имеют форму эллипсов, а не окружностей (причем Солнце всегда находится в фокусе, а не в центре эллипса), и сформулировал два других закона, задающих скорости, с которыми планеты движутся по орбитам. Ньютон сумел показать, что три закона Кеплера следуют из его собственной общей модели (с учетом силы притяжения, обратно пропорциональной квадрату расстояния между телами). Кроме того, Ньютон внес многие поправки к кеплеровским эллиптическим орбитам, а также объяснил ряд других эффектов (например, медленное движение оси вращения Земли, замеченное задолго до Ньютона еще древними греками). Чтобы прийти к таким результатам, Ньютону, помимо дифференциального исчисления, пришлось разработать немало дополнительных математических методов. {10} $ за примерно 10$, больше, чем величина $F_ {E} $.

Я не уверен, почему вы думаете, что магнитная сила не могла превысить электрическую силу, но это зависит от ситуации.

2), что происходит с траекториями частиц из-за влияния взаимного магнитного поля (сила Лоренца), они сходятся?

Это зависит от ситуации. В вашем определенном примере необходимо понять что солнечный ветер всегда проникается второстепенным магнитным полем и что частицы обычно следуйте за магнитным полем.

3) их пути должны также отличаться, так как отвращение (Сила кулона) немного более сильно, чем привлекательность (Biot-Savart)? Каков результат взаимодействия всех этих сил, что происходит с частицами? Я пытался сделать граф. Это правильно? каковы окончательные значения?

Таким образом, заряженные частицы почти никогда не изолируются. В солнечном ветре (и почти все plasmas во вселенной), электростатические области частиц показаны противоположно заряженными частицами по среднему расстоянию, названному Длина Дебая. Поэтому, к сожалению, эти две частицы могут не действительно действовать как две независимых частицы. На самом деле они будут, скорее всего, действовать как часть скоростные распределения и покажите коллективное поведение больше как жидкость, чем всего две отдельных частицы.

4), почему магнитное поле производит привлекательность?

Это подобно проблеме с двумя параллельными находящимися под напряжением проводами. $\\mathbf {j} \times \mathbf {B} $ — сила (связанный с Эффект зала) из тока от провода 1 под влиянием магнитного поля от провода 2 произведет силу на проводе 1 направленный к проводу 2. То же самое верно для провода 2 должных к влиянию провода. Таким образом два провода, как могли говорить, привлекли друг друга.

5) наконец, но самый важный, я прочитал, что магнитная сила интерпретируется через относительность как электрическое поле в различной структуре, которая является правильной? Но здесь эти два электрона находятся в той же самой структуре, и в той структуре они не двигаются (кроме небольшого расхождения), и они не должны чувствовать магнитную силу.

Посмотрите Уравнения 1a и 1b выше…

6), как отталкивающая сила может преобразовать в привлекательную в различную структуру?

Сила не a Инвариант Лоренца. Значение, направление и величина силы могут измениться в различной справочной структуре. Силы соответствуют тому, что называют Преобразования Лоренца. Таким образом, силы могут qppear отличающийся в различных справочных структурах.

может наблюдатель К, двигающийся с CM, выводит, что они все (A, B, C) двигаются, даже если не знающий, и даже узнает фактическую скорость, которую они перемещают в, просто заметив, что ценность отвращения отличается от того, предсказанного Кулоном?

Нет, движение не что-то, что можно вывести. Думайте о поездке в автомобиле, поезде или воздушном самолете на постоянной скорости. Без наблюдения окно вы не могли решить, что двигались. Можно измерить электрические и магнитные поля в системе отсчета датчика. Без измерения в различной справочной структуре можно только обсудить измерение в структуре измерения. Можно применить преобразование Лоренца к тем измерениям, чтобы вывести то, что необходимо наблюдать в любой данной структуре, но вы не можете решить, что двигаетесь основанный на одних только измерениях электрического и магнитного поля.

For simplicity, let us use the non-relativistic limit (i.e., $\gamma \rightarrow 1$) and assume: $$ \begin{align} \mathbf{v} & = \left( 0, v_{y}, 0 \right) \\ \mathbf{u} & = \left( u_{x}, 0, 0 \right) \\ \mathbf{E} & = \left( E_{x}, 0, 0 \right) \\ \mathbf{B} & = \left( 0, 0, B_{z} \right) \end{align} $$ where $\boldsymbol{\beta} = \mathbf{v}/c$, $\mathbf{u}$ is the instantaneous particle velocity in the K-frame, and we assume $u_{x} > 0$ and $B_{z} > 0$. Then we can show that the Lorentz force in the K-frame is given by: $$ \begin{align} \mathbf{F} & = q \ \left( \mathbf{E} + \frac{\mathbf{u}}{c} \times \mathbf{B} \right) \tag{2a} \\ & = q \ \left( E_{x}, — \frac{u_{x} \ B_{z}}{c}, 0 \right) \tag{2b} \end{align} $$

Performing Lorentz transformations and velocity additions, we can show that the relevant 3-vectors in the K’-frame are: $$ \begin{align} \mathbf{u}’ & = \left( u_{x}, -v_{y}, 0 \right) \\ \mathbf{E}’ & = \left( E_{x} + \frac{v_{y} \ B_{z}}{c}, 0, 0 \right) \\ \mathbf{B}’ & = \left( 0, 0, B_{z} + \frac{v_{y} \ E_{x}}{c} \right) \\ \mathbf{F}’ & = q \ \left( \mathbf{E}’ + \frac{\mathbf{u}’}{c} \times \mathbf{B}’ \right) \tag{3a} \\ & = q \ \left( E_{x} \ \left[ 1 — \frac{v_{y}^{2}}{c^{2}} \right], — \frac{u_{x}}{c} \ \left[ B_{z} + \frac{v_{y} \ E_{x}}{c} \right], 0 \right) \tag{3b} \end{align} $$

Then to reverse the sign of the $\hat{\mathbf{y}}$-component of Equation 2b, the $\hat{\mathbf{y}}$-component of Equation 3b must satisfy: $$ \begin{align} E_{x} & — \frac{c \ B_{z}}{E_{x}} \\ & \text{OR} \\ E_{x} & > 0 \ \text{ & } \ v_{y}

Так в принципе для признака компонента силы с 3 векторами возможно полностью изменить.

Тема СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ СТО 1

Тема. СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ (СТО) • . 1. Принцип относительности Галилея. Закон сложения скоростей • . 2. Постулаты Эйнштейна • . 3. Преобразования Лоренца • . 4. Следствия из преобразований Лоренца • . 5. Релятивистская механика • . 6. Взаимосвязь массы и энергии покоя 1

8. 1. Принцип относительности Галилея. При изложении механики предполагалось, что все скорости движения тел значительно меньше скорости света. Причина этого в том, что механика Ньютона (классическая) неверна, при скоростях движения тел, близких к скорости света Правильная теория для этого случая, называется релятивистской механикой 2 или специальной теорией относительности

Преобразования Галилео Галилей (Galileo Galilei) Родился 15 февраля 1564 Пиза (Pisa) Италия Умер 8 января 1642 Арчетри (Arcetri) Италия астроном, философ и физик. важнейшие роботы улучшение телескопа разнообразие астрономических наблюдений первый закон движения 3

Исаак Ньютон (Isaac Newton) Родился 1643 Вулсторп (Woolsthorpe) Англия Умер 1727 Лондон (London) Англия физик, математик, астроном, алхимик и философ важнейшие работы закон всемирного тяготения дифференциальное и интегральное исчисления изобрел зеркальный телескоп 4

Механика Ньютона оказалась замечательным приближением к релятивистской механике, справедливым в области Большинство встречающихся в повседневной жизни скоростей значительно меньше скорости света. Но существуют явления, где это не так (ядерная физика, электромагнетизм, фотоэффект, астрономия ). По классической механике: механические явления происходят одинаково в двух системах отсчета, движущихся равномерно и прямолинейно 5 относительно друга.

Рассмотрим две инерциальные системы отсчета k и k’. Система k’ движется относительно k со скоростью вдоль оси x. Точка М движется в двух системах отсчета: 6 Рисунок 8. 1

Найдем связь между координатами точки M в обеих системах отсчета. Отсчет начнем, когда начала координат систем – совпадают, то есть Тогда: (8. 1. 1) Это т. н. преобразования Галилея. 7

В уравнениях (8. 1. 1) время – т. е. в классической механике предполагалось, что время течет одинаково в обеих системах отсчета независимо от скорости. «Существует абсолютное время, которое течет всегда одинаково и равномерно» , – говорил И. Ньютон. В векторной форме преобразования Галилея можно записать так: (8. 1. 2) 8

Продифференцируем это выражение по времени, получим: закон сложения скоростей в классической механике: или, (8. 1. 3) Скорость движения точки М (сигнала) в системе k’ и в 9 системе k различны.

Преобразования Галилея Таким образом видим, что для однозначного определения кинематических параметров, описывающих движение материальной точки относительно СО K, по измерениям, K’, необходимо знать связь моментов времени t 0 В классической механике проблема взаимосвязи моментов времени в различных СО решается постулатом Галилея проведенным в СО Моменты времени в различных СО совпадают с точность до постоянной величины, определяемой процедурой синхронизации часов Обычно считают часы синхронизированными Эти уравнения называют преобразованиями Галилея для 10 произвольных СО

Законы природы, определяющие изменение состояния движения механических систем не зависят от того, к какой из двух инерциальных систем отсчета они относятся. Это принцип относительности Галилея. 11

Из преобразований Галилея и принципа относительности следует, что взаимодействия в классической физике должны передаваться с бесконечно большой скоростью В противном случае можно было бы одну инерциальную систему отсчета отличить от другой по характеру протекания в них физических процессов. Принцип относительности Галилея и законы Ньютона подтверждались ежечасно при рассмотрении любого движения, и господствовали в физике более 200 лет. 12

13

В 1865 г. появилась теория Дж. Максвелла, и уравнения Максвелла не подчинялись преобразованиям Галилея. Ее мало кто принял сразу, она не получила признания при жизни Максвелла. Но вскоре все сильно изменилось, когда в 1887 г. после открытия электромагнитных волн Герцем, были подтверждены все следствия, вытекающие из теории Максвелла – ее признали. Появилось множество работ, развивающих теорию Максвелла. 14

Максвелл Джеймс Клерк (1831 – 1879) – величайший английский физик. Его работы посвящены электродинамике, молекулярной физике, общей статике, оптике, механике, теории упругости. Установил статистический закон, описывающий распределение молекул газа по скоростям. Самым большим достижением Максвелла является теория электромагнитного поля, которую он сформулировал в виде системы 15 нескольких уравнений, выражающих все основные закономерности электромагнитных явлений.

В теории Максвелла, скорость света (скорость распространения электромагнитных волн), конечна и равна А в теории Галилея скорость передачи сигнала бесконечна и зависит от системы отсчета Первые догадки о конечности распространения скорости света, были высказаны еще Галилеем. Астроном Рёмер в 1676 г. пытался найти скорость света. По его приближенным расчетам, она была равна 16

Нужна была экспериментальная проверка теории Максвелла. Он сам предложил идею опыта – использовать Землю в качестве движущейся системы (Известно, что скорость движения Земли В 1881 г. были выполнены опыты, которые доказали независимость скорости света от скорости источника или наблюдателя. Необходимый для опыта прибор изобрел блестящий военно-морской 17 офицер США – А. Майкельсон

Майкельсон Альберт Абрахам (1852 – 1931) – американский физик. Основные работы в области оптики, спектроскопии. Изобрел интерферометр (интерферометр Майкельсона), сыгравший значительную роль в обосновании специальной теории относительности и в изучении спектральных линий. Осуществил серию экспериментов по точному определению скорости света. Президент Американского физического общества. 18 Член АН СССР. Лауреат Нобелевской премии в 1907

Интерферометр Майкельсона Рисунок 8. 3 19

Вследствие сравнительно большой скорости движения Земли, свет должен был иметь различные скорости по вертикальному и горизонтальному направлениям. Поэтому время, затрачиваемое светом на прохождение путей: источник S – полупрозрачное зеркало (ппз) – зеркало (з 1) – ппз и источник – ппз 20 – (зеркало) з 2 – ппз должно быть различным.

В результате, световые волны, пройдя указанные пути, должны были изменить интерференционную картину на экране. Майкельсон проводил эксперименты в течение семи лет с 1881 г. в Берлине и с 1887 г. в США совместно с профессором Морли. Точность первых опытов была невелика Однако, опыт дал отрицательный результат: сдвиг интерференционной картины обнаружить не удалось. Таким образом, результаты опытов Майкельсона — Морли показали, что величина скорости света постоянна и не зависит от движения 21 источника и наблюдателя.

Эти опыты повторяли и перепроверяли многократно. В конце 60 -ых годов Ч. Таунс довел точность измерения до 1 м/с. Скорость света осталась неизменной Независимость скорости света от движения источника и от направления недавно была продемонстрирована с рекордной точностью в экспериментах, выполненных исследователями из университетов г. в которых установлена Констанц лучшая на сегодняшний день точность и г. Дюссельдорф 22

Эта точность в 3 раза выше достигнутой ранее. Исследовалась стоячая электромагнитная волна в полости кристалла сапфира, охлажденного жидким гелием. Два таких резонатора были ориентированы под прямым углом друг к другу. Вся установка могла вращаться, что позволило установить независимость скорости света от направления. 23

Было много попыток объяснить отрицательный результат опыта Майкельсона. Морли. Наиболее известна гипотеза Лоренца о сокращении размеров тел в направлении движения. Он даже вычислил эти сокращения, использовав для этого преобразование координат, которые так и называются «сокращения Лоренца-Фитцджеральда» . Дж. Лармор в 1889 г. доказал, что уравнения Максвелла инвариантны относительно преобразований Лоренца. Очень близок был к созданию теории относительности Анри Пуанкаре. Но Альберт Эйнштейн был первым, кто четко и ясно сформулировал основные идеи теории 24 относительности.

25

А. Эйнштейн Г. Минковский Х. Лоренц 26

27

Принцип относительности Эйнштейна представляет собой фундаментальный физический закон, согласно которому любой процесс протекает одинаково в изолированной материальной системе находящейся в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Иначе говоря, законы физики имеют одинаковую форму (инвариантны) во всех инерциальных системах отсчета. 28

В основе СТО лежат два постулата Эйнштейна 1. Все законы природы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета. Инвариантность – неизменность вида уравнения при переходе из одной системы отсчета в другую (при замене координат и времени одной системы – другими). 2. Скорость света в пустоте одинакова во всех инерциальных системах отсчета и не зависит от скорости источника и приемника света. Все как-то пытались объяснить отрицательный результат опыта Майкельсона-Морли, а Эйнштейн – 29 постулировал это, как закон.

В первом постулате главное, что время тоже относительно – такой же параметр, как и скорость, импульс, и т. д. Второй – возводит отрицательный результат опыта Майкельсона-Морли – в ранг закона природы: Специальная теория относительности представляет физическую теорию, изучающую пространственно-временные закономерности, справедливые для любых физических процессов, когда можно пренебречь действием тяготения. 30

8. 3. Преобразования Лоренца Формулы преобразования при переходе из одной инерциальной системы в другую с учетом постулатов Эйнштейна предложил Лоренц в 1904 г. Лоренц Хендрик Антон (1853 – 1928) – нидерландский физик-теоретик, создатель классической электронной теории на основе электромагнитной теории Максвелла-Герца. 31

Его работы посвящены термодинамике, электродинамике, статической динамике, оптике, теории излучения, атомной физике. Вывел формулу, связывающую диэлектрическую проницаемость с плотностью диэлектрика (формула Лоренца -Лоренца), дал выражение для силы, действующей на движущийся заряд в электромагнитном поле (сила Лоренца), развил теорию дисперсии света. Разработал электродинамику движущихся тел (преобразования Лоренца). Член многих академий наук, в том числе и 32 АН СССР, лауреат Нобелевской премии.

Рассмотрим две инерциальные системы отсчета (неподвижную и подвижную) k и k’. Пусть x, y, z, t координаты и время некоторого события в системе k, а x’, y’, z’, t’ координаты и 33 время того же события в k’.

Как связаны между собой эти координаты и время? В рамках классической теории при эта связь устанавливается преобразованиями Галилея, в основе которых лежат представления об абсолютном пространстве и независимом времени: Из этих преобразований следует, что взаимодействия, в том числе и электромагнитные, должны передаваться с бесконечно большой скоростью и, скорость движения сигнала в системе k, отличается от 34 скорости в системе k’:

Лоренц установил связь между координатами и временем события в системах отсчета k и k’ основываясь на постулатах СТО: 35

— все инерциальные системы отсчета физически эквивалентны; — скорость света в вакууме постоянна и конечна, во всех инерциальных системах отсчета и не зависит от скорости движения источника и наблюдателя. Таким образом, при больших скоростях движения сравнимых со скоростью света, Лоренц получил 36

37

Преобразования Лоренца. где 38

Истинный физический смысл преобразований Лоренца был впервые установлен Эйнштейном в 1905 г. в СТО. В теории относительности время иногда называют четвертым измерением. Точнее говоря, величина ct, имеющая ту же размерность, что и x, y, z ведет себя как четвертая пространственная координата. В теории относительности ct и x проявляют себя с математической точки зрения сходным образом. 39

40

Полученные уравнения связывают координаты и время в подвижной k’ и неподвижной k системах отсчета. Отличие состоит только в знаке скорости υ, что и следовало ожидать, поскольку система k’ движется относительно k слева направо со скоростью υ, но наблюдатель в системе k’ видит систему k, движущуюся относительно него справа налево со скоростью минус υ. При малых скоростях движения или, при бесконечной скорости распространения взаимодействий теория дальнодействия), преобразования Лоренца переходят в преобразования Галилея (принцип соответствия). (Разобрать самостоятельно) 41

42

8. 4. Следствия из преобразований Лоренца 1. Одновременность событий в СТО По Ньютону, если два события происходят одновременно, то это будет одновременно для любой системы отсчета (время абсолютно). Эйнштейн задумался, как доказать одновременность? Возьмем два источника света на Земле 43 А и В:

Рисунок 8. 4 Если свет встретится на середине АВ, то вспышки для человека находящегося на Земле, будут одновременны. Но со стороны пролетающих мимо космонавтов со скоростью вспышки не будут казаться одновременными, т. к. 44

Рассмотрим это более подробно. Пусть в системе k (на Земле) в точках x 1 и x 2 происходят одновременно два события в момент времени Будут ли эти события одновременны в k’ (в пролетающей мимо ракете)? Для определения координат в k’ воспользуемся преобразованиями Лоренца (8. 4. 1) 45

В соответствии с преобразованиями Лоренца для времени в системе k’ получим: (8. 4. 3) (8. 4. 4) 46

События будут абсолютно одновременны в системах k и k’, если они происходят в один и тот же момент времени в одном и том же месте Если же в системе k то из (8. 4. 1) и (8. 4. 2) видно, что и в k’: тогда из (8. 4. 3) и (8. 4. 4) видно, что события не одновременны, т. е. Определим интервал времени между событиями в k’: 47

Интервал времени между событиями в k’: . (8. 4. 5) Разница во времени будет зависеть от и она может отличаться по знаку (ракета подлетает с той или другой стороны). 48

2. Лоренцево сокращение длины (длина тел в разных системах отсчета) Пусть – собственная длина тела в системе, относительно которого тело неподвижно (например: в ракете движущейся со скоростью мимо неподвижной 49 системы отсчета k (Земля)).

Рисунок 8. 5 Измерение координат x 1 и x 2 производим одновременно в системе и , т. е 50

Используя преобразования Лоренца, для координат получим: т. е. или 51 (8. 4. 6)

Формула Лоренцевым называется сокращением длины. Собственная длина тела, есть максимальная длина. Длина движущегося тела короче, чем покоящегося. Причем, сокращается только проекция на ось x, т. е. размер тела вдоль направления движения. 52

3. Замедление времени (длительность событий в разных системах отсчета) Пусть вспышка лампы на ракете длится где — собственное время, измеренное наблюдателем, движущимся вместе с часами. Чему равна длительность вспышки с точки зрения человека находящегося на Земле, мимо которого пролетает ракета? Так как тогда из преобразований Лоренца: 53

или (8. 4. 7) Из этого уравнения следует, что собственное время – минимально (движущиеся часы идут медленнее покоящихся). Таким образом, вспышка на Земле будет казаться длиннее. Этот вывод имеет множество 54 экспериментальных подтверждений.

55

Так, нестабильные элементарные частицы – пионы, рождающиеся в верхних слоях атмосферы, на высоте 20 – 30 км, при воздействии на нее космических лучей, имеют собственное время жизни За это время они могут пройти путь Но, в результате того, что они двигаются с очень большими скоростями, сравнимыми со скоростью света, их время жизни увеличивается и они до своего распада способны достигать поверхности Земли. Отсюда следует вывод, что у движущихся пионов секунды «длиннее» земных секунд. 56

В 60 – 70 гг. замедление времени наблюдалось не только с помощью нестабильных микрочастиц, но и проводились прямые измерения с использованием высокоточных часов, основанных на эффекте Мессбауэра. Двое таких часов показывают одно и то же время с точностью до В 1971 г. Хафель и Китинг осуществили прямое измерение замедления времени, отправив два экземпляра атомных часов в кругосветное путешествие на реактивном самолете. Потом их показания сравнили с показаниями таких же часов, оставленных на Земле, в лаборатории ВМС США. Время запаздывания составило 273 , что в 57 пределах ошибок согласуется с теорией.

Это следствие из преобразований Лоренца объясняет известный всем «парадокс близнецов» (самостоятельно). 58

4. Парадокс близнецов Рассмотрим близнецов А и В в ситуации, изображенной на рис. 7. 7. Близнец В совершает космическое путешествие по замкнутому маршруту к звезде Арктур и обратно со скоростью v = 0, 99 с. Для наблюдателей на Земле расстояние до этой звезды 40 световых лет. 59

Определим возраст каждого из близнецов, когда В закончит свое путешествие и вернется обратно на Землю, если до начала путешествия им было по 20 лет. Рис. 7. 7 60

Согласно измерениям А, путешествие займет на 1% больше времени, чем требуется свету для преодоления расстояния до Арктура и обратно (80, 8 лет). Поэтому возраст близнеца А к моменту возвращения В составит 20 + 80, 8 = 100, 8 лет. Близнец А считает, что часы на космическом корабле идут в раз медленнее, чем на Земле. 61

Поэтому для В время космического путешествия составит всего лишь 80, 8 0, 141 = 11, 4 года, так что к моменту окончания путешествия близнецу В будет 20 + 11, 4 = 31, 4 года, и он окажется на 69, 4 лет моложе близнеца, оставшегося на Земле. 62

Однако имеет место кажущийся парадокс. Действительно, если движение и скорость в самом деле относительны, то как вообще можно прийти к несимметричному результату для А и В? Разве из соображений симметрии не ясно, что оба близнеца должны иметь один возраст в конце путешествия? На первый взгляд кажется, что теория Эйнштейна приводит к противоречию. 63

Парадокс устраняется, если заметить, что проблеме присуща внутренняя асимметрия. Близнец на Земле всегда остается в одной и той же инерциальной системе отсчета, тогда как космонавт, поворачивая обратно к Земле, меняет ее. 64

На обратном пути к Земле вследствие «синего смещения» , связанного с эффектом Доплера, увеличение частоты оказывается сильнее эффекта замедления времени. И, как следствие, время, показанное путешественниками будет одинаковыми. 65

Имеются две пары вполне идентичных часов А и В. Частота их хода синхронизована и период «тиканья» = L/c. ( рис. 2, а) Рис. 2 66

4. Сложение скоростей в релятивистской механике Пусть тело внутри космического корабля движется со скоростью и сам корабль движется с такой же скоростью Чему равна скорость тела относительно Земли? Используем для рассмотрения примера рисунок 8. 2. 67

Классическая механика ответит на этот вопросто: в соответствии с преобразованиями Галилея, скорость тела относительно Земли будет: что, конечно же противоречит положению СТО о том, что скорость света является предельной скоростью переноса информации, вещества и взаимодействий:

Оценим скорость тела, используя преобразования Лоренца. Внутри корабля перемещение dx’ за время dt’ равно Найдем dx и dt с точки зрения наблюдателя на Земле, исходя из преобразований Лоренца: (8. 4. 8) (8. 4. 9) 69

Так как то: (8. 4. 10) Эта формула выражает правило сложения скоростей в релятивистской кинематике. 70

Подсчитаем скорость тела в нашем примере в соответствии полученной формулой: Полученный результат не противоречит положению СТО о предельности скорости света. 71

При медленных движениях, когда получаем нерелятивистские формулы, соответствующие преобразованиям Галилея. (Проверить самостоятельно) Если движение происходит со скоростью света, то (8. 4. 11) 72

Полученные формулы сложения скоростей запрещают движение со скоростью больше скорости света. Уравнения Лоренца преобразуют время и пространство так, что свет распространяется с одинаковой скоростью с точки зрения всех наблюдателей, независимо, двигаются они или покоятся. 73

8. 5. Релятивистская механика Релятивистское выражение для импульса Найдем такое выражение для импульса, чтобы закон сохранения импульса был инвариантен к преобразованиям Лоренца при любых скоростях (как мы уже говорили, уравнения Ньютона не инвариантны к преобразованиям Лоренца и закон сохранения импульса в k выполняется, а в k’ – нет). 74

Ньютоновское выражение импульса для Вот это выражение надо сделать инвариантным. Это возможно если в него будут входить инвариантные величины. 75

76

m m 0 0 С v 77

78

(8. 5. 2) Это и есть релятивистское выражение для импульса. Из (8. 5. 2) следует, что никакое тело не может двигаться со скоростью большей или даже равной скорости света (при знаменатель стремится к нулю, тогда что невозможно в силу закона сохранения импульса). 79

80

Релятивистское выражение для энергии По определению – импульс релятивистской частицы, а скорость изменения импульса равна силе, действующей на частицу Работа силы по перемещению частицы идет на увеличение энергии частицы: 81

После интегрирования этого выражения получим релятивистское выражение для энергии частицы: (8. 5. 3) где Е – полная энергия. При в системе координат, где частица покоится, выражение (8. 5. 3) преобразуется: (8. 5. 4) – энергия покоя частицы. 82

83

Именно утверждение о том, что в покоящейся массе (материи) огромные запасы энергии, является главным практическим следствием СТО E 0 – внутренняя энергия частицы (учитывающая все). Полная энергия в теории относительности складывается из энергии покоя и кинетической энергии (К). Тогда 84

Справедливость теории проверяется принципом соответствия: при 85

Получим еще одно очень важное соотношение, связывающее полную энергию с импульсом частицы. Из уравнения получим: Таким образом, получили инвариантное 86 выражение, связывающее энергию и импульс.

8. 6. Взаимосвязь массы и энергии покоя Масса и энергия покоя связаны соотношением: (8. 6. 1) из которого вытекает, что всякое изменение массы m сопровождается изменением энергии покоя ΔE 0. Это утверждение носит название взаимосвязь массы и энергии покоя и 87 стало символом современной физики.

Взаимосвязь между массой и энергией оценивалась А. Эйнштейном как самый значительный вывод специальной теории относительности. По его выражению, масса должна рассматриваться как «сосредоточение колоссального количества энергии» . При этом масса в теории относительности не является более сохраняющейся величиной, а зависит от выбора системы отсчета и характера взаимодействия между частицами. 88

Определим энергию, содержащуюся в 1 г. любого вещества, и сравним ее с химической энергией, получаемой при сгорании 1 г. угля равной. Согласно уравнению Эйнштейна имеем Таким образом, собственная энергия в 3, 1· 108 раз превышает химическую энергию. Из этого примера видно, что если высвобождается лишь одна тысячная доля собственной энергии, то и это количество в миллионы раз больше того, что могут дать 89 обычные источники энергии.

При взаимодействии частиц суммарная масса взаимодействующих частиц не сохраняется. Пример: пусть две одинаковые по массе частицы m движутся с одинаковыми по модулю скоростями навстречу другу и абсолютно неупруго столкнутся. До соударения полная энергия каждой частицы Е равна: Полная энергия образовавшейся частицы (эта новая частица имеет скорость Из закона сохранения энергии: ). 90

откуда М равно: (8. 6. 2) Таким образом, сумма масс исходных частиц 2 m, меньше массы образовавшейся частицы М! В этом примере, кинетическая энергия частиц превратилась в эквивалентное количество энергии покоя, а это привело к 91 возрастанию массы

(это при отсутствии выделения энергии при соударении частиц). Выражение «масса покоя» можно употребить как синоним «энергия покоя» . Пусть система (ядро) состоит из N частиц с массами m 1, m 2…mi. Ядро не будет распадаться на отдельные частицы, если они связаны друг с другом. Эту связь можно охарактеризовать энергией связи Eсв. 92

Энергия связи – энергия которую нужно затратить, чтобы разорвать связь между частицами и разнести их на расстояние, при котором взаимодействием частиц друг с другом можно пренебречь: (8. 6. 3) где ΔМ – дефект массы. Видно, что Есв будет положительна, если 93

94

95

Это и наблюдается на опыте. При слиянии частиц энергия связи высвобождается (часто в виде электромагнитного излучения). Например, ядро U 238 имеет энергию связи Eсв = 2, 9 10– 10 Дж 1, 8 109 э. В = 1, 8 Гэ. В. 96

97

Ядерные реакции Ядерной реакцией называется процесс взаимодействия атомного ядра с элементарной частицей или другим ядром, приводящий к преобразованию исходного ядра. Например: Это реакция взаимодействия протона с ядром лития. Реакция протекает с выделением энергии. 98

В ядерной энергетике большой практический интерес имеют реакции с участием нейтронов, в частности, реакция деления ядер Реакция протекает при захвате ядрами медленных нейтронов. Ядра иттрия и йода – это осколки деления. Ими могут быть и другие ядра. 99

Характерно, что в каждом акте деления возникает 2 – 3 нейтрона, которые могут вызвать деление других ядер урана, причем, также с испусканием нейтронов. В результате количество делящихся ядер стремительно нарастает. Возникает цепная ядерная реакция с выделением большого количества энергии. 100

х В процессе деления ядро изменяет форму последовательно проходит через следующие стадии : шар, эллипсоид, гантель, два грушевидных осколка, два сферических осколка. 101

х 102 При каждом делении вылетают 2 или 3 нейтрона

Устройство, в котором поддерживается управляемая реакция деления атомных ядер, называется ядерным реактором. Его основные элементы: ядерное топливо, замедлитель нейтронов, теплоноситель для отвода тепла и устройство для регулирования скорости реакции. 103

х Первая атомная электростанция мощностью 5 МВт была построена пущена в СССР 27. 6. 1954 г. 104 г. в Обнинске

105

106

Конструктивная схема реактора на быстрых нейтронах типа БН-600 Корпусной – интегральная компоновка. Топливо – высокообогащенная двуокись урана (до 21% по урану 235 U). Теплоноситель – жидкий Na. Тип твэлов – стержневые. 107

Реакторы типа ВВРд (PWR) 108

х Неуправляемая ядерная реакция – ядерный взрыв 109

110

Термоядерные реакции – это реакции синтеза легких ядер, протекающие при очень высоких температурах. Высокие температуры необходимы для сообщения ядрам энергии, достаточной для того, чтобы сблизиться до расстояния, сравнимого с радиусом действия ядерных сил: (10– 15 м). 111

Энергия, выделяющаяся в процессе термоядерных реакций в расчете на один нуклон, существенно превышает удельную энергию, выделяющуюся в процессе реакций деления тяжелых ядер. Так, при синтезе тяжелого водорода – дейтерия, со сверхтяжелым изотопом водорода – тритием, выделяется энергия около 3, 5 Мэ. В на один нуклон, в то время как в процессе деления ядер урана, выделяется примерно 0, 85 Мэ. В энергии на один нуклон. 112

Термоядерная реакция синтеза дейтерия с тритием: наиболее перспективна в плане получения практически неисчерпаемого источника энергии. Однако, осуществление такой реакции в управляемом режиме, равно как и других реакций синтеза, в настоящее время является пока проблемной задачей, хотя успехи в этом направлении несомненны. В настоящее время уже получена плазма, температура которой порядка 2· 108 К, а время удержания не менее 2 с при 113 выделяемой мощности до 2 МВт.

В настоящее время, в рамках осуществления мировой термоядерной программы, интенсивно разрабатываются новейшие системы типа токамак. 114

На рисунке 4. 12 изображена схема токамака: 1 – первичная обмотка трансформатора; 2 – катушки тороидального магнитного поля; 3 – лайнер, тонкостенная внутренняя камера для выравнивания тороидального электрического поля; 4 – катушки тороидального магнитного поля; 5 – вакуумная 115 камера; 6 – железный сердечник (магнитопровод).

х 116

Есть надежда, что термоядерный реактор практического применения будет создан уже в 117 первой четверти XXI века.

При ядерных реакциях выделяется в виде энергии не более 0, 1 % массы вещества. Полностью энергия покоя выделяется только при аннигиляции, в виде электромагнитного излучения, как например, при аннигиляции электрона и позитрона 118

119

120

121

122

123

Выставка Эйнштейна — Great Works II

«Четыре человека, заложившие основы физики, на которых Я смог построить свою теорию…»

Еще в 1907 году, когда Эйнштейн и другие исследовали последствия своей специальной теории относительности, он уже думал о более общая теория.Специальная теория показала, как соотносить измерения, сделанные в одной лаборатории, к измерениям, сделанным в другой лаборатории, движущейся равномерно относительно первая лаборатория. Мог ли он расширить теорию, чтобы иметь дело с лабораториями? двигаться произвольным образом, ускоряясь, замедляясь, меняя направление? Эйнштейн видел возможную связь между таким ускоренным движением и Знакомая сила тяжести.Он был впечатлен фактом, известным Галилею и Ньютону, но не был полностью оценен до Эйнштейна озадачился этим. Все тела, какими бы разными они ни были, если их освободить от одна и та же высота будет падать с точно таким же постоянным ускорением (при отсутствии сопротивления воздуха). Как инвариантная скорость света, на котором Эйнштейн основал свою специальную теорию относительности, здесь была инвариантность, которая могла бы стать отправной точкой для теории.

«Физик не может просто сдаться философ критическое осмысление теоретических основ; ибо он сам лучше знает и лучше всего чувствует, где находится башмак. щипки… он должен попытаться уяснить себе, как именно насколько понятия, которыми он пользуется, оправданы… Вся наука есть не что иное, как усовершенствование повседневного мышления.

Как он часто делал в своей работе, Эйнштейн использовал «мысленный эксперимент». Предположим, что ученый заключен где-то в большом ящике, и что он выпускает камень. Ученый видит, как камень падает на пол коробки с постоянным ускорением. Он мог бы заключить что его коробка находится в месте, где есть сила тяжести, притягивающая вниз.Но это может быть неправдой. Вся коробка может быть бесплатной от силы тяжести, но с ускорением вверх в пустом пространстве на ракете: камень мог стоять неподвижно, а пол поднимался ему навстречу. То Эйнштейн заметил, что физик в ящике не может отличить между двумя случаями. Поэтому должна быть какая-то глубокая связь между ускоренным движением и силой тяжести. Осталось отработать эту связь.

Эйнштейн начал искать частные уравнения — те, которые связывали бы измерения, сделанные двумя наблюдателями которые движутся произвольным образом относительно друг друга. Поиски были тяжелыми, целые годы прошли в тупиковых переулках. Эйнштейну пришлось овладеть более сложными математическими методами, чем он когда-либо ожидал, что понадобится, и работать на более высоком уровне абстракции чем когда-либо прежде.Его друг Мишель Здесь Бессо оказал решающую помощь. Между тем жизнь его была неустроена. Он отделился от жены. И он стал участвовать в политике после того, как разразилась Первая мировая война.

«Я только что закончил прекраснейшую работу моей жизни…»

—своему сыну Гансу Альберту, 1915 г.

Успех в его теоретической работе был закреплен в 1915 год.Новые уравнения гравитации имели существенное логическое простота, несмотря на их незнакомую математическую форму. Описать действие гравитации, уравнения показали, как присутствие материи исказила саму структуру пространства и времени. Этот деформация будет определять, как объект перемещается. Эйнштейн испытал свою теорию, правильно рассчитав небольшое несоответствие в движение планеты Меркурий, несоответствие, которое астрономы долго не мог объяснить.

Перейти к основному содержанию Поиск