Презентация, доклад по физике на тему Теория относительности

Л.В.

Постулаты теории относительности и относительность одноврименности

в основе теории и принимаемое без доказательств.  Первый постулат: все законы физики, описывающие любые физические явления, должны во всех инерциальных системах отсчета иметь одинаковый вид.  Этот же постулат можно сформулировать иначе: в любых инерциальных системах отсчета все физические явления при одинаковых начальных условиях протекают одинаково. 

одинакова и не зависит от скорости движения как источника, так и приемника света. Эта скорость является предельной скоростью всех процессов и движений, сопровождаемых переносом энергии.
Закон взаимосвязи массы и энергии  Релятивистская механика - раздел механики, изучающий законы движения тел со скоростями, близкими к скорости света.

в разных точках, одновременны в одной инерциальной системе отсчета, то они могут быть не одновременными в других инерциальных системах отсчета.
Сокращение длины. Длина тела, измеренная в системе отсчета K', в которой оно покоится, больше длины в системе отсчета K, относительно которой K' движется со скоростью v вдоль оси Ох:

Замедление времени. Промежуток времени, измеренный часами, неподвижными в инерциальной системе отсчета K', меньше промежутка времени, измеренного в инерциальной системе отсчета K, относительно которой K' движется со скоростью v:

гласит, что все законы физики должны быть одинаковыми для всех свободно движущихся наблюдателей независимо от их скорости. Если скорость света постоянная величина, то любой свободно движущийся наблюдатель должен фиксировать одно и то же значение независимо от скорости, с которой он приближается к источнику света или удаляется от него. 
Требование, чтобы все наблюдатели сошлись в оценке скорости света, вынуждает изменить концепцию времени. Согласно теории относительности наблюдатель, едущий на поезде, и тот, что стоит на платформе, разойдутся в оценке расстояния, пройденного светом. А поскольку скорость есть расстояние, деленное на время, единственный способ для наблюдателей прийти к согласию относительно скорости света – это разойтись также и в оценке времени. Другими словами, теория относительности положила конец идее абсолютного времени! Оказалось, что каждый наблюдатель должен иметь свою собственную меру времени и что идентичные часы у разных наблюдателей не обязательно будут показывать одно и то же время. 

в нем можно передать с помощью трех чисел – координат. Если мы введем в наше описание время, то получим четырехмерное пространство-время. 
Другое известное следствие теории относительности – эквивалентность массы и энергии, выраженная знаменитым уравнением Эйнштейна Е = mс2 (где Е– энергия, m – масса тела, с – скорость света). Ввиду эквивалентности энергии и массы кинетическая энергия, которой материальный объект обладает в силу своего движения, увеличивает его массу. Иными словами, объект становится труднее разгонять. 

скоростью, близкой к скорости света. Например, при скорости, равной 10% от скорости света, масса тела будет всего на 0,5% больше, чем в состоянии покоя, а вот при скорости, составляющей 90% от скорости света, масса уже более чем вдвое превысит нормальную. По мере приближения к скорости света масса тела увеличивается все быстрее, так что для его ускорения требуется все больше энергии. Согласно теории относительности объект никогда не сможет достичь скорости света, поскольку в данном случае его масса стала бы бесконечной, а в силу эквивалентности массы и энергии для этого потребовалась бы бесконечная энергия. Вот почему теория относительности навсегда обрекает любое обычное тело двигаться со скоростью, меньшей скорости света. Только свет или другие волны, не имеющие собственной массы, способны двигаться со скоростью света.

который остается на поверхности коллапсирующей звезды во время катастрофического сжатия. В некоторый момент по его часам, скажем в 11:00, звезда сожмется до критического радиуса, за которым гравитационное поле усиливается настолько, что из него невозможно вырваться. Теперь предположим, что по инструкции астронавт должен каждую секунду по своим часам посылать сигнал космическому кораблю, который находится на орбите на некотором фиксированном расстоянии от центра звезды. Он начинает передавать сигналы в 10:59:58, то есть за две секунды до 11:00. Что зарегистрирует экипаж на борту космического судна?  Ранее, проделав мысленный эксперимент с передачей световых сигналов внутри ракеты, мы убедились, что гравитация замедляет время и чем она сильнее, тем значительнее эффект. Астронавт на поверхности звезды находится в более сильном гравитационном поле, чем его коллеги на орбите, поэтому одна секунда по его часам продлится дольше секунды по часам корабля. Поскольку астронавт вместе с поверхностью движется к центру звезды, действующее на него поле становится все сильнее и сильнее, так что интервалы между его сигналами, принятыми на борту космического корабля, постоянно удлиняются. Это растяжение времени будет очень незначительным до 10:59:59, так что для астронавтов на орбите интервал между сигналами, переданными в 10:59:58 и в 10:59:59, очень ненамного превысит секунду. Но сигнала, отправленного в 11:00, на корабле уже не дождутся.  Все, что произойдет на поверхности звезды между 10:59:59 и 11:00 по часам астронавта, растянется по часам космического корабля на бесконечный период времени. С приближением к 11:00 интервалы между прибытием на орбиту последовательных гребней и впадин испущенных звездой световых волн станут все длиннее; то же случится и с промежутками времени между сигналами астронавта. Поскольку частота излучения определяется числом гребней (или впадин), приходящих за секунду, на космическом корабле будет регистрироваться все более и более низкая частота излучения звезды. Свет звезды станет все больше краснеть и одновременно меркнуть. В конце концов звезда настолько потускнеет, что сделается невидимой для наблюдателей на космическом корабле; все, что останется, – черная дыра в пространстве. Однако действие тяготения звезды на космический корабль сохранится, и он продолжит обращение по орбите.

Эйнштейн. Так, в 1905 году во времена, когда самым быстрым видом транспорта был паровоз, Эйнштейн пришел к выводу: «Чем быстрее движется объект, тем медленнее движется время, а значит время относительно». Подтвердить эту теорию физики смогли только в 1971 году, для этого самые точные квантовые часы поместили в контейнер, а его, в свою очередь, разместили на борту самолета. Самолет в восточном направлении сделал виток вокруг всей планеты, а когда приземлился, там, где стартовал, разница в показаниях квантовых часов составила 59 наносекнуд.

часов удалось выяснить, что жизнь на высоте течет быстрее чем внизу. Правда значительную разницу можно увидеть в течении очень длительного срока, порядка нескольких миллиардов лет. Для обычного человека, прожившего на нижних этажах здания разница с жителем верхних этажей Эмпайр-стейт-билдинг за 80 лет составит 102 миллионных секунды.

3.Поверхность Земного шара поделена на часовые пояса, в связи с чем возникают накладки времени. Так, на нашей планете есть пояс «безвременья»- так называемая «линия перемены дат». Она находится в Тихом океане и проходит по 180 меридиану. Если двигаться по этой линии на восток, вы можете вернуться на сутки назад, а если поменять направление на запад, то попадете в завтрашний день.

4. Длительность суток на разных планетах солнечной системы различна. За один год (один оборот вокруг Солнца) Меркурий успевает повернуться вокруг своей оси на полтора оборота. Таким образом, за два года на этой планете проходит всего трое суток. На Венере сутки вообще длятся больше года, то есть вокруг своей оси Венера вертится медленнее, чем вокруг Солнца.

у разных животных различна и определяется, главным образом, скоростью метаболизма и размером животного. Чем меньше животное и выше скорость метаболизма, тем медленнее для него движения окружающего мира. Существует параметр — критическая частота слияния мельканий (КЧСМ). Когда мы видим мерцание света с частотой ниже КЧСМ, мы видим их как вспышки. Но когда частота выше критической, вспышки сливаются, и мы видим ровный свет. Именно эта частота определяет для нас скорость восприятия времени. Так, благодаря этому параметру выяснилось, что у собак КЧСМ в два раза выше, чем у людей, поэтому они не реагируют на телевизионное изображение: вместо движущихся картин они на его экране видят беспорядочное мелькание. Для мух мир движется в четыре раза медленнее, чем для нас, поэтому они с легкостью избегают удара газетой.
По мнению ученых, способность различать в короткий временной промежуток большее количество событий требует высоких энергозатрат. Поэтому в процессе эволюции у крупных организмов атрофировалось это умение, как нерентабельное с точки зрения метаболизма. Для маленьких и быстрых организмов такая способность оказалась хорошим подспорьем: такая «замедленность» их времени дает больше шансов для того, чтобы ускользнуть от хищника.
Что касается человека, то маленький ребенок за определенный отрезок времени получает больше зрительной информации, чем взрослый человек, мир для него медленнее. Кроме того, КЧСМ меняется у нас с возрастом, у пожилых она ниже, чем у молодых взрослых людей.

в космосе. Давно известно, что время под воздействием гравитации течет медленнее. Еще Альберт Энштейн утверждал, что материя притягивает течение времени, замедляя его тем сильнее, чем большим гравитационным полем она владеет. Другими словами, чем массивнее объект, тем медленнее идет время вблизи него. Вот почему на орбите Земли, где сила притяжения планеты значительно ниже, время идет быстрее, чем на ее поверхности. А на Солнце время будет течь медленнее чем на Земле, поскольку там потенциал тяготения значительно больше.
7. На нашей планете существуют «заколдованные места» — зоны с аномальным течением времени. Оказывается, что время замедляется не только около массивных космических тел и при движении с околосветовой скоростью. Многочисленные опыты подтвердили также взаимосвязь между скоростью вращения тел и изменением времени вблизи них (около центра вращения часы отстают, на периферии — спешат). Почти все аномальные зоны находятся именно там, где существуют течения больших масс воды по окружности. Это и гигантские (до сотен километров) водовороты в Бермудах, и повороты морских и коварных подземных течений, изгибы рек. Например, высокоэнергетические поля, существующие на Жигулевском изгибе Волги, давно уже прославились своими странными миражами и полетами в этом районе большого количества НЛО. Несколько меньший эффект производят воздушные вихри (смерчи, торнадо), однако и они несут весь «букет» явлений, связанных с изменением времени: запаздывание часов, изменение веса предметов, появление после воздействия вихря у людей необычных экстрасенсорных способностей.

использование методов криобиологии. То, что уровень метаболизма влияет на продолжительности жизни, уже давно известный факт, следовательно при сильном замедлении метаболизма или же вообще при его остановке можно попасть в далекое будущее. Ярким примером является крионика, то есть известное по многим фильмам замораживание человека. В таком состоянии организм может “жить” очень долгое время.  Если человек неизлечимо болен, то  это прекрасная возможность дождаться того времени, когда найдут способ излечивать то, что на сегодняшний день считается неизлечимым и таким образом сохранить жизнь.

Согласно теории относительности, чем быстрее движется объект, тем медленнее течет его время относительно наблюдателя. Например, если космический корабль движется относительно Земли со скоростью близкой к скорости света, то время на таком корабле будет идти гораздо медленнее чем на Земле. На борту корабля астронавты не заметят необычного. Часы астронавтов с их точки зрения будут идти нормально, сердца – биться в обычном ритме и т.п. Но если бы земные наблюдатели могли видеть их, то движения астронавтов показались бы наблюдателям настолько замедленными, словно те, окаменев, превратились в статуи. В свою очередь, если бы астронавты могли наблюдать за жителями Земли, то им показалось бы, что все события происходят в ускоренном темпе: земной год уложился бы в несколько часов.

находятся только на стадии разработки. Но рано или поздно человечество добьется своей цели. Как знать, возможно, таинственные летающие объекты время от времени появляющиеся в различных местах нашей планеты, вовсе не инопланетные существа, а наши далекие родственники – люди из будущего, которые научились подчинять себе время, то что нам  пока совершить не по силам.