На главную
Физика - одна из самых удивительных наук! Физика столь интенсивно развивается, что даже лучшие педагоги сталкиваются с большими трудностями, когда им надо рассказать о современной науке. Данный ресурс поможет эффективно и интересно изучать физику. Учите физику!
   

Обучение и материалы
Физический справочник
Формулы по физике
Шпаргалки по физике
Энциклопедия
Репетиторы по физике
Работа для физиков
Быстрый устный счет
Виртуальные лабораторные
Опыты по физике
ЕГЭ онлайн
Онлайн тестирование
Ученые физики
Необъяснимые явления
Ваша реклама на сайте
Разное
Контакты
Спецкурс
Фейнмановские лекции

В мире больших скоростей

Введение в теорию относительности

Лекции по биофизике
Лекции по ядерной физике
Ускорение времени...
Лазеры
Нанотехнологии
Книги
полезное
Смешные анекдоты о физике
Готовые шпоры по физике
Физика в жизни
Ученые и деньги
Нобелевские лауреаты
Фото
Видео
Карта сайта
На заметку
Если вам понравился сайт, предлагаем разместить нашу кнопку
Кнопка сайта All-fizika.com
Компьютерные программы
по физике
Программы по физике


Физика и юмор
Физика и юмор


Онлайн тестирование
по физике
Онлайн тестирование по физике



-









13. Пространство и время

Для определения скорости тела необходимо измерить длину пути, пройденного им за определенный промежуток времени. Тем самым скорость измеряется всегда косвенно: измеряются расстояния в пространстве и промежутки времени.
 
История физики показывает, что наибольший вклад в раскрытие свойств пространства и времени внесла теория относительности, которая но своему содержанию является в основном теорией больших скоростей.
 
Что мы знаем о свойствах пространства? Эти свойства изучает геометрия. В том виде, как ее изучают в школах, геометрия была развита в основном уже древними греками за несколько столетий до нашей эры. В Европе геометрия греков стала известной благодаря произведениям Евклида.   Эту  геометрию   называют поэтому евклидовой.
 
Опыт повседневной жизни показывает, что при измерениях в пространстве мы всегда можем пользоваться теоремами евклидовой геометрии. На протяжении многих веков люди, измеряя, например, треугольники, каждый раз убеждались, что сумма внутренних углов треугольника равна 180°, а квадрат гипотенузы прямоугольного треугольника равен сумме квадратов катетов (теорема Пифагора). На основе накопленного опыта люди считали, что окружающее нас пространство, по-видимому, таково, что свойства находящихся в нем предметов точно такие же, как и свойства фигур евклидовой геометрии.
 
Долгое время считали, что евклидова геометрия —единственно возможная. Ошибочность такого мнения показал в 30-х годах прошлого века русский математик Н. И. Лобачевский и независимо от него венгерский ученый Больяй, которые создали новую геометрию, в которой сумма внутренних углов треугольника меньше 180°, а квадрат гипотенузы в прямоугольном треугольнике больше суммы квадратов катетов. Двумя десятилетиями позднее немецкий математик Риман создал геометрию, в которой сумма внутренних углов треугольника была больше 180°, а квадрат гипотенузы в прямоугольном треугольнике был меньше суммы квадратов катетов.
 
Что же показывает нам повседневный опыт? Только то, что у небольших геометрических фигур, с которыми мы можем иметь дело в земных условиях, свойства такие же, какие следуют из евклидовой геометрии.
 
Если бы удалось измерить внутренние углы построенного  (в   мировом   пространстве гигантского треугольника, то не исключено, что сумма внутренних углов оказалась бы равной не 180°, а была бы больше или меньше 180°. Такой опыт позволил бы выяснить, отвечает ли в действительности структура мирового пространства геометрии Лобачевского, Римана или же геометрии Евклида.
 
Каково же пространство за пределами ближайших окрестностей Земли? Пока мы оставим этот вопрос открытым. Подробнее проблемы пространства будут рассмотрены в предпоследней части этой книги. Теперь же рассмотрим вопрос о времени.
 
В   обыденной  жизни  мы   привыкли, не задумываясь, употреблять  такие понятия, как «позже», «раньше»  или «одновременно».   Опыт   показывает,   что   недоразумений это не вносит, так как все понимают эти слова одинаково. Если, например, кто-нибудь из зрителей в театре скажет, что на сцене одна балерина сделала движение позже другой,   с   этим   согласится   каждый внимательный  зритель в зале. Но если солдат на наблюдательном пункте услышит,  что орудие справа выстрелило раньше,  чем слева, то это еще ничего не говорит о действительном порядке выстрелов. Возможно, что выстрел, услышанный   позже, на самом деле был произведен раньше. Звук распространяется   в   воздухе   сравнительно   медленно,   преодолевая 1 км примерно за 3 сек. Если известно, что орудие слева расположено от наблюдательного пункта на 2 км дальше, чем  орудие   оправа, то звук выстрела от первого орудия до наблюдателя идет на 6 сек дольше. Хотя выстрел справа прозвучит на секунду раньше, чем выстрел слева, внимательному наблюдателю будет ясно, что в действительности орудие слева выстрелило на 5 сек раньше. Как же этот вопрос должен решать летчик,  летящий  с большой скоростью слева направо  (предположим, что шум двигателей не мешает летчику слышать выстрелы)? Особенно сложной задача  становится тогда, когда  мы  имеем дело с современным сверхзвуковым истребителем (его скорость превышает    скорость   звука) — выстрела   левого    орудия пилот вообще не услышит. Очевидно, что по звуку выстрела здесь ничего решить нельзя. Помочь могло бы визуальное    наблюдение:    раньше    выстрелило    то    орудие, вспышку выстрела которого летчик увидел раньше. Вместо   звуковых  волн   весть   о   выстреле   приносит   теперь световой луч.
 
Если в земных условиях мы можем полностью довериться световому лучу, то при оценке последовательности событий, происходящих в космическом пространстве, надо проявить осторожность.
 
Рассмотрим, например, вспышки так называемых новых звезд. Время от времени случается, что какая-нибудь едва заметная звездочка ярко заблестит на небосводе. Вспыхнула «Новая» звезда. Интересное явление продолжается недолго. Уже через несколько недель яркость звезды начинает уменьшаться, и вскоре звезда становится опять малозаметной.
 
Об одной такой новой звезде, которая вспыхнула в 1054 г. в созвездии Тельца, упоминается в китайской летописи. Там утверждается, что по своей яркости звезда была сравнима с Юпитером. О другой очень яркой новой, вспыхнувшей в 1572 г. в созвездии Кассиопеи, рассказывает Тихо Браге.
 
На вопрос, какая из космических вспышек произошла раньше в созвездии Тельца или в созвездии Кассиопеи, мы сможем ответить лишь, зная расстояния этих звезд от Земли. Если, например, новая в Кассиопее более чем на 518 световых лет дальше новой в Тельце, то ясно, что вспышка в Кассиопее произошла раньше, чем в Тельце.
 
Рассмотрим другой пример. Галактика является гигантской звездной системой, в которой все звезды движутся по определенным законам. Движение обусловливается взаимным притяжением звезд. Наше Солнце тоже представляет собой обычную звезду в этой системе. Глядя ясной ночью на небо, мы наблюдаем Галактику изнутри (Млечный путь и все звезды, которые мы видим на небосводе, входят в состав Галактики). Но что это за картина! От звезд с окраин Галактики свет шел до нас около 100 тыс. лет; следовательно, эти звезды мы видим на тех местах, где они находились 100 тыс. лет назад. Самые близкие звезды видны там, где они были лишь немного больше четырех лет назад. Картина, которую мы наблюдаем на небе, как бы составлена из моментальных снимков, сделанных в самые различные времена. Но это, увы, единственно доступная нам картина  Галактики.   Как выглядит   Галактика   «в   момент   наблюдения», мы никогда не сможем увидеть непосредственно.
 
Описанные затруднения можно было бы преодолеть, если бы не возникали новые осложнения. Какова, собственно, скорость света? Если звезда приближается к нам, будет ли тогда свет, излучаемый ею, распространяться быстрее, чем тогда, когда звезда удаляется от нас? До тех пор, пока не разрешены эти вопросы, мы ничего не сможем сказать о временной последовательности событий, происходящих в космическом пространстве.
 
Как видим, вопросы, связанные со временем, требуют внимательного изучения. Если применительно к земным событиям понятия «раньше», «позже», «одновременно» достаточно точны, то в космических масштабах возникают серьезные трудности.
 
Свойства пространства и свойства времени требуют глубокого, пристального исследования. Этим и занимается теория относительности.



ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:


Социальные комментарии Cackle


 
 
© All-Физика, 2009-2016
При использовании материалов сайта ссылка на www.all-fizika.com обязательна.