Относительность времени эйнштейна


Подрабатываю репетитором.

Сколько изучаю физику, столько мечтаю найти такую книгу, которая бы идеально сочетала в себе интересное повествование и объяснение физических явлений. Чтоб она могла заинтересовать даже ребенка, но при этом не опускалась до оленя или не уходила в слишком глубокие и сложные рассуждения. Ииии… нашел даже несколько! Поэтому хочу написать краткую рецензию по тем книгам, что я прочитал во время поиска. Сразу скажу – мнение мое, родное, субъективное.

В конце ссылка на архив с частью книг.

Для ЛЛ: 1,2,3 – читать всем, 6,7 – нормально, 8, 9 – хорошо, 4,5,10 – будет чем разжигать камин.

1) Я.И. Перельман – Занимательная физика.

Две легендарные книги от не менее легендарного автора, максимально близкие к идеалу. Они состоят из мини-рассказов на пол странички, каждый из которых дает качественное решение небольшой физической задаче. Как поставить яйцо, не ломая его? А как вскипятить воду, используя бумажную кастрюлю? А как отрубленная голова могла говорить? Да, все это есть в этих книгах. Яро рекомендую как взрослым, так и детям. 10+/10.


2) Ричард Фейнман – Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!

С первых строчек понятно, что человек, который писал эту книгу, жил. Не прозябал, не сидел в уголке, а именно жил, жил физикой. Как будто разговор с жизнерадостным студентом, для которого физика стала горячо любимой спутницей по жизни. Тут вроде и про жизнь, и про девушек, и про развлечения, но как-то незаметно во все это вкраплена физика. Великолепно! 10+/10

3) М. И. Блудов – Беседы по физике.

Добавить сюда больше задач – получится лучший учебник по физике в истории. Что-то между Перышкиным и Перельманом. Вся книга напоминает мне ответ ученика на уроке – вроде, сплошная физика, однако есть и элемент живого повествования. Но все же это действительно больше учебник, чем книга для захватывающего чтения – здесь есть довольно сложные для начинающего читателя математические выкладки, сложные темы и прочее. Однако для увлеченного хоть на каплю человека подойдет идеально. 10/10.

4) Вольфганг Рёслер – Физика, рассказанная на ночь.

Эта книга – красиво написанная биография невероятно сложной для понимания … науки: физики. Здесь нет ни одной формулы…” – вот что пишут про эту книгу. Я ее прочел и это… зеленая тоска. Вся книга напоминает курсовую работу студента, который понатырил с Википедии текст и огромное количество цитаток, а потом решил еще и разбавить все это своим повествованием. Повествование неимоверно рваное и больше какое-то энциклопедическое, что ли. Просто некий набор информации, есть даже определения терминов, взятые из учебника. Красная цена такому сборнику – 50 рублей за старание, не больше. А еще здесь есть формулы, нас обманывали!


Да и вообще от книги с таким названием ждешь какой-то сказки, а получаешь “Клаузиус говорит о величине, энтропии, которая может только либо увеличиваться, либо оставаться прежней, но никогда не уменьшается”.

Есть ощущение, правда, что книга много потеряла при переводе, но вряд ли даже шикарный перевод что-то изменит. Детям – категорически нет, взрослым на свой страх и риск. Оценка: См.

5) Камиль Фадель — Вы сказали “физика”?

Вот вроде и картинки приятные, и читать интересно, и слог приятный, но на 14 странице писать про кварки, мезоны и глюоны? Вы серьезно? Рассказы из серии “Короче, вот стена, стена состоит из атомов, в каждом атоме есть нейтроны, протоны и электроны, а электроны участвуют в бета-распаде, там еще нарушался ЗСЭ, но Паули открыл нейтрино и все наладилось, вооот…” В общем, не знаю, книга на любителя, причем уже понимающего физику. Да и дороговато опять же. 5/10.

6) Кирилл Домровский – Остров неопытных физиков.

Весьма приятная сказка о приключении четырех мальчишек, делающая фантастические предположения из разряда “А что если б можно было…”. Хороший сюжет, повествование, а связь с физикой хоть и небольшая, но вполне ощутимая. По крайней мере, читатель косвенно узнает о плотности, различных взаимодействиях, законах сохранения. Для маленьких детей подойдет идеально, ребятам постарше же будет скучновато. 8/10.


7) Хельмут Затц – Бог играет невидимыми кубиками. Физика на грани познаваемого.

Вот есть умная книга, а есть книга с умными словами. Как по мне, эта книга относится к разряду первых, но иногда все же соскальзывает в разряд вторых. Но в целом очень понравилось – приятное повествование, плавный заход в историю физики, красота! Подарите эту книгу своему умному племяннику на день рождения, я серьезно.

Но вот редактору минус балл однозначно. “Ну а сейчас давайте поподробнее рассмотрим строение адронов” – это уж для печатного издания перебор. 8/10.

8) Елена Качур – Увлекательная физика.

-Тетенька, тетенька! А напишите нам учебник по физике, только чтоб читать было интересно!

-Да без проблем, мальчик!

Итак, мы наблюдаем самый реалистичный диалог между мужчиной и маленьким мальчиком:

-Дядя Кузя, а кататься (на катке) уже можно?

-Нет, придется подождать пока вода замерзнет на морозе.

-У-у-у, так неинтересно.

-Не согласен. Пока каток застывает мы можем наблюдать за очень интересным физическим явлением! (как застывает вода)

И вот стоят они там с мальчиком, смотрят, как вода застывает, всем весело… Здорово…


Но если убрать мой этот придирчивый взгляд, то для детей книга очень хороша! Картинки, текст приятный, есть мини-задания по выполнению простых опытов. Отдельный плюс за то, что повествование не скатывается в перечисление сложных терминов. Советую, 10/10.

9) Александр Леонович – Физика без формул.

Очень приятная книжечка. Небольшая, интересная, легко читается и в то же время как-то говорит о довольно умных вещах. По минимуму использованы сложные термины и все очень к месту. Очень понравились достаточно толковые примеры – автор хочет именно разъяснить, а не отвязаться от назойливого читателя. Подойдет для начальной и средней школы великолепно. 10/10.

10) Вордерман Кэрол – Как объяснить ребенку науку.

Ээээ… Боюсь, сначала придется объяснить родителю, потому что книга в объяснении не особо помогает. Да и тут столько ляпов… “Физики нашли объяснение тому, почему мы видим различные цвета света. Волны красного цвета длиннее, чем фиолетовые. Все остальные цвета находятся между ними.” – я вот понимаю, что хочет сказать автор, но в этом высказывании ни смысла, ни связности.

Физики считают, что сила притяжения вызвана гравитонами – частицами, которых пока обнаружить не удалось” – мало того, что голову дурят, так еще и текст вычитать не суждено.

В общем, сборник красивых картинок за 1500 р. К такой книге нужно давать в подарок родителя-физика, тогда получится неплохо. 4/10.

Все, хватит пока на этом. Продолжу поиски позже. Может, пора и математику поискать…

Ссылка на архив.

P.S. Периодически спрашивают мэйл – [email protected]

Источник: pikabu.ru

Главные принципы теории относительности


Первое, что нужно понять для освоения теории относительности: движение относительно.

Это значит, что наличие или отсутствие движения всегда определяется относительно других объектов. Движение и его скорость зависят от наблюдателя (того, кто смотрит на объект) и системы отсчёта (того, откуда он смотрит).

Представьте, что пассажир едет в поезде и читает книгу. Для него книга неподвижна, как неподвижны и кресла в поезде, и другие пассажиры (если они сидят на своих местах, а не пробираются к вагону-ресторану, конечно). Скорость всех неподвижных объектов в поезде, с точки зрения нашего пассажира-читателя, будет равна нулю.

В это время на платформе стоит другой человек, мимо которого со свистом пролетает поезд. Для него и пассажир с книгой, и кресла движутся со скоростью поезда — допустим, 200 км/ч. А вот пассажиры на пути в вагон-ресторан, расположенный в голове состава, будут двигаться ещё быстрее: их скорость сложится со скоростью поезда.

Так происходит при любом сложении скоростей, но есть одно исключение: скорость света. Свет от прожектора на носу нашего поезда будет двигаться всегда с одинаковой скоростью — 300 000 км/с.

Здесь мы вплотную подошли к базовым принципам, на которых строится теория относительности:


  • Принцип относительности: для тех тел, которые относительно друг друга движутся на постоянной скорости или неподвижны (как пассажир и его книга), физические процессы протекают одинаково.
  • Принцип постоянства скорости света: скорость света постоянна для всех наблюдателей, независимо от их скорости по отношению к источнику света. То есть свет от фонаря на носу поезда или свет от прожектора на космическом корабле имеют одинаковую скорость.

Свет движется так быстро, что его распространение кажется нам мгновенным. Но на космических расстояниях всё выглядит совсем по-другому. К примеру, расстояние от Солнца до Земли, составляющее 150 миллионов километров, свет проходит примерно за 8 минут. А значит, что если Солнце когда-нибудь потухнет, то мы увидим это только через 8 минут.

Следствия теории относительности

Что же следует из описанных выше принципов и как они связаны со временем и пространством? Теория относительности имеет три основных следствия: пространство расширяется, время сжимается, масса увеличивается. Разберёмся с каждым по порядку.

Время сжимается

Эйнштейн первым понял, что время не абсолютно и зависит от системы отсчёта, в которой мы его наблюдаем. Земля и далёкая галактика на другом конце Вселенной находятся в разных точках не только пространства, но и времени.


Относительно движущихся объектов время идёт медленнее. Этот факт был проверен Around-the-World Atomic Clocks: Predicted Relativistic Time Gains с использованием двух одинаковых атомных часов: один прибор оставили на Земле, а другой отправили на сверхзвуковом самолёте вокруг планеты. При посадке было отмечено, что часы, которые летали, на несколько тысячных секунды отстают от часов в состоянии покоя.

Чем ближе скорость объекта становится к скорости света, тем медленнее для него течёт время. В теории, если астронавт отправится в путешествие на космическом корабле со скоростью, близкой к скорости света, он попадёт в будущее. Для него пройдёт несколько недель, а на Земле — несколько десятилетий. Это и есть относительность времени.

Пространство сжимается

Ещё одно удивительное следствие относительности: когда мы видим объект в движении, то можем наблюдать, что он становится всё более коротким с увеличением его скорости. С точки зрения наблюдателя, при приближении к скорости света объект становится всё короче и короче по направлению движения, а перпендикулярно ему остаётся в прежних размерах.

Допустим, мы сажаем астронавта в космический корабль, который может двигаться со скоростью света, а сами отправляемся в уютную обсерваторию наблюдать за его путешествием. По мере приближения к скорости света с кораблём начнёт происходить что-то странное. Мы заметим, что он становится всё короче. Но изменения происходят только в отношении направления движения, ширина корабля остаётся постоянной. Достигнув скорости света, он станет практически неразличим в длину.


Наверное, нашему астронавту сейчас не очень весело? Не беспокойтесь за него: для астронавта никаких изменений не происходит. Он всё так же радостно несётся навстречу космическим просторам и ничего не замечает. Пространство сжимается только относительно наблюдателя.

Масса увеличивается

Ещё одним поразительным следствием относительности является то, что по мере увеличения скорости объекта его масса тоже увеличивается.

Масса и энергия неразрывно связаны. Именно это выразил Эйнштейн в знаменитом уравнении E = mc². Эта формула показывает, что энергия тела пропорциональна его массе. При передаче телу энергии (то есть его ускорении) увеличивается и масса. Выходит, что часть энергии идёт на увеличение скорости, а другая часть увеличивает массу.

Вспомним о нашем астронавте, который приближается к скорости света в своём корабле. Наблюдая с Земли, мы видим, что по мере увеличения скорости корабля становится всё труднее ускорить его, то есть всё больше и больше энергии требуется, чтобы его подтолкнуть. Наступает момент, когда корабль достигнет такой массы, что никакая энергия во Вселенной больше не сможет его двигать. Вот поэтому на практике путешествия во времени пока невозможны.

Источник: Lifehacker.ru


Кто бы мог подумать, что мелкий почтовый служащий изменит основы науки своего времени? Но такое случилось! Теория относительности Эйнштейна заставила пересмотреть привычный взгляд на устройство Вселенной и открыла новые области научного познания.

Большинство научных открытий сделано с помощью эксперимента: ученые повторяли свои опыты много раз, чтобы быть уверенными в их результатах. Работы обычно проводились в университетах или исследовательских лабораториях больших компаний.

Альберт Эйнштейн полностью изменил научную картину мира, не проведя ни одного практического эксперимента. Его единственными инструментами были бумага и ручка, а все эксперименты он проводил в голове.

Движущийся свет

В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал свои первые статьи. В них шла речь о движении со скоростью, близкой к скорости света. Выдвинутая им теория получила название специальной теории относительности.

Альберт Эйнштейн
Альберт Эйнштейн (1879—1955) основывал все свои выводы но результатах «мысленного эксперимента». Эти эксперименты можно было совершить только в воображении.

Скорости всех движущихся тел относительны.
о означает, что все объекты движутся или остаются неподвижными только относительно какого-либо другого объекта. Например, человек, неподвижный относительно Земли, в то же время вращается вместе с Землей вокруг Солнца. Или допустим, что по вагону движущегося поезда идет человек в сторону движения со скоростью 3 км/час. Поезд движется со скоростью 60 км/час. Относительно неподвижного наблюдателя на земле скорость человека будет равна 63 км/час – скорость человека плюс скорость поезда. Если бы он шел против движения, то его скорость относительно неподвижного наблюдателя была бы равна 57 км/час.

Эйнштейн утверждал, что о скорости света так рассуждать нельзя. Скорость света всегда постоянна, независимо от того, приближается ли источник света к вам, удаляется от вас или стоит на месте.

Чем быстрее, тем меньше

С самого начала Эйнштейн выдвинул несколько удивительных предположений. Он утверждал, что, если скорость объекта приближается к скорости света, его размеры уменьшаются, а масса, наоборот, увеличивается. Никакое тело нельзя разогнать до скорости равной или большей скорости света.

Другой его вывод был еще удивительней и, казалось, противоречил здравому смыслу. Представьте, что из двоих близнецов один остался на Земле, а другой путешествовал по космосу со скоростью, близкой к скорости света. С момента старта на Земле прошло 70 лет. Согласно теории Эйнштейна, на борту корабля время течет медленнее, и там прошло, например, только десять лет. Получается, что тот из близнецов, кто оставался на Земле, стал на шестьдесят лет старше второго. Этот эффект называют «парадоксом близнецов». Звучит просто невероятно, но лабораторные эксперименты подтвердили, что замедление времени при скоростях, близких к скорости света, действительно существует.

Беспощадный вывод

Теория Эйнштейна также включает известную формулу E=mc2, в которой E – энергия, m – масса, а c – скорость света. Эйнштейн утверждал, что масса может превращаться в чистую энергию. В результате применения этого открытия в практической жизни появились атомная энергетика и ядерная бомба.

Эйнштейн был теоретиком
Эйнштейн был теоретиком. Эксперименты, которые должны были доказать правоту его теории, он оставлял другим. Многие из этих экспериментов было невозможно проделать до тех пор, пока не появились достаточно точные измерительные приборы.

Факты и события

  • Был произведен следующий эксперимент: самолет, на котором были установлены очень точные часы, взлетел и, облетев с большой скоростью вокруг Земли, опустился в той же точке. Часы, находившиеся на борту самолета, на ничтожную долю секунды отстали от часов, которые оставались на Земле.
  • Если в лифте, падающем с ускорением свободного падения, уронить шар, то шар не будет падать, а как бы зависнет в воздухе. Это происходит потому, что шар и лифт падают с одинаковой скоростью.
  • Эйнштейн доказал, что тяготение влияет на геометрические свойства пространства-времени, которое в свою очередь влияет на движение тел в этом пространстве. Так, два тела, начавшие движение параллельно друг другу, в конце концов встретятся в одной точке.

Искривляя время и пространство

Десятью годами позже, в 1915—1916 годах, Эйнштейн построил новую теорию гравитации, названную им общей теорией относительности. Он утверждал, что ускорение (изменение скорости) действует на тела так же, как и сила гравитации. Космонавт не может по своим ощущениям определить, притягивает ли его большая планета, или ракета начала тормозить.

Искажение времени
Если космический корабль разгоняется до скорости, близкой к скорости света, то часы на нем замедляются. Чем быстрее движется корабль, тем медленнее идут часы.

Отличия ее от ньютоновской теории тяготения проявляются при изучении космических объектов с огромной массой, например планет или звезд. Эксперименты подтвердили искривление лучей света, проходящих вблизи тел с большой массой. В принципе возможно столь сильное гравитационное поле, что свет не сможет выйти за его пределы. Это явление получило название «черной дыры». «Черные дыры», по-видимому, обнаружены в составе некоторых звездных систем.

Ньютон утверждал, что орбиты планет вокруг Солнца фиксированы. Теория Эйнштейна предсказывает медленный дополнительный поворот орбит планет, связанный с наличием гравитационного поля Солнца. Предсказание подтвердилось экспериментально. Это было поистине эпохальное открытие. В закон всемирного тяготения сэра Исаака Ньютона были внесены поправки.

Начало гонки вооружений

Работы Эйнштейна дали ключ ко многим тайнам природы. Они оказали влияние на развитие многих разделов физики, от физики элементарных частиц до астрономии – науки о строении Вселенной.

Эйнштейн в своей жизни занимался не только теорией. В 1914 году он стал директором института физики в Берлине. В 1933 году, когда к власти в Германии пришли нацисты, ему, как еврею, пришлось уехать из этой страны. Он переехал в США.

В 1939 году, несмотря на то что он был противником войны, Эйнштейн написал президенту Рузвельту письмо, в котором предупреждал его, что можно сделать бомбу, обладающую огромной разрушительной силой, и что фашистская Германия уже приступила к разработке такой бомбы. Президент отдал распоряжение начать работы. Это положило начало гонке вооружений.

Источник: www.what-this.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.