Из общей теории относительности следует что


В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал специальную теорию относительности (СТО), которая объясняла, как интерпретировать движения между различными инерциальными системами отсчета – попросту говоря, объектами, которые движутся с постоянной скоростью по отношению друг к другу.

Эйнштейн объяснил, что когда два объекта двигаются с постоянной скоростью, следует рассматривать их движение друг относительно друга, вместо того чтобы принять один из них в качестве абсолютной системы отсчета.

Так что, если два космонавта, вы и, допустим, Герман, летите на двух космических кораблях и хотите сравнить ваши наблюдения, единственное, что вам нужно знать – это ваша скорость относительно друг друга.

Специальная теория относительности рассматривает лишь один специальный случай (отсюда и название), когда движение прямолинейно и равномерно. Если материальное тело ускоряется или сворачивает в сторону, законы СТО уже не действуют. Тогда в силу вступает общая теория относительности (ОТО), которая объясняет движения материальных тел в общем случае.


Теория Эйнштейна базируется на двух основных принципах:

1. Принцип относительности: физические законы сохраняются даже для тел, являющихся инерциальными системами отсчета, т. е. двигающимися на постоянной скорости относительно друг друга.  

2. Принцип скорости света: скорость света остается неизменной для всех наблюдателей, независимо от их скорости по отношению к источнику света. (Физики обозначают скорость света буквой с).

Одна из причин успеха Альберта Эйнштейна состоит в том, что он ставил экспериментальные данные выше теоретических. Когда в ряде экспериментов обнаружились результаты, противоречащие общепринятой теории, многие физики решили, что эти эксперименты ошибочны.

Альберт Эйнштейн был одним из первых, кто решил построить новую теорию на базе новых экспериментальных данных.

В конце 19 века физики находились в поиске таинственного эфира – среды, в которой по общепринятым предположениям должны были распространяться световые волны, подобно акустическим, для распространения которых необходим воздух, или же другая среда – твердая, жидкая или газообразная. Вера в существование эфира привела к убеждению, что скорость света должна меняться в зависимости от скорости наблюдателя по отношению к эфиру.

Альберт Эйнштейн отказался от понятия эфира и предположил, что все физические законы, включая скорость света, остаются неизменными независимо от скорости наблюдателя – как это и показывали эксперименты. 

Однородность пространства и времени


В Специальной теории относительности Эйнштейна постулируется фундаментальная связь между пространством и временем. Материальная Вселенная, как известно, имеет три пространственных измерения: вверх-вниз, направо-налево и вперед-назад. К нему добавляется еще одно измерение – временное. Вместе эти четыре измерения составляют пространственно-временной континуум.

Если вы двигаетесь с большой скоростью, ваши наблюдения относительно пространства и времени будут отличаться от наблюдений других людей, движущихся с меньшей скоростью.

На картинке ниже представлен мысленный эксперимент, который поможет понять эту идею. Представьте себе, что вы находитесь на космическом корабле, в руках у вас лазер, с помощью которого вы посылаете лучи света в потолок, на котором закреплено зеркало. Свет, отражаясь, падает на детектор, который их регистрирует. 

Из общей теории относительности следует что
Сверху – вы послали луч света в потолок, он отразился и вертикально упал на детектор. Снизу – для Германа ваш луч света двигается по диагонали к потолку, а затем – по диагонали к детектору

Допустим, ваш корабль двигается с постоянной скоростью, равной половине скорости света (0.5c). Согласно СТО Эйнштейна, для вас это не имеет значения, вы даже не замечаете своего движения.


Однако Герман, наблюдающий за вами с покоящегося звездолета, увидит совершенно другую картину. С его точки зрения, луч света пройдет по диагонали к зеркалу на потолке, отразится от него и по диагонали упадет на детектор.

Другими словами, траектория луча света для вас и для Германа будет выглядеть по-разному и длина его будет различной. А стало быть и длительность времени, которое требуется лазерному лучу для прохождения расстояния к зеркалу и к детектору, будет вам казаться различным. 

Это явление называется замедлением времени: время на звездолете, движущимся с большой скоростью, с точки зрения наблюдателя на Земле течет значительно медленнее. 

Этот пример, равно как и множество других, наглядно демонстрирует неразрывную связь между пространством и временем. Эта связь явно проявляется для наблюдателя, только когда речь идет о больших скоростях, близких к скорости света.

Эксперименты, проведенные со времени публикации Эйнштейном своей великой теории, подтвердили, что пространство и время действительно воспринимаются по-разному в зависимости от скорости движения объектов.

Объединение массы и энергии

В своей знаменитой статье, опубликованной в 1905 году, Эйнштейн объединил массу и энергию в простой формуле, которая с тех пор известна каждому школьнику: E=mc^2.


Из общей теории относительности следует что
©deviantART/ RowanPhoenix

Согласно теории великого физика, когда скорость материального тела увеличивается, приближаясь к скорости света, увеличивается и его масса. Т.е. чем быстрее движется объект, тем тяжелее он становится. В случае достижения скорости света, масса тела, равно как и его энергия, становятся бесконечными. Чем тяжелее тело, тем сложнее увеличить его скорость; для ускорения тела с бесконечной массой требуется бесконечное количество энергии, поэтому для материальных объектов достичь скорости света невозможно.

До Эйнштейна концепции массы и энергии в физике рассматривались по отдельности. Гениальный ученый доказал, что закон сохранения массы, как и закон сохранения энергии, являются частями более общего закона массы-энергии.

Благодаря фундаментальной связи между этими двумя понятиями, материю можно превратить в энергию, и наоборот – энергию в материю.

Источник: naked-science.ru

[править] История

Альберт Эйнштейн опубликовал специальную теорию относительности в 1905 году, а с 1907 года начал размышления над описанием свободного падения. После длительной работы в ноябре 1915 года он сделал доклад на заседании Прусской академии наук, в которой сформулировал уравнения для определения гравитационного поля, известные как уравнения Эйнштейна.
авнения Эйнштейна очень трудно решить, поэтому Эйнштейн в своих трудах использовал приближенные решения. Но уже в 1916 году Карл Шварцшильд предложил первое точное нетривиальное решение сферически-симметричного гравитационного поля, известное как метрика Шварцшильда. В следующем году Эйнштейн применил найденное решение для описания Вселенной, и чтобы получить стационарное решение, которое отвечало тогдашним представлениям, дополнил уравнения членом с космологической постоянной. Однако, в течение 1920-х благодаря работам Эдвина Хаббла и других астрономов, стало понятно, что Вселенная расширяется. Расширение Вселенной описывает теория Александра Фридмана, предложенная в 1922 году.

В 1919 году Артур Эддингтон, наблюдая за небом вокруг солнечного диска во время солнечного затмения, обнаружил смещение зрения из своих привычных положений, что свидетельствовало в пользу искривления траектории световых лучей вблизи массивных тел. Это открытие немедленно принесло Эйнштейну мировую славу[1]. Однако, полное признание среди ученых общая теория относительности получила только в 1960-х годах, когда физики идентифицировали квазары как галактики с черными дырами в центре. Также стало возможным проверка отдельных предсказаний теории, например, гравитационного красного смещения, в земных условиях.

[править] Введение

Концептуальное ядро ​​общей теории относительности, из которого следует большинство ее выводов — принцип эквивалентности, который постулирует, что гравитация и ускорение — это эквивалентные физические явления, то есть


Этот принцип объясняет, почему экспериментальные измерения гравитационной и инертной масс доказывают их эквивалентность. Это утверждение стало основой многих открытий, таких как гравитационное красное смещение, искривление лучей света вблизи больших гравитационных масс (таких как звезды), черные дыры, замедление времени в гравитационном поле и тому подобное. Но из принципа эквивалентности не вытекает единственность уравнений искривленного пространства-времени, и это в том числе привело к появлению так называемой космологической постоянной, которая фигурирует в некоторых теориях.

Модификации закона всемирного тяготения Ньютона привели к первому успеху новой теории: получил объяснение эффект прецессии (вращение) перигелия Меркурия. Многие другие предсказания теории были в дальнейшем подтверждены астрономическими наблюдениями. Однако вследствие высокой сложности этих наблюдений и трудности с достижением удовлетворительных погрешностей измерений, возникли альтернативные теории гравитации, такие как теория Бранса — Дике или биметрическая теория Розена. Но пока нет таких экспериментальных данных, которые могли бы вызвать необходимость пересмотра общей теории относительности.

Однако есть теоретические основания утверждать, что общая теория относительности не завершена. Она не согласуется с квантовой механикой, следовательно некорректны ее результаты в условиях высоких энергий. Объединение этих двух теорий — одна из фундаментальных проблем современной теоретической физики.

[править] Связь со специальной теорией относительности

Специальная теория относительности внесла фундаментальные изменения в законы классической механики, исходя из следующих постулатов


  • все инерционные системы отсчета равноправны;
  • скорость света во всех инерциальных системах одинакова.

Из этих постулатов следует, что скорость света является максимально возможной в природе. Любой материальный объект не может двигаться быстрее света.

С точки зрения специальной теории относительности пространство и время тесно связаны между собой. Их следует считать единственным четырехмерным многообразием, которое называется «пространство-время». Наблюдатели, движущиеся друг относительно друга, могут по-разному определять «пространственные» и «временные» направления в этом многообразии. Поэтому пространство и время больше невозможно рассматривать как отдельные сущности.

Общая теория относительности дополнила эту картину тем, что энергия гравитационного поля (порожденная материей) способна деформировать пространство-время так, что «прямые» линии в пространстве и времени имеют свойства «кривых» линий.

[править] Искривление пространства-времени

Математики используют термин «искривление» для обозначения любого пространства, где геометрия не является евклидовой. Чаще всего эффект от искривления иллюстрируется рисунком, аналогичным приведенному ниже:


Spacetime lattice analogy.svg

Для иллюстрации рассмотрим, как кривизна поверхности Земли может быть измерена наблюдателем, который все время находится на этой поверхности. Проведем такой мысленный эксперимент: Вы отправляетесь с Северного полюса на юг и проходите примерно 10 000 км (до экватора), затем поворачиваете налево точно на 90 градусов, идете 10 000 км, поворачиваете снова налево на 90 градусов и идете еще 10 000 км и возвращаетесь точно туда, откуда начали, причем под углом 90 градусов к первому отрезку Вашего пути. Такой треугольных с тремя прямыми углами, абсолютно невозможен в евклидовой геометрии, оказывается возможным на поверхности Земли лишь потому, что Земля является искривленной поверхностью.

Искривленность пространства-времени, в котором мы живем, также может быть выявлена путем определенных экспериментов.

[править] Базис теории гравитации

Математические основы общей теории относительности возвращают нас к аксиомам евклидовой геометрии и многих попыток доказать известный пятый постулат Евклида. Лобачевский, Бойяи и Гаусс доказали, что эта аксиома не обязательно должна быть правильной и заложили основы для построения неевклидовых геометрий. Общая математика неевклидовых геометрий была разработана студентом Гаусса Риманом, но не имела применения к реальному миру, пока Эйнштейн не высказал общую теорию относительности.


Гаусс исходил из того, что нет априорных доказательств именно евклидовости геометрии реального мира. Это означало, что если бы физик держал палочку, а картограф стоял на некотором расстоянии от него, и измерял бы длину палочки известным в геодезии методом триангуляции, основанным на евклидовой геометрии, то не было бы гарантии совпадения результата измерения с тем, который бы осуществил сам физик, от которого палочка находится рядом. Понятно, что на практике с помощью палочки определить неевклидовисть геометрии невозможно, но существуют эксперименты, которые определяют неевклидовисть напрямую. Например, эксперимент Паунда и Ребки (1959) зафиксировал изменения длины волны излучения от источника, поднятого на 22,5 метра над землей на башне в Гарварде, и позже атомные часы на спутниках глобального позиционирования (GPS) были скорректированы с учетом гравитационных эффектов.

Теория гравитации Ньютона утверждала, что объекты на самом деле имеют абсолютные скорости, то есть, некоторые тела находятся в абсолютном покое, тогда как другие «действительно» двигаются. Но Ньютон понимал, что эти абсолютные состояния не могут быть измерены непосредственно. Все измерения давали только скорость одного тела относительно другого. И законы механики казались справедливыми для всех тел независимо от нюансов их движения. Ньютон верил, что эта теория не имеет смысла без понимания того, что абсолютные величине самом деле есть, хотя мы не можем их измерить. Фактически, ньютонова механика может работать и без этого предположения, и это не надо путать с поздним постулатом Эйнштейна об инвариантности скорости света.

В 19 веке Максвелл сформулировал систему уравнений для электромагнитного поля, которые показали, что свет ведет себя как электромагнитная волна, которая распространяется с фиксированной скоростью в пространстве. Это стало базой для дальнейших экспериментов по проверке теории Ньютона: сравнивая собственную скорость со скоростью света, можно было бы установить абсолютную скорость наблюдателя. Или, что то же самое, установить скорость наблюдателя относительно системы отсчета, которая является идентичной для всех наблюдателей.

Эти утверждения основывались на предположении о распространении света в определенной среде, и эта среда могла быть именно тем, от чего нужно было отталкиваться в проведении дальнейших экспериментов. Был проведен ряд экспериментов по определению скорости Земли относительно этой всемирной «сущности», или «эфира». Идея была такая: скорость света, которая измерялась с поверхности Земли, должна была быть больше, когда планета двигалась бы вдоль движения эфира и меньше, если бы она двигалась в противоположном направлении (понятно, что здесь следовало бы учесть и вращение Земли вокруг своей оси). Проверка, осуществленная Майкельсоном и Морли в конце 19 века, имела удивительный результат: скорость света оставалась постоянной во всех направлениях (см. Опыт Майкельсона).

В 1905 году Эйнштейн в своей статье «К электродинамике движущихся тел», объяснил эти результаты, исходя из постулатов специальной теории относительности.

[править] Основные принципы

Фундаментальная идея общей теории относительности состоит в том, что мы не можем говорить о физическом смысле скоростей или ускорений без определения системы отсчета. В специальной теории относительности утверждается, что система отсчета может быть расширена бесконечно на все направления в пространстве и времени. Это потому, что специальная теория относительности ассоциируется именно с инерционными системами отсчета. Общая теория относительности утверждает, что система отсчета может быть только локальной, справедливой лишь для ограниченной области пространства и промежутка времени (точно так же, как можно нарисовать плоскую карту географического региона, но из-за искривления поверхности Земли плоская карта всей планеты будет обязательно искажена). В общей теории относительности, законы Ньютона остаются справедливыми лишь в локальных системах отсчета. Например, свободные частицы в локальных инерциальных (лоренцевых) системах движутся вдоль прямых линий. Но эти линии являются прямыми лишь в пределах системы отсчета. На самом деле они не являются прямыми, они являются линиями, известными как геодезические. Таким образом, первый закон Ньютона заменяется «геодезическим» законом движения.

В инерциальных системах отсчета, тело сохраняет свое состояние до тех пор, пока на него не подействуют внешние силы. В неинерциальных системах отсчета, тела приобретают ускорение не от воздействия на них других тел, а непосредственно от самой системы отсчета. Именно поэтому мы чувствуем на себе действие ускорения, находясь в автомобиле, который вращается. Здесь автомобиль является базисом неинерциальной системы отсчета, в которой мы находимся. Такую же природу имеет сила Кориолиса, если как систему отсчета выбрать тело, которое вращается, например, Землю. Принцип эквивалентности в общей теории относительности постулирует, что никакие локальные эксперименты не обнаружат разницы между свободным падением в гравитационном поле и соответствующим по характеристикам ускоренным движением.

Математически, Эйнштейн смоделировал пространство-время с помощью четырехмерного псевдориманова многообразия, и его уравнения гравитационного поля утверждают, что искривленность этого многообразия в произвольной точке непосредственно связана с тензором энергии-импульса. Этот тензор соответствует плотности вещества и энергии в этой точке. Итак, искривление пространства-времени приводит в движение материи, а материи, с другой стороны, является причиной искривления пространства-времени.

В одном из вариантов Уравнения Эйнштейна для гравитационного поля содержат параметр, который называют космологической постоянной. Эйнштейн ввел ее для того, чтобы получить как решение этих уравнений модель статичной Вселенной, то есть такой, которая не расширяется и не сжимается. Это не имело должного эффекта, ведь такая статическая вселенная является нестабильной, а дальнейшие астрономические наблюдения подтвердили, что наша Вселенная расширяется. Поэтому позже Эйнштейн назвал введение космологической постоянной «своей самой большой ошибкой». Однако, полученные в конце 20 века новые астрономические данные требуют ненулевого значения космологической постоянной для объяснения результатов наблюдений.

[править] Эйнштейновы уравнения гравитационного поля

Математическим аппаратом общей теории относительности является дифференциальная геометрия. Основной локальной характеристикой пространства-времени является метрика пространства-времени, заданная метрическим тензором. Пространственно-временной интервал, инвариантный относительно перехода к любой инерциальной или неинерциальной системе отсчёта, имеет вид:

[math] ds^2 = g_{ik}dx^i dx^k , [/math].

Метрика пространства-времени определяется распределением вещества и поля, которое задается тензором энергии-импульса. Связь между этими величинами устанавливается гравитационной постоянной.

Уравнение для определения метрического тензора выглядит так:

[math]R_{ik} — {1 over 2} R g_{ik} = 8 pi {G over c^4} T_{ik}[/math]

Где [math]R_{ik}[/math] — тензор Риччи, [math]R[/math] — скалярное искривление, [math]g_{ik}[/math] — метрический тензор, [math]T_{ik}[/math] — тензор энергии-импульса, [math]pi[/math] — число пи, [math]c[/math] — скорость света, [math]G[/math] — гравитационная постоянная, которая появляется и в законе всемирного тяготения Ньютона.

Тензор Риччи и скалярная искривленность — производные от [math]g_{ik}[/math]. [math]g_{ik}[/math], то есть метрики многообразия. Тензор Риччи имеет структуру симметричного 4 × 4-тензора, таким образом он состоит из 10 независимых компонентов. После определения четырех пространственно-временных координат, количество независимых уравнений, составляющих Эйнштейновы уравнения гравитационного поля, сокращается до 6.

С космологической постоянной уравнение Эйнштейна имеет вид:

[math]R_{ik} — {1 over 2} R g_{ik} + Lambda g_{ik} = 8 pi {G over c^4} T_{ik}[/math]

Космологическая постоянная [math] Lambda [/math], хоть и казалась Эйнштейну независимой величиной, может быть включена в состав тензора энергии-импульса и проинтерпретирована в таком случае как показатель существования так называемой темной энергии, плотность которой постоянна в пространстве-времени.

Изучение решений этого уравнения — одна из активных областей астрономии, которая называется космологией. Эта наука, основываясь на уравнениях Эйнштейна, предсказала существование черных дыр и сформулировала различные модели эволюции Вселенной

[править] Последствия

Решение уравнений общей теории относительности приводит к существованию физических явлений, отличных от классической физики, и, в частности, теории гравитации Ньютона. Эти различия проявляются только вблизи массивных тел, в мощном гравитационном поле. Однако, некоторые из предсказаний теории нашли подтверждение не только в астрономических данных, но и благодаря прецизионным экспериментам в земных условиях.

[править] Гравитационное замедление времени

В рамках общей теории относительности время в разных точках пространства всплывает по-разному, что определяется локальной метрикой пространства-времени, которая зависит от гравитационного поля. Собственное время равно:

[math] dtau = frac{1}{c}sqrt{g_{00}}dx^0 [/math].

В приближении слабого поля

[math] g_{00} = 1 + frac{2varphi}{c^2} [/math],

где [math] varphi[/math] — потенциал гравитационного поля.

В условиях Земли течение времени зависит от высоты над уровнем моря. Эта зависимость очень слабая, однако ее можно обнаружить экспериментально. Система GPS учитывает поправки на гравитационное замедление. Замедление времени гораздо значительнее вблизи массивных небесных тел. Вблизи черных дыр оно настолько сильное, что наблюдателю, который падает на черную дыру, процесс падения кажется бесконечно длинным, тогда как для дальнего наблюдателя падение продолжится конечное время.

[править] Гравитационное красное смещение

С замедлением времени в поле тяготения связано явление уменьшения частоты характеристических линий оптических спектров при удалении от массивных тел. При удалении света от массивного тела время протекает быстрее, и в его единицу вкладывается меньше колебаний. В условиях Земли это явление подтверждено в эксперименте Паунда и Ребко 1959 года и в последующих точных измерениях. Смещение может достигать значительных величин вблизи черных дыр. Спектр излучения квазаров, галактик с черной дырой в центре, меняется настолько сильно, что его не сразу идентифицировали.

[править] Гравитационные волны

Уравнения Эйнштейна для среды без массивных тел имеет решение в виде волн, которые переносят гравитационное взаимодействие. Экспериментально эти волны еще не обнаружены из-за их слабости, однако существует достаточно косвенных доказательств их существования. Теоретически гравитационные волны излучают любые массивные тела, движущиеся с ускорением, однако реальные шансы зафиксировать их дают только события галактического масштаба вроде гравитационного коллапса.

Источник: cyclowiki.org

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

Общая теория относительности (ОТО): распространение принципа относительности на неинерциальные системы отсчета

Принцип эквивалентности: ускоренное движение неотличимо никакими измерениями от покоя в гравитационном поле

Взаимосвязь материи и пространства-времени: материальные тела изменяют геометрию пространства-времени, которая определяет характер движения материальных тел

Соответствие ОТО и классической механики: их предсказания совпадают в слабых гравитационных полях

Эмпирические доказательства ОТО:

— отклонение световых лучей вблизи Солнца

— замедление времени в гравитационном поле

— смещение перигелиев планетных орбит

Пространство в понимании общей теории относительности – это …..

*Атрибут материи, обусловленный связями и взаимосвязями расположенных в нём тел.

Свойство человеческого сознания упорядочивать предметы, определять место одного рядом с другим

Вечная категория сознания, врождённая форма чувственного созерцания

Пустота, в которой находятся различные тела

Эмпирическими подтверждениями общей теории относительности явились… (укажите все правильные ответы)

изменения частоты света при удалении источника света от наблюдателя

*отклонение луча света звезды, при нахождении его в непосредственной близости от поверхности Солнца

*аномальное смещение перигелия Меркурия

открытие микроволнового реликтового излучения

Следствием общей теории относительности являются…

*замедление времени в гравитационном поле

нарушение причинно-следственной связи в искривленном пространстве-времени

ускорение времени в гравитационном поле

увеличение частоты электромагнитных волн в гравитационном поле

Принцип эквивалентности в общей теории относительности означает, что …

масса инертная и масса гравитационная равны между собой

*невозможно отличить движение тел под действием силы тяжести от движения под действием сил инерции

работа в поле сил тяготения эквивалентна работе электростатических сил

классическая механика полностью эквивалентна теории относительности

Закон всемирного тяготения Ньютона…

*является предельным случаем уравнений общей теории относительности для слабых полей тяготения

и общая теория относительности описывают совершенно разный круг явлений

является предельным случаем уравнений общей теории относительности для сильных полей тяготения

соотносится с общей теорией относительности по принципу дополнительности

Среди приведенных утверждений укажите то, которое относится к выводам общей теории относительности.

Физическое пространство и физическое время существуют независимо от тяготения.

Материальные тела сохраняют геометрические свойства пространства неизменными.

*Лучи света, проходящие вблизи массивных тел, должны отклоняться от первоначального направления распространения.

Электромагнитная волна в поле тяготения сохраняет свою частоту постоянной.

Эмпирическим доказательством общей теории относительности является (-ются)…

*замедление времени в гравитационном поле

эллиптические орбиты планет Солнечной системы

реликтовое излучение

красное смещение в спектрах галактик

Одни и те же часы на Луне идут быстрее, чем на Земле, поскольку гравитационное поле Луны в 6 раз слабее земного, это является подтверждением…

специальной теории относительности

релятивистской механики

законов динамики

*общей теории относительности

Малое аномальное перемещение перигелия Меркурия было объяснено…

законом всемирного тяготения

специальной теорией относительности

релятивистской механикой

*общей теорией относительности

Выберите верные положения, отражающие взаимоотношения общей теории относительности и классической механики.

*предсказания общей теории относительности и классической механики совпадают только в слабых гравитационных полях

закон всемирного тяготения Ньютона соотносится с общей теорией относительности по принципу дополнительности

закон всемирного тяготения Ньютона с общей теорией относительности по принципу относительности

предсказания общей теории относительности и классической механики совпадают только в сильных гравитационных полях

Согласно общей теории относительности…

*вблизи гравитирующих масс меняются свойства и пространства, и времени

вблизи гравитирующих масс меняются свойства только времени, а пространство остается неизменным

часы, помещенные в поле тяжести, должны идти несколько быстрее, чем вдали от гравитирующего тела

вблизи гравитирующих масс меняются свойства только пространства, а время остается неизменным

Эмпирическим доказательством общей теории относительности является (-ются)…

эллиптические планетные орбиты

инвариантность скорости света

*отклонение световых лучей вблизи Солнца

космологическое «красное смещение»

Пространство в понимании общей теории относительности это -…

свойство человеческого сознания упорядочивать предметы, определять место одного рядом с другим

вечная категория сознания, врожденная форма чувственного созерцания

пустота, в которой находятся различные тела

*атрибут материи, обусловленный связями и взаимосвязями расположенных в нем тел

Уникальность общей теории относительности заключается в том, что…

в ней впервые сформулирован принцип относительности

она привела к открытию релятивистских эффектов

в ней впервые утверждена абсолютность скорости света

*в ней воплощен идеал геометризации физического взаимодействия

В семидесятые годы XX-го века на основе опытов было показано, что гравитация изменяет ход времени. Это является подтверждением…

релятивисткой механики

специальной теорией относительности

закона всемирного тяготения

*общей теорией относительности

Наблюдение искривления световых лучей вблизи Солнца во время солнечного затмения явилось подтверждением…

закона всемирного тяготения

*общей теорией относительности

релятивисткой механики

г) специальной теорией относительности

Если ракета лишена иллюминаторов, то наблюдатель никогда не сможет отличить ускорение, обусловленного силой тяжести, от ускорения, создаваемого двигателем ракеты. Это постулирует … .

принцип относительности Галилея

постулат инвариантности скорости света

*принцип эквивалентности

принцип дополнительности

Из общей теории относительности следует, что…

*материальные тела изменяют геометрию пространства-времени

свет всегда имеет постоянную скорость и прямолинейную траекторию

в неинерциальных системах отсчета физические законы претерпевают изменения

пространство и время образуют континуум

Изменение частоты электромагнитной волны в поле тяготения экспериментально доказывает справедливость …

специальной теории относительности

квантовой механики

классической механики

*общей теории относительности

Применение общей теории относительности для Вселенной в целом привело к выводу, что Вселенная…

имеет спиральную структуру

*нестационарна

стационарна

пульсирует

В общей теории относительности…

*принцип относительности распространяется на неинерциальные системы отсчёта

рассматривается связь только между пространством и временем

изучается связь только между пространством и временем

* рассматривается связь между пространством, временем и материей

Согласно концепции пространства и времени Эйнштейна…

*каждый индивидуум имеет свой собственный масштаб времени, зависящий от того, где этот индивидуум находится и как он движется

относительное пространство есть ограниченная подвижная часть абсолютного пространства, которая определяется нашими чувствами

возможен универсальный мировой эталон длины для всех тел Вселенной, как бы они ни двигались относительно друг друга

*пространство и время не только влияют на всё, что происходит во Вселенной, но и сами изменяются под влиянием всего в ней происходящего

Принцип эквивалентности в общей теории относительности означает, что…

работа в поле сил тяготения эквивалентна работе электростатических сил

выводы классической механики и теории относительности полностью эквивалентны

*невозможно отличить ускоренное движение от покоя в гравитационном поле

*масса инертная и масса гравитационная равны между собой

6. При наличии сильных полей тяготения искривления пространство увеличивается, а течение времени замедляется. Эти выводы получены в…

А)

Б) общей теории относительности

В)

Г)

7. Образование черных дыр можно считать следствием общей теории относительности, они возникают в результате

А) гравитационного коллапса

Б)

В)

Г)

8. Среди приведенных утверждений выберите то, которое относится к выводам общей теории относительности ..

а)

б)

в)

г) лучи света, проходящие вблизи массивных тел, должны отклоняться от первоначального направления расстояния

9. Отклонение световых лучей вблизи Солнца экспериментально доказывает справедливость…

а) общей теории относительности

б)

в)

3 ДИДАКТИЧЕСКАЯ

Структурные уровни и системные организация материи.

Источник: studopedia.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.