Сторінка
1

Принцип відносності Ейнштейна

Біографія Альберта Ейнштейна

(1879-1955)

Видатний фізик, творець теорії відносності, один із творців квантової теорії і статистичної фізики.

Народився в Німеччині, у місті Ульме. З 14 років разом з родиною жив у Швейцарії, де в 1900 р. закінчив Цюрихський політехнікум. У 1902-1909 р. служив експертом патентного бюро в Берні. В ці роки Ейнштейн створив спеціальну теорію відносності, виконав дослідження у статистичній фізиці, броунівському русі, теорії випромінювання й ін. Роботи Ейнштейна одержали популярність, і в 1909 р. він був обраний професором Цюрихського університету, а потім — Німецького університету в Празі. У 1914 р. Ейнштейн був запрошений викладати в Берлінський університет. У період свого життя в Берліні він завершив створення загальної теорії відносності, розвив квантову теорію випромінювання. За відкриття законів фотоефекта і роботи в області теоретичної фізики Ейнштейн одержав у 1921 р. Нобелівську премію. У 1933 р. після приходу до влади в Німеччині фашистів Ейнштейн емігрував у США, у Принстон, де він до кінця життя працював в Інституті вищих досліджень.

У 1905 р. була опублікована спеціальна теорія відносності — механіка й електродинаміка тіл, що рухаються зі швидкостями, близькими до швидкості світла.

Тоді ж Ейнштейн відкрив закон взаємозв'язку маси й енергії (Е=mc2), що лежить в основі всієї ядерної енергетики.

Учений уніс великий вклад у розвиток квантової теорії. У його теорії фотоефекта світло розглядається як потік квантів (фотонів). Існування фотонів було підтверджено в 1923 р. в експериментах американського фізика А. Комптона. Ейнштейн установив основний закон фотохімії (закон Ейнштейна), по якому кожен поглинений квант світла викликає одну елементарну фотохімічну реакцію. У 1916 р. він теоретично пророчив явище індукованого (змушеного) випромінювання атомів, що лежить в основі квантової електроніки.

Учений працював і над створенням єдиної теорії полючи, що поєднує гравітаційні й електромагнітні взаємодії. Наукові праці Ейнштейна зіграли велику роль у розвитку сучасної фізики - квантової електродинаміки, атомної і ядерної фізики, фізики елементарних часток, космології, астрофізики.

А. Ейнштейн був членом багатьох академій світу і наукових суспільств. У 1926 р. його обрали почесним членом Академії наук СРСР.

Відносність одночасності подій

У механіку Ньютона одночасність двох подій абсолютна і не залежить від системи відліку. Це значить, що якщо дві події відбуваються в системі K у моменти часу t і t1, а в системі K’ відповідно в моменти часу t’ і t’1 , те оскільки t=t’, проміжок часу між двома подіями однаковий в обох системах відліку

На відміну від класичної механіки, у спеціальній теорії відносності одночасність двох подій, що відбуваються в різних крапках простору, відноснаі: події, одночасні в одній інерційній системі відліку, не одночасні в інших інерційних системах, що рухаються щодо першої. На малюнку (див. нижче) розташована схема експерименту, що це ілюструє. Система відліку K зв'язана з Землею, система К' — з вагоном, що рухається щодо Землі прямолінійно і рівномірно зі швидкістю v. На Землі й у вагоні відзначені крапки А, М, В и відповідно А', М' і В', причому АМ=МВ і А'М'=М'В'. У момент, коли зазначені крапки збігаються, у точках А и В відбуваються події — ударяють дві блискавки. У системі До сигнали від обох спалахів прийдуть у крапку М одночасно, тому що АМ=МВ, і швидкість світла однакова у всіх напрямках. У системі К’, зв'язаної з вагоном, сигнал із точки В’ прийде в точку M’ раніш, ніж із точки А’, тому що швидкість світла однакова у всіх напрямках, але М’ рухається назустріч сигналові пущеному з точки B’ і віддаляється від сигналу, пущеного з точки А’. Виходить, події в точках А’ і B’ не одночасні: події в точці B’ відбулося раніш, ніж у точці A’. Якби вагон рухався в зворотному напрямку, то вийшов би зворотний результат.

Поняття одночасності просторово розділених подій відносно. З постулатів теорії відносності й існування кінцевої швидкості поширення сигналів випливає, що в різних інерційних системах відліку час протікає по-різному.

Перетворення Лоренца

Відповідно до двох постулатів спеціальної теорії відносності між координатами і часом у двох інерційних системах К и К' існують відносини, що називаються перетвореннями Лоренца.

У найпростішому випадку, коли система К’ рухається щодо системи До зі швидкістю v так, як показано на малюнку (див нижче), перетворення Лоренца для координат і часу мають такий вигляд:

, , , , , , , .