Место земли в системе мироздания эйнштейна кратко и понятно

Обновлено: 05.07.2024

Третья научная картина мира стала называться эйнштей-новской – по имени наиболее выдающегося представителя ХХ в. Альберта Эйнштейна (1879–1955). По новым представлениям Вселенная стала рассматриваться безграничной, у которой не может быть центра. Таким центром можно считать любую точку. Все системы отсчета и все вытекающие утверждения будут относительными. Третья картина мира часто называется релятивистской (от лат. relativus – относительность).

По представлениям Ньютона пространство и время являются вместилищами материи. Они существуют вечно и неизменно. Без материи пространство и время все равно были бы. Объектом изучения классического естествознания был макромир – мир, в котором мы живем.

Проникновение научной мысли в микромир (сфера предельно малых объектов) и в мегамир (сфера колоссальных космических расстояний и громаднейших временных промежутков) стало главным признаком третьей научной революции.

Законы, которые действуют там, могут не совпадать с простыми представлениями, очевидными вещами.

А. Эйнштейн доказал, что при движении материальных объектов со скоростями, близкими к скорости света, пространство и время меняются: пространство искривляется, а время начинает течь медленнее. Никакой абсолютной, точной, безупречной, везде и всегда верной и единственной картины и системы отсчета быть не может, так как все относительно. Пространство и время – это не независимые от материи вместилища, как считал Ньютон, а наоборот, ее неотъемлемые свойства, или признаки. Без материи нет ни пространства, ни времени.

Теория относительности не опровергла законы классической механики, она включила их на правах частного случая, установив ограниченную область ее применения.

Список литературы к теме:

1. В.А. Канке Основы философии / учебник для студентов средних специальных заведений. – М., 2012., с. 173 - 186

2. С.Р. Аблеев Основы философии Вводный курс: Учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования – М., 2012, с. 84 - 93

3. О.Д. Волкогонова, Н.М. Сидорова Основы философии / Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования – М., 2013, с. 392 - 406

4. Губин В.Д. Основы философии. – М.: Форум-Инфра, 2013. –
С. 168–184.

Вопросы для самоконтроля:

1. Когда и где появилась первая научная картина мира?

2. Каковы основные черты первой научной картины мира?

3. Что такое гелиоцентризм? Каковы его основные идеи?

4. Какое представление о мироздании пришло на смену античному?

5. Что такое деизм? В чем близость деизма к атеизму?

6. Что такое стационарность?

7. Почему третья научная картина мира называется релятивистской?

8. Какова основная идея теории относительности? Чем является пространство и время с ее позиции?

Тема 3.2. Философия и религия

Исторические типы взаимоотношений человеческого и божественного Богочеловек или человекобог? Религия о смысле человеческого существования. Значение веры в жизни современного человека. Формы религий. Национальные и мировые религии. Кризис религиозного мировоззрения.

Методические указания

Религия – это одна из форм духовной культуры наряду с философией, наукой, искусством. Религия говорит о том, что есть сверхъестественный, невидимый и недоступный высший мир, существование которого доказать невозможно, но в который можно и нужно верить, потому что все земные события зависят от него.

Религия (от лат. religare – связывать) – определенная связь между человеком (как конечным существом) и Богом (как бесконечным и абсолютным началом мира).

Религия приходит на смену мифологическому объяснению мира.

Религиозные представления, по которым существует только один Бог, называются монотеизмом (с греч. monos – один, theos – бог).

Представления, по которым богов много, называются политеизмом (с греч. poly – много, theos – бог).

Политеизм (многобожие) возник примерно 5 тыс. лет назад. Монотеизм (единобожие) (например, христианство или ислам) – 2 тыс. лет назад и считается более зрелой и развитой формой религии.

Осмысление Бога может выражаться в почитании камней (метолатрия), растений (фитолатрия), животных (зоолатрия), человека. Абсолют может мыслиться в виде отвлеченной идеи, например, различное понимание Бога: деистическое, теистическое, пантеистическое, атеистическое.

Существенной функцией религии является нравственно-социальное служение: она призвана сеять в душах народа мир, любовь и согласие.

Мыслители обращают внимание на различные стороны религии. И. Кант ставил религию в теснейшую связь с нравственностью. По Канту религия – это закон, живущий в нас. Г. Гегель рационализирует религию, которая, по его словам, одно из самых важных дел нашей жизни. Она выражается в чувствах и поступках, рождает и питает высокий образ мыслей.

Вера и знание

Знание не может уничтожить или заменить веру. Веру нельзя заменить или ограничить знанием. В религии всякие попытки рационалистического анализа таинств вели к религиозному бессилию.

Но и знание не может заменяться верой, нельзя верой решать научные проблемы. Все исходное в знании недоказуемо, в него верится. Во всех областях знания мы упираемся в то, что недоступно разуму.

Вера, по Шестову, дана человеку, чтобы он сам стал господином в созданном для него Творцом мире. Вера ведет нас через то, что разум отвергает как абсурд к тому, что разум полагает несуществующим. Разум учит человека повиноваться, вера дает ему власть повелевать[2].

Следует обратить внимание, что становление научной картины мироздания не противоречит религии. Н. Коперник, И. Ньютон,
А. Эйнштейн относились терпимо к религии. И. Кеплер утверждал, что математические принципы являются зримым выражением божественной воли.

У И. Ньютона существовала глубокая связь двух направлений исканий – поиск истинной религии и поиск истинной целостной картины мира.

Свобода религиозных убеждений – одно из основных, неотъемлемых прав человека. Поэтому должно с терпимостью относиться как к представителям других религий, так и к атеистам, которые пребывают в неверии: ведь неверие в Бога – это тоже вера, но с отрицательным знаком.

В 1957 году Советский Союз вывел на орбиту Земли первый в истории искусственный спутник нашей планеты, сделав тем самым первый шаг в космическую эру.

Это произошло более чем через 2 года после ухода из жизни великого Альберта Эйнштейна (14 марта 1879 года — 18 апреля 1955 года), который за десятилетия до этого громкого события теоретизировал идею изучения и освоения космического пространства, а также задумывался о том, может ли об этом мечтать кто-то еще (например, жители далеких миров).

Существуют ли инопланетяне?

В начале 1920 года Эйнштейна спросили, что он думает об идее существования внеземной разумной жизни. Этот вопрос был задан неспроста: в 1900 году Никола Тесла заявил, что годом ранее получил радиопослание с Марса. Тесла стал настолько одержим всем этим, что буквально каждый день уделял время на "прослушивание Красной планеты".

На все это Эйнштейн ответил следующее:

"Земля — не единственное место, где есть жизнь. Вероятно, на том же Марсе или каких-то других объектах Солнечной системы могут быть свои обитатели, но не уверен, что они разумные. Если же рассуждать о прогрессивных инопланетых существах, то они не будут общаться с помощью радио".

Великий физик XX века пояснил, что радио удобно использовать только на небольших расстояния, но если мы хотим вступить в контакт с далекими "братьями по разуму", то мы должны научиться контролировать световые потоки. Так Альберт Эйнштейн предсказал создание лазера.

После у ученого спросили, хотел бы он посетить Марс, на что тот ответил:

"Я был бы готов жить на Марсе, даже если бы там не было никакой другой жизни, и я бы находился в абсолютном одиночестве. На досуге я бы мог наблюдать за выходками человечества в телескоп".

Через два года после смерти Эйнштейна на орбиту Земли был выведен первый в истории человечества искусственный спутник. Однако за десятилетия до этого события великий ученый уже теоретизировал идею космических путешествий хотя бы в пределах Солнечной системы.

В январе 1920 года Эйнштейна попросили выразить мнение касательно внеземной жизни.

Вопрос был задан неслучайно, так как за несколько недель до интервью создатель радио Гульельмо Маркони заявил, что со стороны Марса шли таинственные сигналы.

Гениальный физик считал, что радио удобно использовать только на относительно небольших расстояниях. Если же кто-то желает наладить связь с обитателями планет у других звезд, то стоит использовать световые лучи, которыми управлять намного легче. Так Эйнштейн предсказал появление лазера.

Кто бы мог подумать, что мелкий почтовый служащий изменитосновы 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.

Эти эксперименты можно было совершить только в воображении.

Скорости всех движущихся тел относительны. Это 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 скоростисвета, 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.

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. 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.

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.

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.

Закон Эйнштейна

В предыдущем параграфе мы установили связь между кинетической энергией тела и его массой: если телу сообщается кинетическая энергия , то его масса возрастает на величину .

Эта связь носит общий характер: она относится к любым телам — большим и малым, заряженным и незаряженным и т. д. В то же время кинетическая энергия является только одним из многих видов энергии. Другие известные нам формы энергии — это внутренняя энергия тел, электрическая энергия, энергия световых квантов и т. д.

Как мы знаем, все виды энергии могут переходить друг в друга. Встает вопрос: нет ли между всеми видами энергии и массой тела такой же связи, как в случае кинетической энергии?

Для одного случая мы сразу можем дать утвердительный ответ. Предположим, что мы нагреваем одноатомный газ. В случае одноатомных газов увеличение внутренней энергии при нагревании сводится к увеличению кинетической энергии его частиц. Но с увеличением кинетической энергии частиц растет, как мы видели, их масса.

Следовательно, при нагревании возрастает и масса всего газа. Так как в целом тело (газ) остается неподвижным, покоящимся, то отсюда следует, что при нагревании возрастает масса покоя тела. Таким образом, некоторая (крайне малая — см. упражнение 13 в конце главы) часть массы покоя газа связана с кинетической энергией теплового движения его молекул, которая является одним из видов внутренней энергии.

Теория относительности широко обобщает этот вывод и доказывает, что вся масса покоя тела пропорциональна его внутренней энергии. Коэффициент пропорциональности между массой покоя и внутренней энергией тела тот же, что и между добавочной массой тела и кинетической энергией , т.

где — внутренняя энергия тела, называемая также энергией покоя; — масса покоя тела.

Используя соотношение (199.1), мы можем теперь написать:

здесь — масса тела, а — полная энергия тела, равная сумме внутренней энергии (энергия покоя) и кинетической энергии .

Мы пришли к закону Эйнштейна; масса тела пропорциональна его полной анергии или обратно: полная энергия тела пропорциональна его массе. Таким образом, закон Эйнштейна выражается формулой

Найдем с помощью закона Эйнштейна энергию покоя (внутреннюю энергию), которой обладает вещества:

Эта энергия чудовищно велика: для получения такой энергии необходимо сжечь 2 миллиона килограммов наиболее теплотворного топлива — нефти!

Во всех обычных процессах (химические реакции, механическое движение тел и т. д.) энергия, переходящая от одного тела (или системы тел) к другому телу (или системе тел), ничтожно мала по сравнению с энергией покоя участвующих тел. Она не превышает миллиардных долей энергии покоя. Ввиду этого при обычных процессах полная энергия каждого из участвующих тел изменяется не более чем на миллиардные доли своей величины. Масса тел, пропорциональная полной энергии, остается поэтому при таких процессах практически (с очень большой точностью) неизменной.

В этом состоит закон сохранения массы, открытый Ломоносовым и Лавуазье еще задолго до создания теории относительности.

В последние десятилетия физика и техника столкнулись с явлениями, в которых выделение энергии настолько велико, что составляет уже заметную долю энергии покоя взаимодействующих тел (пример: атомная энергия).

В этих явлениях изменения массы тел, сопровождающие превращения энергии, также велики и поддаются точному измерению. Путем таких измерений была доказана, как мы увидим в §§ 223, 225, справедливость закона Эйнштейна. В изучении этого круга процессов, идущих с большим энерговыделением, закон Эйнштейна оказывается очень полезным.

С его помощью трудная задача измерения содержания энергии в теле заменяется гораздо более простой задачей точного измерения массы. Воспользовавшись (199.2), можно переписать закон Эйнштейна в несколько другом виде:

Установим теперь связь между полной энергией тела, его массой покоя и импульсом.

Из (199.4) и (200.3) найдем отношение скорости тела к скорости света: или .

Подставив это выражение для в формулу (200.3) для полной энергии, окончательно получим очень важное соотношение релятивистской механики

Закон Эйнштейна справедлив для любых объектов — не только для тел или частиц, но и, например, для электрических и магнитных полей.

Согласно этому закону электромагнитные поля обладают массой. Рассмотрим для примера световые кванты — сгустки электромагнитного волнового поля. Каждый квант света частоты обладает энергией , где — постоянная Планка.

Согласно (200.2) квант имеет массу . Этот результат подтвержден опытами.

Световые кванты обладают важной особенностью; масса покоя светового кванта равна нулю. В этом легко убедиться, используя формулу зависимости массы от скорости (199.2).

Согласно этой формуле масса покоя . Световые кванты движутся со скоростью света, т. е. для них , , следовательно, .

Читайте также: