Электродинамика движущихся тел эйнштейн кратко
Обновлено: 30.06.2024
Интересный вопрос: полезно ли читать оригинальные, исходные, пионерские работы великих? Наверное, полезно, если ваш уровень высок и вы уже знаете материал. Тогда вы пытаетесь учиться у автора: следите за ходом его мысли, перенимаете стиль изложения, проникаетесь.
Но совершенно бессмысленно читать такие труды (мне нравится английское слово seminal paper ), чтобы разобраться! Вот определенно. Разве что результат особо не излагается нигде, не общеизвестен. Как теорема Воронина об универсальности дзета-функции Римана . Ее проще у Воронина и прочесть. Или феномен L1 , о котором я от авторов и узнал и который только у них и изложен (хотя, может, уже еще где-то появился).
У классика может быть не самое удобное изложение, не отработанный до идеала аппарат, не самый удачный стиль, да даже ошибки могут быть. Но даже если вы найдете ошибку, дальше что? Если она известна, вы молодец, и только. Если нет, ну круто: можно написать в журнал по истории науки. Классиков мы любим не за это.
Я не буду читать Евклида, и даже не в курсе, что из его работ сохранилось. У меня есть Ньютон в английском переводе, и я собираюсь почитать, но пока не собрался. Дарвин тоже есть и тоже пока не читан. Есть что читать, правда.
Критиканы, которые носятся с трудами Эйнштейна или, скажем, Дарвина, просто нелепы. Им кажется, что они обратились к первоисточнику, круто, но они ошибаются. Им просто не понять первоисточник.
Вот вопрос про основополагающую статью Эйнштейна 1905 года. Он использует выражения v + V и v - V при выводе формул Лоренца, где V скорость света. Как же так? Ведь v + V > V ?
Начнем с начала. Эйнштейн четко ставит вопрос о синхронизации часов и определяет время: по сути, постулирует одинаковые показания покоящихся часов и вводит понятие одновременности. Если что-то произошло одновременно с таким-то положением стрелок часов, то это произошло в данное время.
Для отдаленных (но покоящихся) часов есть процедура синхронизации: время, нужное световому сигналу для полета туда равно времени для полета обратно.
Далее он рассматривает подвижную систему и световые сигналы. Если часы движутся к нам, то световой сигнал в их сторону долетит до них быстрее, чем наоборот. Именно потому, что скорость света постоянна. Здесь надо решить простую школьную задачку.
Итак, между часами A и B расстояние L , скорость света V , скорость часов B равна v . Через какое время t = t (B)- t (A) испущенный от часов А сигнал будет принят часами В?
За это время свет пролетит Vt , а часы B пролетят vt , и в сумме это L , так как они встретились. В итоге t (B)- t (A)= L /( V + v ). В знаменателе не скорость чего бы то ни было, это просто формула для времени. Сигнал в другую сторону будет лететь дольше, а именно t (A')- t (B)= L /( V - v ).
Таким образом, процедура синхронизации показывает, что часы в покое и часы в движении не синхронизируются. Это чисто формальное и совершенно правильное рассуждение, но оно многих сбило с толку, заставив полагать, что все дело в задержке световых сигналов. Дело не них, а в постулате о постоянстве скорости света. Я это излагал предельно популярно здесь , например.
Далее Эйнштейн выводит преобразования Лоренца.
В двух местах у него встречается утверждение о скорости света относительно системы отсчета, которое может смутить. Первое: " Если принять во внимание, что свет вдоль осей Y и Z при наблюдении из покоящейся системы всегда распространяется со скоростью . ". Речь идет о скорости света, испущенного в одном направлении, когда источник движется в другом. Я этот вопрос разобрал детально , дело в векторной релятивистской сумме скоростей. Если кратко, то свет и вправду можно увезти (а иначе это было бы заметно изнутри и противоречило принципу относительности), при этом его скорость по величине все та же с , но по направлению она меняется: часть скорости направлена туда же, куда и источник (что соответствует семантике слова "увозить"), ну а остаток, меньший с , направлен туда, куда выпущен свет.
Эйнштейн пишет об этом как о самоочевидном, без комментариев, но он не учебник пишет! Читайте учебники, о чем я и говорю. Или популярные материалы, вроде моего канала.
Второе утверждение: " Но относительно начала координат системы к луч света при измерении, произведенном в покоящейся системе, движется со скоростью V-v ". Здесь имеется в виду именно то же, что и ранее, а именно задержка светового сигнала. Это совершенно ясно из того, что далее делает Эйнштейн.
Таким образом, читать классические работы без должной подготовки даже вредно. До классиков надо сначала дотянуться.
А почему работа Эйнштейна так называется — об электродинамике? А не "Теория относительности"? Потому что надо читать статью до конца. Вторая часть называется Электродинамическая часть , и ради нее все и затевалось. Потому что механике и так неплохо было, а вот уравнения Максвелла вступали в противоречие с принципом относительности. А название Теория относительности появилось позже и Эйнштейну, насколько мне известно, оно вообще не понравилось.
И последнее. Про эфир. На эту тему будет отдельный материал, а пока кратко: Эйнштейн написал предельно четко: " Введение светоносного эфира окажется при этом совершенно излишним, поскольку в предлагаемой теории не вводится абсолютно покоящееся пространство. " Эфир просто не нужен, и всё.
Раскрытая таким образом теория позволяет объяснить несколько наблюдений, в частности электромагнитную индукцию и отрицательный результат эксперимента Майкельсона и Морли , которые предыдущие теории не могут удовлетворительно объяснить. Теория заменяет абсолютное время и абсолютное пространство Исаака Ньютона на абсолютное пространство-время . Эйнштейн демонстрирует сокращение длины и замедление времени . Именно в этой статье впервые появляется парадокс близнецов , но вместо этого Эйнштейн использует идеально синхронизированные часы, которые он мысленно перемещает с разной скоростью.
Резюме
Контекст
«В ньютоновском видении мира пространство и время были абсолютными и независимыми от происходящих там событий. Впоследствии Эйнштейн претерпел трансформацию этих концепций (радикальность которой скрывается тем, что они имеют одно и то же название), связав пространство и время с происходящими там событиями. "
По словам британского физика лорда Кельвина в 1892 году, «физика определенно основана на этих фундаментальных концепциях; все, что он теперь может предоставить, - это точное определение еще нескольких десятичных знаков. Есть две небольшие проблемы: отрицательный результат эксперимента Майкельсона и проблема черного тела , но они будут быстро решены и никоим образом не повлияют на нашу уверенность. « Эксперимент Морли и две более точные последующие попытки, включая Майкельсона и Морли (результаты которых были опубликованы в 1887 году), не смогли выделить светоносный эфир . Проблема черного тела будет изучена немецким физиком Максом Планком , который откроет количественную оценку электромагнитных взаимодействий, одну из основ квантовой физики .
Недостатки современных теорий
Публикация и переводы статьи
«Теория относительности родилась из необходимости, из серьезных и глубоких противоречий, которые представляла старая теория и которым, казалось, не было выхода. Сила новой теории заключается в логике и простоте, с которыми она разрешает все эти трудности, используя лишь небольшое количество убедительных догадок. "
Оригинальная статья Альберта Эйнштейна, впервые опубликованная в 1905 году, была выпущена в 2012 году Аугсбургским университетом , Германия, в виде изображений в файле PDF. Wikibooks на немецком языке также публикует ту же статью в виде изображений, при этом авторы комментируют статью, добавляют диаграммы, чтобы облегчить понимание и исправление некоторых уравнений.
Статья также была переведена на итальянский язык под названием L'elettrodinamica dei corpi in movimento .
Состав статьи
«[В предыдущем разделе] мы обсуждали вопиющее противоречие между инвариантностью скорости света и законом Галилея об аддитивности скоростей. В 1905 году Альберт Эйнштейн предложил теорию, которая подняла это противоречие, но полностью опровергла наши представления о пространстве и времени. "
Андре Руж в книге, опубликованной в 2009 году, обсуждает статью и, в частности, цитирует Вольфганга Паули :
«К [теории относительности] можно было прийти двумя путями. Во-первых, мы могли бы чисто математическим путем найти наиболее общую группу преобразований, под действием которой хорошо известные в то время уравнения электродинамики Максвелла - Лоренца сохраняют свою форму. Это путь, по которому идет математик Х. Пуанкаре . Или можно было бы критически изучить физические допущения, которые привели к определенной группе механиков Галилея и Ньютона. Этим последним путем пошел Эйнштейн . "
В переводе, опубликованном в 1925 году Готье-Вилларом, Морис Соловин дает следующее: Оглавление :
Вступление
Кинематическая часть
Затем он переходит к кинематической части .
В статье Эйнштейн использует скорость света, а символ теперь заменен на . V против
1 o ) Определение одновременности
«Никто не предполагал, что время может быть разным для стационарных и движущихся часов. Эйнштейн прочел это в уравнениях электромагнетизма: он относился к ним серьезно. [. ] Это не может быть совпадением, если молодой Эйнштейн до того, как получил должность в университете, работал в швейцарском патентном бюро и отвечал, среди прочего, за патенты на синхронизацию часов на станциях железных дорог! Вероятно, именно здесь ему пришла в голову идея, что синхронизация часов, в конце концов, возможно, является неразрешимой проблемой. "
2 o ) Об относительности длин и времени
Предположим, что два тактовых генератора LSF синхронизированы, то есть показывают одно и то же время. Если излучатель отправит световой сигнал на отражатель, он вернется к источнику. Давайте определим три события во время этого путешествия: (1) излучение, (2) отражение и (3) обнаружение. Поскольку скорость света постоянна (назовем эту скорость ), соотношение верно (см. Диаграмму справа). Для упрощения расчетов давайте установим . Зная это или , с учетом скорости, расстояние и время, мы можем затем вычислить , где находится расстояние между излучателем и отражателем. У нас тоже есть . Когда свет попадает на детектор, его часы будут отображаться, и одновременно будут показывать часы на отражателе . против т 2 ′ - т 1 ′ знак равно т 3 ′ - т 2 ′ ^ - t_ ^ = t_ ^ - t_ ^ > т 1 ′ знак равно 0 <\ displaystyle t_ ^ = 0> v знак равно d т >> т знак равно d v >> v d т т 2 ′ знак равно L ′ против ^ = <\ frac
3 о ) Теория преобразования координат и времени.
4 o ) Физическая значимость полученных уравнений .
5 o ) Теорема о сложении скоростей
Электродинамическая часть
В статье физик переходит к электродинамической части .
6 o ) Преобразования уравнений Максвелла-Герца в пустом пространстве .
Майкл Фарадей (1791-1867) продемонстрировал, что магнит, который движется рядом с проводящей проволокой, индуцирует в ней электрический ток. Согласно современной теории, магнит - это место действия магнитного поля ; если поле изменяется около провода (например, при перемещении магнита), он индуцирует ток. Кроме того, в проводе появляется ток, если последний перемещать рядом с неподвижным магнитом. В контексте ньютоновской физики эти два явления объясняются двумя разными подходами. Эйнштейн, основываясь на своих постулатах, демонстрирует, что эти два подхода к электромагнитной индукции эквивалентны, поскольку эти явления наблюдаются двумя людьми, движущимися относительно друг друга.
7 o ) Теория принципа Доплера и аберрации
8 о ) Преобразование энергии световых лучей .
9 o ) Преобразования уравнений Максвелла-Герца .
10 о ) Динамика электрона (медленно ускоренного)
Заключение
Эйнштейн упоминает в статье только пятерых ученых, а именно Исаака Ньютона , Джеймса Клерка Максвелла , Генриха Герца , Кристиана Доплера и Хендрика Лоренца . Он не принимает во внимание гравитацию; она будет введена в общую теорию относительности - теорию, которую физик разработал с 1907 по 1915 год в сотрудничестве с математиками Марселем Гроссманом , Туллио Леви-Чивита и Давидом Гильбертом .
Анализирует
По словам астрофизика Кипа Торна :
- Принцип абсолютного характера скорости света : независимо от их природы, пространство и время должны быть устроены таким образом, чтобы сделать скорость света одинаковой во всех направлениях и абсолютно независимой от движения человека, который измеряет.
- Принцип относительности : какой бы ни была их природа, законы физики должны относиться ко всем состояниям движения на равной основе.
Американские физики Джон Уиллер и Эдвин Ф. Тейлор проясняют один аспект теории:
«[Принцип относительности] не указывает на то, что продолжительность между событиями A и B одинакова, когда они измеряются из двух отдельных инерциальных систем отсчета. И пространственное расстояние между двумя событиями не одинаково в двух системах отсчета. Ни время, ни расстояния обычно не одинаковы в двух системах отсчета . импульс частицы в одной системе отсчета отличается от значения, наблюдаемого во второй системе отсчета. Даже скорость временного изменения импульса обычно отличается от одного эталона к другому. То же самое для одной и той же силы [. ] Однако физика, которая кажется такой разной в разных системах отсчета, тем не менее одинакова в двух системах отсчета! Физические величины различаются по величине в двух системах отсчета, но подчиняются одним и тем же законам . "
«То, что Эйнштейн, таким образом, принес в 1905 году, что было радикально новым, заключалось в том, что он ясно осознал, что, с одной стороны, релятивистская инвариантность выходит за рамки своих отношений с электродинамикой Максвелла покоящихся тел и с электромагнетизмом движущихся тел Герца и Лоренца. и таким образом наложил себя в качестве универсального и предварительного условия для любой физической теории, существующей и будущей; и что, с другой стороны, открытая таким образом новая механика затронула глубинную природу пространства и времени в полном разрыве с ньютоновскими концепциями пространства и абсолютного времени. "
Относительности Эйнштейна, продлив относительности Галилея относится ко всем явлениям природы, в том числе электродинамики , в оптике и термодинамике .
Отзывы
Основная статья: Критика теории относительности .
Люксы
«[ Питер Спагноу ] напоминает о важности постулата Эйнштейна о том, что свет движется с постоянной скоростью независимо от рассматриваемой инерциальной [. ] ссылки - что сильнее, чем простая независимость от скорости источника (это может можно объяснить волнистой природой света). [Он] также настаивает на важности четкого различения двух явлений, выведенных беспрецедентным образом [Эйнштейном]: увеличение несоответствующей длительности, с одной стороны, и множественность собственных времен, с другой стороны (что реже является утверждением ). "
Основная статья: История специальной теории относительности .
Примечания и ссылки
Оригинальные цитаты
Заметки
Рекомендации
" Знаменитый " Эйнштейновский "Zur Elektrodynamik bewegter Körper "
Вы не можете комментировать, т.к. не авторизованы.
Комментарий удален
'); return HTML.join(''); > if ( (Screened && !Screenable && !ScreenedAndVisible) || !Readable ) < HTML.push('
Не все воспринимают труды Энштейна как ты, Серега. ))
Прикинь, у него появляются поклонники не только сто с лишним лет назад и позже, но и в настоящее время.
Повадился тут один мой ближайший коллега ездить в командировки в одну из западных стран на берегу теплого моря (тоже как и я промышленный дизайнер по образованию, а это значит что физику мало-мальски изучал в институте и вынужден с ней дружить). И тихими долгими вечерами в одиночестве подсел на чтение Эйнштейна, Бора и т.п.
Однозначно гениален Эйштейн! - говорит с блеском в глазах. (Но точно без дополнения, которое применяешь ты - что мол жулик он.). Я прям онемела с открытым ртом от такого неожиданного поворота дел и стало мне жутко любопытно, чем же таким магическим обволакивает Эйнштейн мозги здравомыслящих что они превращаются в адептов, в какими способами и где происходит незаметная подмена понятий в сознании, что аж начинают сверкать глаза у почитателей. ))
Так что поддерживаю твое рвение разобраться по порядку, опираясь на оригинал. ))
"В итоге – удручающее мнение. Много обещаний и ничего по существу."
Искал, искал в приведённых тобой страницах статьи и не нашёл никаких обещаний, а тем более "Много".
---1. Ну вот еще гениальное определение! Синхронность часов А и Б зависит только от того, что свет от "А" к "Б" идет столько же, сколько и от Б к А. Ну еще мое небольшое дополнение к этому – они должны быть сделаны одним и тем же часовщиком .---
Что мешает вручить в А,101 челу 101 часовых механизма лучшей часовой фирмы, которые будут включаться по команде 101а у 100 челов группы А и эти 100А начнут движение в Б по этой команде? Тоже можно сделать и в группе Б.101а и 101б остаются на своих местах И группы 100 А и 100Б одновременно начинают движение А в Б, а Б в А. Часы предварительно длительное время проверяются на точность хода, в каком то одном месте и развозятся в А и Б до экса.Старт в А и Б заранее обговаривается на конкретное время.
100А прибыли в Б, посредством сигнала от 101б, фиксирующего приход последнего А-шного в Б регистрирует показания всех механизмов и заполняет статистическую таблицу показаний часов 100А ,101б фиксирует и показание своих часов по последнему А прибывшему в Б. Таким образом выявляется среднестатистическое время Тsab потраченное 100А для преодоления расстояния А-Б (Rab). 101б получает скорость с которой преодолевается известное расстояние от а до Б.
Vab=Rab/ Тsab
Тоже самое делается и в Б. где получают Vba=Rba/ Тsba
По условию имеем: Rab=Rba. Если Тsab= Тsba, то Vab=Vba.
Так что "гениальность определения" есть следствие рутинности экспериментов. Ведь таких эксов можно провести множество, совершенствую точность хода часовых механизмов и точность измерения расстояний. Когда стабильность эталона времени гарантированна сегодняшним уровнем развития теории и исполнения механизмов отсчёта времени, конечный результат с высокой вероятностью достоверен. На сегодня достоверными считаются результаты фиксируемые с точностью до 5 сигма. подтверждаемые минимум в двух эксах. Вспомним историю со скоростью нейтрино. Один экс дал скорость выше С, второй и последующие это не подтвердили. В результате первый экс был признан некорректным в виду выявления неоднородности в схеме его проведения (плохой контакт в опторазъёме) что и было признано первой группой.
Так что в изложенном есть ответ и на нижеследующее:
---И кстати, мне непонятно, а как АЭ определяет, что время от АБ равно времени БА, если мы еще незасинхронизировали часы?--- Смотри абзац выше.
Принцип относительности Эйнштейна — это фундаментальный физический закон, согласно которому любой процесс протекает одинаково в изолированной материальной системе, находящейся в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Иначе говоря, законы физики имеют одинаковую форму во всех инерциальных системах отсчета.
В основе СТО лежат два постулата, выдвинутых Эйнштейном:
- Все законы природы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета. Уравнения, выражающие законы природы, инвариантны по отношению к любым инерциальным системам отсчета. Инвариантность — неизменность вида уравнения при переходе из одной системы отсчета в другую (при замене координат и времени одной системы другими).
- Скорость света в пустоте одинакова во всех инерциальных системах отсчета и не зависит от скорости источника и приемника света. До сих пор ученые как-то пытались объяснить отрицательный результат опыта Майкельсона—Морли, а Эйнштейн постулировал это как закон.
Специальная теория относительности представляет физическую теорию, изучающую пространственно-временные закономерности, справедливые для любых физических процессов, когда можно пренебречь действием тяготения. СТО, опираясь на более совершенные данные, раскрывает новый взгляд на свойства пространства и времени. Эти свойства необходимо учитывать при скоростях движения, близких к скорости света.
Частным случаем принципа относительности Эйнштейна является принцип относительности Галилея, который утверждает то же самое, но не для всех законов природы, а только для законов классической механики, подразумевая применимость преобразований Галилея и оставляя открытым вопрос о применимости принципа относительности к оптике и электродинамике.
Читайте также: