В чем различие принципов относительности галилея и эйнштейна кратко и понятно

Обновлено: 07.07.2024

Существует две теории относительности Альберта Эйнштейна:

Специальная теория относительности (СТО, 1905 г.): суть этой теории в том, что законы физики одинаковы для всех неускоряющихся наблюдателей и что скорость света в вакууме не зависит от движения наблюдателей (вообще никого, кто является частью действия/эксперимента).
Общая теория относительности (ОТО, 1915 г.): массивные объекты вызывают искажение пространства-времени, что ощущается гравитацией; ускорение является частью этой теории, которая математически намного сложнее предыдущей.

Специальная теория относительности

СТО основана на том, что скорость света постоянна для всех. В 1905 году Эйнштейн понял это, когда провёл эксперименты и пришёл к выводу, что скорость света не меняется, когда Земля вращается вокруг Солнца.

СТО объясняет, как пространство и время связаны между собой для объектов, которые движутся с постоянной скоростью по прямой.

Особое внимание заостряется на объектах, движущихся со скоростью света. Когда объект приближается к скорости света, его масса становится бесконечной, и он не может двигаться быстрее света. Поскольку человечество всегда стремилось к путешествиям на огромные расстояния, это ограничение скорости было предметом многочисленных дискуссий и в физике, и в научной фантастике.

Своей теорией учёный представил новую основу для всей физики и предложил новые концепции пространства и времени.

Пример СТО: вы сидите в поезде (который едет со скоростью 100 км/ч) и бросаете теннисный мячик своему другу (со скоростью 10 км/час). С какой скоростью пролетел мячик?

Невозможно дать с уверенностью ответ на этот вопрос, т.к. ответ зависит от того, кто наблюдатель.

Для вас и людей внутри поезда теннисный мячик пролетел со скоростью 10 км/час, но для людей вне поезда он пролетел со скоростью 110 км/ч (100 + 10).

Формула Специальной теории относительности (E = mc²)

В СТО Эйнштейн представил самое известное уравнение из когда-либо написанных: E = mc²

Формула Эйнштейна E = mc²
Где:
E — энергия
m — масса
c — скорость света (равняется примерно 300 000 км/с).

Например, теоретически, исходя из этой формулы, энергия, получаемая при полном преобразовании одного килограмма массы, равна 9 x 10^16 джоулей (это 1кг × (300.000.000 м/с)²).

Эта формула устанавливает количественную эквивалентность (равноценность) превращения материи в энергию и наоборот.

В этом уравнении связываются и взаимозаменяются масса и энергия.

Относительность времени в специальной теории относительности

Интервал времени неподвижной системы (наблюдателя) всегда меньше системы, что находится в движении.

Промежуток времени между двумя событиями зависит от системы отсчёта, поэтому они (промежутки времени) могут быть разными, т. е. промежуток времени является относительным.

Представьте, что вы наблюдаете за каким-то явлением, происходящим в космосе. Если вы наблюдаете и замеряете время:

находясь на движущемся объекте (например, находитесь на движущемсякосмическом корабле), это будут одни данные,
но если вы находитесь на неподвижном объекте (например, ваш космический корабль не движется), вы увидите совершенно другие данные — время завершения этого действия будет значительно меньше.

Этот эффект также называется релятивистское замедление времени.

Общая теория относительности

После СТО Эйнштейн проработал ещё 10 лет над общей теорией, которая включает ускорение. В этой работе он определил, что массивные объекты вызывают искажение пространства-времени и оно ощущается как гравитация.

ОТО представила концепцию четырёхмерности мира (или пространственно-временной континуум): 3 пространственные измерения (длина, ширина, высота) и время. ОТО применяется ко всем системам отсчёта, в то время как СТО применялась лишь к движущимся с постоянной скоростью относительно друг друга. ОТО (общая) включает в себя СТО (специальную).

Пример ОТО: вы находитесь в падающем лифте, вы будете свободно парить в этом лифте, т.к. падаете вместе с этим лифтом (свободное падение). Другая ситуация: вы находитесь внутри ракеты и парите в невесомости вдали от источников гравитации. Если ракета начнёт движение, то вы опуститесь в сторону, противоположную движению ракеты (если она полетит наверх, то вы упадёте вниз).
Существует эквивалент между ускоренным движением и гравитационным притяжением; т.е. ОТО утверждает, что ускорение очень похоже на гравитационное поле.

Чем отличается специальная теория относительности от общей теории относительности?

Специальная теория относительности (СТО была создана в 1905 году): существуют одни и те же законы природы для всех систем отсчёта, которые движутся с постоянной скоростью; эта теория исследует физические процессы равномерно движущихся тел.
Общая теория относительности (ОТО была создана в 1915 году): тот же принцип, что у специальной, но включая любые системы отсчёта даже те, что движутся с ускорением; эта теория исследует ускоряющиеся тела и описывает возникновение гравитации.

Система отсчёта — это совокупность тела отсчёта, системы координат и отсчёта времени (они связаны с телом, и относительно него рассматривается движение или равновесие других тел или точек).

Движение тел и материи должно находиться в пределах параметров времени и пространства.

Принцип относительности Галилея

Этот принцип гласит: во всех инерциальных системах отсчёта все механические явления протекают одинаково. Был установлен великим итальянским учёным Галилеем в 1636 г.

СТО Энштейна более общая и предусмотрена для скоростей более 10^6 м\с. На меньших скоростях релятивистскими эффектами можно пренебречь, поэтому принцип Галлилея для таких случаев подходит лучше.

у Эйнштейна там всё оригинальнее

замедления времени, искривления пространства

1. В отличие от Галилея, Эйнштейн постулировал инвариантность ВСЕХ физических законов, а не только законов механики.
2. Постоянство скорости света постулируется как закон.
Все остальные релятивистские эффекты в СТО - не более чем логическое следствие этих постулатов.

Принцип относительности Эйнштейна - более общий.

Два первых ответа - не про него.

Итальянский астроном и философ Галилео Галилей был также одним из основоположников современной физики. Он более всего известен как человек, поддержавший теорию Коперника (или Аристарха) о том, что Земля
вращается вокруг Солнца.

Католическая церковь посчитала гипотезу еретической и подвергла ученого суду инквизиции. Однако Галилей вовсе не сгнил в кишащем крысами каземате за свои принципы. Срок заключения он отбывал в роскошном доме архиепископа Сиенского, после чего Галилею разрешили вернуться под комфортабельный домашний арест на свою виллу недалеко от Флоренции. Лишь
в 1992 году Церковь официально признала, что как бы ошиблась насчет Галилея и взгляды ученого на строение Солнечной системы были все-таки верными.

Существует лишь одна теория относительности - это принцип относительности Галилея. Теория Эйнштейна хотя и "подмазывается" к теории Галилея, однако полностью ей противоречит (как и физике вообще) , и представляет собой не физическую теорию, а набор постулатов, физический смыл которых отсутствует и был темен для самого Эйнштейна. Теория Эйнштейна - это временный "мостик" через пропасть неизведанного: пространство, время, материя, масса, атом, свет, тяготение.. .
Когда ученым надоест прыгать по "вершкам", и они научаться смотреть в корень и разберутся со всеми этими вещами, они выкинут теорию Эйнштейна на помойку, как использованную луковую шелуху! ! ,

Принцип относительности Галилея был сформулирован для классической механики и заключается в следующем:

Физические процессы в инерциальных системах отсчёта протекают одинаково, независимо от того, неподвижна ли система или она находится в состоянии равномерного и прямолинейного движения.

Для справки сразу же нужно отметить, что физические величины не изменяющие своих значений при переходе из одной системы координат в другую с использованием какого-либо преобразования называются инвариантами относительно примененного преобразования.

Уравнения, которые остаются неизменными при переходе из одной системы отсчета в другую, называются инвариантными.

Пусть есть инерциальная система S и движущаяся относительно ее с постоянной скоростью система S’. Предположим, что известен закон движения материальной точки в системе S. Задача нахождения движения этой точки в системе S’ решается с помощью преобразования Галилея. В момент времени точки начала координат О и О’ совпадают и оси координат (X,Y,Z и X’,Y’,Z’) параллельны друг другу. Система S’ движется вдоль оси Z. В момент времени t точка М и системы координат S и S’ расположены так, как показано на рисунке.

В проекциях примет вид , , , . В обратной форме . А в проекциях , , — эти формулы и являются преобразованием Галилея.

Преобразование Галилея справедливо в случае, если .

Если продифференцировать уравнение по времени, то можно получить нерелятивистский закон сложения скоростей, который имеет следующий вид:

Ускорение инвариантно относительно преобразования Галилея

Если это уравнение продифференцировать по времени еще раз, то полученный результат покажет, что ускорение инвариантно относительно проеобразования Галилея.

, из чего действительно видно, что , где — ускорение в системе S, а — ускорение в системе S’.

Т.е. при переходе из одной системы отсчета к другой мы использовали преобразование Галилея. Ускорение при этом не измениловь. Значит можно сделать вывод, что ускорение инвариантно относительно примененного преобразования.

Принцип относительности Эйнштейна

Законы природы, по которым изменятся состояния физических систем, не зависят от того, к какой из инерциальных систем отсчета относятся эти изменения.

Все физические процессы в инерциальных системах отсчёта протекают одинаково, независимо от того, неподвижна ли система или она находится в состоянии равномерного и прямолинейного движения.

Принцип относительности Энштейна представляет собой более общее определение принципа относительности Галилея. Если принцип относительности галилея был сформулирован только для класической механики, то принцип относительности Энштейна касается всех физических процессов происходящих в природе.

Инвариантность интервала между событиями.

Каждому событию соответствует точка пространства Минковского, в лоренцевых (или галилеевых) координатах. Координаты этой точки задаются тремя декартовыми координаты трёхмерного евклидова пространства. — четвертая координата, в которой ― скорость света, а ― время события. Связь между пространственными расстояниями и промежутками времени, разделяющими события, характеризуется квадратом интервала:

Интервал в пространстве Минковского играет роль, аналогичную роли расстояния в геометрии евклидовых пространств. Он инвариантен при замене одной инерциальной системы отсчета на другую, так же, как расстояние инвариантно при поворотах, отражениях и сдвигах начала координат в евклидовом пространстве. Роль, аналогичную роли вращений координат в случае евклидова пространства, играют для пространства Минковского преобразования Лоренца. Квадрат интервала аналогичен квадрату расстояния в евклидовом пространстве. В отличие от последнего квадрат интервала не всегда положителен, также между различными событиями интервал может быть равен нулю.

Инвариантность интервала между событиями.

В дорелятивистской физике пространство и время считались независимыми друг от друга. Расстояние между двумя точками и время между двумя событиями считались постоянными, независимо от системы отсчета, т.е. эти величины были инвариантными при переходе от одной системы к другой. В релятивистской физике появилась зависимость между временем и пространством и остался лишь один пространственно-временной инвариант:

Его можно получиить применив преобразования Лоренца.

Вводим переменную , теперь время как бы имеет те же единицы измерения, что и расстояние и можно записать

Принимая во внимание и другие координаты

В этом выражении мы не привязаны к ориентации осей и направлению движения систем, однако имеется в виду, что в момент времени начало координат одной системы отсчета совпадало с началом координат другой системы отсчета . Запишем:

обозначает разность между пространственными и временными координатами двух событий. Теперь ограничений нет.

– интервал между рассматриваемыми событиями, и пространстве Минковского считается инвариантным.

Принцип относительности Галилея относился только к механическим явлениям. Собственно, в ту пору никаких других и не знали. То есть - все механические явления во всех инерциальных системах проходят совершенно идентично. А вот принцип относительности Эйнштейна (сформулированный, справедливости ради, не им, но именно он постулировал его как фундаментальный закон природы, а не какую-то гипотезу, и вывел из него строгую физическую теорию) распространил это на все явления. То есть не только механическое движение, а вообще никакие эффекты и явления, включая и электромагнитные, не могут сказать, находимся мы в покоящейся системе отсчёта или же в системе, движущейся равномерно и прямолинейно. И что все явления, вообще все, в любой инерциальной системе отсчёта проистекают совершенно одинаково. В частности, в них во всех одна и та же скорость света.

Представьте себе, что у вас есть мячик и ряд вёдер. Где-то есть жидкость, где-то половина, где-то ведро пустое, где-то жидкость другая. Вы заняты тем, что швыряете мячиком по вёдрам и по звуку удара и по тому, насколько пошевелилось ведро, пытаетесь выяснить, много ли в ведре жидкости и какой она плотности.

Аналогия убогая, но примерно этим занимаются физики, исследуя элементарные частицы. И для этих игр грохают миллиарды долларов, строя коллайдеры и подобные игрушки. Просто последствия таких знаний могут быть грандиозными.

X17 может оказаться новым бозоном или чем-то иным. Продолжая аналогию - у вас 300 вёдер и вам надо их все расписать в табличку - сколько там жидкости и какой. И вот допустим исходя из уже "расшифрованных" вёдер, вычислили, где-то может оказаться ведро с ртутью или водород. И вам проще будет потом понять, почему в бочку можно вылить всего ведро, чтобы бочка стала резко тяжелее или наоборот - почти не прибавила в весе. Но ведро с водородом ведёт себя почти как пустое, а со ртутью - массивнее железного слитка. Надо понять, как швырять мячик и как всё расчитать и не ошибиться.

Мячик швыряют очень много раз для каждого расчёта - поэтому ускорители и коллайдеры не простаивают. Мячик сложно швырять, поэтому техника дорогая. Некоторые вёдра сильно сложно выловить и вычислить, расшифровка содержимого каждого "ведра" - открытие в физике. Некоторые открытия принципиальны, поскольку на переднем крае науки с учебниками плохо - их нет. До чего сумел додуматься - то и смог посчитать и понять. А через десяток лет откроют какой-нибудь X18 и все твои формулы перечиркают и перепишут )

(Мне пожаловались, что ссылки не работают. Увы, мой скилл на форуме низкий, не позволено ставить активные ссылки, а текстовые ссылки калечатся автоматом. Что делать: копируете ссылку из ответа, вставляете её в блокнот, удаляете все дефисы (подчеркивания не трогать), снова копируете из блокнота исправленную ссылку и вставляете в браузер.)

В чем отличие теорий относительности Галилея и Эйнштейна? отличие эйнштейн теория относительность галилей

В современной физике известны два принципа относительности: Птолемея – Коперника и Галилея – Эйнштейна. О принципе Птолемея-Коперника говорят тогда, когда одно и то же явление природы описывается (рассматривается) в различных системах отсчёта. Суть принципа состоит в утверждении, что явления природы объективны, то есть обладают самостоятельной сущностью, а, следовательно, не зависят от систем отсчёта, в которых могут наблюдаться. Тогда как принцип относительности Галилея – Эйнштейна утверждает, что все физические явления, без каких-либо исключений, при одинаковых начальных условиях, протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчёта.

Верно каждое слово.Может быть Вы,Наталья,хотите по дискуссировать на эту тему с моим отцом?Предупреждаю сразу,Ваши шансы равны нулю так как не каждый физик,пусть и не заурядного мышления захочет дискуссировать на эту тему физиком - ядерщиком,доктором физико-математических наук -моим отцом.Выше приведённый ответ написал он.Так что"заливать"по поводу"не верно"будите где нибудь на стороне.

Вас только на". "хватило?))

у Птолемея и Каперника разные взгляды на строение солнечной системы. а теория относительности это другое вы запутались,еще раз прочитайте

Запутались Наташа Вы.

Недавно,где-то прочитал,что на большом адронном коллайдере,некоторыми частицами, была достигнута скорость выше световой.Если это факт,то теории относительности и Галилея,и Эйнштейна,которые именно на скорости света и основываются. фигня.А вы не предполагаете того,что у света нет скорости? Я уверен в том,что 99% "учёных" или шарлатаны,или недоучки,не имеющие собственной позиции.На простой пример,такой как 2-3=?,любой,современный "учёный",как ,впрочем и вы, даст не верный ответ.О какой,тогда "теории относительности" может идти речь. )))

а у вас какая позиция?вы считаете что правильным?

2-3,такого примера не может существовать.За всё известное время,официальная "наука" на 100% была и есть против человека.

"все законы природы одинаковы во всех инерциальных системах отсчёта"
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.

Коперник, Бруно, Галилей
Не знали эволюции синтеза
Путем холодных облаков,
Где их ядро не велико,
Образовав в тепле высоком,
Ядро частиц. Недалеко,
Там где сливаются протоны
Весь смысл движенья вещества
Освободив свое скопленье,
Найдя в фотонах искупленье
Путем свободного родства.

Читайте также: