Презентация на тему "Парадоксы теории относительности"

Содержание

• 
  Слайд 1

  ПРЕЗЕНТАЦИЯ ОТКРЫТОГО ЛЕКЦИОННОГО ЗАНЯТИЯ

  «Парадоксы теории относительности» Учитель: Пекарская Ольга Анатольевна

• 
  Слайд 2
  

  Одной из теорий, которые все больше усложняют жизнь многим физикам, стала с ее релятивистскими эффектами и возникающими в связи с ними парадоксами. Специальная Теория Относительности А. Эйнштейна

• 
  Слайд 3
  

  Эта теория не только не прояснила вопрос о действительных физических и геометрических свойствах пространства, но, кажется, только еще больше его запутала, создав некоего мутанта под названием "Четырехмерное Пространство-Время". Однако, при внимательном рассмотрении в ней обнаруживаются явные противоречия, на которые принято закрывать глаза. Считается чуть ли не «дурным тоном» говорить о парадоксах СТО.

• 
  Слайд 4
  

  А В А Парадокс Близнецов релятивистский эффект замедления времени так как A движется в ИСО с околосветовой скоростью, его время относительно B замедляется, и по возвращении на Землю близнец A оказывается моложе близнеца B. Но с точки зрения A, это B вместе с Землей движется относительно A, и это время B должно замедляться, т.е. B оказывается моложе A. Данный парадокс объясняется тем, что система отсчета космонавта A не является инерциальной – он испытывает ускорения, что естественно делает ситуацию несимметричной. Парадокс связан с формулой T – интервал времени в движущейся системе отсчета, Тₒ - в неподвижной.

• 
  Слайд 5
  

  Парадокс Близнецов Пусть космонавты-близнецы A и B отправляются с неподвижной космической станции C одновременно с одинаковыми скоростями в противоположных направлениях, пролетают одинаковое расстояние и возвращаются на C. Кто из них окажется моложе? Дабы избежать упреков в том, что системы отсчета космонавтов не являются находящихся на одинаковом расстоянии от C, не тормозят и не разворачиваются, а пошлют друг другу радиосообщение, в котором укажут свой возраст. Разумеется, на преодоление расстояния от одного корабля до другого радиосигналу потребуется некоторое время , и каждый космонавт получит сообщение от другого гораздо позже, чем отправит свое. Но в полученном A сообщении будет указан возраст B такой же, каким был возраст A, когда он отправлял свое сообщение, а в полученном B сообщении будет указан возраст A такой же, каким был возраст B в момент отправки его сообщения. Т.е. в обоих сообщениях будет указан одинаковый возраст.

• 
  Слайд 6
  

  Поезд Эйнштейна Представим, что некий поезд проходит мимо вокзала с постоянной скоростью V На поезде, в его середине, находится импульсный излучатель света O’, а в начале и конце – приемники излучения A и B, при этом AO’= O’B. О' A B O В момент, когда O’ поравнялся со стоящим на перроне вокзала наблюдателем O, излучатель испускает импульс света. В поезде, вследствие равенства расстояний AO’ и и O’B, приемники A и B примут световые сигналы одновременно.

• 
  Слайд 7
  

  О' A B Поезд Эйнштейна Несколько иначе дело обстоит с точки зрения наблюдателя O на перроне. В его системе отсчета свет также распространяется во всех направлениях со скоростью c. Но пока свет доходил до приемников на поезде, хвост поезда переместился к наблюдателю, а голова поезда – от наблюдателя, так что интервалы времени распространения света до A и B вовсе не одинаковы: до В – меньше, а до А – больше

• 
  Слайд 8
  

  О' A B Поезд Эйнштейна Пусть приемниками излучения на поезде являются часы. В поезде часы синхронизированы, и в момент принятия сигнала часы A и часы B показывают время t0. Для наблюдателя с перрона приход световых сигналов к приемникам-часам – события неодновременные. Но, наблюдая сначала освещенные часы  A, через некоторое время – освещенные часы  B, он замечает, что и те и другие показывают время t0. Следовательно, по наблюдениям с перрона, на стене A вагона время t0 наступило раньше, а на стене B – позже. Т.е. на стене A время идет ускоренно, а на стене B – замедленно. Интересно, как практически может существовать физическое тело, в каждой точке которого время течет по-разному, или все точки которого находятся в разном времени – каждая в своем? А если в поезде находятся большие механические часы? Очевидно, все шестеренки часов полностью рассинхронизируются, и часы сломаются. Но наблюдатель в поезде заявит, что ничего подобного – часы прекрасно идут и показывают точное время. А если в поезде сидит ребенок? У него что – правая половина тела вырастет быстрее, чем левая? Данный мысленный эксперимент показывает, что время на задней стене A вагона идет быстрее, чем на перроне, т.к. свет от источника до приемника A проходит меньшее расстояние, соответственно, за меньшее время. Интересно, как это согласуется с релятивистским эффектом замедления времени?

• 
  Слайд 9
  

  Инвариантность времени. Вообще, утверждение, что в движущейся ИСО часы рассинхронизируются, означает именно то, что все точки движущейся целой структуры, основанной на причинно-следственных закономерностях, находятся в разном времени. Инвариантность времени следует из инвариантности скорости света – следствие после причины наступает не раньше и не позже, а ровно через столько времени, сколько требуется фундаментальному сигналу для прохождения расстояния от причины до следствия.

• 
  Слайд 10
  

  Пусть есть две инерциальные системы отсчета – S' и S. В системе S' жесткий стержень длиной Dx' покоится вдоль оси x и нужно определить его длину в системе S, относительно которой стержень движется со скоростью v. Чтобы измерить длину стержня в любой инерциальной системе, относительно которой стержень движется вдоль продольной оси, нужно одновременно наблюдать его концы. Это – ключевое положение, непонимание которого и приводит иногда к парадоксам. Лоренцевское Сокращение Длины

• 
  Слайд 11
  

  Лоренцевское Сокращение Длины Все парадоксы сокращения длины связаны, конечно, с симметрией эффекта: если наблюдатель в S видит сокращение длины, то и наблюдатель в S' должен видеть то же самое. Из «парадоксов» СТО можно сделать важный вывод: какой бы результат ни получился путем корректных рассуждений в некоторой инерциальной системе отсчета, он является верным в любой другой инерциальной системе отсчета. При правильном использовании, СТО не допускает никаких «парадоксов».

• 
  Слайд 12
  

  значимость СТО в том, что она позволяет и рассчитывать параметры при скоростях, близких к скорости света, и , с другой стороны, объясняет переход к классическим законам. Специальная теория относительности А.Эйнштейна