Методичні рекомендації до уроку з теми «Основи теорії відносності» Класну кімнату можна прикрасити фотокартками та портретами вченого, висловлюваннями



Скачати 215.86 Kb.
Дата конвертації23.11.2016
Розмір215.86 Kb.
Методичні рекомендації до уроку з теми «Основи теорії відносності»
Класну кімнату можна прикрасити фотокартками та портретами вченого, висловлюваннями відомих вчених та письменників, поетів.
Фізика — цікава річ: вона цікава навіть тоді, коли в ній нічого не розумієш.

(Михайло Аров)
Розумні люди пристосовуються до навколишнього світу. Нерозумні люди пристосовують світ до себе. Ось чому прогрес визначається діями нерозумних людей. (Джордж Бернард Шоу)
Здоровий глузд —це ті забобони, які складаються у віці до 18 років. (А. Ейнштейн)
Я чудово знаю, що таке час, поки не думаю про це. Та варто задуматися — і ось я вже не знаю про нього нічого.(Августин Блаженний, 6 в н. е.)
Уява набагато важливіша, ніж знання. (Альберт Ейнштейн)
Якось у Ейнштейна запитали, як з'являються винаходи, що перевертають світ. «Дуже просто, — відповів він, — Усі знають, шо зробити це неможливо. Але знаходиться один дивак, який цього не знає. Він і робить винахід.»
Багато існує розповідей про розсіяність Ейнштейна. Він міг прийти на лекцію в костюмі і домашніх капцях. Або, почепивши на дверях своєї квартири записку, що скоро буде, довго чекав під дверима, поки хтось прийде і відкриє.
На запитання американського журналіста, яка різниця між часом і вічністю відповів: «Якби у мене був час пояснити цю різницю, то минула б вічність, поки ви це зрозуміли б».
Стосовно часу іншим журналістам пояснював так: « Коли гарна дівчина просиділа у вас на колінах годину, то вам здається, що це лише хвилина. Коли ви сидите на гарячому хоча б хвилину, то вам буде це видаватися за годину.
Чарлі Чаплін запросив Ейнштейна на перегляд свого нового фільму «Вогні великого міста». Після сеансу великих фізика та коміка вітав захоплений натовп. Чаплін повернувся до Ейнштейна і сказав: «Люди аплодують

мені, бо всі розуміють мене, а тобі тому, що ніхто не розуміє тебе».


Якось, увійшовши в трамвай. Ейнштейн витяг із кишені заздалегідь приготовані на квиток гроші, простягнув, не рахуючи, кондуктору, а сам,

за звичкою, заглибився в книжку.

— Тут не вистачає, — мовив кондуктор.

— Не може бути, — відповів учений, не підводячи од книжки очей.

— А я вам кажу — не вистачає.

Ейнштейн ще раз хитнув головою, що, мовляв, такого не може бути.

Кондуктор обурився:

— Тоді рахуйте, ось — п'ятнадцять пфенігів. Отже, не вистачає ще п'ять.

Ейнштейн помацав рукою в кишені й справді знайшов потрібну монету,

йому стало незручно, але кондуктор, посміхаючись, сказав:

— Нічого, дідусю, просто треба вивчати арифметику.
«Щасливий Ньютон, щасливе дитинство науки. Природа була для нього відкритою книгою, котру він читав без зусиль. Концепції, якими він користу-

вався для впорядкування даних досліду, здається, випливають самі з самого досліду, з чудових експериментів... В одній особі він поєднував експериментатора, теоретика, майстра... Він постав перед нами впевненим, сильним і самотнім. Його радість творення і ювелірна точність проявляються в усьому, в кожному слові...». (А. Ейнштейн)
«З тих пір, як на теорію відносності навалилися математики, я сам перестав її розуміти». (А. Ейнштейн)
Приблизно за два тижні до семінару учням повідомляється тема майбутнього уроку, вказується література для підготовки до нього і теми доповідей. Для організації роботи інших учнів між ними розподіляються завдання з урахуванням їх інтересів і можливостей: підготовка стінної газети за темою уроку, підбір і проведення музичних пауз, оформлення стендів, плакатів, ілюстрацій до доповідей і т. ін.

Перед уроком проводяться 2—3 індивідуальні консультації з учнями, протягом яких допомоги доповідачам та рецензентам відібрати необхідний теоретичний матеріал, визначити обсяг виступу, скласти його конспект, перевірити ілюстрації.

Під час підготовки до семінару корисно відзначити, шо предметом рецензування можуть бути не тільки усні повідомлення, але й підготовлені ілюстрації або практичні дії, зокрема, такі, як складання таблиць, схем, малюнків і т. ін. Рецензування — одне із складних оцінювальних завдань, і тому, на мою думку, йому потрібно приділити особливу увагу. Доповіді учнів будуть сприйматися краше, якщо їх зробити у вигляді слайдових презентацій.
І. Вступне слово вчителя.

Учитель. Ми з вами закінчуємо вивчення теми «Елементи теорії відносності». Сьогодні підсумковий урок, на якому маємо повторити не тільки вивчений матеріал, а й спробуємо визначити її місце в житті, а також роль у розвитку сучасної науки.

Теорія відносності за своїм змістом виявилася настільки чудовою, щодо

неї зверталися і, напевно, ще довго звертатимуться не лише вчені, а й поети.

У першій половині XIX ст. геніальний російський поет О. С. Пушкін напи-

сав вірш, що безпосередньо стосується теорії відносності:

«Немає руху»,— так сказав мудрець,

А інший змовк, став перед ним ходити,

Сильніше він би вже не міг зробити,

Бо рухом відповів — достойно, навпростець.

Панове, випадок забавний цей

Для мене інший приклад тут наводить:

Щодня поперед нами Сонце ходить,

Але ж правий упертий Галілей.

(Переклад Левка Воловця)
II. Виступи учнів

Теорія відносності та її творці.
1. У чому ж був правий упертий Галілей?

До XVI ст. в астрономії вважалось правильною геоцентрична система Птолемея, згідно з якою в центрі Всесвіту розташована Земля. Галілей відстоював геліоцентричну систему Коперніка, відповідно до якої Земля І всі планети обертаються навколо Сонця. Нам здається, що Сонце рухається навколо Землі. Цей факт підтверджує, що рух, як і спокій,— поняття відносні.

Фізика як наука бере свій початок від Галілея. Глибокі роздуми над різними видами руху в навколишньому світі привели Галілея до принципу

відносності. Наприклад, мандрівник, який перебуває у каюті корабля, що пливе, може вважати, що книжка, яка лежить на його столі, перебуває у стані спокою. Проте людина на березі бачить, що корабель пливе, а отже, вона може вважати, що книжка рухається з тієї самою швидкістю, що й корабель. На запитання, рухається книжка насправді чи перебуває у стані спокою, однозначно відповісти не можна. Відповідь залежить від того, що ми візьмемо за тіло відліку. Якщо прийняти точку зору мандрівника, то книжка перебуває у стані спокою. Якщо розглядатимемо ситуацію з позиції людини, яка стоїть на березі, книжка, звичайно, рухається.

Зміст принципу відносності Галілея полягає в тому. що жодними механічними дослідами не можна встановити, перебуває інерціальна система

відліку в стані спокою чи рухається рівномірно і прямолінійно. З нього випливає, що між станом спокою і прямолінійним рівномірним рухом немає принципової відмінності. Той же мандрівник, який перебуває в закритій каюті корабля, що рухається спокійним морем, не помічає ніяких ознак цього руху. Мухи вільно літають по всій каюті. А якщо м'яч підкинути вертикально, він упаде прямо вниз. не відхиляючись у бік корми.


2. Ісаак Ньютон

Їсаак Ньютон народився в рік смерті Галілея. Він узяв на озброєння всі

методи, погляди і знання, що сколихнули науковий світ XVII ст. Користуючись поняттями швидкості й прискорення, введеними Галілеєм, Ньютон пішов далі. Ми вивчалитакі закони Ньютона: перший — закон інерції; другий — закон взаємозв'язку сили й прискорення: третій — закон взаємодії тіл та ще закон всесвітнього тяжіння.

Якщо бути точним, можна сказати, що Ньютон узагальнив відкриття Галілея у вигляді першого закону, додав другий і третій закони та висунув гіпотезу, що всі тіла притягуються одне до одного згідно із законом всесвітнього тяжіння. Він увів нове поняття. не відоме на той час,— масу.

На основі цих законів була створена всеосяжна система поглядів на світ.

Вони пояснили рух планет, припливи і відпливи і навіть ледь помітну прецесію земної осі з періодом 26 000 років.

Ньютон — засновник класичної механіки. Його закони не можна розгля-

дати поза простором і часом. Пригадайте, якрозглядає масу, простір і час

класична механіка.

У класичній механіці вважається, що час тече однаково в усіх інерціальних системах, що просторові масштаби і маса тіл в усіх інсрціальних системах відліку однакові.

Ньютон увів у фізику поняття абсолютного часу й абсолютного простору.

Він вважав, що абсолютний час тече однаково в усіх системах відліку. Абсолютний простір завжди залишається однорідним та ізотропним (одна-

ковим в усіх напрямах).

Творчі здібності Ньютона в математиці й фізиці були настільки значними, що він майже цілком затьмарив таких своїх сучасників, як Гук, Гюйгенс. Колеги називали його Левом. Він уперше створив таку фундаментальну теорію, яка впродовж двох наступних століть визначала розвиток фізичної науки. У своїй присвяті Ньютону його сучасник Олександр Поп написав (у перекладі С. Маршака):



Був Світ окутаний

глибокою пітьмою.

Хай буде світло!

І ось з'явився Ньютон!

Так, закони Ньютона дають змогу розв'язати будь-яку задачу механіки. Якщо відомі сили, прикладені до тіла, можна знайти прискорення тіла у будь-який момент часу, в будь-якій точці його траєкторії. Закони Ньютона дають змогу не лише вивчати рухи, а й керувати ними.

Але переклад С. Маршака маз оригінальне продовження:

Недовго ждав реваншу сатана.

Прийшов Ейнштейн —

все стало, як здавна.
3. Альберт Ейнштейн — дивак чи геній?

Ейнштейн Альберт — німецький і американський фізик-теоретик.

Узимку 1880 р. родина Ейнштейнів переїхала до Мюнхена. Малий Альберт був тихою і спокійною дитиною, пізно почав говорити. Як писав у 67 років знаменитий учений у своїй «Творчій автобіографії», в дитинстві він зіткнувся з двома незвичайними явищами. «Дива такого роду я зазнав у 4 чи 5 років, коли батько показав мені компаса. Те. шо ця стрілка поводилася, так визначено, ніяк не відповідало тому роду явиш, котрі могли знайти собі місце у моєму неусвідомленому світі понять (дія через дотик). Я пам'ятаю дотепер — чи мені здається, що пам'ятаю,— що цей випадок справив на мене глибоке враження. За речами має буги ще щось, глибоко приховане...». Другим дивом для Ейнштейна був підручник з евклідової геометрії, який він самостійно вивчив на літніх канікулах у 12-річному віці. «Все ж таки, хто зазнав цього «дива» впершее, здається дивним уже той факт, що людина здатна досягти такого ступеня надійності та чистоти в абстрактному мисленні, який нам уперше показали греки в геометрії».

Батько Альберта Герман то засновував виробництво електричних приладів, то крамницю з їх продажу, Але справи йшли погано, і він переїжджає до родичів у Мілан. Альберт залишається в Мюнхені, щоб закінчити гімназію. У гімназії багато часу відводилося на вивчення латинської та грецької мов, історичної хронології, а вчителі поводилися з учнями, як із солдатами. Альберт ненавидів порядки в гімназії, не визнавав авторитетів, висміював усе те, що йому здавалося смітним. Учителі вирішили позбавитися такого учня, хоча до закінчення гімназії залишався лише рік.

Альберт ще у Мілан до батьків. Проте комерційні справи батька йшли погано, і він пропонує 16-річному синові якнайшвидше здобути освіту інженера або вчителя.

Восени 1895 р. Альберт подає документи до Політехнікуму в Цюріху, але провалюється на іспитах з французької мови і ботаніки, хоча блискуче складає математику, здивувавши екзаменаторів знаннями з диференціального та інтегрального числення. Ректор, оцінивши математичні здібності юнака, порадив йому одну із середніх швейцарських шкіл. Ейнштейн його послухав, провчився в школі протягом одного року і був зарахований до Політехнікуму без іспитів на факультет, на якому готували учителів математики і фізики. «Я незабаром виявив, що повинен задовольнитися роллю посереднього студента. Щоб стати гарним студентом, потрібно було мати здібності до концентрації

всіх сил на виконання навчальних завдань і любов до порядку, необхідного для старанного зап псування лекцї й і їх наступного опрацювання. Ці риси

характеру, як я, на жаль переконався, не були мені притаманні! Так сталося. що я упокорився поступово з наріканнями щодо сумління і влаштувався з навчанням, як це підказували мені мої інтелектуальні інтереси». На першому курсі Ейнштейн склав для себе список книг і розклад для домашнього читання на місяць, семестр і на рік. До списку увійшли праці філософів, класиків природознавства: Ньютона, Лапласа, Кірхгофа, Герца, Масквелла, Больцмана,

Гельмгольца... Ейнштейн не відвідував навітьлекцій з математики Германа Мінковського, який згодом створив математичний апарат спеціальної теорії відносності Ейнштейна. Після закінчення навчання Ейнштейн починає працювати вчителем математики. Його заняття подобаються учням, але не подобаються колегам.

Батько Марселя Гроссмана, конспектами якого користувався у навчанні Альберт, порекомендував його на посаду до патентногобюро в Берні. Влітку 1902 р. Альберт обіймає цю посаду як експерттретього классу. У 1903р. Ейнштейн одружується із сербіянкою Мілевою Марич, яка навчалася в Політехнікумі на один курс нижче. У травні 1904 р. у подружжя народжується перший син Ганс-Альберт, а у 1910 р.— другий син Едуард. Мілева, як тільки могла, турбувалася й оберігала свого «напівзлиденного мрійника», думки якого блукали в надто високих сферах, для неї недосяжних.

Мілева мужньо витримувала бідність, і був час, коли вона навіть готувала обіди для студентів. Але із часом нестаток минув. У 1909 р. А. Ейнштейн став позаштатним професором Цюріхського університету, потім переїхав

до Праги як ординарний профессор і у 1912 р. повернувся до Цюріха в Полі-

технікум. Навесці 1914 р. Ейнштейна обирають дійсним членом Прусської академії наук, яку очолював Макс Планк, і він переїхав до Берліна, залишивши Мілеву. Тут він очолив інститут фізики «Товариства Кайзера Вільгельма» і читав лекції з теоретичної фізики. За п'ять років, одержавши документ про розлучення, Ейнштейн одружується на своїй родичці Ельзі.

У житті Ейнштейн не згаяв жодної хвилини. Математика відлякувала його тим, шо мала багато спеціальних галузей, кожна з яких могла забрати все життя. У фізиці Ейнштейн навчився вишукувати те. що може повести у глибину, і відкидати «все зайве, що перевантажує розум і відволікає від суттєвого».

Працюючи в «Бюро духовної власності», А. Ейнштейн певний час був ізольований від впливу інших фізиків і мав прекрасні умови для розвитку свого таланту. На той час ще остаточно не була прийнята молекулярно-кінетична теорія будови речовин: Мах і Оствальд висміювали Больцмана — одного з її

творців, заперечуючи існування атомів. Перші праці Ейнштейна присвячені саме питанням статичної механіки і молекулярної теорії теплоти.

У 1905 р. А. Ейнштейн захищає дисертацію на ступінь доктора філософії Цюріхського університету на тему: «Нове у визначенні розміру молекул».

Цього ж року журнал «Аннали фізики» друкує його статті про формулу



Е = mc2, кванти світла і броунівський рух, а також «До електродинаміки ру-

хомих тіл», у якій на тридцяти сторінках викладено те, що згодом було

названо спеціальною теорією відносності.

У 1907-1908 рр. публікується 11 статей в «Анналах фізики», «Фізичному

журналі» та «Щорічнику радіоактивності». У цей час Ейнштейн починає працювати над теорією тяжіння, а Герман Мінковський створює математичний апарат спеціальної теорії відносності.

А. Ейнштейн указував на значення для нього праць Лоренца, але спеціальну теорію відносності не встановили ані Лоренц, ані Пуанкаре, які працювали у цьому напрямі. Геніальність Ейнштейна виявилася в тому, що він діяв не за усталеними правилами. Він відкинув попередні уявлення про властивості простору і часу, хоча теоретично одержав незрозумілі результати.

У 1908-1916 рр. була створена загальна теорія відносності. Ейнштейн вважав, що тяжіння та електромагнетизм є виявом деякого єдиного поля. Розробці цієї теорії він присвяти в майже половину свого життя — три останніх десятиліття.

29 травня 1919 р. під час сонячного за темнення англійська експедиція, керована А. Еддінгтоном (1882-1944), виміряла відхилення променя світла у полі тяжіння Сонця, яке передбачив Ейнштейн. Цс було одне з найбільших відкриттів XX століття.

У 1922 р. Альберту Ейнштейну і Нільсу Бору була присуджена Нобелівська премія з фізики: «9.11.1922. Присудити Нобелівську премію з фізики 1921 р. Альберту Ейнштейну за його заслуги в галузі математичної фізики і особливо за відкриття закону фотоелектричного ефекту...». Половину премії Ейнштейн надіслав Мілеві, а решту віддав на благодійні справи.

Слава Ейнштейна зростала за законами ланцюгової реакції. Його обирали до десятків академій і наукових товариств різних країн світу. На його адресу надходили купи листів різними мовами. Однадівчинка з Британської Колумбії написала: «Я Вам пищу, щоб дізнатися, чи існуєте Ви насправді». У ці роки міцніла дружба А.Ейнштейна з М. Планком (1858-1947), який одним з перших сприйняв спеціальну теорію відносності і зрозумів її значення для науки. Крім наукових контактів, учені часто зустрічалися задля музичних вправ: Ейнштейн грав на скрипці, а Планк — на роялі. У тому, що Ейнштейн захоплювався музикою, незаперечним був вплив його матері Поліни Кох, яка любила і виконувала на роялі твори Бетховсна, Брамса. Ейнштейн мав надзвичайну працездатність. Один з його студентів розповідав: «Наступного дня я побував у нього. Він сидів у своєму робочому кабінеті, перед ним лежали аркуші паперу, суцільно списані математичними формулами. Тримаючи на лівій руці свого молодшого сина Едуарда, він писав правою рукою і тим часом відповідав на запитання, які періодично ставив йому старший син Альберт, котрий тут же грався кубиками. Я побачив, як зосереджено він умів думати».

Спеціальна теорія відносності багатьма вченими вважалася хибною. Особливо лютував фізик-експериментатор Ленард—професор університету

м. Гейдельберга. Він не дише нападав на теорію відносності, а й закликав

до фізичної розправи над Ейнштейном. Коли ж дізнався про присудження вченому Нобелівської премії, то негайно подав протест до Шведської Академії наук.

Під час подорожей до Голландії, Чехословаччини, Австрії, Америки, Англії, Франції, Індії, Китаю, Японії. Альберт Ейнштейн читав лекції з теорії

відносності.

Після приходу до влади в Німеччині фашизму в 1933р. Ейнштейн був занесений до списку особливо небезпечних осіб. Головною його «провиною» було створення теорії відносності. Ейнштейн у цей час перебував у США, що і врятувало йому життя. Його будинок у Німеччині був пограбований, архів та бібліотека знищені.

З 1933 р. Ейнштейн проживає у США, обіймаючи запропоновану йому посаду професора Прінстонського інституту вищихдослідженьїштат Нью-Джерсі).

2 липня 1939 р. А. Ейнштейн написав президенту Ф. Рузвельту листа, у якому повідомляв про можливість створення у Німеччині атомної бомби.

Незабаром у США розпочалися роботи зі створення атомної бомби.

Учений безпосередньої участі у створенні атомної бомби не брав, Але його формула Е = mc2 привела науку до одержання ядерної енергії. Ейнштейн тяжко сприйняв трагедії Хіросіми та Нагасакі, а також втрату своїх близьких і друзів. У 1936р. померла його дружина Ельза, поховавши перед цим свою старшу дочку. Потім померла сестра Маня. Покінчив із життям Пауль Еренфест, померли Марія Кюрі та ПольЛанжевен.

Але, попри всі складні обставини, Ейнштейн продовжу вав теоретичні дослідження із загальної теорії відносності. Електромагнітне поле відкрив Фарадей. Максвелл написав його рівняння. Поле тяжіння вивчав Ньютон, а завершив у загальній теорії відносності Ейнштейн. Єдинажтеорія поля мала поєднати між собою гравітаційне та електромагнітне поля, що й прагнув зробити А. Ейнштейн.

« Від моменту, коли була завершена теорія тяжіння, минуло 40 років. Вони були віддані лише одному прагненню — узагальнивши теорію тяжіння, створити теорію поля, здатну стати основою для всієї фізики. Багато хто прагнув до цієї самої мети. Багато з того що, з'явившись, вселяло мені надії, я повинен був відкинути. Але останні десять років привели до теорії, яка мені здається природною та обнадійливою. Однакя не можу відповісти на запитання, чи вважати цю теорію цінною для фізики. Ця невпевненість пов'язана з нездоланними математичними труднощами, з якими стикається кожна нелінійна теорія поля. Крімтого, залишається сумнів, чи можна з теорії поля вивести атомістичну структуру речовини і випромінювання та квантові явища. Більшість фізиків, не вагаючись, скаже "ні"».

Цю проблему А. Ейнштейн заповідав фізикам XX століття, але вона до цього часу не розв'язана.

А. Ейнштейн відчував часткову відповідальність за створення атомної бомби, і не луже його пригнічувало. В останні роки життя Ейнштейн, одержуючи багато листів, ремствував на те, що йому «пишуть маніяки зі всього світу», хоча рідко коли залишав листа без відповіді: комусь відправляв автографи і дякував, з кимсь вступав у полеміку. Недарма Альберта Ейнштейна називали «Елвісом Преслі в науці». Як зауважують дослідники його творчості «за геніальним ученим бігали жінки, з ним хотіли фотографуватися знаменитості, за ним упадали політики, а репортери на вулицях переслідували його по п'ятах».

18 квітня 1955 р. о 1 год15хв А. Ейнштейн помер від розриву аорти. У заповіті він просив, щоб не було ніяких офіційних церемоній: промов, музики, вінків, релігійного обряду,— та щоб про час і місце поховання нікому не повідомляли, крім кількох найближчих друзів. Біля домовини у крематорії зібралося 12 близьких ученому людей. Того ж дня тіло було спалене, а попіл розвіяний. Серед спадкоємців А.Ейнштейна Були його сини: Гапс Альберт, у той час профессор у Берклі, та Едуард, який перебував у лікарні п Цюріху Їх мати Мілева померла в Цюріху 4 серпня 1948 р.

З усіх життєвих негараздів душевна хвороба Едуарда буладля неї найтяжчою, Вона регулярно відвідувала сина в лікарні, де Едуард і помер. Ганс Альберт помер у Берклі у 1973 р.


Учитель. Все те,що з погляду механіки Ньютона було очевидним, виявилося цілком незрозумілим. Але чи був винним у цьому Ейнштейн?

Спробуймо відповісти на це запитання.



Теорія відносності

Кінець XIX ст. Майкельсон і Морлі за допомогою явиша інтерференції порівнювали швидкості поширення світла вздовж лінії руху Землі та в пер-

пендикулярному напрямі. Згідно з теоремою додавання швидкостей, вони

не повинні бути однаковими. Але швидкість світла виявилася однаковою в обох випадках, тобто не залежала від руху самої Землі, що суперечило законам класичної механіки. Оскільки Земля рухається по орбіті у світовому просторі, який вважався абсолютно нерухомим, то на швидкість світла мав впливати рух Землі.

Ці суперечливі результати призвели до того, що, образно висловлюючись, захитався класичний фундамент фізики, закладений Ньютоном, загрожуючи, здавалося б, звалити всю побудовану на ньому грандіозну споруду науки, створену за два століття. Проте не можна було робити висновок, що механіка Ньютона хибна. Суперечили їй лише досліди. пов'язані з визначенням швидкості світла або з рухом частинок зі швидкостями, близькими до неї.

Щоб узгодити теорію і результати експериментів, було створено нову механіку для швидкостей, близьких до швидкості світла у вакуумі. Названа

вона була релятивістською механікою. Ця механіка не спростовувала класич-

ну механіку, вона лише встановлювала межі її застосування. Релятивістська механіка уточнила і доповнила класичну механіку для випадку руху зі швидкістю, сумірною зі швидкістю світла у вакуумі. В її основу були покладені постулати А. Ейнштейна.

Пригадаймо ці постулати.

Перший принцип відносності: усі процеси природи (не лише механічні)

протікають однаково в усіх інерціальних системах відліку.

Другий принцип — принцип сталості швидкостей світла: швидкість

світла у вакуумі однакова для всіх інсрціальних систем відліку: вона не залежить ні віл швидкості джерела, ні від швидкості приймача світлового сигналу.
У першому постулаті Ейнштейн розширює принцип відносності Галілея,

а в другому пояснює результат дослідів Майксльсона і Морлі.

Але, віддаючи належне «блискучому генію Ньютона». Ейнштейн став перекроювати Всесвіт по-своєму. Він перекреслив поняття «абсолютного часу» й «абсолютного простору», створив теорію відносності, яку закінчив 1916р. За нею із самого початку закріпилася слава незбагненної. Спершу казали, що її в усьому світі розуміють лише троє людей, включаючи автора. Потім її стали розуміти 12 чоловік.

Пригадаймо, як уявляв Ейнштейн просторові розміри і час у теорії відносності щодо різних систем відліку. Особливий інтерес становлять міркування Ейнштейна щодо різного перебігу часу відносно різних систем відліку. У рухомій системі відліку час сповільнюється, порівняно з нерухомою системою, залежно від значення швидкості. З цього приводу можна навести приклад, який у фізиці називається «парадоксом близнюків». Парадокс полягає ось у чому. На Землі живуть два брати-близнюки. Один із них залишається на космодромі, а друпій вирушає до далекої зорі на космічному кораблі, здатному розвинути швидкість, близьку до швидкості світла. З погляд брата, який залишився на Землі, час тече швидко. Проходить 10, 20, 30 років, і він, нарешті, з радістю дізнається, що корабель з його братом повертається. Коли космічний корабель приземлився і брати зустрілися, близнюк, який залишався на Землі, побачив, що його брат залишився майже таким, яким був 30 років тому.

Це тому, що він, рухаючись із такою швидкістю, прожив за своїм годинником усього 5 років. Ці розрахунки підтверджуються фізичними дослідами.

Пригадаймо, що теорія відносності Ейнштейна здобула широке застосування в астрономії, пояснила чимало астрономічних явищ.


1. Ейнштейн зазначав, шо під час проходження світла поблизу великих мас чає спостерігатися викривлення променів. Це було підтверджено у 1919 році, Під час повного сонячного затемнення учасники Міжнародної експедиції сфотографували зоряне небо в момент затемнення. Порівнюючи ці фотографії з фотографіями тієї самої ділянки неба, але без Сонця, вчені виявили, шо зорі змістилися. Це результат зміщення світлових променів від зір при проходженні їх поблизу Сонця. І
2. Годинники йдуть повільніше поблизу масивних тіл. |
3. Доведено, що під час руху планет навколо Сонця площини їхніх орбіт повертаються.
4. У 30-х роках XX стодітгя було відкрито явище «розбігання галактик», причому швидкість розбігання пропорційнадо відстані від галактики до спостерігача. Це відкриття узгоджується з висновком, якого дійшову 1922 році молодий російський учений О. О. Фрідман, розв'язавши систему рівнянь

Ейнштейна із загальної теорії відносності, яку Ейнштейн створив у 191б році.
5. Доведено існування гравітаційних хвиль.

Нові докази на користь теорії Ейнштейна

Виступи учнів

1. Ейнштейн знову виявився правий. Супутники, які трохи відхилилися від орбіти, показують, що Земля під час обертання дійсно викривляє тканину простору-часу, заявили вчені. Вони відзначили, що їхні висновки вперше

оцінюють і доводять той важливий аспект загальної теорії відносності Альберта Ейнштейна, що обертове тіло деформує і спотворює «тканину», яка включає в себе три виміри простору і четвертий — часу.
2. «Коли Земля обертається, вона дійсно деформує простір і час. Чим ближче до Землі, тим більше спотворення»,— заявив Майкл Саламон, фізик НАСА у Вашингтоні. «Це спотворення простору-часу, яке називають також розтягненням структури, ніколи раніше не спостерігали безпосередньо,— сказав

Саламон.— Це перший реальний прямий доказ того, що ми маємо справу з деформацією простору-часу, викликаною рухом обертового тіла». За словами Саламона, побічні докази розтягнення структури були й раніше, але виміри

зроблені вперше.
3. Еррікос Павліс з Об'єднаного центру технології земних систем НАСА і його колеги вели спостереження за двома супутниками, які знаходяться на орбіті, і встановили, що вони зміщуються, коли планета притягує до себе простір. «Ми вимірювали відстань від Землі до супутників з точністю до мілі-

метрів»,— заявив Павліс.


4. Лазерний геодинамічний супутник І (LAGEOS I), космічний корабель

НАСА і LAGEOS II. спільний супутник НАСА й Італійського космічного агентства являють собою брили металу, покриті відбивачами, які полегшують спостереження за ними і ведення вимірів із Землі. Їх орбітам надана форма метелика, яка повинна стимулювати рух обертових гіроскопів. Відповідно

до теорії Ейнштейна, тіло, яке обертається поблизу так, як Земля, буде притягати до себе простір, змушуючи гіроскопи трохи відхилятися від своїх осей. Немає доказів того, що на супутники не діє якась інша сила, відзначив Павліс, але це малоймовірно. «Це повинна бути дуже розумна сила, здатна точно імітувати загальну відносність,— заявив він.— Ми усунули всі відомі нам сили — припливи тощо, так само, як і похибки гравітаційної моделі». Павліс порівнює цей ефект з обертанням ложки в патоці. «Точно так само Земля при

обертанні притягає до себе простір і час, які її оточують. Це змішує орбіти супутників поруч із Землею»,— сказав він.


5. У квітні 2004 року НАСА запустило Graviti Probe B. зонд із чотирма гіроскопами, який, на думку вчених. повинен підтвердити теорію Ейнштейна в майбутньому році, коли будуть отримані результати.
Учитель. 1905 рік був дійсно унікальним як для науки, так і для самого Ейнштейна, оскільки саме цього рокувін у віці 26 років оприлюднив три з чотирьох головних наукових робіт фізики, які змінили наші уявлення про Всесвіт. У них він пояснив принципи броуніпського руху природу та розмір атомів, заклав основи квантової теорії та теорії відносності, революціонізував уявлення про простір і час.Пізніше він також описав фотоелектричний ефект та вивів свою славетну формулу Е = mc2, якою пов'язав енергію матерії з її масою та швидкістю світла. На жаль, останнє відкриття стало поштовхом до створення ядерної бомби, хоча воно має також величезну кількість позитивних застосувань. Ще на початку 1905 року прізвище Ейнштейна було відоме хіба що вузькому колу вчених, але наприкінці цього року його знали вчені усього світу. Лише через 15 років, коли найбільш дивні та незвичайні теорії Ейнштейна здобули своє підтвердження, він був визнаний найяскравішою науковою зіркою світу.

Ейнштейн і в наш час залишається одним із найбільш популярних учених світу. І не лише завдяки нестандартності та складності його ідей, а також «зірковій аурі» його особистості. Його фото зі скуйовдженим волоссям та висунутим язиком є однією з найпопулярніших фотографій останнього століття. Невимушеністю власної поведінки, гостротою розуму, влучністю висловлюваньтадотепністю він довів, що великий учений не обов'язково повинен бути «лабораторним сухарем».

Його особисте життя було більш ніж заплутаним. Він був двічі одруженим,

але не цурався позашлюбних афер, народжував одних дітей та всиновлював

інших, відмовившись при цьому від власної доньки. Після смерті 1955 року

у віці 76 років його прах був розсіяний у таємному міст. а мозок залишився у США з наукових причин. Сааме тому рік Ейнштейна буде складатися не лише з формалізованих наукових закладів та конференцій, а нагадуватиме цілорічне яскраве шоу.



У 1905 р. Альберт Ейнштейн опублікував свої роботи з теорії відносності і квантової механіки, шо лягли в основу сучасних уявлень про будову Всесвіту. А рівно через півстоліття —18 квітня 1955 р. — великий учений помер. Ці дві знаменні лати наштовхнули членів Європейського фізичного товариства на думку оголосити 2005 рік Роком фізики.






База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка