Реферат на тему Пространство и время. Концепция относительности

Содержание


Введение 3
§ 1. Пространство и время 4
1.1. Понятие пространства и времени 5
1.2. Свойства пространства и времени 6
1.3. Пространство и время в греческой натурфилософии 8
1.4. Пространство и время в классической физике 10
1.5. Пространство и время в специальной теории относительности (СТО) 10
1.6. Пространство и время в общей теории относительности (ОТО) 11
1.7. Пространство и время в физике микромира 12
1.8. Современные взгляды на пространство и время 13
§ 2. Принципы теории относительности 15
2.1. Принцип относительности в классической механике 15
2.2. Специальная теория относительности и ее роль в науке 16
2.3. Общая теория относительности 21
Заключение 26
Список используемой литературы 28


Введение

В данной работе рассматриваются понятия "Пространство" и "время", основные положения теории относительности. Пространство и время традиционно рассматривались в философии и науке как основные формы существования материи, ответственные за расположение отдельных элементов материи друг относительно друга и за закономерную координацию сменяющих друг друга явлений. Характеристиками пространства считались однородность - одинаковость свойств во всех направлениях, и изотропность - независимость свойств от направления. Время также считалось однородным, т.е. любой процесс в принципе повторим через некоторый промежуток времени. С этими свойствами связана симметрия мира, которая имеет большое значение для его познания. Пространство рассматривалось как трехмерное, а время как одномерное и идущее в одном направлении - от прошлого к будущему. Время необратимо, но во всех физических законах от перемены знака времени на противоположный ничего не меняется и стало быть физически будущее неотличимо от прошедшего.
Важную роль в развитии естествознания сыграл принцип относительности, впервые сформулированный Г. Галилеем для механического движения. Механическое движение относительно, и его характер зависит от системы отсчета.
А. Пуанкаре распространил механический принцип относительности на все электромагнитные процессы, а А. Эйнштейн использовал его для специальной теории относительности, принципы которой он сформулировал в 1905 г. Найденное Эйнштейном объединение принципа относительности Галилея с относительностью одновременности получило название принципа относительности Эйнштейна. Понятие относительности стало одним из основных в современном естествознании. Таким образом, актуальность темы работы не вызывает сомнений.
Специальная теория относительности выходит за рамки привычных классических представлений о пространстве и времени, поскольку они не соответствуют принципу постоянства скорости света. Пространство и время в ней носят не абсолютный, а относительный характер. Из специальной теории относительности следуют необычные пространственно-временные свойства: относительность длин и промежутков времени, относительность одновременности событий.
Общая теория относительности, называемая иногда теорией тяготения,- результат развития специальной теории относительности. Из нее вытекает, что свойства пространства-времени зависят от поля тяготения. При переходе к космическим масштабам геометрия пространства-времени может изменяться от одной области к другой в зависимости от концентрации масс материальных объектов и их движения. В поле тяготения пространство - время обладает кривизной. Слабой кривизне соответствует обычная ньютоновская гравитация, которая определяет, например, движение планет Солнечной системы. Однако в сильных гравитационных полях, создаваемых массивными космическими объектами, искривление пространства-времени становится существенным. Если подобный объект совершает колебательное или вращательное движение, кривизна периодически изменяется. Распространение таких изменений в пространстве рождает гравитационные волны.
Теория относительности показала единство пространства и времени, выражающееся в совместном изменении их характеристик в зависимости от концентрации масс и их движения. Время и пространство перестали рассматриваться независимо друг от друга и возникло представление о пространственно-временном четырехмерном континууме. Рассмотрим подробнее понятия пространства и времени и концепции относительности пространства-времени.

§ 1. Пространство и время

1.1. Понятие пространства и времени

Для обыденных житейских представлений пространство и время - нечто привычное, известное, очевидное. Но если задуматься, то возникают сложные вопросы, напряженно обсуждавшиеся во все периоды развития естествознания.
Можно сказать, что каждый объект характеризуется своеобразной "упаковкой" входящих в него элементов, их расположением друг относительно друга и это делает любые объекты протяженными. Кроме того, каждый объект занимает какое-то определенной место среди других объектов, граничит с ними. Все эти предельно общие свойства, выражающие структурную организацию материального мира выступают как первые, наиболее общие характеристики пространства.
Пространство и время относятся к числу важнейших форм бытия материи или ее атрибутов, без которых невозможно существование материи. В мире нет материи, не обладающей пространственно-временными свойствами, как не существует пространства и времени самих по себе вне материи или независимо от нее.
Пространство есть форма бытия материи, характеризующая ее протяженность, структурность, сосуществование и взаимодействие элементов во всех материальных системах. Пространство выражает сосуществование, протяженность и структурность любых взаимодействующих объектов.
Время характеризует последовательность смены состояний и длительность бытия любых объектов и процессов, внутреннюю связь изменяющихся и сохраняющихся состояний.
Все структурно разделенные объекты материального мира находятся в движении и развитии, представляют собой процессы, которые развертываются по определенным этапам, в них можно выявить сменяющие друг друга стадии. Смена этих стадий может характеризоваться определенной повторяемостью. Одна стадия может наступать быстрее, чем другая, т.е. характеризоваться понятием длительности. Сравнение различных длительностей может стать