Теория относительности – выход за границу привычного мира Лекция 3 ПСТГУ, весна 2020 Классическая физика Античность и средние века – торжество физики Аристотеля 2000 лет люди верили Аристотелю больше, чем своим глазам «Зубов у женщин меньше, чем у мужчин» Птолемеевская астрономия Система Аристотеля (V век до Р.Х.) успешно просуществовала до XVI века Наряду с «истинной» картиной мира, греки также имели «удобную» математическую модель Птолемея 3 Средние века – предтеча научной революции В Западной Европе при поддержке церкви создаются университеты Растет уровень образования Растет критика Аристотеля Коперникианский переворот в астрономии Коперник помещает Солнце в центр мира В середине же всего находится Солнце. Действительно, в таком великолепнейшем Храме кто мог бы поместит этот светильник в другом и лучшем месте, как не в том, откуда он может все освещать. Ведь не напрасно некоторые называют Солнце светильником мира, другие – умом его, и третьи – правителем. Гермес Трисмегист называет его видимым Богом, Софоклова Электра – всевидящим. Конечно, именно так Солнце, как бы восседая на царском троне, правит обходящей вокруг него семьей светил». Конфликт не между религией и наукой, а между разными научными школами «Приказать профессорам астрономии, чтобы они отказались от собственных наблюдений и доводов, признав их заблуждениями и ошибками, - значит достичь невозможного» - современник Г. Галилея В научный спор вмешались церковные власти Современник писал:«Для многих Галлей является единственной преградой тому, чтобы иметь репутацию лучших математиков» После второго суда Галилей вынужден публично отречься от своих взглядов Наказание: три года еженедельно прочитывать по 6 покаянных псалмов и строгий домашний арест 7 Наука и религия – пути к Богу И Священное Писание, и природа на равных исходят от Божественного Слова, первое - как наставление Святого Духа, а вторая - как старательная исполнительница распоряжений Бога. В спорах о проблемах, связанных с природными явлениями, следует опираться не на авторитет Священного Писания, а на чувственный опыт и необходимые Галилео Галилей доказательства 8 За 200 лет создана классическая физика Галилей, Декатр, Ньютон создали фундамент для новой физики До этого 2000 лет все верили Аристотелю После них, за 200 лет создана вся классическая (школьная) физика Казалось, что вся физика закончилась Оставались лишь две нерешенные проблемы физике: ◦ распределение энергии в излучении черного тела ◦ трудности, возникшие при попытках экспериментального обнаружения «всепроникающего» эфира. В связи с этим профессор Жолио советовал своему ученику Максу Планку выбрать для себя более интересное и перспективное занятие, чем теоретическая физика: ◦ «в этой области почти всё уже открыто, и всё, что остаётся — заделать некоторые не очень важные пробелы». Планк ответил, что он не хочет открывать новые вещи, а только хочет понять основы поля 10 Физика XX века Современные физические концепции «Теория» или «закон» относительности? «Теория» или «закон» относительности? Ньютон был уверен, что он открыл те законы, по которым Бог управляет Вселенной Эйнштейн понимает, что его «теории» лишь теории и не претендуют на итоговое описание реальности ◦ При этом «теория» относительности Эйнштейна достовернее, и лучше подтверждена экспериментально, чем «закон» всемирного тяготения Ньютона Принцип относительности Галилея 15 Откуда берется этот эффект? Постоянство скорости света 17 Проблема со скоростью света Скорость света не складывается при движении Эксперимент: скорость света не складывается при движении!!! 19 Этот эффект меняет все!!! Меняется пространство Меняется время Интерстеллар Кротовые норы – фантастика Замедление времени – реальность Отец моложе дочери – реальность Если скорость света постоянна, то время замедляется 22 Парадокс близнецов Парадокс близнецов – это научный факт. Время жизни мюонов: космических и в ускорителе 24 Парадокс близнецов: атомные часы В октябре 1971 Дж. Хафеле (J.C. Hafele) и Ричард Китинг (Richard E. Keating) дважды облетели вокруг света, сначала на восток, затем на запад, с четырьмя комплектами цезиевых атомных часов, после чего сравнили «путешествовавшие» часы с часами, остававшимися в Военно-морской обсерватории США (ВМО США). Перелёты выполнялись на обычных авиалайнерах регулярными коммерческими авиарейсами. Разность показаний путешествовавших и остававшихся на месте часов, наносекунды предсказанная GPS навигация. Суммарно 38 мкс в день гравитацио нный вклад кинематическ ий вклад (общая теория относительн ости) (специальная теория относительнос ти) на вост ок 144 ± 14 −184 ± 18 −40 ± 23 −59 ± 10 на запа д 179 ± 18 96 ± 10 275 ± 21 273 ± 725 Все го измере нная Искривление пространства Изменение расстояний (мюоны) Если для мюона изменилось время, то изменится и расстояние 27 Специальная теория относительности – не фантастика Это не просто научный факт Это инженерный факт
