Курсовая работа на тему: Общая теория относительности ОТО. История создания общей теории относительности

Введение

Теория относительности - общепринятая официальной наукой теория о том, как устроен мир (на макроуровне), объединяющая механику, электродинамику и гравитацию. Содержанием теории относительности является физическая теория пространства и времени, учитывающая существующую между ними взаимосвязь геометрического характера.

Название же "принцип относительности" или "постулат относительности", возникло как отрицание представления об абсолютной неподвижной системе отсчета, связанной с неподвижным эфиром, вводившимся для объяснения оптических и электродинамических явлений. Принцип относительности - фундаментальный физический закон, согласно которому любой процесс протекает одинаково в изолированной материальной системе, находящейся в состоянии покоя, и в такой же системе в состоянии равномерного прямолинейного движения. Состояния движения или покоя определяются по отношению к произвольно выбранной инерциальной системе отсчета. Принцип относительности лежит в основе специальной теории относительности Эйнштейна. Внедрена теория в научные круги Альбертом Эйнштейном. Основоположниками данной теории также считаются Г.А. Лоренц и А. Пуанкаре.

Основным отличием представлений о пространстве и времени теории относительности от представлений ньютоновской физики является ограниченная взаимосвязь пространства и времени. Эта взаимосвязь раскрывается в формулах преобразования координат и времени при переходе от одной системе отсчета к другой (преобразования Лоренца).

Вообще каждое физическое явление протекает в пространстве и времени и не может быть изображено в нашем сознании иначе, как в пространстве и во времени. Пространство и время суть формы существования материи. Никакой материи не существует вне пространства и времени. Конкретным изображением пространства и времени является система отсчета, т.е. координатно-временное многообразие чисел составляющие воображаемую сетку и временную последовательность всех возможных пространственных и временных точек. Одно и то же пространство и время могут изображаться различными координатно-временными сетками (системами отсчета). Существует фактически две различных теории относительности, известных в физике, одна из них называется специальной (частной) теорией относительности, другая - общей теорией относительности. Альберт Эйнштейн предложил первую из них в 1905 г., вторую - в 1916 г. Принимая во внимание, что специальная теория относительности связана, в первую очередь, с электрическими и магнитными явлениями и с их распространением в пространстве и времени, общая теория относительности была разработана, прежде всего, чтобы иметь дело с тяготением. Обе теории сосредотачиваются на новых подходах к пространству и времени, подходах, которые отличаются глубоко от тех, которые используются в каждодневной жизни; но релятивистские понятия пространства и времени неразрывно вплетаются в любую современную интерпретацию физических явлений в пределах от атома до вселенной в целом.

Рассмотрим последовательное развитие этих теорий.

Оглавление

- 1. Введение

- Общая теория относительности ОТО

- История создания общей теории относительности

- Принцип равенства гравитационной и инертной масс

- Принцип движения по геодезическим линиям

- Кривизна пространства-времени

- Пространство-время ОТО и сильный принцип эквивалентности

- Основные следствия ОТО

- Экспериментальные подтверждения ОТО

- Эффекты, связанные с ускорением систем отсчёта

- Гравитационное отклонение света

- Чёрные дыры

- Орбитальные эффекты

- Увлечение инерциальных систем отсчёта

- Другие предсказания

- Космология

- Проблемы ОТО

- Проблема энергии

- ОТО и квантовая физика

- Специальная теория относительности СТО

- Создание СТО

- Постулаты Эйнштейна

- Сущность СТО

- Четырёхмерный континуум - пространство-время

- Отношения теории относительности с другими физическими понятиями

- Гравитация

- Классическая механика

- Квантовая механика

- Эффекты СТО

- Замедление времени

- Сокращение линейных размеров

- О релятивистской массе

- Исторический очерк

- 12. Заключение

- 13. Список литературы

Заключение

Общая теория относительности, в настоящее время - самая успешная теория, хорошо подтверждённая наблюдениями. Первый успех общей теории относительности состоял в объяснении аномальной прецессии перигелия Меркурия. Затем, в 1919 году, Артур Эддингтон сообщил о наблюдении отклонения света вблизи Солнца в момент полного затмения, что качественно и количественно подтвердило предсказания общей теории относительности. С тех пор многие другие наблюдения и эксперименты подтвердили значительное количество предсказаний теории, включая гравитационное замедление времени, гравитационное красное смещение, задержку сигнала в гравитационном поле и, пока лишь косвенно, гравитационное излучение. Кроме того, многочисленные наблюдения интерпретируются как подтверждения одного из самых таинственных и экзотических предсказаний общей теории относительности - существования чёрных дыр

Так же, как и в случае квантовой механики, многие предсказания теории относительности противоречат интуиции, кажутся невероятными и невозможными. Это, однако, не означает, что теория относительности неверна. В действительности, то, как мы видим (либо хотим видеть) окружающий нас мир и то, каким он является на самом деле, может сильно различаться. Уже больше века учёные всего мира пробуют опровергнуть СТО. Ни одна из этих попыток не смогла найти ни малейшего изъяна в теории. О том, что теория верна математически, свидетельствует строгая математическая форма и чёткость всех формулировок.

О том, что СТО действительно описывает наш мир, свидетельствует огромный экспериментальный опыт. Многие следствия этой теории используются на практике. Очевидно, что все попытки "опровергнуть СТО" обречены на провал потому, что сама теория опирается на три постулата Галилея (которые несколько расширены), на основе которых построена ньютонова механика, а также на дополнительный постулат о постоянстве скорости света во всех системах отсчета. Все четыре не вызывают какого-либо сомнения в пределах максимальной точности современных измерений: лучше 10 - 12, а в некоторых аспектах - до 10 - 15. Более того, точность их проверки является настолько высокой, что постоянство скорости света положено в основание определения метра - единицы длины, в результате чего скорость света становится константой автоматически.

Список литературы

- Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теория поля. - Издание 7-е, исправленное. - М.: Наука, 1988. - 512 с. - ("Теоретическая физика", том II). - ISBN 5-02-014420-7

- Паули В. Теория относительности. Изд. 2-е, испр. и доп. Перев. с нем. - М.: Наука, 1983. - 336 с.

- Спасский Б. И.. История физики. Том 2, часть 2-я. М.: Высшая школа, 1977.

- Эйнштейн А. Сущность теории относительности. - М.: Изд. ин. лит., 1955. - 157 с.

- Уиттекер Э. История теории эфира и электричества. Современные теории 1900-1926. Пер с англ. Москва, Ижевск: ИКИ, 2004. 464с. ISBN 5-93972-304-7 (Глава 2)

- Визгин В. П. Релятивистская теория тяготения (истоки и формирование, 1900-1915). М.: Наука, 1981. - 352с.

- Герман Вейль. Пространство. Время. Материя. Лекции по общей теории относительности. - М.: Изд-во УРСС научной и учебной литературы, 2004. 455 с.

- Дирак П. А. М. Общая теория относительности М.: Атомиздат, 1978.

- Фок В. А. Теория пространства, времени и тяготения / 2-е изд. М.: ГИФМЛ, 1961.

- Толмен Р. Относительность, термодинамика и космология М.: Наука, 1974.

- Пенроуз Р. Структура пространства-времени М.: Мир, 1972.

- Мизнер Ч., Торн К., Уилер Дж. Гравитация. М.: Мир, 1977. Том 1 Том 2 Том 3

- Хокинг С., Эллис Дж. Крупномасштабная структура пространства-времени М.: Мир, 1977.

- Визгин В. П. Релятивистская теория тяготения (истоки и формирование, 1900-1915). М.: Наука, 1981. - 352 с.

- Визгин В. П. Единые теории в 1-й трети ХХ в. М.: Наука, 1985. - 304 с.