Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности



 Другие рефераты
От биосферы к ноосфере Пассионарность и этногенез Структура и понятие нормы права Структура органов власти в США по конституции 1787 года

Содержание
Введение    3
   1. Теория электромагнитного поля Максвелла      4
   2.  Переход от электромагнитной теории Максвелла к СТО Эйнштейна 6
   3. Специальная теория относительности А.Эйнштейна    11
Заключение  14
Список литературы      15



                                  Введение

       Для физика начала XIX в. не существовало понятия о поле как  реальной
среде, являющейся носителем определенных сил. Но в первой  половине  XIX  в.
началось  становление  континуальной,   полевой   физики.   Одновременно   с
возникновением  волновой  теории  света   формировалась   совершенно   новая
парадигма физического исследования  —  полевая  концепция  в  физике.  Здесь
особая заслуга принадлежит великому английскому физику М. Фарадею.
       Экспериментальные открытия Фарадея были хорошо известны, и он еще при
жизни приобрел огромный  авторитет  и  славу.  Однако  к  его  теоретическим
взглядам современники  в  лучшем  случае  оставались  безразличными.  Первым
обратил  на  них  серьезное  внимание  Дж.К.Максвелл.   Он   воспринял   эти
представления,  развил  их  и  построил   теорию   электромагнитного   поля.
Выработанное  в  оптике  понятие  «эфир»   и   сформулированное   в   теории
электрических и магнитных явлений понятие  «электромагнитное  поле»  сначала
сближаются, а затем, уже в начале XX  в.,  с  созданием  специальной  теории
относительности, полностью отождествляются.
       Таким образом, понятие поля оказалось очень полезным. Будучи  вначале
лишь вспомогательной моделью, это понятие становится в  физике  XIX  в.  все
более и  более  конструктивной  абстракцией.  Она  позволяла  понять  многие
факты,  уже  известные  в  области  электрических  и  магнитных  явлений,  и
предсказывать новые явления. Со временем становилось  все  более  очевидным,
что этой абстракции соответствует некоторая реальность.  Постепенно  понятие
поля завоевало центральное место в физике и сохранилось  в  качестве  одного
из основных физических понятий.



                 1. Теория электромагнитного поля Максвелла

       Эта теория представлена в сжатой и простой  (изящной)  форме  в  виде
шести уравнений в частных производных. Система  взглядов,  которая  легла  в
основу уравнений Максвелла, получила название теории электромагнитного  поля
Максвелла.
       Хотя эта система уравнений имеет  простой  вид,  но  чем  больше  сам
Максвелл и его последователи работали над ними,  тем  более  глубокий  смысл
открывался   им.   Генрих    Герц,    который    экспериментально    получил
электромагнитные  излучения,  предсказанные  теорией  Максвелла,  говорил  о
неисчерпаемости уравнений  Максвелла.  Герц  отмечал:  «Нельзя  изучать  эту
удивительную  теорию,  не  испытывая  по  временам  такого  чувства,   будто
математические  формулы  живут  собственной  жизнью,  обладают   собственным
разумом, - кажется, что эти формулы умнее нас,  умнее  даже  самого  автора,
как будто они дают нам больше, чем в свое время в них было заложено».
       Необходимо, однако, отметить, что  свои  уравнения  Максвелл  получал
иногда вопреки правилам математики. Для него исходными были физические  идеи
и соображения, которые он облекал  самостоятельно  в  математическую  форму.
Поэтому для современников его теория  выглядела  странной  и  непонятной,  и
многими учеными воспринималась скептически до тех пор, пока Герц не  дал  ее
всестороннее экспериментальное обоснование. [2]
       Среди  постоянных  величии,  входящих  в  уравнение  Максвелла,  была
константа с. Применив уравнение к конкретному случаю,  Максвелл  нашел,  что
она точно совпадает со скоростью света. Процесс распространения  поля  будет
продолжаться  бесконечно  в  виде  незатухающей  волны,  поскольку   энергия
магнитного поля в пустоте полностью переходит  в  энергию  электромагнитного
поля,  и  наоборот.  Причем  свет,  так  же  как  и  электромагнитное  поле,
распространяется в пространстве в виде поперечных волн со скоростью с =  300
000 км/с. Из всех этих совпадений видно,  что  свет  имеет  электромагнитную
природу, что световой поток - это поток электромагнитных  волн.  В  световых
волнах колебания совершают напряженности электрического и магнитного  полей,
а носителем волны служит само пространство, которое  находится  в  состоянии
напряжения.
       Открытие Максвелла сравнимо по научной значимости с открытием  закона
всемирного тяготения Ньютона.  Труды  Ньютона  привели  к  введению  понятия
всеобщего  закона  тяготения,  труды  Максвелла   -   к   введению   понятия
электромагнитного поля и электромагнитной природы  света.  Работы  Максвелла
привели ученых к признанию нового типа реальности - электромагнитного  поля,
которое  не  совместимо  с  материальными  точками  и  вещественной   массой
классической  физики.  Поле   -   это   новая   фундаментальная   физическая
реальность.  Поэтому  представления  о  поле  должны  выступать  в  качестве
первичных, исходных понятий. Как отмечал А. Эйнштейн, электромагнитное  поле
не нуждается даже в эфире,  поскольку  поле  само  является  фундаментальной
реальностью.
       В работах по принципиальным вопросам физики А. Эйнштейн ввел  понятие
«программа  Максвелла»,  которую  толковал  как  «полевую  программу».   Сам
Эйнштейн стоял  на  позициях  полевой  программы  и  до  конца  своей  жизни
стремился построить единую теорию поля, хотя и безуспешно. [2]
       В конце XIX века теория Максвелла стала играть ведущую роль в физике,
и  вместе  с  тем  она  вступила  в  противоречие  с  МКМ.  Вместо  принципа
дальнодействия она выдвинула  и  обосновала  прямо  противоположный  принцип
близкодействия, согласно которому силовое действие  передается  от  точки  к
точке. Скорость света включена в новую теорию, что хотя бы в  скрытой  форме
противоречит  бесконечно  большим  скоростям,  допускаемым  в   классической
физике. Наконец, открыт новый тип физической реальности - поле,  которое  не
сводится ни к материальным точкам, ни к веществу, ни к атомам. Если к  этому
добавить обнажившиеся  противоречия  и  слабые  стороны  самой  классической
физики, то станет понятно,  что  в  конце  XIX  века  стремительно  нарастал
кризис механистической научной картины мира.



      2.  Переход от электромагнитной теории Максвелла к СТО Эйнштейна

       Теорию   Максвелла   ряд   авторов   интерпретируют   как   новую   -
электромагнитную научную картину мира. С этим  нельзя  согласиться:  переход
от одной НКМ к другой может совершиться  лишь  при  условии,  если  развитие
естествознания приведет к качественно новой трактовке  не  одного,  а  целой
группы базисных понятий. Тогда как теория Максвелла в явном  виде  выдвинула
лишь один новый принцип - принцип близкодействия.  В  остальном  она  просто
вышла за рамки МКМ, поскольку не укладывалась в них, что  само  по  себе  не
означает новой НКМ. Правда, теория Максвелла  первой  вышла  за  рамки  МКМ,
поэтому дальнейшая ломка МКМ была продолжением дела, начатого Максвеллом.
       С конца XIX - начала XX века ученые приступили к изучению качественно
новых объектов в сравнении с классической физикой,  и  на  этой  основе  был
получен целый ряд принципиально новых результатов,  позволивших  дать  новое
истолкование некоторым базисным  понятиям.
       Первое и,  по-видимому,  самое  мощное  влияние  на  перестройку  НКМ
оказала теория  относительности  выдающегося  физика-теоретика  XX  столетия
Альберта Эйнштейна (1879-1955).
       Поскольку в теории  относительности  Эйнштейна  большую  роль  играет
принцип относительности движения в формулировке Ньютона, то полезно еще  раз
привести ее. Впервые этот принцип ввел Галилей, о  чем  говорилось  выше.  С
учетом идей Декарта  Ньютон  уточнил  и  расширил  формулировку  Галилея.  В
частности, в качестве систем отсчета он брал не тела,  а  декартову  систему
координат. [2]
       Среди  систем  отсчета  выделяют  инерциальные,  особенность  которых
состоит в том, что для них выполняется принцип относительности движения.
       Принцип относительности движения означает, что во  всех  инерциальных
системах  отсчета  механические  процессы  инвариантны.  Иначе  говоря,  два
наблюдателя в одной и другой инерциальной системе отсчета увидят, что  в  их
системах физические процессы протекают одинаково. Это  означает  также,  что
переход от одной инерциальной системы отсчета  к  другой  осуществляется  по
правилам галилеевых преобразований, рассмотренных  выше.  И  наоборот,  если
при  переходе  от  одной  системы  отсчета  к  другой   правила   галилеевых
преобразований не выполняются, то  и  принцип  относительности  движения  не
выполняется, поэтому такие системы отсчета  не  будут  инерциальными.  Таким
смыслом наполнен принцип относительности движения в классической механике.
       Эйнштейн был  тонким  мыслителем,  он  всегда  стремился  максимально
упорядочить логическую структуру физических  теорий.  Физики-теоретики  того
времени, включая Эйнштейна, стремились теоретически и логически  упорядочить
электродинамику Максвелла.  В  итоге  таких  усилий  возникли  новые  теории
специальная и общая теория относительности Эйнштейна.
       Теории электромагнитного поля Максвелла были присущи два недостатка:
       1.   Она  не  совмещалась  с   принципом   относительности   движения
классической  физики,  поскольку  ее  уравнения  оказались   неинвариантными
относительно преобразований Галилея. Это был существенный  изъян,  поскольку
вся практика подтверждала и подтверждает этот принцип, и никакая  теория  не
опровергает его.
       2.   Полевая  картина  физической  реальности   Максвелла   оказалась
теоретически  неполной  и  логически  противоречивой,  так   как   трактовка
электрического поля и электрически заряженных  частиц  (носителей  поля)  не
была увязана  концептуально.  Эйнштейн  отмечал:  теория  Максвелла  хотя  и
правильн
123
скачать работу


 Другие рефераты
Интерполяционный полином Лагранжа
Маркетинговые принципы построения web-страниц Internet с целью электронной коммерции
Строение атома. Есть ли предел таблицы Менделеева?
Культурно-историческое значение принятия православия на Руси


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ