Презентация "история пространства-времени" по математике – проект, доклад

Раздел Пространство, время, симметрия тема «Эволюция представлений о пространстве и времени»

Мальцев Алексей Владимирович, Доцент кафедры общей психологии и психологии личности

Аристотель 384-322 г. до Н.Э.

Пространство и время самостоятельные характеристики материи.

Пространство в Натурфилософской Картине Мира

У Аристотеля пространства без тел не бывает, следовательно, в природе нет пустоты. У каждого тела есть место. Демокрит пространство заполнено атомами и пустотой. Атомы движутся в пустоте.

Время

Представление о вечности (Платон), некой неметризованной абсолютной длительности. Частное время рассматривалось как движущийся образ вечности. Это время получает числовую оформленость и метризуется с помощью вращения неба. У Аристотеля время выступает как мера движения через систему отношений ("раньше", "позже", "одновременно»).

Механическая картина мира

Исаак Ньютон 1642-1727

Галилео Галилей 1564-1642

Изобрел телескоп Доказал гелиоцентрическую модель Открыл спутники Юпитера

Ньютон рассматривал два вида пространства:

относительное, с которым люди знакомятся путем измерения пространственных отношения между телами; абсолютное, которое по самой своей сущности безотносительно к чему бы то ни было и внешнему и остается всегда одинаковым и неподвижным; т.е. абсолютное пространство – это пустое вместилище тел.

Концепция абсолютного пространства и времени (И.Ньютон):

пространство трехмерно, постоянно и не зависит от материи; время - не зависит ни от пространства, ни от материи; пространство и время никак не связаны с движением тел, они имеют абсолютный характер

Свойства пространства в МКМ

трехмерное (положение любой точки можно описать тремя координатами), непрерывное, бесконечное, однородное (свойства пространства одинаковы в любой точке), изотропное (свойства пространства не зависят от направления).

ВРЕМЯ.

Ньютон рассматривал два вида времени, аналогично пространству: относительное абсолютное (пустое вместилище событий, не зависящее ни от чего) Свойства времени: однородно анизотропно

Принцип относительности Галилея

Внутри равномерно движущейся (т.н. инерциальной) системы все механические процессы протекают так же, как и внутри покоящейся. Берег – Река (плот) – Корабль Принцип сложения скоростей V3 =V1 + V2

Пространство и время в ЭМКМ

А. Эйнштейн ввел в электромагнитную картину мира идею относительности пространства и времени. Так появилась общая теория относительности, ставшая последней крупной теорией, созданной (1916 г.) в рамках электромагнитной картины мира Концепция единства пространства и времени сохранилась в Современной Картине Мира

Темы «Специальная теория относительности» «Общая теория относительности»

О́пыт Ма́йкельсона в 1881 году

физический опыт, поставленный, с целью измерения зависимости скорости света от движения Земли относительно эфира. Под эфиром тогда понималась среда, аналогичная объёмно распределённой материи, в которой распространяется свет подобно звуковым колебаниям. Результат был отрицательный — скорость света никак не зависела от скорости движения Земли и от направления измеряемой скорости.

Альберт Эйнштейн (1879-1955)

Специальная теория относительности (СТО) – 1905 год Общая теория относительности (ОТО) -2016 год.

Специальная теория относительности (СТО)

1-й постулат. Все физические процессы при одних и тех же условиях в инерциальных системах отсчета протекают одинаково не зависимо от скорости движения 2-й постулат. Скорость света не зависит от направления движения и есть величина постоянная Следствие - Эфир как среда распространения электромагнитных волн отсутствует

Преобразования Лоренца

Отклонения в протекании физических процессов, описываемые теорией относительности, от эффектов, предсказываемых классической механикой, называют релятивистскими эффектами. Скорости, при которых такие эффекты становятся существенными — релятивистскими скоростями. Механика, согласующаяся с принципом относительности Эйнштейна – релятивистская механика.

Релятивистские эффекты

относительность одновременности относительность расстояний (релятивистское сокращение длин) относительность промежутков времени (релятивистское замедление времени) инвариантность пространственно-временного интервала между событиями инвариантность причинно-следственных связей единство пространства-времени эквивалентность массы и энергии

Если длину (форму) движущегося объекта определять при помощи одновременной фиксации координат его поверхности, то из преобразований Лоренца следует, что линейные размеры такого тела относительно «неподвижной» системы отсчёта сокращаются При этом сокращаются продольные размеры тела (то есть измеряемые вдоль направления движения). Поперечные размеры не изменяются.

Парадокс близнецов

Зависимость энергии и массы

Е = mc2

Общая теория относительности

Распространение принципа относительности на все движущиеся системы (а не только на инерциальные). Ограничение применимости принципа постоянства скорости света областями, где гравитационными силами можно пренебречь (там, где гравитация велика, скорость света замедляется). Материя помещенная в пространство искривляет его, искривленное пространство определяет как двигаться телу.

Искривление пространства

Эмпирические доказательства ОТО

отклонение световых лучей вблизи Солнца замедление времени в гравитационном поле смещение перигелиев планетных орбит: орбита Ньютона (красная) и Эйнштейна (голубые) Впервые показано для Меркурия в 1859 году.

выводы

1. Свойства пространства-времени зависят от движущейся материи. 2. Луч света, обладающий инертной, а, следовательно, и гравитационной массой, должен искривляться в поле тяготения.

Парадокс близнецов видео

http://yandex.ru/video/search?fiw=0.00224449&filmId=6l-vdhZmUXI&text=%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B4%D0%BE%D0%BA%D1%81%20%D0%B1%D0%BB%D0%B8%D0%B7%D0%BD%D0%B5%D1%86%D0%BE%D0%B2%20%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BE%20%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%87%D0%B0%D1%82%D1%8C&path=wizard