Класична і релятивістська механіка

Механіка – велика сфера в науці, що вивчає механічний рух матеріальних тіл і відбуваються при цьому взаємодії між ними.

Рух усіх макроскопічних елементів зі швидкостями, які значно менше швидкості світла, розглядається в класичній механіці Ньютона. Закони фізичного руху матеріальних об’єктів зі швидкостями, близькими до швидкості світла, досліджуються в релятивістській механіці.

Безперервна протягом більше одного століття критика обох гіпотез відносності багатьма відомими фізиками (включаючи лауреатів Нобелівської премії), видатними математиками і філософами змушує сучасників і на сьогоднішній день задуматися про підстави зазначених теорій.

Основними фізичними об’єктами, рух яких у будь-якій ситуації вивчається в механіці, є:

  • матеріальна точка – це робоче тіло, розмірами і формою якого в певній задачі можна знехтувати;
  • абсолютно тверде тіло – це тіло, деформації якого необхідно обов’язково враховувати при вирішенні складних завдань.

Співвідношення класичної та релятивістської механіки

В даний час відома унікальна в своєму роді «несиметричність» математичних фактів і аргументів: нескінченна кількість підтверджують наочних прикладів не може переважити навіть одного логічного, наукового протиріччя. Ось чому релятивіст необхідно задуматися над тими численними спростуваннями, які знайшли їх опоненти, а не змагатися в кількості певних випадків, де конфлікти будуть навмисно приховані. Логіка є основною частиною здорового глузду будь-якої людини, отже, вона більше, ніж будь-яка приватна гіпотеза, адже на ній ґрунтується вся наука.

Тому логічно суперечлива теорія не може вважатися науковою. Теорія відносності в даному аспекті не може залишатися “недоторканною” для конструктивного аналізу швидкості фізичних тіл.

При цьому численні критики теорії відносності відкидають одержувані і спостережувані ефекти. У вигляді наочного прикладу можна уявити, що якийсь чаклун заклинає про довгоочікуване сході Сонця. Тут неможливо стверджувати, ніби не можна побачити це явище; можливо тільки констатувати, що заклинання чарівника не мають прямого відношення до цього сходу.

Теорія відносності в зазначеному аспекті – це заклинання знахаря, які зовсім не пов’язані з тими фізичними ефектами, пояснення яких приписує собі гіпотеза відносності.

Необхідно вміти відмовлятися від псевдо-математичної софістики, підгінних шляхів і суперечливих «трактувань», а шукати конкретні і реальні механізми, що спостерігаються і їх найбільш логічний інтерпретацію.

Останнім часом такі протиріччя в класичної та релятивістському механіці пояснюються фізичними розбіжностями спеціальної і загальної теорій відносності. В результаті все більше фахівців звертають увагу на цю проблему, піддаючи її обгрунтованій критиці.

Кінематика – розділ механіки, який присвячується вивченню руху матеріальних предметів без обліку їхніх спільних мас і діючих на них зовнішніх факторів.

У класичній і релятивістській механіці кінематика виявляється абсолютно різною. Кінематика руху фізичного тіла кінцевих розмірів складніше, ніж кінематика матеріальної точки, хоча в класичній фізиці вона і є результатом дії останньої. Традиційні розділи теоретичної механіки були піддані великий методичної переробки для того, щоб максимально спростити введення ключових визначень, докази методів і теорем, а також замінити застарілі ідеї більш ефективними уявленнями.

Хорошим прикладом таких перетворень є апарат теорії кінцевих поворотів. Щоб перейти від початкового виразу до гамільтоніану, необхідно висловити положення системи не через швидкість, а через внутрішній імпульс. Вираз для цих величин в класичній і релятивістській механіці завжди тотожні за формою, але відрізняються один від одного наявністю змінної і спочиває масою. Однак результати експериментів, отримані на основі законів двох наукових напрямків для тіл, швидкість яких значно менше швидкості світла, приблизно однакові.

З точки зору сучасної методології, це вірний і головна ознака того, що ці ключові положення неповноцінно відображають сутність досліджуваних фізичних явищ. Вони або просто формальні, або невірні тільки для граничних приватних випадків. Відзначимо, що останній варіант є найбільш сприятливою можливістю, тому що при таких обставинах в ході історичного процесу становлення науки стара гіпотеза автоматично увійде до складу нової, більш модернізованої теорії у вигляді ідеального наближення. У такому ставленні загальновідомий приклад релятивістської і класичної механіки. У сучасній науці традиційні закони будови молекул займають почесне місце, як і постулати класичної фізики.

Відмінність релятивістської механіки від класичної

Кількісні закономірності, які проявляються при випадкових подіях, описуються за допомогою поняття ймовірності. У класичній фізиці мається на увазі, що роль будь-якого вимірювального приладу може бути в основному зведена тільки до реєстрації фізичної руху, а саме стан залишається в незмінному вигляді.

Ключова відмінність релятивістської механіки від класичної обумовлено нововведеними визначенням внутрішнього імпульсу як міри кількості подальшого руху, пропорційній енергії і швидкості матеріального тіла.

Закони Ньютона, уточнені релятивістської фізикою, визначають даний показник як кількість руху внутрішньої енергії, яка встановлюється умовою, коли всі продукти реакції не мають кінетичної енергії. У такій ситуації, система центру енергії стикаються і відштовхуються один від одного частинок, у класичній теорії є невідомим і не вивченим аспектом. Цю думку можливо добре проілюструвати на основі релятивістського закону додавання швидкостей.

Очевидно, що якщо дрібні частки рухаються назустріч один одному, то їх майбутнє перетворення координат може відрізнятися від раніше описаного довільним напрямком відносної швидкості, а також раптовим зрушенням початку відліку часу і координат. Підкреслимо, що виділений характер такого наукового припущення щільності в порівнянні з будь-яким іншим слід вже тільки зі статистичних міркувань і не пов’язаний з традиційною механікою. Практика доводить, що релятивістська механіка може розглядатися як раціональні узагальнення понять класичної механіки. Цей принцип має загальний характер, отже, розвиток фізики досі проходить відповідно до цим постулатом.

ПОДІЛИТИСЯ:

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься.