1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Фізика
  3. Інваріантність законів механіки

Інваріантність законів механіки

Принцип відносності Галілея означає, що закони механіки однакові у всіх інерції-альних системах відліку. А саме, математична форма другого і третього законів Ньютона не змінюється при переході від однієї інерціальної системи відліку до іншої. Давайте переконаємося в цьому безпосередньо на наступному простому прикладі.
Розглянемо дві системи відліку: K і K ‘. Координатні осі цих систем сонаправлени. Систему K вважатимемо нерухомою. Система K ‘рухається щодо неї з постійною
Гіпотеза про світовому ефірі
З рівнянь Максвелла випливає, наприклад, що світло у вакуумі поширюється зі швидкістю c = 300000 км / с в будь-якому напрямку, причому ця швидкість не залежить від того, спочиває чи джерело світла або рухається.
Фізиків даний факт нітрохи не дивував: світло розглядався як коливання особливої ​​всепроникною середовища – нерухомого світового ефіру. Вважалося, що електромагнітні хвилі поширюються в ефірі аналогічно звуковим хвилям в повітрі, а зі звуком адже справа йде так само: сигнал від бібікнувшего автомобіля біжить в повітрі в усі боки зі швидкістю приблизно 340 м / с незалежно від швидкості, з якою рухається автомобіль .
А тепер уявіть собі, що ви перебуваєте в зорельоті, який мчить в космічному вакуумі зі швидкістю v = 50000 км / с відносно віддалених зірок. Ви сидите обличчям по ходу руху зорельота і дивіться на лампочку, яка знаходиться в його носовій частині.
Світло від лампочки, не звертаючи уваги на її рух, переміщається щодо зірок зі швидкістю c. Ви рухаєтеся назустріч світлу зі швидкістю v; стало бути, щодо вас світло має швидкість c + v = 350000 км / с. Ви вимірюєте цю швидкість, зіставляєте її з відомим значенням c і приходите до висновку, що рухаєтеся зі швидкістю 50000 км / с! Таким чином, електромагнітні явища начебто дозволяють відрізнити спокій від рівномірного прямолінійного руху.
У вас, до речі, може виникнути питання: а чим поганий аналогічний експеримент зі звуком? Давайте бібікнем в носовій частині довгого рухається лімузина, виміряємо швидкість звуку щодо нас і спростуємо принцип відносності Галілея! Нічого не вийде: якщо лімузин замкнутий (як і повинно бути), то він захоплює своє повітря разом з собою, і ви нічого не заметіте2. А ось в зорельоті вам нікуди не дітися від всепроникного «ефірного вітру», який мчить вам в обличчя і збільшує тим самим швидкість світла в описаному вище експерименті з лампочкою.
Відповідно, багато вчених (у тому числі видатний голландський фізик Х. Лоренц) вважали, що інерціальні системи відліку, будучи рівноправними з погляду механіки, в електродинаміки перестають бути такими. Є виділена, привілейована система відліку, пов’язана з нерухомим світовим ефіром. Решта системи відліку рухаються відносно неї, і виникаючий «ефірний вітер» змінює в них величину швидкості світла.
З метою виявлення ефірного вітру в 1881 році був поставлений один з найзнаменитіших фізичних експериментів – досвід Майкельсона. За допомогою чутливого інтерферометра вироблялися спроби виміряти швидкість Землі щодо ефіру. А саме, досліджувалася інтерференційна картина, що дається двома когерентними пучками світла, що мають перпендикулярні напрямки. Інтерферометр рухається щодо ефіру разом із Землею; при обертанні інтерферометра змінюється напрямок ефірного вітру щодо інтерферометра, що повинно позначатися на швидкостях пучків і давати зрушення інтерференційної картини.
Однак жодних зрушень виявлено не було! Спостереження проводилися в різний час року (коли швидкість Землі відчутно міняла напрямок) і незмінно давали негативний результат. Інтерферометр був настільки точний, що списати відсутність ефірного вітру на недостатню чутливість приладу не можна було.
Чому ж рух Землі щодо ефіру не вдається зафіксувати? Не сумніваючись в існуванні ефіру, Лоренц зауважив, що результати досвіду Майкельсона повністю пояснюються, якщо зробити неймовірне припущення: розміри рухомого предмета скорочуються в напрямку руху!

ПОДІЛИТИСЯ: