Podstawy i filozoficzne
zagadnienia teorii względności
dr hab. Andrzej M. A
ukasik
Instytut Filozofii UMCS
http://bacon.umcs.lublin.pl/~lukasik
[e-mail]
Równania Maxwella 1864
podstawa elektrodynamiki klasycznej
r
divB = 0
" 1887 - istnienie fal elektromagnetycznych potwierdzone
w doświadczeniach Heinricha Rudolfa Hertza (1857
1894)
" 1895 - Gugliemo Marconi (1874 1937) skonstruował
pierwszy telegraf bez drutu i w 1902 roku po raz
pierwszy przesłał fale radiowe przez Atlantyk
Problemy
" Równania Maxwella nie są niezmiennicze względem
transformacji Galileusza
" Zgodnie z mechaniką klasyczną ruch jest względny  nie
można rozstrzygnąć czy układ spoczywa względem
przestrzeni absolutnej czy też porusza się ruchem
jednostajnym po linii prostej
" Fale elektromagnetyczne rozchodzą się ze stałą
prędkością c = 300 000 km/s
" Względem czego?
" Hipoteza eteru - fale elektromagnetyczne sÄ…
zaburzeniami ośrodka wypełniającego przestrzeń
" Istnienie eteru powinno ponadto dawać obserwowalne
efekty
Doświadczenie Michelsona-Morley a
" 1881 - Albert Abraham Michelson (1852 1931):
propozycja metody pomiaru prędkości ruchu Ziemi
względem eteru
" Newton: ruch absolutny, to ruch względem przestrzeni
absolutnej
" Jeżeli eter spoczywa w przestrzeni absolutnej, to pomiar
prędkości ruchu Ziemi względem eteru będzie pomiarem
prędkości absolutnego ruchu Ziemi
" Prędkość orbitalna Ziemi względem Słońca = 30 km/s
" Zgodnie z fizyką klasyczną mierzona prędkość światła
powinna zależeć od ruchu urządzenia pomiarowego
(razem z Ziemią) względem eteru i od kąta między
kierunkiem tej prędkości a kierunkiem ruchu światła
Interferometr Michelsona-Morley a
Transformacja Lorenza
Albert Einstein 1905
Względność przestrzeni
(kontrakcja Fitzgeralda Lorentza)
v2
l = l0 1-
c2
Względność czasu
(dylatacja czasu)
1
"t = "t0
v2
1-
c2
" Podobnie jak z punktu widzenia mechaniki
newtonowskiej, można wypowiedzieć dwa zgodne
twierdzenia: tempus est absolutum, spatium est
absolutum, tak z punktu widzenia szczególnej teorii
względności musimy stwierdzić: continuum spatii et
temporis est absolutum. W tym ostatnim twierdzeniu
absolutum znaczy nie tylko  fizycznie rzeczywiste , ale
również  niezależne pod względem własności
fizycznych, oddziałujące fizycznie, ale nie podlegające
wpływom warunków fizycznych (Albert Einstein)
Czasoprzestrzeń Minkowskiego
" PoglÄ…dy na temat czasu i przestrzeni,
które chcę państwu przedstawić,
wyrosły na glebie fizyki doświadczalnej
i w tym kryje się ich siła. Są to poglądy
radykalne. Od tej pory czas i
przestrzeń rozważane każde
oddzielnie są skazane na odejście w
cień, a przetrwa tylko połączenie tych
dwóch wielkości (Herman Minkowski)
Paradoks bliz
niÄ…t
" t
" x
Interpretacje czasoprzestrzeni STR
" Eternizm (Block Universe  Wszechświat
Parmenidesowy)  transjentyzm (realność
upływu czasu)
" Substancjalizm  ewentyzm
Równoważność masy i energii
E = mc2
Czas przestrzeń materia w ogólnej
teorii względności (GTR)
" Zasada równoważności
" jednorodne pole grawitacyjne lokalnie
równoważne jest stałemu przyspieszeniu
układu odniesienia
1 8Ä„G
Rź½ - gź½ R = Tź½
2
c4
" Potwierdzenia STW
" 1. grawitacyjne ugięcie promieni świetlnych (1919
Eddington - obserwacja podczes zaćmienia Słońca
" 2. przesunięcie ku czerwieni red shift (pole
bezładności/grawitacyjne spowalnia zegary Bliz
niaka w
rakiecie)
" 3. ruch perihelium Merkurego (43 sekundy kÄ…towe na
stulecie)
Geometrie nieeukldesowe
Czasoprzestrzeń ogólnej teorii względności