Екi физикалық дерек: бiр жағынан жарық жылдамдығының тұрақтылығы, екiншi жағынан жылдамдықтарды қосудың классикалық заңы бiр-бiрiмен үйлеспейтiндей көрiнетiн. Бiрақ қалыптасқан тығырықтан шығудың жолын алғаш рет 1905 жылы Альберт Эйнштейн тапты. Ол осы қиыншылықтан шығуда өзiнiң ойлап тапқан арнайы салыстырмалылық теориясының негiзiне мынадай екi постулатты алды:

1.    Салыстырмалылық принципi: Барлық инерциалды санақ жүйелерi физикалық тұрғыдан тең құқылы. Бастапқы шарт бiрдей болғанда барлық физикалық процесстер мұндай жүйелерде бiрдей болып өтедi. Эйнштейннiң салыстырмалылық принципi деп аталатын бұл принцип Галилейдiң механикадағы салыстырмалылық принципiн барлық, (соның iшiнде электромагниттiк те) процесстер үшiн жалпылайды.

2.    Жарық жылдамдығының тұрақтылық принципi: Жарықты көзiнiң, не болмаса жарықты тiркеушiлердiң қозғалғанына, иә қозғалмағанына қарамастан, барлық инерциалды санақ жүйелерiнде, жарықтың жылдамдығы тұрақты шама болып қалады.

 

5.3 – сурет

 

Осы екi принциптердiң негiзiнде iшкi қарама-қайшылықсыз теория тұрғызу үшiн, кеңiстiк пен уақыт жөнiндегi классикалық физикадағы қалыптасқан көзқарастарды түбiрiмен қайта қарау қажет болды. Мәселен, бiр-бiрiне қатысты х осiнiң бойымен v жылдамдықпен қозғалып бара жатқан инерциалды санақ жүйелерiндегi (5.3 – сурет) материалдық нүктенiң координаттары мен уақыттары мынадай өрнекпен байланысқан:

(5.1)

 

(5.2)

 

Бұл өрнек Лоренц түрлендiрулерi деп аталады. Бұл түрлендiрулер v жылдамдығының мәнi жарық жылдамдығымен салыстырғанда елеместей аз болатын шектiк жағдайда (v/c<^;<^;1) классикалық механикадағы Галилей түрлендiрулерiне өтедi. Лоренц түрлендiрулерiнен кеңiстiк координаттары мен уақыттың өзара тығыз байланысы көрiнiп тұр: тек кеңiстiк координаттары ғана уақыттан тәуелдi емес, өз кезегiнде әртүрлi жүйедегi уақыттың өзi кеңiстiк координаттарынан және санақ жүйелерiнiң өзара жылдамдығынан тәуелдi. Бұл байланыстың терең мағанасы бар. Оны тереңiрек талдау үшiн мына екi мәселенi қарастыралық.

5.4 – сурет

 

Ара қашықтықтың салыстырмалылығыК′ санақ жүйесi К жүйесiне қатысты х осiнiң бағытымен v жылдамдықпен қозғалып бара жатсын делiк (5.4 – сурет). К′ санақ жүйесiнде тыныштықта тұрған MN бiлеушесiн қарастыралық. Оның бұл жүйедегi ұзындығы

(5.3)

 

Әдетте өзi тыныштықта тұрған жүйедегi дененiң ұзындығын өзiндiк ұзындығы деп атайды. Ендi осы бiлеушенiң К санақ жүйесiне қатысты ұзындығын анықталық. Ол үшiн оның ұштарының х1 және х2координатарын уақыттың t1=t2 мезетiнде К санақ жүйесiнде өлшеу қажет. Онда (5.2) ге сәйкес бiлеушенiң әртүрлi санақ жүйелерiндегi ұзындықтары былай байланысады

Яғни

(5.4)

 

Бұл жерден бiлеуше ұзындығының қозғалыс жылдамдығынан тәуелдi екенi көрiнiп тұр. Дененiң өзiндiк ұзындығы оның ең үлкен ұзындығы. Дене қозғалған кезде оның ұзындығы кемидi. Мұны ұзындықтың лоренцтiк қысқаруы деп атайды.

Бiр мезгiлдiлiктiң салыстырмалылығы. Классикалық физикадағы уақыт санақ жүйесiнен тәуелсiз, ол барлық санақ жүйелерiнде бiрдей өтедi. Ал релятивистiк физикадағы жағдай басқаша, арнаулы салыстырмалы теорияның постулаттары мұндай абсолют уақыттың жоқ екенiн көрсетедi. Бұған көз жеткiзу үшiн мынадай мысал қарастыралық.

5.5 – сурет

 

К′ санақ жүйесi К жүйесiне қатысты х осiнiң бағытымен v жылдамдықпен қозғалып бара жатсын делiк (5.5 – сурет). К′ санақ жүйесiнде тыныштықта тұрған “қораптың” iшiндегi S жарық көзiнен бiр мезгiлде a жәнеb нүктелерiнiң бағытында c жылдамдықпен екi жарық бөлшектерi шығарылсын. Онда, бұл екi нүктеге дейiнгi ара қашықтық бiрдей болғандықтан бөлшектер оларға бiр мезгiлде келiп жетедi. Ал К санақ жүйесiнен қарағандағы жағдай басқаша. Себебi, бұл жағдайда нүктелер v жылдамдықпен қозғалып бара жатқандықтан жарық бөлшектерi a нүктесiне b нүктесiне қарағанда ертерек келiп жетедi. Яғни, бiр ғана оқиға – бөлшектердiң a және b белгiлерiмен кездесу мезетi әртүрлi санақ жүйелерiнде әртүрлi болады. Бұл бiрмезгiлдiлiктiң салыстырмалылығын, яғни барлық инерциалды санақ жүйлерi үшiн ортақ абсолют уақыттың болмайтынын көрсетедi.

Екi оқиғаның аралығындағы уақыт кезеңi де салыстырмалы. К′ санақ жүйесiнде тыныштықта тұрған А нүктесiнде уақыттың  және  мезеттерiнде екi оқиға орын алсын делiк. Онда бұл екi оқиғаның арасындағы уақыт кезеңi . Мұндай, берiлген санақ жүйесiнде тыныштықта тұрған нүктеде өлшенген уақыт кезеңi өзiндiк уақыт деп аталады. Ендi осы уақыт мезеттерiн К санақ жүйесiнде өлшелiк. Бiрақ бұл жағдайда К′ санақ жүйесi К санақ жүйесiне қатысты v жылдамдықпен қозғалып бара жатсын делiк. Ол уақыт кезеңi τ=t2– t1 . Ендi осы τ? және >τ0?0 уақыт кезеңдерiнiң арасындағы байланысты табалық. Лоренц түрлендiрулерiне сәйкес

(5.5)

 

онда

одан әрi x2-x1=vτ екенiн ескерсек  немесе

(5.6)

 

Бұл жерден көрiнiп тұрғанындай инерциалды санақ жүйесiне қатысты қозғалып бара жатқан сағаттың жүрiсi, яғни уақыттың өтуi баяулайды.

Похожие записи

Механика

Энергия мен массаның өзара байланыс заңы

Қозғалыстағы дененiң энергиясының болатындығы белгiлi. Дене массасының оның жылдамдығынан тәуелдiлiгi масса мен энергияның арасында қандай да бiр байланыстың бар екенiне нұсқайды. Бұл байланысты алғаш рет салыстырмалылық теориясын пайдалана отырып, А.Эйнштейн тағайындаған. Ол өрнек мынадай: (5.9)   Бұл Подробнее…

Механика

Массаның жылдамдықтан тәуелдiлiгi

Егер денеге ұзақ уақыт тұрақты күш әсер ететiн болса, онда классикалық физикадағы Ньютон заңдарына сәйкес оның жылдамдығы шексiз өсуi тиiс. Ал релятивистiк физика тұрғысынан қарағанда жарық жылдамдығы мүмкiн болатын ең үлкен, шектiк жылдамдық. Кез-келген массасы Подробнее…

Механика

Жылдамдықты қосудың релятивистiк заңы

Әдетте арнайы салыстырмалы теория түсiндiретiн құбылыстарды релятивистiк құбылыстар (relativus – латынша салыстырмалы дегендi бiлдiредi) деп атайды. Арнаулы салыстырмалы теориядағы жарықтың жылдамдығының тұрақтылығы жөнiндегi постулат жылдамдықтарды қосудың классикалық заңына түбегейлi қарама-қайшы. Сондықтан, релятивистiк физикадағы жылдамдықтарды қосудың заңы классикалық Подробнее…

%d такие блоггеры, как: