Курсовая работа

по дисциплине «Концепции современного естествознания»

Тема: «Теория относительности»

Выполнил:

Студент группы МЗУ 81/2

Богатырёв М. О.

Проверил: Доц., к.ф.н.

Жирнова Е. А.

Содержание

1. Введение

2. Общая теория относительности (ОТО)

2.1 История создания общей теории относительности

2.2 Принцип равенства гравитационной и инертной масс

2.3 Принцип движения по геодезическим линиям

2.4 Кривизна пространства-времени

2.5 Пространство-время ОТО и сильный принцип эквивалентности

2.6 Основные следствия ОТО

3.  Экспериментальные подтверждения ОТО

3.1 Эффекты, связанные с ускорением систем отсчёта

3.2 Гравитационное отклонение света

3.3 Чёрные дыры

3.4 Орбитальные эффекты

3.5 Увлечение инерциальных систем отсчёта

3.6 Другие предсказания

4.  Космология

5.  Проблемы ОТО

5.1 Проблема энергии

5.2 ОТО и квантовая физика

6. Специальная теория относительности (СТО)

6.1 Создание СТО

7. Постулаты Эйнштейна

8.  Сущность СТО

8.1 Четырёхмерный континуум — пространство-время

9. Отношения теории относительности с другими физическими понятиями

9.1 Гравитация

9.2 Классическая механика

9.3 Квантовая механика

10.  Эффекты СТО

10.1 Замедление времени

10.2 Сокращение линейных размеров

10.3 О релятивистской массе

11.  Исторический очерк

12.  Заключение

13. Список литературы

Введение

Теория относительности — общепринятая официальной наукой теория о том, как устроен мир (на макроуровне), объединяющая механику, электродинамику и гравитацию. Содержанием теории относительности является физическая теория пространства и времени, учитывающая существующую между ними взаимосвязь геометрического характера.

Название же “принцип относительности” или “постулат относительности”, возникло как отрицание представления об абсолютной неподвижной системе отсчета, связанной с неподвижным эфиром, вводившимся для объяснения оптических и электродинамических явлений. Принцип относительности - фундаментальный физический закон, согласно которому любой процесс протекает одинаково в изолированной материальной системе, находящейся в состоянии покоя, и в такой же системе в состоянии равномерного прямолинейного движения. Состояния движения или покоя определяются по отношению к произвольно выбранной инерциальной системе отсчета. Принцип относительности лежит в основе специальной теории относительности Эйнштейна. Внедрена теория в научные круги Альбертом Эйнштейном. Основоположниками данной теории также считаются Г.А. Лоренц и А. Пуанкаре.

Основным отличием представлений о пространстве и времени теории относительности от представлений ньютоновской физики является ограниченная взаимосвязь пространства и времени. Эта взаимосвязь раскрывается в формулах преобразования координат и времени при переходе от одной системе отсчета к другой (преобразования Лоренца).

Вообще каждое физическое явление протекает в пространстве и времени и не может быть изображено в нашем сознании иначе, как в пространстве и во времени. Пространство и время суть формы существования материи. Никакой материи не существует вне пространства и времени. Конкретным изображением пространства и времени является система отсчета, т.е. координатно-временное многообразие чисел составляющие воображаемую сетку и временную последовательность всех возможных пространственных и временных точек. Одно и то же пространство и время могут изображаться различными координатно-временными сетками (системами отсчета). Существует фактически две различных теории относительности, известных в физике, одна из них называется специальной (частной) теорией относительности, другая - общей теорией относительности. Альберт Эйнштейн предложил первую из них в 1905 г., вторую - в 1916 г. Принимая во внимание, что специальная теория относительности связана, в первую очередь, с электрическими и магнитными явлениями и с их распространением в пространстве и времени, общая теория относительности была разработана, прежде всего, чтобы иметь дело с тяготением. Обе теории сосредотачиваются на новых подходах к пространству и времени, подходах, которые отличаются глубоко от тех, которые используются в каждодневной жизни; но релятивистские понятия пространства и времени неразрывно вплетаются в любую современную интерпретацию физических явлений в пределах от атома до вселенной в целом.

Рассмотрим последовательное развитие этих теорий.