co to jest teoria względności? andrzej Łukasik zakład ontologii i teorii poznania
DESCRIPTION
Co to jest teoria względności? Andrzej Łukasik Zakład Ontologii i Teorii Poznania Instytut Filozofii UMCS http://bacon.umcs.lublin.pl/~ lukasik. www.filozofia.umcs.lublin.pl. Czym nie jest teoria względności… Nie głosi, że „wszystko jest względne”. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Co to jest teoria względności? Andrzej Łukasik Zakład Ontologii i Teorii Poznania](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062408/56813689550346895d9e1285/html5/thumbnails/1.jpg)
Co to jest teoria względności?
Andrzej Łukasik
Zakład Ontologii i Teorii Poznania
Instytut Filozofii UMCS
http://bacon.umcs.lublin.pl/~lukasik
www.filozofia.umcs.lublin.pl
![Page 2: Co to jest teoria względności? Andrzej Łukasik Zakład Ontologii i Teorii Poznania](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062408/56813689550346895d9e1285/html5/thumbnails/2.jpg)
Czym nie jest teoria względności…
Nie głosi, że „wszystko jest względne”.
Nie ma żadnego związku z filozoficznym relatywizmem („prawda jest względna”).
Nie obaliła fizyki Newtona (ale wykazała granice jej stosowalności).
Nie jest prawdą, że „tylko trzech ludzi rozumie teorię względności”.
Nie jedna, ale dwie teorie względności:
szczególna teoria względności – współczesna teoria czasu i przestrzeni (special relativity)
ogólna teoria względności – Einsteina teoria grawitacji
(general relativity)
Stanowi obok mechaniki kwantowej jedną z fundamentalnych teorii fizyki.
www.umcs.filozofia.lublin.pl
![Page 3: Co to jest teoria względności? Andrzej Łukasik Zakład Ontologii i Teorii Poznania](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062408/56813689550346895d9e1285/html5/thumbnails/3.jpg)
Geneza teorii względności
Każda teoria naukowa jest rozwiązaniem pewnego problemu.
Fizyka klasyczna (Newton, 1687)
zasada względności Galileusza: ruch jest względny
prędkość ciała zależy od układu odniesienia (pojęcie absolutnego spoczynku nie ma fizycznego sensu)
Przykład: v pociągu = 100 km/h; u’ pasażera względem pociągu = 5 km/h
u = 100 + 5 = 105 km/h (pasażer idzie zgodnie z kierunkiem ruchu pociągu)
u = 100 – 5 = 95 km/h (pasażer idzie przeciwnie do kierunku ruchu pociągu)
www.umcs.filozofia.lublin.pl
vuu '
![Page 4: Co to jest teoria względności? Andrzej Łukasik Zakład Ontologii i Teorii Poznania](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062408/56813689550346895d9e1285/html5/thumbnails/4.jpg)
Problem: ruch Ziemi względem eteru
James Clerk Maxwell (1864) – elektrodynamika klasyczna
światło jest falą elektromagnetyczną rozchodzącą się w eterze
Prędkość światła powinna zależeć od kierunku ruchu (zgodnie z zasadą względności Galileusza; por. pasażer w pociągu)
Ziemia porusza się względem Słońca z prędkością v = 30 km/s.
www.umcs.filozofia.lublin.pl
vcc '
vcc '
![Page 5: Co to jest teoria względności? Andrzej Łukasik Zakład Ontologii i Teorii Poznania](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062408/56813689550346895d9e1285/html5/thumbnails/5.jpg)
Eksperyment Michelsona–Morley’a
Istota eksperymentu: v Ziemi = 30 km/s; c = 300 000 km/s
Pomiary prędkości światła powinny dawać 300 000 + 30 km/s lub 300 000 – 30 km/s
Rezultaty: zawsze c = 300 000 km/s niezależnie od ruchu Ziemi!
Albert A. Michelson Edward Morley
www.umcs.filozofia.lublin.pl
![Page 6: Co to jest teoria względności? Andrzej Łukasik Zakład Ontologii i Teorii Poznania](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062408/56813689550346895d9e1285/html5/thumbnails/6.jpg)
Szczególna teoria względności
Albert Einstein, Zur Elektrodynamik bewegter Kőrper, „Annalen der Physik” 1905, 17, s. 891-921 (O elektrodynamice ciał w ruchu)
„bezowocne usiłowania wykrycia
ruchu Ziemi względem eteru sugerują,
że zjawiska elektromagnetyczne,
podobnie jak mechaniczne nie mają
żadnych własności odpowiadających
idei absolutnego spoczynku”
(Albert Einstein)
www.umcs.filozofia.lublin.pl
![Page 7: Co to jest teoria względności? Andrzej Łukasik Zakład Ontologii i Teorii Poznania](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062408/56813689550346895d9e1285/html5/thumbnails/7.jpg)
Szczególna zasada względności
1. Postulat względności: prawa fizyki są takie same we wszystkich inercjalnych układach odniesienia (rozszerzenie zasady względności
Galileusza na zjawiska elektromagnetyczne)
2. Postulat stałości prędkości światła w próżni: prędkość światła w próżni jest taka sama we wszystkich układach odniesienia.
c = 299 792 458 m/s = ok. 300 000 km/s
np. dystans Księżyc – Ziemia światło pokonuje w ok. 1 s.
Słońce – Ziemia ok. 8 min. 21 s.
od najbliższej gwiazdy (Proxima Centauri) ok. 4 lata
Prędkość światła w próżni jest maksymalną prędkością w przyrodzie. Żadne ciało nie może osiągnąć prędkości światła.
www.umcs.filozofia.lublin.pl
![Page 8: Co to jest teoria względności? Andrzej Łukasik Zakład Ontologii i Teorii Poznania](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062408/56813689550346895d9e1285/html5/thumbnails/8.jpg)
Względność równoczesności
Równoczesność zdarzeń zależy od układu odniesienia.
Dwa zdarzenia równoczesne dla obserwatora w poruszającym się układzie odniesienia
(np. w jadącym pociągu) nie są równoczesne dla obserwatora w układzie spoczywającym
(np. związanym z torami kolejowymi).
Nie ma sensu pojęcie absolutnej równoczesności (bez względu na układ odniesienia).
W układzie pociągu: światło dotrze do obu końców wagonu równocześnie.
W układzie torów: światło dotrze najpierw do części tylniej a później do części przedniej.
www.umcs.filozofia.lublin.pl
![Page 9: Co to jest teoria względności? Andrzej Łukasik Zakład Ontologii i Teorii Poznania](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062408/56813689550346895d9e1285/html5/thumbnails/9.jpg)
Względność czasu
Czas w poruszającym się układzie odniesienia płynie wolniej
(zegar w poruszającym się układzie odniesienia chodzi wolniej
w stosunku do zegara w układzie spoczywającym).
Dylatacja czasu
www.umcs.filozofia.lublin.pl
2
2
0
1cv
tt
![Page 10: Co to jest teoria względności? Andrzej Łukasik Zakład Ontologii i Teorii Poznania](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062408/56813689550346895d9e1285/html5/thumbnails/10.jpg)
Względność przestrzeni
Wymiary ciała ulegają skróceniu w kierunku ruchu
Kontrakcja Fitzgeralda–Lorentza
www.umcs.filozofia.lublin.pl
2
2
0 1c
vll
![Page 11: Co to jest teoria względności? Andrzej Łukasik Zakład Ontologii i Teorii Poznania](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062408/56813689550346895d9e1285/html5/thumbnails/11.jpg)
Paradoks bliźniąt
Czas w „poruszającym się” układzie płynie wolniej…
www.umcs.filozofia.lublin.pl
2
2
0
1cv
tt
![Page 12: Co to jest teoria względności? Andrzej Łukasik Zakład Ontologii i Teorii Poznania](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062408/56813689550346895d9e1285/html5/thumbnails/12.jpg)
Czasoprzestrzeń
Newton – absolutny czas i absolutna przestrzeń
Szczególna teoria względności –
powiązanie czasu i przestrzeni
w czterowymiarową czasoprzestrzeń
Minkowskieo
zdarzenia Z (x, y, z, t)
Interwał czasoprzestrzenny
ds2 > 0 – interwał czasowy
ds2 = 0 – interwał zerowy
ds2 < 0 – interwał przestrzenny („gdzie indziej”)
Zdarzenia nie mogą być połączone związkiem
przyczynowo-skutkowym)www.umcs.filozofia.lublin.pl
222222 dzdydxtdcds
![Page 13: Co to jest teoria względności? Andrzej Łukasik Zakład Ontologii i Teorii Poznania](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062408/56813689550346895d9e1285/html5/thumbnails/13.jpg)
Interwał czasoprzestrzenny jest niezmienniczy
względem transformacji układu współrzędnych
efekty teorii względności mają znaczenie dla bardzo
dużych prędkości (porównywalnych z c)
dla małych prędkości stosujemy nadal fizykę Newtona
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Czas jest względny
Przestrzeń jest względna
Czasoprzestrzeń jest absolutna
Czas jest absolutny
Przestrzeń jest absolutna
![Page 14: Co to jest teoria względności? Andrzej Łukasik Zakład Ontologii i Teorii Poznania](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062408/56813689550346895d9e1285/html5/thumbnails/14.jpg)
Równoważność masy i energii
Masa ciała zależy od prędkości:
Masa i energia są sobie równoważne:
www.umcs.filozofia.lublin.pl
2
2
0
1cv
mm
2mcE
![Page 15: Co to jest teoria względności? Andrzej Łukasik Zakład Ontologii i Teorii Poznania](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062408/56813689550346895d9e1285/html5/thumbnails/15.jpg)
Instytut Filozofii UMCS
kierunki studiów
filozofia
kognitywistyka
europeistyka
www.filozofia.umcs.lublin.pl