Релятивистский мир — различия между версиями

Материал из synset
Перейти к: навигация, поиск
(Краткое содержание)
Строка 85: Строка 85:
 
[[Электромагнитная масса]]
 
[[Электромагнитная масса]]
  
=== Гравитация ===
+
=== Немного математики ===
  
=== Псевдоевклидово пространство-время ===
+
[[Кватернионы]]
  
=== Дифференциальная геометрия ===
+
[[Композиция преобразований]]
  
=== Общая теория относительности ===
+
[[Вигнеровское вращение]]
  
=== Пространство постоянной кривизны ===
+
[[Сферическая геометрия]]
  
=== Космология ===
+
[[Геометрия Лобачевского]]
  
 +
[[Пространство скоростей]]
  
----
+
[[Лагранжев подход]]
 +
 
 +
[[Тензор энергии-импульса]]
 +
 
 +
[[Теория симметрии]]
 +
 
 +
[[Непрерывные преобразования]]
 +
 
 +
[[Группы O(3) и SU(2)]]
 +
 
 +
[[Группы Лоренца и Пуанкаре]]
 +
 
 +
=== Неинерциальные системы отсчёта ===
  
 
== Краткое содержание ==
 
== Краткое содержание ==
  
В первых главах лекций "Релятивистский мир" рассмотрена специальная теория относительности (СТО).
+
В первой частилекций "Релятивистский мир" рассмотрена специальная теория относительности (СТО).
 
В отличие от традиционного изложения мы не используем второй постулат Эйнштейна.
 
В отличие от традиционного изложения мы не используем второй постулат Эйнштейна.
 
То, что скорость света - это инвариантная и максимально возможная скорость распространения взаимодействий является следствием специальной теории относительности, а не её исходным постулатом.
 
То, что скорость света - это инвариантная и максимально возможная скорость распространения взаимодействий является следствием специальной теории относительности, а не её исходным постулатом.
Строка 110: Строка 123:
 
аксиоматической формулировке содержат меньше постулатов (аксиом), чем классическая механика.
 
аксиоматической формулировке содержат меньше постулатов (аксиом), чем классическая механика.
 
Уменьшение аксиоматической информации и приводит к появлению фундаментальных физических констант
 
Уменьшение аксиоматической информации и приводит к появлению фундаментальных физических констант
не определяемых аксиомами теории. Вся первая глава посвящена анализу логических оснований специальной теории относительности (СТО). Рассмотрены процедуры синхронизации времени и других единиц измерения наблюдателями находящимися в одной и различных инерциальных системах отсчёта. Приведен вывод преобразований Лоренца и их возможные обобщения. Кратко рассмотрена история специальной теории относительности, особенно некоторые малоизвестные факты.
+
не определяемых аксиомами теории.  
 +
 
 +
В первой главе рассматриваются логические основы теории относительности. Мы подробно обсудим измерительные процедуры, которые необходимо выполнить различным наблюдателям для согласования единиц измерения длины и времени, и приведём "правильный" вывод преобразований Лоренца. Кроме этого, будут проанализированы законы сохранения энергии и импульса и получено их релятивистское обобщение.
 +
 
 +
Во второй главе рассмотрены основные кинематические эффекты теории относительности, подробно разобран известный парадокс близнецов и даны основы ковариантной формулировки теории.
 +
 
 +
Третья глава посвящена динамике. Основываясь лишь на законе сохранения энергии-импульса, можно достаточно много сказать о характере взаимодействия частиц, даже не зная точного вида этого взаимодействия. Мы обсудим понятие силы, момента импульса и классического спина. Рассматриваются различные примеры релятивистской динамики. Кроме того, будет продолжено изучение ковариантного формализма.
 +
 
 +
В четвертой главе мы рассмотрим с позиции теории относительности вопросы электромагнитного взаимодействия. При помощи только закона Кулона и преобразований Лоренца будут получены уравнения Максвелла и изучены важные вопросы, связанные с их релятивистской интерпретацией.
 +
 
 +
В пятой главе собраны различные математические вопросы. Мы изучим кватернионную технику, упрощающую вычисление композиции преобразований Лоренца, и проанализируем неевклидову структуру пространства скоростей в теории относительности. Кроме этого, будут введены лагранжев формализм и основы теории групп.
 +
 
 +
Шестая глава посвящена неинерциальным системам отсчёта (НИСО). Вопреки распространённому мнению, такие системы могут быть проанализированы без привлечения теории гравитации Эйнштейна. Мы рассмотрим физические явления, происходящие в НИСО, и разовьём математический аппарат, позволяющий их описывать в произвольных координатах.
  
Во второй главе рассмотрены основные кинематические эффекты специальной теории относительности (СТО). Изложение в целом стандартно. Стоит обратить внимание на разделы  [[Парадокс близнецов]]
+
В тексте книги разбросаны небольшие задачи, помеченные стилизованным глазом: (<math>\textstyle \lessdot</math> H<math>\textstyle _i</math>), где <math>\textstyle i</math> &mdash; номер решения в приложении "''Помощь''". Кроме того, встречаются ссылки вида (<math>\textstyle \lessdot</math> C<math>\textstyle _i</math>), которые имеет смысл просматривать в том случае, если в процессе чтения возникли вопросы. Возможно, ответ будет найден в приложении "''Примечания''" под номером <math>\textstyle i</math>.
и [[Равноускоренная система отсчета]]. При рассмотрении парадокса близнецов отмечается,
 
что его объяснение не требует привлечения теории гравитации Эйнштейна (Общая теория относительности, ОТО) или неинерциальных систем отсчёта. Для объяснения парадокса близнецов необходимо учитывать не только эффект релятивистского замедления времени, но также относительность одновременности событий. Игнорирование последнего  и приводит к возникновению парадокса близнецов в специальной теории относительности (СТО).
 
Кроме этого объяснения приведены расчёты эффекта замедления времени с точки зрения каждого близнеца при помощи релятивистского [[Эффект Доплера|эффекта Доплера]].
 
В разделе [[Равноускоренная система отсчета]] показано, как при помощи только специальной теории относительности можно описывать неинерциальные системы отсчёта. Вопреки распространённому мнению, общая теория относительности (ОТО) для этого не требуется. Неинерциальные системы отсчёта имеют чисто кинематическое описание в рамках специальной теории относительности (СТО), и в конечном счёте основаны на преобразованиях Лоренца.
 
Кроме этого подробно рассматривается [[Аберрация]], [[эффект Доплера]] и различные релятивистские эффекты возникающие при наблюдении быстро двигающихся объектов. Показано, что сокращение длины по Лоренцу - не единственный эффект при наблюдении за объёмными телами.  
 
  
Третья глава посвящена вопросам релятивистской динамики. Приведено аксиоматическое определение классической массы. На основании этого вводится понятие энергии и импульса. При переходе к теории относительности в основу аксиоматики релятивистской динамики кладётся постулат от том, что энергия движения не становится равной нулю при нулевой скорости частицы.
+
Определённую пользу от книги могут получить читатели с различным уровнем владения математическим аппаратом. Во всех случаях, когда результат мог быть получен элементарными методами, именно они и использовались. Однако некоторые вопросы требуют более абстрактных математических конструкций. Подобные разделы отмечены звёздочкой (одной или двумя), и на первом этапе их можно опустить, вернувшись к ним в дальнейшем.
Это утверждение по сути ставит равенство между массой и энергий покоя. Его, и преобразований Лоренца достаточно для получения явного вида выражения для релятивистской энергии и релятивистского импульса.
 
Рассмотрены основные вопросы динамики - столкновения и распады частиц, релятивистское реактивное движение и т.п. Сделан краткий обзор физики элементарных частиц. Получены выражения для преобразования релятивистской силы, энергии и импульса (аналог преобразований Лоренца для координат и времени).
 
  
В четвёртой главе рассматривается электродинамика Максвелла.
+
Книга "''Релятивистский мир''" состоит из 2-х частей. В первой рассматриваются вопросы, относящиеся обычно к так называемой специальной теории относительности. Вторая часть книги посвящена теории гравитации и космологии.
Уравнения Максвелла получаются из очень общих соображений.
 
Фактически для этого требуется закона Кулона и [[Преобразования Лоренца|Преобразования Лоренца]].
 
Получено выражение для двигающегося точечного заряда. Рассмотрены вопросы излучения, энергии и импульса электромагнитного поля.
 
  
Пятая глава посвящена релятивистской теории гравитации в плоском пространстве-времени.
 
Подробно рассмотрена классическая задача Кеплера и эффекты которые возникают при переходе
 
к специальной теории относительности (СТО). Выяснены условия при которых возникают известные гравитационные эффекты - смещение перигелия Меркурия и Земли, отклонение луча света при прохождении мимо Солнца, и другие. Показано, что перигелий смещается уже при простом применении релятивистской динамики к силе гравитации Ньютона. Однако для того, чтобы  смещение перигелия Меркурия соответствовало наблюдаемому значению необходима некоторая модификация ньютоновской теории гравитации.
 
  
 
Ключевые слова: '''Преобразования Лоренца''', '''Преобразование Лоренца''', '''Вывод преобразований Лоренца''',  
 
Ключевые слова: '''Преобразования Лоренца''', '''Преобразование Лоренца''', '''Вывод преобразований Лоренца''',  

Версия 19:43, 30 марта 2011

Эта книга посвящена специальной теории относительности, гравитации и космологии. Она находится в процессе создания. Поэтому замечания, предложения более, чем уместны. Желательно их присылать на physDog.pngsynset.com, или оставлять на закладке "Обсуждение". Стоит прочитать совет по настройке браузера для более комфортного просмотра формул.

С уважением, Сергей Степанов.


Логические основы

Релятивистское введение

Неподвижные наблюдатели

Инерциальные системы отсчёта

Преобразования Лоренца

Принцип параметрической неполноты

За границей известного

Немного истории

Пространство и Время Ньютона

Кинематика

Скорость

Время

Эффект Доплера

Размер и форма объектов

Аберрация

Звёздное небо

Парадокс близнецов

Сказка о стволовых клетках

Ускоренное движение

Равноускоренная система отсчета

Неинерциальные координаты и время

Энергия и импульс

Масса

Релятивистские законы сохранения

Энергия, импульс, сила и масса

Распады и столкновения

Мир элементарных частиц

Кинетическая энергия

Космические полёты

Электродинамика

Закон Кулона

Поле равномерно двигающегося заряда

Уравнения Максвелла

Электромагнитные волны

Реально ли электромагнитное поле?

Потенциалы поля

Преобразования Лоренца для полей

Энергия и импульс поля

Электромагнитная масса

Немного математики

Кватернионы

Композиция преобразований

Вигнеровское вращение

Сферическая геометрия

Геометрия Лобачевского

Пространство скоростей

Лагранжев подход

Тензор энергии-импульса

Теория симметрии

Непрерывные преобразования

Группы O(3) и SU(2)

Группы Лоренца и Пуанкаре

Неинерциальные системы отсчёта

Краткое содержание

В первой частилекций "Релятивистский мир" рассмотрена специальная теория относительности (СТО). В отличие от традиционного изложения мы не используем второй постулат Эйнштейна. То, что скорость света - это инвариантная и максимально возможная скорость распространения взаимодействий является следствием специальной теории относительности, а не её исходным постулатом. Преобразования Лоренца (преобразование Лоренца) могут быть получены без использования второго постулата Эйнштейна. На основании этого декларируется Принцип параметрической неполноты, согласно которому фундаментальные физические константы, такие как скорость света, постоянная Планка возникают в физических теориях в силу того, что специальная теория относительности (СТО)и квантовая механика в своей аксиоматической формулировке содержат меньше постулатов (аксиом), чем классическая механика. Уменьшение аксиоматической информации и приводит к появлению фундаментальных физических констант не определяемых аксиомами теории.

В первой главе рассматриваются логические основы теории относительности. Мы подробно обсудим измерительные процедуры, которые необходимо выполнить различным наблюдателям для согласования единиц измерения длины и времени, и приведём "правильный" вывод преобразований Лоренца. Кроме этого, будут проанализированы законы сохранения энергии и импульса и получено их релятивистское обобщение.

Во второй главе рассмотрены основные кинематические эффекты теории относительности, подробно разобран известный парадокс близнецов и даны основы ковариантной формулировки теории.

Третья глава посвящена динамике. Основываясь лишь на законе сохранения энергии-импульса, можно достаточно много сказать о характере взаимодействия частиц, даже не зная точного вида этого взаимодействия. Мы обсудим понятие силы, момента импульса и классического спина. Рассматриваются различные примеры релятивистской динамики. Кроме того, будет продолжено изучение ковариантного формализма.

В четвертой главе мы рассмотрим с позиции теории относительности вопросы электромагнитного взаимодействия. При помощи только закона Кулона и преобразований Лоренца будут получены уравнения Максвелла и изучены важные вопросы, связанные с их релятивистской интерпретацией.

В пятой главе собраны различные математические вопросы. Мы изучим кватернионную технику, упрощающую вычисление композиции преобразований Лоренца, и проанализируем неевклидову структуру пространства скоростей в теории относительности. Кроме этого, будут введены лагранжев формализм и основы теории групп.

Шестая глава посвящена неинерциальным системам отсчёта (НИСО). Вопреки распространённому мнению, такие системы могут быть проанализированы без привлечения теории гравитации Эйнштейна. Мы рассмотрим физические явления, происходящие в НИСО, и разовьём математический аппарат, позволяющий их описывать в произвольных координатах.

В тексте книги разбросаны небольшие задачи, помеченные стилизованным глазом: ( H), где — номер решения в приложении "Помощь". Кроме того, встречаются ссылки вида ( C), которые имеет смысл просматривать в том случае, если в процессе чтения возникли вопросы. Возможно, ответ будет найден в приложении "Примечания" под номером .

Определённую пользу от книги могут получить читатели с различным уровнем владения математическим аппаратом. Во всех случаях, когда результат мог быть получен элементарными методами, именно они и использовались. Однако некоторые вопросы требуют более абстрактных математических конструкций. Подобные разделы отмечены звёздочкой (одной или двумя), и на первом этапе их можно опустить, вернувшись к ним в дальнейшем.

Книга "Релятивистский мир" состоит из 2-х частей. В первой рассматриваются вопросы, относящиеся обычно к так называемой специальной теории относительности. Вторая часть книги посвящена теории гравитации и космологии.


Ключевые слова: Преобразования Лоренца, Преобразование Лоренца, Вывод преобразований Лоренца, Специальная теория относительности, Теория Эйнштейна, Релятивистское замедление времени, Парадокс близнецов, Сокращение длины, Уравнения Максвелла.


Приведенные в книге фотографии взяты с wikipedia.org, при наличие пометки публичности их источников.


Материалы лекций могут быть использованы в некоммерческих и public information целях на условиях лицензии GNU Free Documentation License (версии 1.2 или более поздней). При использовании необходима ссылка на источник: http://synset.com/ru/Релятивистский_мир