7. Пространство и время. Их свойства в классической механике.
Основные свойства пространства:
1. Однородность (все точки пространства обладают одинаковыми свойствами). Отсюда вытекает закон сохранения импульса.
2. Изотропность (все направления в пространстве обладают одинаковыми свойствами). Отсюда вытекает закон сохранения момента импульса.
3. Непрерывность (между двумя различными точками в пространстве, как бы близко они не находились, всегда есть третья).
4. Евклидовость – описывается геометрией Евклида. Признаком евклидовости пространства является возможность построения в нем декартовых прямоугольных координат и выражения квадрата расстояния между точками соотношением
ΔL2 = Δx2 + Δy2 + Δz2
5. Трехмерность (каждая точка пространства однозначно определяется набором трех действительных чисел – координат).
Основные свойства времени:
1. Однородность (любые явления, происходящие в одних и тех же условиях, но в разные моменты времени, протекают совершенно одинаково). Отсюда следует закон сохранения энергии.
2. Непрерывность (между двумя моментами времени, как близко бы они не располагались, всегда можно выделить третий)
3. Однонаправленность и необратимость.
В своей теории относительности А.Эйнштейн пересмотрел прежние представления классической механики о пространстве и времени, отказавшись от ньютоновского понятия абсолютного пространства.
Каждое движение тела происходит относительно определенного тела отсчета, и поэтому все физические процессы и законы должны формулироваться по отношению к точно указанной системе отсчета или координат.
Понятие пространства и времени объединяются в единое понятие пространственно-временной непрерывности или континуума. То есть вместо разобщенных координат пространства и времени теория относительности рассматривает взаимосвязанный мир физических событий, который называют четырехмерным миром Г. Минковского. В этом мире положение каждого события определяется четырьмя числами: тремя пространственными координатами x, y, z и четвертой координатой – временем t.
В общей теории относительности рассматривается влияние на ход времени распределения гравитационных масс. Например, вблизи массивных тел время замедляет свой ход, а в центре планет время течет несколько медленнее, чем на поверхности. Этот эффект тем заметнее, чем больше месса небесных тел. При наличии в пространстве тяготеющих масс пространство искривляется и становится неевклидовым.В поле тяготения световые лучи распространяются криволинейно. Для полей тяготения, доступных нашему наблюдению, такое искривление световых лучей слишком мало, чтобы проверить его экспериментально, но если такой луч будет проходить, например, вблизи Солнца, его можно измерить. Впервые такие измерения были сделаны во время полного солнечного затмения в 1919 г.
8. Принцип относительности в классической механике. Закон всемирного тяготения Ньютона.
Одно из величайших достоинств механики Ньютона была ее способность правильно описать движение планет в Солнечной системе под действием гравитационной силы. Закон всемирного тяготения имеет вид
,
где G – постоянная, одинаковая для всех тел во Вселенной.
Ньютон сделал предположение, что сила F действует мгновенно через пустое пространство, разделяющее тела. Поэтому теория Ньютона является теорией мгновенного действия на расстоянии (теорией дальнодействия). Понятие мгновенности строго определено в ньютоновской модели времени, т.к. там существует однозначное понятие одновременности даже для точек, удаленных друг от друга на расстоянии r.
Связав закон тяготения со вторым законом, Ньютон показал, что орбита движения планет вокруг Солнца должна быть эллипсом.