पदार्थ की परस्पर क्रिया - अचल संपत्तिपदार्थ, पदार्थ की गति के कारण के रूप में कार्य करना।

मौलिक बातचीत- विभिन्न, गैर-कम करने योग्य प्रकार की बातचीत प्राथमिक कणऔर शरीर उन्हीं से बने हैं।

चार प्रकार की बातचीत होती है:

1. गुरुत्वीय अंतःक्रिया - द्रव्यमान वाले पिंडों के बीच परस्पर क्रिया के लिए जिम्मेदार। यह मेगा दुनिया में निर्णायक है - ग्रहों, सितारों, आकाशगंगाओं की दुनिया।

2. विद्युतचुंबकीय अंतःक्रिया - विद्युत आवेशित कणों और पिंडों के बीच परस्पर क्रिया के लिए जिम्मेदार। स्थूल जगत और परमाणु परिघटनाओं में आवश्यक। परमाणुओं और अणुओं की संरचना और गुणों को निर्धारित करता है।

3. मजबूत अंतःक्रिया - नाभिक में न्यूक्लियंस के कनेक्शन के लिए क्वार्क और हैड्रॉन के बीच बातचीत के लिए जिम्मेदार। यह सूक्ष्म जगत में निर्णायक है।

4. कमजोर अंतःक्रिया - प्राथमिक कणों के बीच अन्य प्रकार की बातचीत के लिए जिम्मेदार - नाभिक के सभी प्रकार के बीटा क्षय, प्राथमिक कणों के कई क्षय के लिए पदार्थ के साथ न्यूट्रिनो की बातचीत की प्रक्रियाएं। यह सूक्ष्म जगत में ही प्रकट होता है।

तर्कसंगत विश्वदृष्टि मानती है कि किसी भी घटना का एक भौतिक कारण होता है: भौतिक शरीर (निकायों) का प्रभाव। इसलिए, आसपास की दुनिया के तर्कसंगत स्पष्टीकरण के किसी भी कार्यक्रम में तंत्र के बारे में विचार शामिल हैं बातचीतभौतिक वस्तुएं।

निकट सीमा की अवधारणायह मानता है कि बातचीत केवल बातचीत करने वाली वस्तुओं के सीधे संपर्क के साथ ही संभव है, दूरी पर किसी भी क्रिया को भौतिक मध्यस्थों, तथाकथित अंतःक्रियात्मक वाहकों के माध्यम से एक सीमित गति के साथ प्रेषित किया जाना चाहिए।

लंबी दूरी की अवधारणामानता है कि भौतिक निकायों की बातचीत के लिए भौतिक मध्यस्थ की आवश्यकता नहीं होती है और इसे तुरंत प्रसारित किया जा सकता है।

निकट कार्रवाई की अवधारणा अरस्तू द्वारा सामने रखी गई थी, जो इस बात से आश्वस्त थे कि दुनिया में कोई खालीपन नहीं है। नतीजतन, किन्हीं दो परस्पर क्रिया निकायों के बीच एक दूसरे से सटे कई अन्य निकाय होते हैं, जो सीधे संपर्क के माध्यम से बातचीत को प्रसारित करते हैं।

17वीं शताब्दी में शॉर्ट-रेंज एक्शन की अवधारणा रेने डेसकार्टेस द्वारा विकसित की गई थी। डेसकार्टेस के यांत्रिकी में, बातचीत केवल दबाव या प्रभाव के माध्यम से होती है, अर्थात। जब शरीर संपर्क में आते हैं।

लंबी दूरी की कार्रवाई की अवधारणा का पता डेमोक्रिटस और ल्यूसीपस के परमाणु सिद्धांत में लगाया गया था, क्योंकि परमाणुओं के बीच बातचीत शून्य के माध्यम से प्रसारित हुई थी।

दुनिया की यांत्रिक तस्वीर में, जिसके संस्थापक आइजैक न्यूटन थे, लंबी दूरी की कार्रवाई की अवधारणा को अपनाया गया था, जबकि यह माना जाता था कि एक शरीर की दूसरे पर कार्रवाई हमेशा पहले पर दूसरे की क्रिया होती है, यानी अंतःक्रिया।

पर देर से XIXमें। पैदा हुई नया विचार- एक क्षेत्र का विचार, जिसकी मुख्य भूमिका बातचीत का हस्तांतरण है। माइकल फैराडे इलेक्ट्रो के विचार के साथ आए चुंबकीय क्षेत्र, जो कंडक्टरों के विद्युतीकरण और किसी पदार्थ के चुंबकीयकरण के दौरान बातचीत को प्रसारित करता है। मैक्सवेल ने इस विचार को विकसित और गणितीय रूप से औपचारिक रूप दिया। इस प्रकार, दुनिया के विद्युत चुम्बकीय वैज्ञानिक चित्र के केंद्र मेंनिकट सीमा की अवधारणा निहित है। एक क्षेत्र का उपयोग करके अंतःक्रिया को स्थानांतरित करने की क्रियाविधि इस प्रकार है। बातचीत में भाग लेने वाला शरीर अपने चारों ओर एक क्षेत्र बनाता है, जो एक त्रिज्या के साथ अंतरिक्ष के एक क्षेत्र पर कब्जा कर लेता है त्रिज्या के बराबरबातचीत। अन्य निकाय सीधे पहले शरीर के साथ बातचीत नहीं करते हैं, लेकिन इसके द्वारा बनाए गए क्षेत्र के साथ उन बिंदुओं पर जहां वे स्थित हैं। अंतःक्रियात्मक निकायों में से एक की स्थिति में परिवर्तन उसके द्वारा बनाए गए क्षेत्र की गड़बड़ी का कारण बनता है, जो एक लहर के रूप में फैलता है, अन्य निकायों तक पहुंचता है, और उसके बाद ही उनकी स्थिति बदलना शुरू हो जाती है। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के साथ-साथ, जो विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रियाओं को वहन करता है, दुनिया की विद्युत चुम्बकीय तस्वीर भी गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र - गुरुत्वाकर्षण बलों का वाहक मानती है।

पर समकालीन पेंटिंगशांतिफील्ड आइडिया प्राप्त हुआ आगामी विकाश. फील्ड इंटरेक्शन मैकेनिज्म में निर्दिष्ट किया गया था क्वांटम क्षेत्र तंत्र. आधुनिक भौतिकी के दृष्टिकोण से, पदार्थ के अस्तित्व के सभी रूप असतत हैं। क्षेत्र की गड़बड़ी - एक लहर - कणिका-लहर द्वैतवाद के अनुसार, एक साथ कणों के एक सेट के रूप में माना जा सकता है - क्षेत्र क्वांटा। इसलिए, क्षेत्र द्वारा की गई अंतःक्रिया को परस्पर क्रिया करने वाले पिंडों और पदार्थ के कणों के बीच फील्ड क्वांटा के आदान-प्रदान की प्रक्रिया के रूप में माना जाता है। परस्पर क्रिया करने वाले पिंडों के बीच आदान-प्रदान किए गए क्वांटा साधारण कण नहीं हैं, बल्कि आभासी कण हैं। आभासी कण इस मायने में भिन्न हैं कि उनके अस्तित्व के दौरान उनका पता लगाना असंभव है। उनके अस्तित्व और गुणों को केवल परोक्ष रूप से आंका जा सकता है - स्थानांतरित बातचीत की ताकत से। आभासी कण को ​​सीधे पंजीकृत करना असंभव है। उदाहरण के लिए, एक आभासी फोटॉन को रेटिना पर दृश्य संवेदना द्वारा पंजीकृत नहीं किया जा सकता है। आभासी कणों के आदान-प्रदान की भाषा में बातचीत के तंत्र का विवरण बाहर नहीं करता है, लेकिन पूरक है क्लासिक विवरणखेतों और लहरों की भाषा में। इस प्रकार, विज्ञान में लंबी दूरी की कार्रवाई की अवधारणा पूरी तरह से खारिज हो गई।

लंबी दूरी से छोटी सीमा तक: सिद्धांत विद्युत चुम्बकीय.

प्रकृति की विभिन्न शक्तियों की एकता का विचार और उसकी अनुभवजन्य पुष्टि. XIX सदी की शुरुआत में। बिजली और चुंबकत्व के सिद्धांत की नींव रखी जाने लगती है। प्रकृति की शक्तियों की एकता के वैचारिक विचार ने यहां महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। डेनिश भौतिक विज्ञानी ने यहां शुरुआत की एच. सी. ओर्स्टेड (1777-1851), जिन्होंने दर्शनशास्त्र में पीएचडी प्राप्त की। उनका ध्यान प्राकृतिक शक्तियों के पारस्परिक प्रभाव के बारे में जर्मन प्राकृतिक दार्शनिक एफ। शेलिंग के विचार की ओर आकर्षित हुआ। 1813 में, वैज्ञानिक ने एक समस्या प्रस्तुत की - "वोल्टाइक बिजली" और चुंबकत्व के बीच संबंध का पता लगाने के लिए। समाधान 1820 में आया, जब यह पता चला कि एक विद्युत प्रवाह एक कंडक्टर के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, जो चुंबकीय सुई को प्रभावित करता है। 1821 में एक फ्रांसीसी ए.एम. एम्पीयर (1775-1836 .)) ने पाया कि विद्युत प्रवाह के साथ एक दूसरे के समानांतर दो कंडक्टर दो चुंबकों की तरह व्यवहार करते हैं: यदि धाराएं एक ही दिशा में जाती हैं, तो कंडक्टर विपरीत दिशाओं के मामले में आकर्षित होते हैं, वे पीछे हटते हैं। अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी एम. फैराडे (1791-1867)व्युत्क्रम संबंध की समस्या उत्पन्न हुई: क्या एक चुंबकीय क्षेत्र एक कंडक्टर में करंट उत्पन्न कर सकता है? 1831 में, उन्होंने स्थापित किया कि एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र में रखे कंडक्टर में एक धारा दिखाई देती है। इस प्रकार, विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना की खोज की गई थी।

ये सभी अनुभवजन्य कानून जर्मन भौतिक विज्ञानी के गणितीय सिद्धांत द्वारा एकजुट थे डब्ल्यू ई वेबर (1804-1891). यह लंबी दूरी की ताकतों के विचार पर आधारित था, जो न्यूटनियन से संबंधित हैं गुरुत्वाकर्षण बल, जिसे मध्यवर्ती वातावरण की आवश्यकता नहीं है और तुरंत कार्य करता है। भौतिकी समुदाय में न्यूटन का अधिकार इतना अधिक था कि वैज्ञानिकों ने बलों की क्रिया के तंत्र के बारे में "अवधारणाओं का आविष्कार न करने" के उनके आह्वान का आँख बंद करके पालन किया। और फिर भी अपवाद थे, मुख्यतः फैराडे के व्यक्ति में।

एक प्रिंटिंग हाउस में बाइंडर के रूप में काम करते हुए, फैराडे ने स्वतंत्र रूप से भौतिकी का अध्ययन किया और इस जुनून ने उन्हें विज्ञान की ओर अग्रसर किया। एक आस्तिक के रूप में, वह विद्युत और चुंबकीय घटनाओं के बीच संबंध के बारे में सुनिश्चित था, क्योंकि "प्रकृति ईश्वर से एक है।" स्व-शिक्षित अपरंपरागत सोच और प्रयोग की प्रतिभा ने उन्हें विश्वस्तरीय वैज्ञानिक बना दिया। उन्होंने अपने समय के जटिल गणित में महारत हासिल नहीं की, और इसलिए उन्होंने अपनी सारी शक्ति प्रयोगों और उनके परिणामों को समझने के लिए समर्पित कर दी। विश्वविद्यालय के विभागों पर हावी लंबी दूरी की कार्रवाई के विचार ने फैराडे के दिमाग को प्रभावित नहीं किया। इसके अलावा, विभिन्न प्रयोगों ने उन्हें विद्युत और चुंबकीय बलों की कम दूरी की कार्रवाई के बारे में आश्वस्त किया। इस संबंध में, कंडक्टरों की गति के तथ्यों को विशेष रूप से प्रतिष्ठित किया गया था (चुंबक के पास लोहे का बुरादा, करंट के साथ तार और सर्किट, आदि)

बिजली और चुंबकत्व के लिए, छोटी दूरी की क्रिया सार्वभौमिक है. फैराडे की नवीन सोच ने प्रकृति की भौतिक तस्वीर में वैचारिक बदलाव की उम्मीद जताई। लंबी दूरी की कार्रवाई के न्यूटन के विचार ने कानून के निर्माण में सकारात्मक भूमिका निभाई गुरुत्वाकर्षण. अभाव में आवश्यक तथ्यऔर उचित गणित, इसने वैज्ञानिकों को गुरुत्वाकर्षण के समय से पहले सट्टा मॉडल के निर्माण से दूर नहीं होने दिया। लेकिन XIX सदी की पहली छमाही में। स्थिति बदलने लगी। भौतिकी विभिन्न भौतिक वस्तुओं की गति के बारे में कार्टेशियन विचारों के प्रति ग्रहणशील हो गई है, मीडिया शॉर्ट-रेंज बलों के वाहक के रूप में कार्य करता है। प्रकाशिकी में, न्यूटोनियन अवधारणा ने ईथर माध्यम के दोलनों के मॉडल के साथ प्रकाश के तरंग सिद्धांत को रास्ता दिया। पर काइनेटिक सिद्धांतऊष्मा परमाणुओं की गति और पदार्थ के अणुओं की गति के रूप में प्रकट हुई। सातत्य यांत्रिकी ने भी कार्टेशियन विचारों के पुनरुद्धार में योगदान दिया। परिवर्तन की आवश्यकता महसूस करने वाले पहले वैज्ञानिक थे। हाँ, एक जर्मन शोधकर्ता सेवा. एफ गॉस (1777-1855)और उनके छात्र बी. रीमैन ने सुझाव दिया कि इलेक्ट्रोडायनामिक बल तुरंत कार्य नहीं करते हैं, लेकिन प्रकाश की गति के बराबर एक सीमित गति के साथ। इसके अलावा, XIX सदी के मध्य तक। आंशिक व्युत्पन्नों में अवकल समीकरणों के रूप में गणितीय विधियों का निर्माण किया। शॉर्ट-रेंज एक्शन के विचार की प्राप्ति के लिए यह उपकरण आवश्यक हो गया। हाइड्रोडायनामिक्स और थर्मोडायनामिक्स के कई समीकरण इलेक्ट्रोडायनामिक्स के लिए उपयुक्त निकले। 40-50 के दशक में। एजेंडे में शॉर्ट-रेंज एक्शन के सिद्धांत पर आधारित इलेक्ट्रोडायनामिक्स बनाने की समस्या थी, और इसे मैक्सवेल ने हल किया था।

फैराडे के अनुभवजन्य नियमों का गणित की भाषा में अनुवाद किया जाता है. मैक्सवेल ने फैराडे के अनुभवजन्य सामान्यीकरण को अपनी प्रारंभिक सामग्री के रूप में लिया। उन्होंने उन्हें एक उपयुक्त गणितीय रूप देने में अपना मुख्य कार्य देखा। यह काम औपचारिक से बहुत दूर निकला, क्योंकि गणित की भाषा में अनुभवजन्य छवियों के अनुवाद के लिए विशेष रचनात्मकता की आवश्यकता थी। इसलिए, विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का विश्लेषण करते हुए, फैराडे ने एक "इलेक्ट्रोटोनिक अवस्था" के विचार को सामने रखा, जहां चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन एक भंवर का कारण बनता है। विद्युत क्षेत्र.

क्षेत्र और ईथर. फैराडे की विरासत से मैक्सवेल ने शॉर्ट-रेंज एक्शन का सिद्धांत और एक क्षेत्र का विचार भी लिया। वे एक दूसरे के पूरक थे, क्योंकि एक सामग्री निरंतर माध्यम में शॉर्ट-रेंज कार्रवाई होनी चाहिए, और इस माध्यम में क्षेत्र ठीक से कार्य करता है। सच है, फैराडे ने क्षेत्र को अनिश्चित काल तक समझा और माध्यम को गैसीय माध्यम के समान कुछ माना। और यह कोई संयोग नहीं है कि मैक्सवेल ने पहले विद्युत क्षेत्र के मॉडल बनाए, इसे एक विशेष तरल जैसे माध्यम में रखा, जो असंपीड़ित, जड़त्वहीन और प्रवाहित होता है, प्रतिरोध का अनुभव करता है। बाद में, ईथर उसके लिए एक माध्यम के रूप में तय किया गया था, जो सभी जगह भरता है और सभी वजनदार पिंडों में प्रवेश करता है। इस विचार का व्यापक रूप से थॉमसन द्वारा उपयोग किया गया था, जिनके वैज्ञानिक प्रभाव में मैक्सवेल थे। यहीं से उनका क्षेत्र ईथर का क्षेत्र बन गया, जो सीधे विद्युत से जुड़ा हुआ था और चुंबकीय घटना: "... विद्युतचुंबकीय क्षेत्र अंतरिक्ष का वह भाग है जो विद्युत या चुंबकीय अवस्था में पिंडों को समाहित और घेरता है।"

बायस करंट का अपव्यय. क्षेत्र और ईथर के विचारों ने सिद्धांत के केंद्रीय तत्व - विस्थापन वर्तमान परिकल्पना को समझने में निर्णायक भूमिका निभाई। फैराडे के प्रयोगों में, एक कंडक्टर के माध्यम से बहने वाली बिजली से काफी दूरी पर प्रभाव देखा गया। मार्ग के तथ्य से उसी स्पष्टीकरण की आवश्यकता थी प्रत्यावर्ती धारासंधारित्र की दो प्लेटों को अलग करने वाले एक इन्सुलेटर के माध्यम से। एक नई प्रजाति की मान्यता में विद्युत प्रवाहसमरूपता के विचार उनकी भूमिका निभा सकते हैं - चालन धारा विस्थापन धारा द्वारा पूरक है। लेकिन बाद वाले का आंदोलन कैसे संभव है? और यहीं से ईथर खेल में आया। एक चालक की तरह, यह केवल महान विरलता और पारगम्यता वाला शरीर है। ईथर के लोचदार गुण चर की अनुमति देते हैं विद्युत क्षेत्रआगे-पीछे होना, यानी उतार-चढ़ाव। यह विस्थापन धारा है, जिसमें एक तरंग दोलन प्रक्रिया का रूप होता है और कंडक्टरों के बाहर ईथर में फैलता है। चालन धारा की तरह, यह एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न कर सकता है। प्रेरण के नियम के अनुसार, एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र बनाता है। अपने सिद्धांत के साथ, मैक्सवेल ने पूर्ण अंतःक्रिया को मंजूरी दी: कोई भी वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र, जो या तो चालन धारा या विस्थापन धारा पर आधारित होता है, एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। गतिशील क्षेत्रों के पारस्परिक प्रभावों की समरूपता है, जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की एकीकृत प्रकृति का गठन करती है।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के रूप में प्रकाश. मैक्सवेल के सिद्धांत ने प्रकाश के सार को बेहतर ढंग से समझने में मदद की। प्राचीन काल से, एक कणिका (लैटिन कॉर्पसकुलम - शरीर) परिकल्पना रही है, जिसमें कहा गया है कि प्रकाश एक सीधी गति से चलने वाले, बहुत छोटे कणों की एक धारा है। एक अन्य धारणा के अनुसार, प्रकाश बहुत छोटी लंबाई वाली तरंग है। XIX सदी की शुरुआत में। ई. जंग और ओ. फ्रेस्नेल ने तरंग परिकल्पना के पक्ष में ठोस तर्क प्रस्तुत किए। मापन ने स्थापित किया है कि प्रकाश की गति लगभग 300,000 किमी/सेकेंड है।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र केवल प्रकाश नहीं है. मैक्सवेल के सिद्धांत के अनुसार, विद्युत चुम्बकीय तरंगें भी 300,000 किमी / सेकंड की गति से फैलती हैं। गति के संयोग और प्रकाश के तरंग सिद्धांत ने वैज्ञानिक को प्रकाश को विद्युत चुम्बकीय प्रक्रियाओं के लिए जिम्मेदार ठहराया। विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के क्रमिक प्रत्यावर्तन के रूप में प्रकाश के सिद्धांत ने न केवल पुराने तथ्यों को अच्छी तरह से समझाया, बल्कि अज्ञात घटनाओं की भी भविष्यवाणी की। दृश्य प्रकाश के अलावा, अवरक्त, पराबैंगनी विकिरण और अन्य प्रकार की तरंगें होनी चाहिए। प्रकाश को भी पदार्थ पर एक निश्चित मात्रा में दबाव डालना चाहिए।

अनुभवी पहचान विद्युतचुम्बकीय तरंगें . मैक्सवेल का सिद्धांत 1873 में बिजली और चुंबकत्व पर एक ग्रंथ में प्रकाशित हुआ था। लगभग सभी भौतिकविदों को इसके बारे में संदेह था, विस्थापन वर्तमान परिकल्पना ने एक विशेष अस्वीकृति का कारण बना। वेबर और हेल्महोल्ट्ज़ के सिद्धांतों में ऐसे कोई विदेशी विचार नहीं थे। इस स्थिति में, निर्णायक प्रयोगों के प्रमाण की आवश्यकता थी, और यह हुआ। 1887 में एक जर्मन भौतिक विज्ञानी जी हर्ट्ज़ (1857-1894)विद्युत चुम्बकीय तरंगों का एक जनरेटर बनाया और उनका स्वागत किया। इस प्रकार, एक रहस्यमय "पूर्वाग्रह धारा" की खोज की गई, जिसने एक नए अभ्यास (रेडियो, टेलीविजन) की संभावना को खोल दिया। 1895 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी वी.के. रोएंटजेन ने एक्स-रे नामक एक नए विकिरण की खोज की और से अधिक आवृत्ति वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगें निकलीं पराबैंगनी विकिरण. 1900 में एक रूसी वैज्ञानिक पी. एन. लेबेदेव (1866-1912)एक बहुत के माध्यम से सूक्ष्म प्रयोगप्रकाश तरंगों के दबाव की खोज की और इसके परिमाण को मापा। यह सब वैज्ञानिक अभ्यास स्पष्ट रूप से मैक्सवेल के सिद्धांत को प्रकृति की एक सच्ची छवि के रूप में इंगित करता है।

पदार्थ पदार्थ और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र है. अपनी मौलिक प्रकृति के कारण मैक्सवेल के सिद्धांत ने प्रकृति के वैज्ञानिक चित्र को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित किया। पदार्थ के विचार का दीर्घकालिक एकाधिकार ध्वस्त हो गया, और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की अवधारणा के माध्यम से भौतिक क्षेत्र का विचार बनने लगा स्वतंत्र प्रजातिमामला। प्रकृति की एकता की खोज के कार्यक्रम को एक उल्लेखनीय परिणाम मिला है - बिजली और चुंबकत्व के बीच के पूर्व अंतर ने एक एकल विद्युत चुम्बकीय प्रक्रिया का मार्ग प्रशस्त किया है। मैक्सवेल ने गणितीय परिकल्पना की उच्च अनुमानी शक्ति का प्रदर्शन किया और भौतिकी के साथ गणित के संश्लेषण का एक उदाहरण प्रदान किया। नया इलेक्ट्रोडायनामिक्स शास्त्रीय भौतिकी की प्रमुख उपलब्धि बन गया।

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पहले से ही प्राचीन दुनिया में, विचारकों ने अंतरिक्ष और समय की प्रकृति और सार के बारे में सोचा था। कुछ दार्शनिकों ने एक खाली जगह के अस्तित्व की संभावना से इनकार किया या, जैसा कि वे कहते हैं, गैर-अस्तित्व। ये एलेटिक स्कूल के प्रतिनिधि थे प्राचीन ग्रीस - परमेनाइड्स और ज़ेनो।डेमोक्रिटस सहित अन्य दार्शनिकों ने तर्क दिया कि शून्य मौजूद है, परमाणुओं की तरह, और उनके आंदोलनों और कनेक्शन के लिए आवश्यक है।

16वीं शताब्दी तक, टॉलेमी की भू-केंद्रित प्रणाली प्राकृतिक विज्ञान में हावी थी।यह दुनिया का पहला सार्वभौमिक गणितीय मॉडल था, जिसमें समय अनंत था, और अंतरिक्ष सीमित था, जिसमें एक वर्दी भी शामिल थी यातायात परिपथ घुमाव खगोलीय पिंडआराम करने वाली पृथ्वी के चारों ओर। दुनिया के सूर्य केन्द्रित तंत्र में स्थानिक और संपूर्ण भौतिक तस्वीर में आमूल-चूल परिवर्तन हुआ, जिसे द्वारा दर्शाया गया है कॉपरनिकस।पृथ्वी की गतिशीलता को पहचानते हुए, उन्होंने ब्रह्मांड के केंद्र के रूप में इसकी विशिष्टता के बारे में पहले से मौजूद सभी विचारों को खारिज कर दिया और इस तरह अंतरिक्ष की अनंत और अनंत की मान्यता के लिए वैज्ञानिक विचारों की गति को निर्देशित किया। यह विचार दर्शन में विकसित किया गया है जिओर्डानो ब्रूनो,जिन्होंने निष्कर्ष निकाला कि ब्रह्मांड अनंत है और इसका कोई केंद्र नहीं है।

अंतरिक्ष के बारे में विचारों के विकास में एक महत्वपूर्ण भूमिका खुली . द्वारा निभाई गई थी गैलीलियोजड़ता का सिद्धांत। इस सिद्धांत के अनुसार, सभी भौतिक (यांत्रिक) घटनाएं समान रूप से और दिशा में गति स्थिर के साथ समान रूप से चलने वाली सभी प्रणालियों में समान रूप से घटित होती हैं।

अंतरिक्ष और समय की अवधारणा का आगे विकास दुनिया के भौतिक और ब्रह्मांडीय चित्र से जुड़ा है आर डेसकार्टेस।उन्होंने इसे इस विचार पर आधारित किया कि सभी प्राकृतिक घटनाओं को प्राथमिक भौतिक कणों की यांत्रिक क्रिया द्वारा समझाया गया है। जब कण एक-दूसरे के संपर्क में आते हैं और इस तरह भौतिकी में इस विचार को पेश करते हैं तो डेसकार्टेस ने दबाव या प्रभाव के रूप में उसी प्रभाव का प्रतिनिधित्व किया। करीब रेंज।

शास्त्रीय यांत्रिकी में प्रस्तुत की गई दुनिया की एक नई भौतिक तस्वीर मैं न्यूटन।उन्होंने ग्रह प्रणाली का एक सामंजस्यपूर्ण चित्र बनाया, ग्रहों की गति का एक कठोर मात्रात्मक सिद्धांत दिया। उनके यांत्रिकी का शिखर गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत था, जिसने प्रकृति के सार्वभौमिक नियम की घोषणा की - गुरूत्वाकर्षन का नियम. इस नियम के अनुसार, कोई भी दो पिंड एक दूसरे को अपने द्रव्यमान के सीधे आनुपातिक और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती बल के साथ आकर्षित करते हैं।

यह नियम निम्न सूत्र द्वारा व्यक्त किया जाता है:

कहाँ पे: क- गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक; एम1, एम2- गुरुत्वाकर्षण जनता; आर- उनके बीच की दूरी।

यह नियम समय पर गुरुत्वाकर्षण की निर्भरता के बारे में कुछ नहीं कहता है। गुरुत्वाकर्षण बल, विशुद्ध रूप से गणितीय रूप से, लंबी दूरी कहा जा सकता है,यह तुरंत परस्पर क्रिया करने वाले निकायों को जोड़ता है और इसकी गणना के लिए उस माध्यम के बारे में किसी भी धारणा की आवश्यकता नहीं होती है जो बातचीत को प्रसारित करता है।

पूरे ब्रह्मांड में गुरुत्वाकर्षण के नियम का विस्तार करने के बाद, न्यूटन ने इसकी संभावित संरचना पर भी विचार किया। वह इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि ब्रह्मांड अनंत है। केवल इस मामले में, इसमें कई अंतरिक्ष वस्तुएं हो सकती हैं - गुरुत्वाकर्षण केंद्र। ब्रह्मांड के न्यूटनियन मॉडल के ढांचे के भीतर, अनंत अंतरिक्ष का विचार स्थापित किया गया है, जिसमें ब्रह्मांडीय वस्तुएं हैं, जो गुरुत्वाकर्षण बल द्वारा परस्पर जुड़ी हुई हैं। इलेक्ट्रो- और मैग्नेटोस्टैटिक्स के बुनियादी नियमों की खोज, जो 18 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में हुई, गणितीय रूप में सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम के समान, वैज्ञानिकों के दिमाग में लंबी दूरी की ताकतों के विचार की पुष्टि हुई। केवल दूरी पर निर्भर करते हैं, समय पर नहीं।

शॉर्ट-रेंज एक्शन के विचारों की ओर झुकाव फैराडे और मास्कवेल के विचारों से जुड़ा है,जिन्होंने एक स्वतंत्र भौतिक वास्तविकता के रूप में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की अवधारणा विकसित की। इसके लिए शुरुआती बिंदु शॉर्ट-रेंज इंटरैक्शन की मान्यता और किसी भी इंटरैक्शन के प्रसारण की सीमित दर थी।

यह निष्कर्ष कि वेव इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड डिस्चार्ज से अलग हो जाता है और स्वतंत्र रूप से मौजूद हो सकता है और अंतरिक्ष में फैल सकता है, बेतुका लग रहा था। मैक्सवेल ने खुद हठपूर्वक अपने समीकरणों को प्राप्त करने की कोशिश की यांत्रिक विशेषताएंईथर। लेकिन जब हर्ट्ज ने प्रयोगात्मक रूप से विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अस्तित्व की खोज की, तो इसे मैक्सवेल के सिद्धांत की वैधता के निर्णायक प्रमाण के रूप में लिया गया। तात्कालिक लंबी दूरी की कार्रवाई का स्थान सीमित गति से प्रसारित छोटी दूरी की कार्रवाई द्वारा लिया गया था।

क्लोज एक्शन एक प्रतिनिधित्व है जिसके अनुसार एक दूसरे से दूर के पिंडों के बीच की बातचीत एक मध्यवर्ती माध्यम (क्षेत्र) की मदद से की जाती है और एक सीमित गति से की जाती है। अठारहवीं शताब्दी की शुरुआत में, शॉर्ट-रेंज एक्शन के सिद्धांत के साथ-साथ, लॉन्ग-रेंज एक्शन के विपरीत सिद्धांत का जन्म हुआ, जिसके अनुसार शरीर एक दूसरे पर बिचौलियों के बिना, एक शून्य के माध्यम से, किसी भी दूरी पर कार्य करते हैं, और ऐसे बातचीत असीम रूप से उच्च गति से की जाती है (लेकिन कुछ कानूनों का पालन करती है)। I. न्यूटन द्वारा गुरुत्वाकर्षण के शास्त्रीय सिद्धांत में लंबी दूरी की कार्रवाई का एक उदाहरण सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का बल माना जा सकता है।

एम. वी. लोमोनोसोव को शॉर्ट-रेंज एक्शन के सिद्धांत के संस्थापकों में से एक माना जाता है। लोमोनोसोव लंबी दूरी के सिद्धांत के विरोधी थे, यह मानते हुए कि एक शरीर अन्य निकायों पर तुरंत कार्य नहीं कर सकता है। उनका मानना ​​​​था कि विद्युत संपर्क शरीर से शरीर में एक विशेष माध्यम "ईथर" के माध्यम से प्रेषित होता है जो सभी खाली स्थान को भरता है, विशेष रूप से, कणों के बीच की जगह जो "भारी पदार्थ" बनाती है, यानी पदार्थ। विद्युत घटनालोमोनोसोव के अनुसार, ईथर में होने वाली कुछ सूक्ष्म गतियों के रूप में माना जाना चाहिए। चुंबकीय घटना पर भी यही बात लागू होती है।

हालांकि, लोमोनोसोव और एल. यूलर के सैद्धांतिक विचारों को उस समय विकसित नहीं किया जा सका। कूलम्ब के नियम की खोज के बाद, जो अपने रूप में सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम के समान था, लंबी दूरी की कार्रवाई का सिद्धांत पूरी तरह से छोटी दूरी की कार्रवाई के सिद्धांत को दबा देता है। और केवल 19 वीं शताब्दी की शुरुआत में एम। फैराडे ने शॉर्ट-रेंज एक्शन के सिद्धांत को पुनर्जीवित किया। फैराडे के अनुसार, विद्युत शुल्कएक दूसरे को सीधे प्रभावित नहीं करते। उनमें से प्रत्येक आसपास के अंतरिक्ष में विद्युत और चुंबकीय (यदि यह चलता है) क्षेत्र बनाता है। एक आवेश के क्षेत्र दूसरे पर कार्य करते हैं और इसके विपरीत। शॉर्ट-रेंज एक्शन के सिद्धांत की सामान्य मान्यता 19 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में शुरू होती है, जे। मैक्सवेल के सिद्धांत के प्रायोगिक प्रमाण के बाद, जो फैराडे के विचारों को एक सटीक मात्रात्मक रूप देने में कामयाब रहे, जो भौतिकी में आवश्यक है - ए विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के समीकरणों की प्रणाली।

शॉर्ट-रेंज एक्शन के सिद्धांत और लंबी दूरी की कार्रवाई के सिद्धांत के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर उपस्थिति है उच्चतम गतिअंतःक्रियाओं का प्रसार (क्षेत्र, कण) - प्रकाश की गति। आधुनिक भौतिकी में, पदार्थ का स्पष्ट विभाजन कणों-प्रतिभागियों (या स्रोतों) के अंतःक्रियाओं (जिसे पदार्थ कहा जाता है) और कण-वाहकों (क्षेत्र कहा जाता है) में होता है। चार प्रकार की मूलभूत अंतःक्रियाओं में से तीन को वाहक कणों के अस्तित्व का विश्वसनीय प्रयोगात्मक सत्यापन प्राप्त हुआ है: मजबूत, कमजोर और विद्युत चुम्बकीय संपर्क। वर्तमान में, गुरुत्वाकर्षण संपर्क के वाहकों का पता लगाने का प्रयास किया जा रहा है - तथाकथित

ओर्स्टेड, फैराडे, मैक्सवेल, हर्ट्ज़, पोपोव के शोध और उपलब्धियों के लिए धन्यवाद, यह दिखाया गया कि पदार्थ न केवल पदार्थ के रूप में, बल्कि एक क्षेत्र के रूप में भी मौजूद है। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की वास्तविकता की पहचान का मतलब भौतिकी में जीत था क्लोज रेंज कॉन्सेप्ट्स 19 वीं सदी में मानक से अधिक। लंबी दूरी की अवधारणा. आइए इन अवधारणाओं के सार पर एक नज़र डालें।

लंबी दूरी और छोटी दूरी - विपरीत अवधारणाएं, जिन्हें समझाने के लिए डिज़ाइन किया गया है सामान्य चरित्रभौतिक वस्तुओं की परस्पर क्रिया।

न्यूटन के सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम की खोज के तुरंत बाद, और फिर कूलम्ब द्वारा आवेशों के इलेक्ट्रोस्टैटिक अंतःक्रिया के नियम की खोज के बाद, दार्शनिक प्रश्न उठे: क्यों द्रव्यमान वाले भौतिक पिंड खाली स्थान के माध्यम से एक दूसरे पर कुछ दूरी पर कार्य करते हैं, और क्यों आवेशित पिंड परस्पर क्रिया करते हैं विद्युत तटस्थ वातावरण के माध्यम से भी? क्षेत्र अवधारणा की शुरुआत से पहले, इन सवालों के कोई संतोषजनक जवाब नहीं थे। लंबे समय से यह माना जाता था कि निकायों के बीच बातचीत सीधे खाली जगह के माध्यम से की जा सकती है, जो बातचीत के हस्तांतरण और बातचीत के हस्तांतरण में भाग नहीं लेती है, इस प्रकार, तुरंत होती है। यह धारणा अवधारणा का सार है लंबी दूरीसमय और स्थान के बाहर कार्रवाई की अनुमति देना। न्यूटन के बाद, यह अवधारणा प्राप्त होती है व्यापक उपयोगभौतिकी में, हालांकि न्यूटन ने खुद समझा था कि उनके द्वारा शुरू की गई लंबी दूरी की ताकतें (उदाहरण के लिए, गुरुत्वाकर्षण) केवल एक औपचारिक उपकरण है जो कुछ हद तक सही होने वाली घटनाओं का विवरण देना संभव बनाता है।

बिजली और चुंबकत्व पर शोध में, फैराडे के शोध से कुछ समय पहले लंबी दूरी की कार्रवाई की अवधारणा ने प्रचलित को हरा दिया। लंबे समय तकनिकट संपर्क की यंत्रवत अवधारणा, जिसके अनुसार परस्पर क्रिया करने वाले निकायों को स्पर्श करना चाहिए। इस जीत ने कई महत्वपूर्ण सिद्धांतों और कानूनों को जन्म दिया (कूलम्ब का नियम, एम्पीयर का इलेक्ट्रोडायनामिक्स)। हालाँकि, XIX सदी के मध्य तक। इलेक्ट्रोडायनामिक्स में लंबी दूरी की कार्रवाई को छोड़ने की आवश्यकता का विचार, शॉर्ट-रेंज एक्शन के सिद्धांत की मान्यता और विद्युत चुम्बकीय गड़बड़ी के प्रसार की परिमित गति ने वैज्ञानिकों (गॉस, रीमैन) के दिमाग पर कब्जा करना शुरू कर दिया, लेकिन मैक्सवेल को छोड़कर किसी ने भी इस विचार को विकसित नहीं किया और इसे वैज्ञानिक सिद्धांत के स्तर तक नहीं लाया।

संकल्पना छोटा दायरायह बताता है कि भौतिक वस्तुओं पर किसी भी प्रभाव को अंतरिक्ष में किसी दिए गए बिंदु से निकटतम पड़ोसी बिंदु तक और एक सीमित अवधि में ही प्रेषित किया जा सकता है। मैक्सवेल के विद्युत चुंबकत्व के सिद्धांत में, यह साबित हो गया था कि विद्युत आवेशित पिंडों की परस्पर क्रिया तात्कालिक नहीं है, बल्कि निर्वात में प्रकाश की गति के बराबर परिमित गति से होती है - 300000 किमी/सेक.

इस प्रकार, भौतिक क्षेत्र की अवधारणा के विकास ने शॉर्ट-रेंज इंटरैक्शन की अवधारणा को मजबूत करने में योगदान दिया, जो न केवल विद्युत चुम्बकीय, बल्कि अन्य प्रकार की बातचीत तक भी फैली हुई है।

सापेक्षता के विशेष सिद्धांत में अंतरिक्ष और समय की अवधारणाओं का विकास

दुनिया की यंत्रवत तस्वीर में, अवधारणाएं स्थानऔर समयगतिमान पदार्थ के गुणों की परवाह किए बिना माना जाता है। अंतरिक्ष ने इसमें गतिमान पिंडों के लिए एक प्रकार के ग्रहण के रूप में कार्य किया, और समय एक पैरामीटर के रूप में, जिसके संकेत को उलटा किया जा सकता है। संसार के यंत्रवत चित्र की एक और विशेषता यह है कि इसमें पदार्थ के अस्तित्व के रूपों के रूप में स्थान और समय का अलग-अलग और अलग-अलग अध्ययन किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप उनका संबंध स्थापित नहीं होता है।

सापेक्षता का सिद्धांत

जब दुनिया की यंत्रवत तस्वीर प्राकृतिक विज्ञान में हावी थी और सभी प्राकृतिक घटनाओं की व्याख्या को यांत्रिकी के नियमों के अनुसार कम करने की प्रवृत्ति थी, सापेक्षता का सिद्धांतशास्त्रीय यांत्रिकी के ढांचे में गैलीलियो द्वारा तैयार किया गया, किसी भी संदेह के अधीन नहीं था। स्थिति नाटकीय रूप से बदल गई जब भौतिकविदों ने विद्युत, चुंबकीय और ऑप्टिकल घटनाओं के अध्ययन के साथ पकड़ लिया। मैक्सवेल ने इन सभी घटनाओं को एक एकीकृत विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत के ढांचे के भीतर एकजुट किया। इस संबंध में, स्वाभाविक रूप से प्रश्न उठता है: क्या सापेक्षता का सिद्धांत विद्युत चुम्बकीय घटना के लिए भी मान्य है?

1905 में, फ्रांसीसी गणितज्ञ और भौतिक विज्ञानी ए। पोंकारे (1854-1912) ने एक सामान्य भौतिक नियम के रूप में सापेक्षता के सिद्धांत को तैयार किया जो यांत्रिक और विद्युत चुम्बकीय घटनाओं के लिए भी मान्य है। इस सिद्धांत के अनुसार, भौतिक घटना के नियम आराम करने वाले पर्यवेक्षक और एक समान अवस्था में पर्यवेक्षक दोनों के लिए समान होने चाहिए सीधा गति. सापेक्षता के सिद्धांत के आधार पर अंतरिक्ष और समय का एक नया भौतिक सिद्धांत विकसित हुआ है - .

A. पोंकारे ने सबसे पहले सुझाव दिया था कि सभी जड़त्वीय समन्वय प्रणालियों की समानता का सिद्धांत विद्युत चुम्बकीय घटना पर भी लागू होना चाहिए, अर्थात। सापेक्षता का सिद्धांत सभी प्राकृतिक घटनाओं पर लागू होता है। इससे की अवधारणा पर पुनर्विचार करने की आवश्यकता हुई स्थानऔर समय. हालाँकि, Poincare ने इसकी आवश्यकता का संकेत नहीं दिया। यह पहली बार ए आइंस्टीन (1979-1955) द्वारा किया गया था।

सापेक्षता का विशेष सिद्धांत- एक भौतिक सिद्धांत जो अंतरिक्ष और समय को पदार्थ के अस्तित्व के निकट से संबंधित रूपों के रूप में मानता है। सापेक्षता का विशेष सिद्धांत 1905-1908 में बनाया गया था। एच. लोरेंत्ज़, ए. पोंकारे, ए. आइंस्टाइन और जी. मिन्कोवस्की की कृतियाँ, ऑप्टिकल से संबंधित प्रायोगिक डेटा के विश्लेषण पर आधारित हैं और विद्युत चुम्बकीय घटना, जिन्हें निम्नलिखित अभिधारणाओं द्वारा सामान्यीकृत किया जाता है:

· सापेक्षता का सिद्धांतजिसके अनुसार प्रकृति के सभी नियम सभी में समान होने चाहिए जड़त्वीय प्रणालीसंदर्भ;

· प्रकाश की गति की स्थिरता का सिद्धांत, जिसके अनुसार निर्वात में प्रकाश की गति संदर्भ के सभी जड़त्वीय फ्रेम में समान होती है और प्रकाश स्रोतों और रिसीवरों की गति पर निर्भर नहीं करती है।

आइंस्टीन के निर्माण में सापेक्षता का सिद्धांत गैलीलियो के सापेक्षता के सिद्धांत का एक सामान्यीकरण है, जिसे केवल किसके लिए तैयार किया गया है यांत्रिक गति. यह सिद्धांत गतिमान पिंडों के विद्युतगतिकी और प्रकाशिकी से संबंधित प्रयोगों की एक पूरी श्रृंखला का अनुसरण करता है।

XIX सदी के 80 के दशक में माइकलसन के सटीक प्रयोग। ने दिखाया कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसार के दौरान, वेग नहीं जुड़ते। उदाहरण के लिए, यदि एक ट्रेन की गति की दिशा के साथ जिसकी गति बराबर है v1, गति से एक प्रकाश संकेत भेजें वी 2, निर्वात में प्रकाश की गति के करीब, तो प्लेटफॉर्म के संबंध में सिग्नल की गति योग से कम होती है v1+v2और सामान्यतः निर्वात में प्रकाश की गति से अधिक नहीं हो सकता। प्रसार गति प्रकाश संकेतप्रकाश स्रोत की गति पर निर्भर नहीं करता है। यह तथ्य गैलीलियो के सापेक्षता के सिद्धांत के विरोध में आया।

उदाहरण के लिए, प्रकाश की गति की स्थिरता के सिद्धांत को घूर्णन सूर्य के विपरीत पक्षों से प्रकाश की गति को मापकर सत्यापित किया जा सकता है: सूर्य का एक किनारा हमेशा हमारी ओर बढ़ता है, और दूसरा विपरीत दिशा में। स्रोत की गति के बावजूद, निर्वात में प्रकाश की गति हमेशा समान और बराबर होती है s=300000 किमी/सेकंड.

ये दोनों सिद्धांत शास्त्रीय भौतिकी के मुख्य विचारों के दृष्टिकोण से एक दूसरे के विपरीत हैं।

एक दुविधा उत्पन्न हुई: या तो प्रकाश की गति की स्थिरता के सिद्धांत, या सापेक्षता के सिद्धांत की अस्वीकृति। पहला सिद्धांत इतनी सटीक और स्पष्ट रूप से स्थापित किया गया है कि इसे अस्वीकार करना स्पष्ट रूप से अनुचित होगा, और इसके अलावा, यह प्रकृति की प्रक्रियाओं के विवरण की अत्यधिक जटिलता से जुड़ा हुआ है। विद्युत चुम्बकीय प्रक्रियाओं के क्षेत्र में सापेक्षता के सिद्धांत को नकारने पर कोई कम कठिनाइयाँ नहीं आती हैं।

सापेक्षता के सिद्धांत और प्रकाश की गति की गति के नियम के बीच स्पष्ट विरोधाभास उत्पन्न होता है क्योंकि आइंस्टीन के अनुसार शास्त्रीय यांत्रिकी, "दो अनुचित परिकल्पनाओं" पर निर्भर करता है:

दो घटनाओं के बीच का समय अंतराल संदर्भ के फ्रेम की गति की स्थिति पर निर्भर नहीं करता है;

दो बिंदुओं के बीच स्थानिक दूरी ठोस बॉडीसंदर्भ के फ्रेम की गति की स्थिति पर निर्भर नहीं करता है।

इन स्पष्ट रूप से स्पष्ट परिकल्पनाओं के आधार पर, शास्त्रीय यांत्रिकी ने चुपचाप स्वीकार किया कि समय अंतराल और दूरी के मूल्यों में पूर्ण मूल्य हैं, यानी। संदर्भ निकाय की गति की स्थिति पर निर्भर न करें। यह पता चला कि यदि एक समान रूप से चलती कार में कोई व्यक्ति, उदाहरण के लिए, एक सेकंड में 1 मीटर की दूरी से गुजरता है, तो वह भी एक सेकंड में रोडबेड के संबंध में उसी रास्ते से गुजरेगा। इसी तरह, यह माना जाता था कि संदर्भ के आराम और गतिमान फ्रेम में निकायों के स्थानिक आयाम समान रहते हैं। और यद्यपि ये धारणाएं सामान्य चेतना और सामान्य ज्ञान के दृष्टिकोण से स्वयं स्पष्ट प्रतीत होती हैं, फिर भी, वे नए, विशेष सापेक्षता सिद्धांत के निष्कर्षों की पुष्टि करने वाले सावधानीपूर्वक किए गए प्रयोगों के परिणामों से सहमत नहीं हैं।

3.4.2. लोरेंत्ज़ परिवर्तन

आइंस्टीन ने सापेक्षता के विशेष सिद्धांत पर काम करते हुए सापेक्षता के सिद्धांत को नहीं छोड़ा, बल्कि, इसके विपरीत, इसे और अधिक दिया सामान्य फ़ॉर्म. साथ ही, अंतरिक्ष और समय की समझ को मौलिक रूप से बदलने के लिए, एक शब्द में, मौलिक रूप से बनाने के लिए आवश्यक था नया सिद्धांतवस्तुओं के बीच अनुपात-लौकिक संबंधों में परिवर्तन।

आइए विचार करें कि संदर्भ के एक फ्रेम से दूसरे संदर्भ में संक्रमण में स्थानिक निर्देशांक और समय के परिवर्तनों को किन स्थितियों को पूरा करना चाहिए। यदि हम दूरियों और समय की निरपेक्ष प्रकृति के बारे में शास्त्रीय यांत्रिकी की धारणा को स्वीकार करते हैं, तो रूपांतरण समीकरण, जिसे गैलीलियन परिवर्तन कहा जाता है, का निम्न रूप होगा:

एक्स = एक्स' + वीटी',

वाई = वाई',

जेड = जेड',

टी = टी'।

हालांकि, प्रकाश की गति की स्थिरता के सिद्धांत की मान्यता के लिए गैलीलियन परिवर्तन को अन्य सूत्रों द्वारा प्रतिस्थापित करने की आवश्यकता है जो इस सिद्धांत का खंडन नहीं करते हैं। आइंस्टीन ने दिखाया कि ऐसा परिवर्तन, जो गति की स्थिरता के सिद्धांत का खंडन नहीं करता, तथाकथित है लोरेंत्ज़ परिवर्तन, जिसका नाम डच भौतिक विज्ञानी एच.ए. लोरेंज (1853-1928) के नाम पर रखा गया है।

मामले में जब संदर्भ का एक फ्रेम दूसरे के सापेक्ष समान रूप से और आयताकार रूप से एक्स-अक्ष के साथ चलता है एक्स, लोरेंत्ज़ परिवर्तन के सूत्र, समय के परिवर्तन सहित, का रूप है:

एक्स \u003d (एक्स '+ वीटी') / (1-वी 2 / सी 2) 1/2 ,

वाई = वाई',

जेड = जेड',

टी \u003d (टी '+ वीएक्स' / सी 2) / (1-वी 2 / सी 2) 1/2 ,

कहाँ पे वीसमन्वय प्रणाली की गति की गति है (एक्स', वाई', जेड')समन्वय प्रणाली के सापेक्ष (एक्स, वाई, जेड),  सीप्रकाश की गति है।

लोरेंत्ज़ परिवर्तनों के आधार पर, यह जांचना आसान है कि इसकी लंबाई की दिशा में चलने वाला एक कठोर शासक एक स्थिर से छोटा होगा, और जितना तेज़ होगा उतना ही छोटा होगा। दरअसल, लोरेंत्ज़ परिवर्तन के पहले समीकरण का उपयोग करके, हम प्राप्त करते हैं कि निश्चित संदर्भ फ्रेम के संबंध में चलती शासक की लंबाई एल \u003d एल 0 (1–वी 2 / सी 2) 1/2, कहाँ पे एल 0 -शासक से जुड़ी संदर्भ प्रणाली में शासक की लंबाई।

सापेक्ष यांत्रिकी

सापेक्षता का विशेष सिद्धांतसे उत्पन्न बिजली का गतिविज्ञानऔर इसकी सामग्री को बदलने के लिए बहुत कम किया, लेकिन दूसरी ओर इसने अपने सैद्धांतिक निर्माण को काफी सरल बना दिया, अर्थात। कानूनों की व्युत्पत्ति और, सबसे महत्वपूर्ण बात, इसमें अंतर्निहित स्वतंत्र परिकल्पनाओं की संख्या को कम करना।

साथ में शास्त्रीय यांत्रिकीमामला कुछ अलग है। सापेक्षता के विशेष सिद्धांत की अभिधारणाओं के अनुरूप होने के लिए, शास्त्रीय यांत्रिकी को कुछ परिवर्तनों की आवश्यकता है। ये परिवर्तन मुख्य रूप से तेज गति के नियमों से संबंधित हैं, अर्थात। गति जो प्रकाश की गति के बराबर है। सामान्य स्थलीय परिस्थितियों में, हम ऐसे वेगों का सामना करते हैं जो प्रकाश की गति से बहुत कम होते हैं, और इसलिए सापेक्षता के सिद्धांत को जो सुधार करने की आवश्यकता होती है, वे बहुत छोटे होते हैं और कई मामलों में व्यावहारिक रूप से उपेक्षित किया जा सकता है।

पर आधारित नए यांत्रिकी आइंस्टीन का सापेक्षता का विशेष सिद्धांत, जो आपेक्षिकता के सिद्धांत का एक संयोजन है जो अंतःक्रिया प्रसार की अधिकतम गति की परिमितता के बारे में कथन के साथ है, कहलाता है सापेक्षतावादी यांत्रिकी.

सापेक्षतावादी यांत्रिकी का मुख्य निष्कर्ष यह दावा है कि एक पिंड का द्रव्यमान एम, इसकी लंबाई मैंऔर घटना की अवधि डीटीशरीर के वेग के अनुपात के मूल्य पर निर्भर करता है वीप्रकाश की गति के लिए सीऔर सूत्रों द्वारा परिभाषित किया गया है:

मी \u003d एम 0 / (1 - वी 2 / सी 2) 1/2,

एल \u003d एल 0 (1 -वी 2 / सी 2) 1/2,

डीटी \u003d डीटी 0 / (1 - वी 2 / सी 2) 1/2,

कहाँ पे एम 0, एल 0, डीटी 0शरीर के साथ जुड़े संदर्भ के फ्रेम में शरीर का द्रव्यमान, इसकी लंबाई और घटना की अवधि है।

उदाहरण के लिए, यदि दो अंतरिक्ष यान सापेक्ष गति की स्थिति में हैं, तो प्रत्येक जहाज पर एक पर्यवेक्षक दूसरे जहाज को गति की दिशा में सिकुड़ता हुआ देखेगा, और अंतरिक्ष यात्री अपना वजन कम करेंगे और धीरे-धीरे आगे बढ़ेंगे। आवधिक गति के साथ सभी घटनाएं धीमी हो जाएंगी - एक पेंडुलम की गति, परमाणुओं का दोलन, आदि। सामान्य गति पर, ये परिवर्तन अत्यंत छोटे होते हैं: पृथ्वी, जो सूर्य के चारों ओर गति से घूमती है 30 किमी/घंटा, एक प्रेक्षक को सूर्य के सापेक्ष आराम करते हुए केवल कुछ सेंटीमीटर कम दिखाई देगा। जब सापेक्ष वेग बहुत बड़े होते हैं, तो परिवर्तन महत्वपूर्ण हो जाते हैं।

लंबाई और समय में परिवर्तन के अलावा, सापेक्षतावादी यांत्रिकी देता है सापेक्षतावादी जन परिवर्तन .

पिंड का द्रव्यमान, जो पिंड को दिए गए त्वरण को प्रदान करने के लिए आवश्यक बल को मापकर निर्धारित किया जाता है, कहलाता है जड़त्वीय द्रव्यमान. में एक पर्यवेक्षक के लिए अंतरिक्ष यानऔर किसी वस्तु के सापेक्ष आराम करते हुए, इस वस्तु का जड़त्वीय द्रव्यमान जहाज की गति की परवाह किए बिना समान रहता है वीऔर शेष द्रव्यमान कहलाता है। पृथ्वी पर एक प्रेक्षक के लिए इस वस्तु का जड़त्वीय द्रव्यमान आपेक्षिक द्रव्यमान कहलाता है और यह प्रेक्षक के सापेक्ष वेग और अवलोकन की वस्तु पर निर्भर करता है। जब किसी पिंड की गति प्रकाश की गति के करीब पहुंचती है, तो उसका द्रव्यमान अनिश्चित काल तक बढ़ता है और सीमा में अनंत तक पहुंच जाता है। इसलिए, सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, प्रकाश की गति से अधिक गति के साथ गति असंभव है।

आपेक्षिक यांत्रिकी से, द्रव्यमान और ऊर्जा के बीच संबंध के नियम को प्राप्त किया जा सकता है, जो इसमें एक मौलिक भूमिका निभाता है परमाणु भौतिकी:

ई \u003d एमसी 2,

कहाँ पे एम- शरीर का द्रव्यमान, इ-उसकी ऊर्जा।

सापेक्षतावादी यांत्रिकी के मुख्य निष्कर्षों के प्रायोगिक सत्यापन का उपयोग आइंस्टीन के सापेक्षता के विशेष सिद्धांत को प्रमाणित करने के लिए किया जाता है, जिसकी पुष्टि प्रकाश की गति के करीब गति से चलने वाले कणों के साथ काम करने वाले परमाणु वैज्ञानिकों की प्रयोगशालाओं में प्रतिदिन की जाती है। प्रकाश की गति की तुलना में गति के साथ आंदोलनों को पहली बार इलेक्ट्रॉनों और फिर अन्य प्राथमिक कणों के उदाहरण पर देखा गया था। ऐसे कणों के साथ सावधानीपूर्वक तैयार किए गए प्रयोगों ने वास्तव में विशेष सापेक्षता की भविष्यवाणियों की पुष्टि की है कि उनका द्रव्यमान बढ़ती गति के साथ बढ़ता है।

सामान्य गति से वी<< c सापेक्षतावादी यांत्रिकी न्यूटन के शास्त्रीय यांत्रिकी में प्रवेश करती है। उदाहरण के लिए, यह नोट करने के लिए पर्याप्त है कि पृथ्वी उपग्रह की गति पर भी, जो लगभग 8 किमी/सेकण्ड, द्रव्यमान में सुधार इसका लगभग दो अरबवाँ भाग होगा। 1928 में, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी पी। डिराक ने सापेक्षता के विशेष सिद्धांत और क्वांटम यांत्रिकी (माइक्रोपार्टिकल्स के यांत्रिकी) को एक साथ जोड़ा। सापेक्षतावादी क्वांटम यांत्रिकीप्रकाश की गति के करीब गति पर सूक्ष्म कणों की गति का वर्णन करना।