A. A. Detlaf, B. M. Yavorskiy fizika kursi
Download 5.01 Kb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- 1 va 2 hodisalar orasidagi interval inersial sanoq sistemalarining tanlanishiga nisbatan invariantdir
3. Lorens almashtirishlari ko‘rsatadiki, bir inersial sistemadan unga nisbatan harakatlanayotgan boshqasiga o‘tganda ko‘rilayotgan hodisaning nafaqat fazoviy koordinatalari, balki ularga mos keluvchi vaqt momentlari ham o‘zgaradi. Ammo hodisaning fazoviy koordinatalari bilan ularning ixtiyoriy K ′ inersial sanoq sistemalarida sodir bo‘lish vaqti bilan ma’lum o‘zaro aloqa mavjud. (7.7) ga binoan (x ′ ) 2 +(y ′ ) 2 +(z ′ ) 2 – (ct ′ ) 2 kattalik K ′ sistemaning V harakat tezligiga bog‘liq emas, ya’ni u barcha inersial sistemalarda bir xil va Lorens almashtirishlariga nisbatan invariantdir: ( ) . ) ( ) ( ) ( 2 2 2 2 inv t c z y x = ′ − ′ + ′ + ′ Koordinata x ′ va vaqt t′ mavhum bo‘lishi mumkin emas. Shuning uchun (7.5) Lorens almashtirishlaridan har qanday ikki inersial sistemaning bir-biriga nisbatan tezligi yorug‘likning vakuumdagi tezligidan ortiq bo‘lishi mumkin emasligi (V ≤ c) kelib chiqadi. (7.5) Lorens almashtirishlari V<<c bo‘lganda, aniqrog‘i (V/ c) →0 nisbat nolga intilganda, ya’ni c →∞ deb olinganda, Galiley almashtirishlariga o‘tadi. Boshqacha aytganda, Galiley almashtirishlari va unga asoslangan klassik (n’yuton) mexanikasi o‘zaro ta’sirni bir zumda tarqalishi haqidagi farazga asoslangan. Bunday taxminiy yondoshish faqat yorug‘lik tezligiga nisbatan bir necha marta kichik tezlikdagi jismlarning mexanik harakat qonuniyatlarini o‘rganayotganda o‘rinli bo‘ladi. 4. Lorens almashtirishlaridan ko‘rinadiki, nisbiylik nazariyasida faqat bitta, yolg‘iz 99 inersial sistemaga, hamda nisbat qo‘zg‘almas bo‘lgan hamma inersial sistemalarga qo‘llaniladigan aniq «vaqt momenti» haqida gapirish mumkin. Shu bilan birgalikda K sistemada bir «vaqt momentiga» (bu sistemadagi fazoning hamma nuqtalariga t vaqtning aniq bitta qiymati) harakatlanuvchi K ′ sanoq sistemasida fazoning turli nuqtalarining x koordinatalariga bog‘liq holda t ′ vaqtning ko‘pgina turli qiymatlari mos keladi: 2 2 2 / 1 / c V c Vx t t − − = ′ Aksincha, K ′ sistemadagi bir «vaqt momentiga», K sistemada x′ koordinatalarning qiymatiga bog‘liq holda t vaqtning ko‘pgina qiymatlari mos keladi: 2 2 2 / 1 / c V c x V t t − ′ + ′ = Aytilganlardan tushunarliki, qandaydir ikkita hodisa orasidagi vaqt oralig‘i nisbiy: u bir inersial sistemadan unga nisbatan harakatlanuvchi boshqasiga o‘tganda o‘zgaradi. Xususan, fazoning turli nuqtalarida sodir bo‘luvchi ikki hodisaning bir vaqtliligi nisbiydir: bir inersial sanoq sistemasida bir vaqtli bo‘lgan hodisa, unga nisbatan harakatlanuvchi boshqa inersial sanoq sistemasida umuman har doim ham bir vaqtli emas. Mana, (7.3) rasmda tasvirlangan misolda yorug‘lik chaqnashini A nuqtaga (1 hodisa) va B nuqtaga yetishi (2 hodisa) K qo‘zg‘almas sistemada bir vaqtli, lekin turli nuqtalarda (x B = − x A ) sodir bo‘luvchi hodisalar (t 2 =t 1 ) harakatlanuvchi K ′ sanoq sistemalarida bu ikki hodisa bir vaqtli emas: 0 2 / 1 / / 1 / 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 1 2 < − = − − − − − = ′ − ′ V c Vx c V c Vx t c V c Vx t t t A A B Yorug‘lik chaqnash manbai − O′ nuqtadan uzoqlashayotgan A nuqtaga, unga yaqinlashayotgan B nuqtaga qaraganda kech yetib boradi. 5. Sabab – oqibat orqali bog‘langan hodisa, hech bir inersial sistemada bir vaqtda sodir bo‘lmaydi, chunki har qanday oqibat uni keltirib chiqargan qandaydir sabab bilan aniqlanadi. Shu bilan birga har qanday jarayon (fizik, kimyoviy, biologik) bir zumda o‘tishi mumkin emas. Shuning uchun ikki hodisa orasidagi vaqt oralig‘ining nisbiyligi hech qachon sababiyat prinsipiga zid kelmaydi. Har qanday inersial sanoq sistemasida – oqibat, uning sababchisi bo‘lgan hodisadan keyin sodir bo‘ladi. 6. Ko‘pincha maxsus nisbiylik nazariyasini relyativistik nazariya, bu nazariyada bayon etiluvchi o‘ziga xos hodisalarga ega relyativistik effektlar deyiladi. Odatda relyativistik effektlar, jismlar relyativistik tezlik deb ataluvchi va yorug‘likning vakuumdagi tezligiga (c=3 . 10 8 m/s) yaqin tezlikda harakatlanganda namoyon bo‘ladi. Maxsus nisbiylik nazariyasiga asoslangan relyativistik tezlik mexanikasiga relyativistik mexanika deyiladi. 7.4-§. Uzunlik va vaqt oralig‘ining nisbiyligi. Ikki hodisa orasidagi interval 1. Lorens (7.5) almashtirishlaridan inersial sanoq sistemasiga nisbatan harakatlanayotgan jismning chiziqli o‘lchami harakat yo‘nalishida kamayishi kelib chiqadi. Jism bo‘ylanma o‘lchamini uning harakatidagi bu o‘zgarishiga Lorens qisqarishi deyiladi. Aytaylik, l 0 - K ′ sistemada tinch turgan sterjenning uzunligi bo‘lsin. Agar sterjen’ 100 O ′ X ′ o‘qi bo‘ylab joylashgan bo‘lsa (7.4-rasm) , l 0 =x ′ 2 - x ′ 1 , bo‘ladi, bu yerda x ′ 2 va x ′ 1 - sterjen’ uchlarining koordinatalari. K sanoq sistemasiga nisbatan OX o‘qi bo‘ylab V tezlik bilan harakatlanayotgan o‘sha sterjenning l uzunligi, t vaqt momentida o‘lchangan uning uchlari koordinatalarining farqiga teng: ( ) ( ) ( ) 2 2 0 2 2 1 2 1 2 / 1 / 1 c V l c V x x t x t x l − = − ′ − ′ = − = (7.12) Jismning ko‘ndalang o‘lchamlari uning harakat tezligiga bog‘liq emas va barcha inersial sistemalarda bir xil: y 2 – y 1 = y ′ 2 - y ′ 1 , 1 2 1 2 z z z z ′ − ′ = − (7.12 ′). Demak, jismning chiziqli o‘lchamlari nisbiydir. Jism qaysi inersial sistemaga nisbatan tinch turgan bo‘lsa, ular o‘sha sistemada maksimal bo‘ladi. Jismning bu o‘lchamlari uning xususiy o‘lchamlari deyiladi. Lorens qisqarishi relyativistik kinematik effektdir. U harakatlanuvchi jismni harakat yo‘nalishida siquvchi qandaydir bo‘ylanma kuchning ta’siri bilan bog‘liq emas. Bu qisqarish faqat yorug‘likning vakuumdagi harakat tezligiga yaqin tezliklarda bilinadi. Lorens qisqarish formulalaridan jism V ≥s tezlik bilan harakatlanaolmasligi kelib chiqadi, chunki V=s bo‘lganda jismning bo‘ylanma o‘lchami nolga teng bo‘lib qoladi, V>s bo‘lganda esa u mavhum bo‘lishi kerak bo‘lardi. 2. Lorens almashtirishlaridan kelib chiqadigan yana bir muhim natija – qandaydir ikki hodisa (masalan biror-bir jarayonning boshlanishi bilan tugashi) orasidagi vaqt oralig‘ining nisbiyligi, ya’ni bu vaqt oralig‘ini inersial sanoq sistemasining tanlanishiga bog‘liqligidir. Harakatlanuvchi K ′ inersial sanoq sistemasida tekshirilayotgan 1 va 2 hodisalar K` sistemaga nisbatan qo‘zg‘almas bo‘lgan A nuqtada (x ′ 2 = x ′ 1 ) t ′ 1 va t ′ 2 vaqt momentlarida sodir bo‘lsin, u holda bu hodisalar orasidagi vaqt oralig‘i 1 2 0 t t ′ − ′ = τ bo‘ladi. Qo‘zg‘almas K sistemaga nisbatan A nuqta K ′ sistema tezligiga teng tezlik bilan harakatlanadi. Shuning uchun 1 va 2 hodisalar K sistema koordinatasining turlicha bo‘lgan x 1 va x 2 nuqtalarida sodir bo‘ladi, bunda x 2 - x 1 =V τ bo‘ladi, bu yerda τ = t 2 - t 1 – K sanoq sistemasidagi soat bo‘yicha 1 va 2 hodisalar orasidagi vaqt oralig‘i. Lorens almashtirishlaridan 2 2 0 2 2 1 2 / 1 / 1 c V c V t t − = − ′ − ′ = τ τ (7.13) bo‘lishi kelib chiqadi. Shunday qilib, ikki hodisa inersial sistemaga nisbatan bir nuqtada sodir bo‘lsa, u hodisalar orasidagi vaqt oralig‘i o‘sha inersial sanoq sistemasida minimal bo‘ladi. Harakatlanayotgan ob’ekt bilan birga harakatlanayotgan soat bilan o‘lchangan vaqt bu ob’ektning xususiy vaqti deyiladi. Biz ko‘rgan qonuniyat vaqt o‘tishi sekinlashishining relyativistik effekti mavjudligidan dalolat beradi: biror inersial sanoq sistemaga nisbatan V tezlik bilan harakatlanuvchi soat, harakatsiziga qaraganda 2 2 / 1 / 1 c V − marta sekin yuradi. Nisbiylik prinsipiga muvofiq harakatlanuvchi sanoq sistemasida hamma fizik K' Y Y' V 1 х′ 2 х′ X' X x 1 (t) x 2 (t) O' O 7.4-rasm K 101 jarayonlar qo‘zg‘almas sistemaga qaraganda sekin o‘tadi. Vaqt o‘tishining sekinlashish effekti faqat yorug‘likning vakuumdagi tezligiga yaqin bo‘lgan juda katta V harakatlanish tezliklarda sezilarli bo‘ladi. Masalan, myunlar bilan o‘tkazilgan tajribada shunday bo‘lishi tasdiqlandi. Myuon stabil bo‘lmagan elementar zarracha. Myuonning o‘rtacha xususiy yashash vaqti τ 0 =2,2 mks (myuonga nisbatan tinch turgan inersial sanoq sistemasidagi soat bo‘yicha). Myuonlar atmosferaning yuqori qatlamlarida birlamchi kosmik nurlar ta’sirida paydo bo‘ladi va Yerga nisbatan s ga yaqin bo‘lgan V tezlik bilan harakatlanadi. Agar vaqt sekinlashishining relyativistik effekti bo‘lmaganda edi, myuon o‘zining yashash vaqtida yerdagi kuzatuvchiga nisbatan atmosfera tomon o‘rtacha τ 0 s=650 m dan oshmaydigan yo‘lni bosib o‘tardi. Boshqacha aytganda myuonlar yer sirtiga yetib kelolmagan bo‘lardi. Haqiqatda esa yer sirtiga o‘rnatilgan asboblar ularni qayd qiladi, chunki harakatlanayotgan myuonning yerdagi kuzatuvchini soati bo‘yicha o‘rtacha yashash vaqti τ = τ 0 / 2 2 / 1 c V − >> τ 0 va bu vaqtda myuon bosib o‘tgan yo‘l, τ V>>660 m. 3. Yerga nisbatan harakatlanayotgan kosmik kemada vaqt o‘tishining relyativistik sekinlashish effekti, «kelajakka» sayohatni amalga oshirish mumkinligini ko‘rsatadi. Nisbiylik prinsipiga binoan, kosmik kemadagi har qanday jarayonlar, hatto kosmonavtlarning qarish jarayonlari ham xuddi yerdagidek qonunlar bilan o‘tadi. Lekin bunda kemada o‘tayotgan vaqtni kema bilan birga Yerga nisbatan V tezlikda harakatlanayotgan soat yordamida o‘lchash kerak. Agar V, s ga yaqin bo‘lsa, kemadagi soat kosmodromdagi soatga qaraganda bir muncha, xususan 2 2 / 1 / 1 c V − marta sekin yuradi. Masalan, V/c=0,99999 bo‘lganda kemadagi va Yerdagi soatlar yurishidagi farq 224 martani tashkil qiladi. Demak, bunday kemada τ 0 =10 yil bo‘lgan vaqt oralig‘ida kemadagi soat bo‘yicha bor yo‘g‘i 10 yilga qarib kosmik parvoz qilinadi va lekin bunda Yerdagi soat bo‘yicha parvoz τ =2240 yil davom etgan bo‘ladi! Bunda kema Yerdan juda katta masofaga τ β τ c V = = l =2239,98 yorug‘lik yili masofasiga uzoqlashgan bo‘ladi (1 yorug‘lik yili deb yorug‘likning vakuumda bir yilda bosib o‘tgan masofasiga aytiladi: 1 yor.yili=9,46 . 10 15 m). Kema tezligi V, s ga qancha yaqin bo‘lsa, kema Yerga nisbatan kemadagi o‘sha τ 0 xususiy vaqt oralig‘ida shuncha ko‘p l masofani bosib o‘tadi, ya’ni kosmonavtlar ham o‘zining hayotida shuncha uzoq kosmik parvoz qiladilar. Agar kosmonavt s ga yaqin bo‘lgan V tezlikda kosmik safarni tugallab, Yerga qaytib kelib, u shu narsani payqaydiki, Yerdagi odamlar (xususan, u Yerda qolgan ukasi Xusan, agar o‘zi Xasan bo‘lsa) o‘ziga qaraganda ko‘proq qarigan bo‘ladi. V ning s dan yetarlicha kichik farqida, (1- V 2 /s 2 ) -1/2 >>1 bo‘lganda, kosmonavt Yerga qaytganda uning parvozi vaqtida o‘zining butun tengdoshlar o‘tib ketgan bo‘lib, u keyingi avlodlar vakillarini uchratadi. 4. Birinchi qarashda nisbiylik nazariyasiga asoslanib to‘g‘ridan-to‘g‘ri teskari xulosaga kelish mumkin: kosmik kemaga nisbatan – V tezlikda harakatlanayotgan Yerdagi soat kemadagi soatdan orqada qolishi kerak. Shuning uchun parvozni davom etish vaqti Yerdagilar uchun emas kosmonavtlar uchun katta bo‘lishi kerak. demak, uchish davomida Xasan-Xusanlarning Yerda qolgani emas, kemada parvoz qilgani ko‘proq qarishi kerak. Shunday qilib, kosmodromdagi va kema Yerga qo‘ngandagi soatlarning ko‘rsatishidagi farq bir tomondan musbat, boshqa tomondan esa manfiy bo‘lishi kerak. Bunday absurd natija – soatlar jumbog‘i yoki vaqt jumbog‘i degan nom olgan. Haqiqatda esa bu yerda hech qanday jumboq yo‘q. U nisbiylik prinsipini noto‘g‘ri qo‘llash natijasida paydo bo‘ladi. Bu prinsip har qanday sanoq sistemalari haqida emas, faqat inersial sistemalarning 102 teng xuquqliligi haqida gapiradi. Shu bilan birga kosmik kema bilan bog‘langan sanoq sistemasi, yer yoki aniqrog‘i quyosh sanoq sistemasidan farqli holda hamma vaqt ham inersial emas, chunki start berilgandagi tezlik olish vaqtida, manzilga borib qaytib kelishda va tormozlanib Yerga tushish vaqtida kema tezlanish bilan harakatlanadi. Shuning uchun bir inersial sistemaga nisbatan doim tinchlikda bo‘lgan kosmodromdagi soat yurishi bilan kosmik kemadagi soatning yurishi haqidagi masala nosimmetrik, ularga mos keluvchi sanoq sistemalari esa teng xuquqli emas. Boshida bayon qilingan fikrlar to‘g‘ri, negaki ular inersial (er bilan bog‘liq bo‘lgan) sanoq sistemasidan foydalanishga asoslangan, demak, soatlar jumbog‘iga olib kelgan keyingi fikr yuritishlar, noto‘g‘ri. Ikkinchi holda maxsus nisbiylik nazariyasidan emas, balki umumiy nisbiylik nazariyasidan foydalanish kerak. Bunda ma’lum bo‘ladiki, kosmonavtning nuqtai nazaricha uning soati kosmodromdagiga qaraganda sekin yurishi kerak. 5. K ′ inersial sanoq sistemasida o‘lchangan ikki hodisa orasidagi interval (fazo-vaqt intervali) deb, ( ) ( ) 2 12 2 12 2 12 l ′ − ′ = ′ t c S (7.14) kattalikka aytiladi, bu yerda 1 2 12 t t t ′ − ′ = ′ - ko‘rilayotgan 1 va 2 hodisalar orasidagi vaqt oralig‘i (K ′ sanoq sistemasidagi soat bo‘yicha); 12 l ′ - 1 va 2 hodisalar sodir bo‘layotgan nuqtalar orasidagi K ′ sanoq sistemasida o‘lchangan masofa: ( ) ( ) ( ) 1 2 1 2 1 2 12 z z у у х х ′ − ′ + ′ − ′ + ′ − ′ = ′ l . (7.5) Lorens almashtirishlaridan 1 va 2 hodisalar orasidagi interval inersial sanoq sistemalarining tanlanishiga nisbatan invariantdir , ya’ni harakatlanuvchi K ′ sanoq sistemasidan qo‘zg‘almas K sanoq sistemasiga o‘tganda o‘zgarmaydi: 12 12 2 12 12 l t c S S ′ − ′ = = ′ (7.15) Aslida ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) υ in S l t c z z y y x x c V c V t t c V V c z z y y x x t t c S = = − = − − − − − − − − − − − − = ′ − ′ − ′ − ′ − ′ − ′ − ′ − ′ = ′ 2 12 2 12 2 12 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 2 12 / 1 / 1 / 1 Agar 2 12 S >0 bo‘lsa, ya’ni S 12 – haqiqiy son bo‘lsa, S 12 interval vaqtsimon deyiladi. Agar 2 12 S <0, ya’ni S 12 – mavhum bo‘lsa, S 12 interval fazosimon deyiladi. 6. K ′ inersial sanoq sistemasining tanlanishiga nisbatan intervalning invariantligidan qo‘zg‘almas K sanoq sistemasining OX o‘qi bo‘ylab mumkin bo‘lgan hamma V tezliklarda harakatlanuvchi barcha K ′ sanoq sistemalaridagi ikki hodisa uchun t ′ 12 va l` 12 qiymatlarini S 2 (t ′ 12 ) 2 –( 12 l ′ ) 2 = 2 12 S giperbola tenglamasi qanoatlantirishi kelib chiqadi. Agar 2 12 S >0 bo‘lsa, V tezliklari bilan farq qiluvchi (0 ≤ V ≤ 0) har xil K ′ inersial sanoq sistemalarida t ′ 12 bilan l ′ 12 orasidagi bog‘lanish grafigi giperbolaning I va II shohi ko‘rinishida tasvirlanadi (7.5-rasm). Demak, vaqtsimon interval bilan bog‘langan 1 va 2 hodisalar orasidagi vaqt oralig‘i ishorasi absolyut, ya’ni inersial sanoq sistemasining tanlanishiga bog‘liq emas: hamma K ′ sanoq sistemalarida ikkinchi hodisa yo doimo birinchidan keyin, (t ′ 12 >0, I shoh) yo, doimo birinchisidan oldin (t ′ 12 <0, II shoh) codir bo‘ladi. Bunda 12 l ′ masofa nisbiy, lekin shunday K ′ inersial sanoq sistemasini ko‘rsatish mumkinki, unda l` 12 =0 bo‘ladi, 1 va 2 hodisalar bir joyda sodir bo‘ladi (I va II giperboladagi A va B nuqtalar). 103 O‘zaro sabab-oqibat bilan bog‘langan ikki hodisa uchun doimo vaqtsimon interval yoki chegaraviy holda nolga teng interval (S 12 =0) mos kelishi kerak. Bu shu bilan belgilanadiki, 2 hodisani (oqibat) keltirib chiqargan 1 hodisani (sabab) o‘zaro bog‘lovchi signal vakuumda yorug‘lik tezligidan ortiq bo‘lgan tezlikda tarqalishi mumkin emas: l` 12 = ≤ s(t′ 12 – t 1 ). Fazosimon interval bilan bog‘langan hodisalarda (S ′ 12 <0), t ′ 12 ning ishorasi nisbiy: K ′ biror inersial sanoq sistemasida t ′ 12 >0 bo‘ladi (7.5-rasmdagi III giperbolaning yuqori qismi), boshqasida esa t ′ 12 <0 (III giperbolaning ostki qismi), С nuqta shunday K ′ sanoq sistemasiga mos keladiki, unda t ′ 12 =0 bo‘ladi; ya’ni 1 va 2 hodisalar bir vaqtda sodir bo‘ladi. Download 5.01 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling