Тема 4. Развитие представлений о пространстве и времени Вопросы для обсуждения

1. Понимание пространства и времени в античной философии.

2. Модель абсолютного пространства и абсолютного времени в классической физике.

3. Связь пространства-времени с материей и ее движением в специальной и общей теории относительности.

4. Физический вакуум и его фундаментальные симметрии. Связь геометрических симметрий пространства-времени с законами сохранения.

Контрольные вопросы и задания

1. Существует ли абсолютная пустота с точки зрения современной физики?

2. Как следует понимать слова Аристотеля: «Время – есть мера движения»? В чем разница между этим определением времени и понятием абсолютного времени в классической физике?

3. Что такое пространственно-временной континуум?

4. В чем проявляется связь пространства и времени с движением материи и ее массой в релятивистской теории относительности?

5. Что такое физическая симметрия? Что понимается под однородностью и изотропностью пространства, однородностью времени? Какова связь геометрических симметрий пространства с законами сохранения?

6. Как можно трактовать принцип относительности Эйнштейна с точки зрения симметрийных представлений?

Тесты для самоконтроля

1. (Выберите несколько вариантов ответа.) Согласно концепции пространства и времени древнегреческих атомистов, …

а) существует бесконечное мировое пустое пространство, служащее вместилищем вещей и ареной движения тел;

б) пространство и время не особые сущности, а формы существования материальных объектов;

в) пространство – «чистая» протяженность, в которую помещены материальные объекты;

г) без материи нет и пространства.

2. (Выберите один вариант ответа.) Согласно взглядам Аристотеля, время есть…

а) причина движения;

б) мера движения;

в) независимо существующее вместилище событий;

г) форма существования материи.

3. (Выберите один вариант ответа.) Что такое абсолютное пространство и время?

а) нечто непознаваемое;

б) нечто, существующее независимо ни от чего;

в) неизменное;

г) находящееся за пределами восприятия.

4. (Выберите один вариант ответа.) Абсолютное время, по Ньютону, – это…

а) время от начала сотворения мира;

б) промежуток между событиями;

в) независимое от материи «пустое вместилище» событий;

г) форма существования движущейся материи.

5. (Выберите несколько вариантов ответа.) При разработке специальной теории относительности Эйнштейн отказался от…

а) понятия массы;

б) ньютоновских представлений об абсолютном пространстве и времени;

в) определения движения тел относительно абсолютного пространства;

г) понятия инерциальной системы отсчета.

6. (Выберите несколько вариантов ответа.) Специальная теория относительности установила…

а) абсолютный характер одновременности событий;

б) абсолютность пространственных характеристик объектов в различных движущихся материальных системах;

в) зависимости пространственных и временных характеристик от движущихся друг относительно друга материальных систем;

г) связь между массой и энергией.

7. (Выберите один вариант ответа.) В специальной теории относительности доказывается, что…

а) пространственные и временные характеристики объектов в различных системах отсчета будут одинаковыми;

б) пространственные и временные характеристики объектов в различных системах отсчета не зависят от скорости относительного движения тел;

в) свойства пространства и времени не зависят от материальных объектов и изменений, происходящих с ними;

г) пространственные и временные характеристики объектов в различных системах отсчета будут различными.

8. (Выберите несколько вариантов ответа.) Основными следствиями специальной теории относительности являются…

а) инвариантность линейных размеров;

б) инвариантность промежутков времени;

в) относительность одновременности;

г) относительность расстояний.

9. (Выберите один вариант ответа.) Время наступления события в специальной теории относительности…

а) одинаково в различных системах отсчета;

б) различно в одинаковых системах отсчета;

в) не зависит от системы отсчета;

г) различно в различных системах отсчета.

10. (Выберите один вариант ответа). Инвариантность физических величин при определенных преобразованиях характеризует наличие…

а) интерференции;

б) дифракции;

в) симметрии;

г) суперпозиции.

11. (Выберите один вариант ответа.) Однородность пространства означает …

а) инвариантность законов природы относительно переноса системы координат;

б) абсолютный характер пространства;

в) эквивалентность всех физических законов в инерциальных системах отсчета;

г) равномерное распределение вещества во Вселенной.

12. (Выберите один вариант ответа.) Изотропность пространства означает…

а) относительный характер пространства;

б) вариации физических констант относительно поворотов тройки осей координат;

в) инвариантность физических законов относительно поворотов тройки осей координат;

г) наличие выделенных направлений в пространстве, вдоль которых наблюдается неизменность физических законов.

13. Установите соответствие между симметрией пространства-времени и вытекающим из нее законом сохранения физической величины:

1) инвариантность относительно вращений в пространстве;

2) инвариантность относительно пространственных сдвигов;

а) закон сохранения импульса;

б) закон сохранения момента импульса;

в) закон сохранения энергии.

14. (Выберите один вариант ответа.) Пространство в понимании общей теории относительности – это…

а) вечная категория сознания, врожденная форма чувственного созерцания;

б) атрибут материи, обусловленный связями и взаимосвязями расположенных в нем тел;

в) пустота, в которой находятся различные тела;

г) свойство человеческого сознания упорядочивать предметы, определять место одного рядом с другими.

15. (Выберите несколько вариантов ответа.) Из общей теории относительности следует, что…

а) пространственно-временные свойства окружающего мира не зависят от расположения и движения тяготеющих масс;

б) массы, создающие поле тяготения, искривляют пространство-время;

в) пространство вблизи массивных тел описывается геометрией Евклида;

г) в поле силы тяжести время замедляет ход.

а) Основная литература: [1-5];

б) Дополнительная литература: [1, 2, 12, 27].