Darmowy fragment publikacji:
Teoria Względności
k
a
i
s
O
w
e
i
n
g
b
Z
i
Kalendarium
14
TEORIA WZGLĘDҭOŚCI
Kalendarium
Zbigniew Osiak
© Copyright by
Zbigniew Osiak
Wszelkie prawa zastrzeżone.
Rozpowszechnianie i kopiowanie całości lub części publikacji
zabronione bez pisemnej zgody autora.
Portret autora zamieszczony na okładkach przedniej i tylnej
Rafał Pudło
Wydawnictwo: Self Publishing
ISBN: 978-83-272-4006-4
e-mail: zbigniew.osiak@live.com
Wstęp
05
W 2011 i 2012 wygłosiłem dla słuchaczy Uniwersytetu Trzeciego
Wieku w Uniwersytecie Wrocławskim cykl wykładów:
01. Teoria Względności – Podstawy
02. Teoria Względności – Wyniki/Rezultaty
03. Teoria Względności – Testy
04. Teoria Względności – Zastosowania
05. Teoria Względności – Problemy
06. Teoria Względności – Błędne Interpretacje
07. Teoria Względności – Prekursorzy
08. Teoria Względności – Twórcy
09. Teoria Względności – Kulisy
10. Teoria Względności – Kosmologia Relatywistyczna
11. Teoria Względności – Czarne Dziury
12. Teoria Względności – Fale Grawitacyjne
13. Teoria Względności – Antygrawitacja
14. Teoria Względności – Kalendarium
Wstęp
06
Pomocnicze materiały do tych wykładów zostaną zamieszczone na
Platformie Dystrybucji Cyfrowej Virtualo w postaci eBooków.
Szczegółowe informacje dotyczące sygnalizowanych tam zagadnień
zainteresowani Czytelnicy znajdą w innych moich eBookach:
Z. Osiak: Szczególna Teoria Względności. Virtualo 2012.
Z. Osiak: Ogólna Teoria Względności. Virtualo 2012.
Z. Osiak: Antygrawitacja. Virtualo 2012.
Z. Osiak: Giganci Teorii Względności. Virtualo 2012.
Z. Osiak: Energia w Szczególnej Teorii Względności. Virtualo 2012.
Z. Osiak: Energy in Special Relativity. Virtualo 2011.
Z. Osiak: Encyklopedia Fizyki. Virtualo 2012.
Z. Osiak: Wykłady z Fizyki – Teoria Względności. Virtualo 2013.
Wykład 14
TEORIA WZGLĘDҭOŚCI
Kalendarium
dr Zbigniew Osiak
Plan wykładu
08
• Od Kopernika do Newtona
• Od Newtona do Maxwella i Riemanna
• Od Maxwella i Riemanna do Einsteina
• Era Einsteina: 1905-1955 *
• Ciekawe prace po 1955
* Numeracja prac Einsteina pochodzi z:
Z. Osiak: Giganci Teorii Względności. Virtualo 2012.
09
Od Kopernika do ҭewtona
Od Kopernika do ҭewtona
10
1543
Mikołaj Kopernik (1473-1543) zaproponował do opisu ruchu planet
i Słońca układ heliocentryczny. Zwrócił jako pierwszy uwagę na
względność ruchu i rolę układu odniesienia.
Giordano Bruno (1548-1600) 17 lutego w Rzymie został spalony na
stosie wyrokiem Inkwizycji za popieranie poglądów Kopernika.
1600
1609, 1619
Johannes Kepler (1571-1630) odkrył trzy prawa rządzące ruchem
planet.
Galileo Galilei [Galileusz] (1564-1642) sformułował zasadę względ-
ności, zwrócił uwagę na rolę doświadczenia w fizyce.
1632, 1638
Od Kopernika do ҭewtona
11
1637, 1644
René Descartes [Kartezjusz] (1596-1650) przekonywał, że językiem
nauki powinna być matematyka. Największym jego osiągnięciem by-
ło wprowadzenie (1637) pojęcia układu współrzędnych. Precyzyjne
sformułował (1644) zasadę bezwładności.
1675
Ole (lub Olaus) Christiansen Rømer (1644-1710) na podstawie obser-
wacji księżyców Jowisza doszedł do wniosku, że prędkość światła
ma skończoną wartość.
Sir Isaac Newton (1643-1727) sformułował (1665) prawo grawitacji,
stworzył (1687) podstawy mechaniki.
1665, 1687
12
Od ҭewtona do Maxwella i Riemanna
Od ҭewtona do Maxwella i Riemanna
13
Sir Isaac Newton (1643-1727) sformułował prawo grawitacji.
1665
Sir Isaac Newton (1643-1727) stworzył podstawy mechaniki.
1687
James Bradley (1693-1762) odkrył zjawisko aberracji światła gwiazd.
Obliczył wartość prędkości światła z pomiaru kąta aberracji.
1729
1733
Giovanni Girolamo Saccheri (1667-1733), usiłując udowodnić nie
wprost postulat o równoległych, otrzymał według niego bardzo dziw-
ne wyniki. Był pierwszym matematykiem, który mógł sformułować
geometrię nieeuklidesową.
Od ҭewtona do Maxwella i Riemanna
14
1743
Jean Le Rond d’Alembert (1717-1783) sformułował zasadę pozwala-
jącą opisywać ruchy ciał z więzami. Rola więzów ruchu w OTW nie
została jeszcze przeanalizowana, choć wydaje się, że będzie istotna.
Historycy nauki będą wtedy mogli dokładnie zbadać wkład tego ma-
tematyka w rozwój OTW.
1746
Pierre-Louis Moreau de Maupertuis (1698-1759), jako jeden z pier-
wszych (inspirowany zasadą Fermata), sformułował zasadę najmniej-
szego działania, według której cząstki poruszają się po trajektoriach,
wzdłuż których działanie jest najmniejsze.
Od ҭewtona do Maxwella i Riemanna
15
1772, 1785
Marquise Pierre Simon de Laplace (1749-1827) podał (1772) wzór na
rozwinięcie wyznacznika według wierszy lub według kolumn, wpro-
wadził (1785) operator (laplasjan) związany z pojęciem potencjału.
Gdyby nie on, to ktoś inny musiałby to zrobić.
1775
Leonhard Euler (1707-1783) przyczynił się do powstania hydrodyna-
miki (równanie Eulera).
Trzy równania Eulera bilansujące pęd cieczy doskonałej oraz równa-
nie bilansu energii, po odpowiednim uogólnieniu, można zapisać w
postaci znikającej dywergencji z tensora energii-pędu. Po znalezieniu
tensora krzywizny o znikającej dywergencji, Einstein mógł nadać
równaniom pola grawitacyjnego niezwykle elegancką postać.
Od ҭewtona do Maxwella i Riemanna
16
1782
Adrien Marie Legendre (1752-1833) zaproponował wielomiany niez-
wykle przydatne przy rozwijaniu funkcji w szeregi potęgowe. Poten-
cjał pola elektrycznego (grawitacyjnego), którego źródłem jest dowo-
lny rozkład ładunków (mas), można przedstawić w postaci szeregu
zawierającego człony: monopolowy, dipolowy, kwadrupolowy, oktu-
polowy itd.
1788
Joseph Louis de Lagrange (1736-1813) stworzył (1788) mechanikę
analityczną – równania Lagrange’a (funkcja Lagrange’a, lagranżjan).
Rozwinął rachunek wariacyjny. Bez prac Lagrange’a, Hamiltona oraz
Jacobiego nie pojawiłyby się eleganckie sformułowania STW i OTW
startujące z zasady najmniejszego działania.
Od ҭewtona do Maxwella i Riemanna
17
Tomas Young (1773-1829), jeden z twórców (1802) optyki falowej,
w szczególności wykazał (1817), że światło jest falą poprzeczną.
1802, 1817
1811, 1813
Sinéon Denis Poisson (1781-1840) zastosował (1811) matematyczną
teorię potencjału w elektrostatyce oraz rozszerzył ją (1813) w teorii
grawitacji na przypadek wewnątrz źródłowych mas – równanie Pois-
sona.
Wykorzystanie równania Poissona w newtonowskiej teorii stacjo-
narnego pola grawitacyjnego niewątpliwie ułatwiło Einsteinowi zna-
lezienie równań pola w ramach OTW. Równania Einsteina – w przy-
padku słabego, stacjonarnego pola, w przybliżeniu nierelatywistycz-
nym – redukują się do równania Poissona.
Od ҭewtona do Maxwella i Riemanna
18
1813, 1827, 1839
Carl Friedrich Gauss (1777-1855) wprowadził (1827) współrzędne
krzywoliniowe. Odkrył geometrię nieeuklidesową, ale nie opubliko-
wał wyników w obawie, że nie zostaną zaakceptowane. Z wielu do-
konanych przez niego odkryć w dziedzinie matematyki i fizyki wy-
mieńmy choćby powszechnie znane i stosowane “twierdzenie Gaus-
sa” (1813) oraz “prawo Gaussa” (1839).
1818, 1821
Augustyn Jean Fresnel (1788-1827) podał (1818) wzór na prędkość
światła w poruszającym się ośrodku zawierający tzw. współczynnik
unoszenia. Wykazał (1821), że światło jest falą poprzeczną.
Nikołaj Iwanowicz Łobaczewski (1793-1856) odkrył geometrię nie-
euklidesową.
1826
Od ҭewtona do Maxwella i Riemanna
19
1826
Heinrich Wilhelm Mathias Olbers (1758-1840) sformułował para-
doks fotometryczny, zwany też paradoksem Olbersa: “Skoro wszech-
świat jest statyczny, jednorodny i nieskończony w czasie i przes-
trzeni, to dlaczego niebo w nocy jest ciemne?”
Paradoks ten został rozwiązany dopiero prawie sto lat później w ra-
mach teorii rozszerzającego się wszechświata Friedmana. Olbers pró-
bował wytłumaczyć go, przyjmując, że materia międzygwiezdna po-
chłania zdążające ku Ziemi światło.
1827
Baron Augustin Louis Cauchy (1789-1857) wprowadził pojęcie ten-
sora. Sformułował matematyczne podstawy teorii elastyczności. Zde-
finiował tensory napięć i naprężeń. Podał równania ruchu dla ciał de-
formowalnych. Nazwa tensor została zaproponowana w 1900 przez
Woldemara Voigta (1850-1919).
Od ҭewtona do Maxwella i Riemanna
20
1828
George Green (1793-1841) wprowadził pojęcie potencjału elektrycz-
nego. Przedstawił twierdzenie, łączące całkę powierzchniową i obję-
tościową, nazywane twierdzeniem Greena.
1829, 1835
Gaspard Gustave de Coriolis (1792-1843) podał (1829) definicję pra-
cy i energii kinetycznej. Odkrył (1835) siłę bezwładności działającą
na poruszający się punkt w obracającym się układzie odniesienia – si-
ła Coriolisa.
1831, 1834, 1852
Michael Faraday (1791-1867) odkrył (1831) indukcję elektromagne-
tyczną. Wprowadził (1834) pojęcie linii sił. Zapoczątkował (1852)
polowe podejście do opisu zjawisk elektrycznych i magnetycznych.
Od ҭewtona do Maxwella i Riemanna
21
Janos Bolyai (1802-1860) niezależnie od Łobaczewskiego, ale sześć
lat później, również odkrył geometrię nieeuklidesową.
1832
1834, 1843
Sir William Rowan Hamilton (1805-1865) precyzyjnie sformułował
(1834) zasadę najmniejszego działania oraz zapisał równania ruchu
w tzw. kanonicznej postaci – równania Hamiltona (funkcja Hamilto-
na, hamiltonian). Opracował (1843) algebrę kwaternionów.
Dominique François Jean Arago (1786-1853) zaproponował, jak wy-
kazać doświadczalnie, że światło jest falą porzeczną.
1838
Od ҭewtona do Maxwella i Riemanna
22
1841, 1842-1843
Carl Gustav Jacob Jacobi (1804-1851) wprowadził (1841) wyznacz-
nik funkcyjny – jakobian. Nadał (1842-1843) równaniom ruchu nową
postać (Równania Hamiltona-Jacobiego).
1842
Christian Johann Doppler (1803-1853) teoretycznie uzasadnił wpływ
ruchu źródła i obserwatora na częstotliwość fal. Bez znajomości op-
tycznego zjawiska Dopplera niemożliwe byłoby odkrycie ucieczki
galaktyk.
Julius Robert von Mayer (1814-1878) sformułował zasadę zachowa-
nia energii.
1845
Od ҭewtona do Maxwella i Riemanna
23
1845, 1854
Sir George Gabriel Stokes (1819-1903) badał (1845) przepływ cieczy
z uwzględnieniem tarcia wewnętrznego. Podobne wyniki niezależnie
uzyskali Navier, Poisson, oraz Saint-Venant. Prace te okazały się
przydatne przy konstrukcji tensora energii-pędu lepkiej cieczy. Sfor-
mułował (1854) twierdzenie umożliwiające zamianę całek powierz-
chniowych na krzywoliniowe (twierdzenie Stokesa).
Wilhelm Eduard Weber (1804-1891) zaproponował prawo oddziały-
wania poruszających się ładunków elektrycznych.
1846, 1848
Herman Ludwig Ferdinand von Helmholtz (1821-1894) odkrył nieza-
leżnie od Mayera zasadę zachowania energii.
1847
Od ҭewtona do Maxwella i Riemanna
24
1848, 1849, 1850, 1851
[Armand] Hippolyte Louis Fizeau (1819-1896) jako pierwszy zmie-
rzył (1849) wartość prędkości światła w laboratorium metodą “koła
zębatego”. Wykazał (1850), że wartość prędkości światła w wodzie
jest mniejsza niż w powietrzu. Potwierdzało to falową teorię światła.
Pomiary wartości prędkości światła wykonane (1851) w spoczywają-
cej i poruszającej się wodzie wskazywały, że klasyczny wzór na skła-
danie prędkości nie jest prawdziwy w przypadku światła. Badał
(1848) efekt Dopplera dla fal świetlnych.
1850
Jean Bernard Léon Foucault (1819-1868) zmierzył metodą obracają-
cego się zwierciadła, że wartość prędkości światła w wodzie jest
mniejsza niż w powietrzu. Dowodziło to falową teorię światła.
Od ҭewtona do Maxwella i Riemanna
25
1854
Georg Friedrich Bernhard Riemann (1826-1866) wprowadził pojęcie
n-wymiarowej zakrzywionej przestrzeni z zadaną lokalnie metryką
w postaci kwadratowej formy różniczkowej.
1856
Wilhelm Eduard Weber (1804-1891) i Rudolf Kohlrausch (1809-
1858) zmierzyli wartość prędkości światła metodą pomiarów elek-
trycznych.
Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811-1877) pierwszy zaobserwował
anomalny obrót peryhelium Merkurego.
1859
Od ҭewtona do Maxwella i Riemanna
26
Gabriel Lamé (1795-1870) rozwinął teorię współrzędnych krzywoli-
niowych.
1859
1861, 1864, 1865
James Clerk Maxwell (1831-1879) odkrył (1861) prąd przesunięcia.
Podał (1864) określenie pola elektromagnetycznego. Przedstawił
(1865) zbiór dwudziestu równań opisujących pole elektromagnetycz-
ne. Przewidział (1865) istnienie fal elektromagnetycznych. Sformuło-
wał (1865) koncepcję o elektromagnetycznej naturze światła. Stwo-
rzył elektrodynamikę.
1862
Herman Günter Grassmann (1809-1877) wprowadził pojęcie iloczy-
nu skalarnego i wektorowego. Stworzył podstawy współczesnej ana-
lizy wektorowej.
Pobierz darmowy fragment (pdf)
