Fizika | Felsőoktatás » Benczur Tamás - Történeti áttekintés

Történeti áttekintés Készült Benczur Tamás eredeti jegyzetei alapján MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 1 Történeti áttekintés Semmi kétség afelől, hogy minden megismerésünk a tapasztalattal kezdődik. Mert mi hozná máskülönben működésbe a megismerőképességet, ha nem a tárgyak, amelyek érzékeinket ingerlik és részint maguktól keltenek képzeteket, részint értelmi tevékenységünket hozzák mozgásba, hogy ezeket összehasonlítsa, összekapcsolja vagy szétválassza, és így az érzéki benyomások nyersanyagát a tárgyak olyan megismerésévé dolgozza fel, amelynek tapasztalat a neve? Az idő szempontjából tehát semmiféle megismerés sem előzi meg a tapasztalatot, hanem vele kezdődik minden megismerés. (I. Kant 1724-1804: A tiszta ész bírálata) MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 2 Történeti áttekintés Tapasztalat (posteriori) az empirikus ismeret forrása Induktív úton a Maxwell egyenletekig

1873 MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 3 Történeti áttekintés 1269. Petrus Peregrinus – gömb alakú mágnes erővonalai meridián irányúak, szembenálló pólusban találkoznak – „Pólus-elrendezés” MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 4 Történeti áttekintés 1600 Williem Gilbert (1544-1603) Erzsébet királyné udvari orvosa – A Föld olyan, mint egy nagy mágnes iránytű-elmélet – A mágneses tű kettétörve két darab mágnestű – Mágnestű elhajlás a vízszinteshez képest szélességi fokok meghatározása – Elektrosztatikai jelenségek vizsgálata – A mágnesnek forgató erőhatása van, az elektromos hatás vonzó MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 5 Történeti áttekintés XVII. sz eleje: Otto Guericke magdeburgi polgármester – dörzselektromos gép (60 évre elfelejtik) Kepler: a bolygók mozgása a Nap mágneses hatására történik Newton – a mágneses vagy az elektromossá tett

anyag valamilyen fluidummal (effluvium) tölti meg maga körül a teret – igen kis távolságra az elektromos erőkön keresztül hatnak az anyagrészecskék egymásra MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 6 Történeti áttekintés XVIII. sz kvalitatív vizsgálatok (nem méréssel, csak a hatást figyelték) 1800. Volta galvánelemek XIX. sz kvantitatív vizsgálatok (méréssel alátámasztva) Törvényszerűségek MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 7 Történeti áttekintés 1767. Joseph Priestley (oxigén felfedezője) – elektrosztatikai vizsgálatok – összefoglaló Stephen Gray (1666-1736) angol főúr – egyes anyagok vezetik az elektromosságot – a nem elektromos anyagok (szigetelők) elektromos állapotba hozhatók – az elektromos hatás tovább vezethető (888 lábra vezette az elektromos állapotot) – jelzések vihetők így át távíró gondolata – a testek villamos állapota azok felületével és nem térfogatával

vannak kapcsolatban MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 8 Történeti áttekintés Charles Dufay (1698-1739) a francia királyi kertek felügy. – Kétféle villamosság felfedezése » üvegelektromosság » gyantaelektromosság – effluvium és affluvium (két-folyadék elmélet) Leideni palack Üvegpalackba zárt víz „villanyozása” – Musschenbrock leideni professzor és – Von Kleist cammini (pomeránia) plébános egyidőben, de külön MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 9 Történeti áttekintés Leideni palack Cél: megakadályozni, hogy a feltöltött test egy idő után elveszítse töltött állapotát MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 10 Történeti áttekintés Benjamin Franklin (1706-1790) első amerikai tudós – villámhárító alapja: hegyes fémtűvel egy testet töltéssel lehet ellátni és a töltést le lehet szedni – sárkány-kísérlet: a légköri elektromosság segítségével is fel lehet

tölteni a Leideni palackot – az elektromos töltés, mint fogalom bevezetése » csak pozitív töltés van » negatív elektromos töltés az, ha az anyag az elektromos töltéstől meg van fosztva (hiány a normális állapothoz képest) MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 11 Történeti áttekintés Franklin nem tudott választ adni arra a kérdésre, hogy két csupasz (töltés-hiányos) test miért taszítja egymást. Aepinus (1724-1802) – az elektromosságtól megfosztott anyagrészek pontosan úgy taszítják egymást, mint az elektromos töltést alkotó anyag részecskéi – a töltés dörzsöléskor nem keletkezik, hanem szétválasztódik MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 12 Történeti áttekintés Mérő elektrosztatika Newton nyomán: a töltött testek között távolba ható erők törvényszerűségeit keresték. Priestley, Cavendish, Robinson, Coulomb (~1767) Charles Coulomb (1736-1806) hadmérnök, akadémiai tag – Coulomb

törvény Cavendish nem publikálta időben az eredményeit (1879ben a hagyatékban találta meg Lord Kelvin) – töltésarányok összekötött vezetőkön – a kapacitás gondolata – dielektrikumok tulajdonsága, a töltésbefogadó képesség változása – ellenállás fogalma (víz/vas arány) MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 13 Történeti áttekintés 1811. Poissoni – a gravitációra kidolgozott matematikai apparátus alkalmazása villamos jelenségekre – 1824. Magnetosztatikára alkalmazás Newton törvény: pontrendszer erőhatása egy tetszés szerinti pontban: Potenciál – MSc Villamosságtan mi V = G∑ i = n ri Történelmi Áttekintés 14 Történeti áttekintés Laplace (1749-1827) akadémia tagja, belügyminiszter Napóleon alatt Ha töltés is jelen van: Laplace-Poisson ∂ 2V ∂ 2V ∂ 2V + 2 + 2 = −4πρ 2 ∂x ∂y ∂z MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 15 Történeti áttekintés Karl Friedrich Gauss

és Green öltöztette az elektrosztatikát a mai alakjába Karl Friedrich Gauss (1777-1855) – kőműves fia, Göttingeni professzor – xn-1=0 megoldásaiból körzővel, vonalzóval szerkesztett sokszögek. 17 oldalú sokszög került a sírjára – 9 évesen: 1+2+.+60=30*61=1830 MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 16 Történeti áttekintés Alessandro Volta (1745-1827) paviai egyetemi professzor Állandó egyenáram előtte Luigi Galvani bolognai anatómus professzor – békacomb rángatózás dörzselektromos hatásra szikra elektromágneses hullám Bonckésbékacomb (mint antenna) A rézhorogra tűzött békacomb a vasrácshoz érve rángatózik. Szerinte: állati-elektromos jelenség MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 17 Történeti áttekintés Volta megismétli a Galvani kísérletet, és rájön: a lényeg a két különböző fém érintkezésében van. – Elektroszkópot készít – Volta telep Az így nyert elektromosság és a

dörzselektromosság azonos. Azt hitte, hogy a fémeknek nincs szerepe és az áram bármeddig keringhet (örökmozgó). MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 18 Történeti áttekintés Humphry Davy (1778-1829) – megállapítja, hogy a Galván elemben kémiai folyamat játszódik le Az elektrokémia kiindulópontja Lényeg: van nagy intenzitású áramerősséget produkáló berendezés a kísérletekhez XIX. század első fele MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 19 Történeti áttekintés Az áram mágneses tere Régről ismert: villámcsapás mágnesessé válnak közelében az acéltárgyak Ezen az elven mérik ma is, hogy mekkora lehetett a villám áramerőssége Hans Oersted (1820, koppenhágai professzor) – Az összes természeti jelenséget egyetlen alapvető ősprincípium különböző megjelenési formája – Évekig kereste a kapcsolatot az elektromos és mágneses hatások között MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés

20 Történeti áttekintés Oersted hatására további kísérletek Biot és Savart (1820) kísérletek r ds r r r I ds × r dH = ⋅ 3 4π r a matematikai alakot Laplace adta Biot: a Föld mágneses tér vizsgálata (2000 méteres magasság, Gay-Lussac 7000 méteres magasság). A mágneses tér nem változott a mérések szerint. MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 21 Történeti áttekintés André Ampére (1775-1836) fizika professzor – két áramelem egymásra hatása arányos az áramok szorzatával F ~ k ⋅ I1 I 2 – kapcsolat a Biot-Savart törvénnyel: r r r ds × r B =∫I 3 r s r r r dF = Ids × B MSc Villamosságtan áramelemre ható erő Történelmi Áttekintés 22 Történeti áttekintés Michael Faraday (1790-1867) könyvkötő inas, Davy laboránsa, titkára. 1824-től a Royal Socity tagja, minden idők legnagyobb kísérleti fizikusa – 1820. Bekapcsolódik a kísérletekbe, minden korábbi kísérletet újra mér – indukció

törvény – elektrolízis segítségével behatolás a mikrofizika világába – dielektrikum – Faraday-forgatás, diamágnesesség – paramágnesesség MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 23 Történeti áttekintés Faraday szakított a Newtoni szemlélettel Nem próbálta a matematikai témákba erőltetni az eredményeit Maxwell: „Faraday lelki szemével az egész teret átívelő erővonalakat látott ott, ahol a matematikusok távolba ható erőközpontokat láttak; Faraday közeget látott ott, ahol ők semmi mást, mint távolságot láttak; Faraday a jelenségek lényegét, a közegben végbemenő tényleges hatásokban kereste, míg amazok megelégedtek azzal, hogy megtalálták azt valamilyen távolba ható erőben.” MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 24 Történeti áttekintés James Clerk Maxwell (1831-1879) skót, a XIX. Század legnagyobb elméleti fizikusa, a klasszikus fizika befejezője – Kitűnő matematikusi képesség

– Faraday nagy tisztelője és eredményei alapján elektrodinamika axióma rendszerének lefektetője az 1873 A treatise on electricity and magnetism MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 25 Történeti áttekintés Az elektromágneses hullámok létének matematikai kifejezése az eltolási áram szerepeltetésében van Bármely dielektrikumban az elektromos térerősség hatására az elektromos töltések semleges helyükből eltolódnak és így az elektromos tér változásával áramot kapunk 13 évvel később (1886-ban) Hertz kísérletei MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 26 Történeti áttekintés Heinrich Hertz (1857-1894) – Bebizonyította az elektromágneses hullámok létét és azoknak a fényhullámokkal azonos viselkedését. Popov (1859-1906) – 1895. első vevőkészülék – 1896. első rádiókapcsolat két épület között Marconi (1874-1937) – 1896. bemutató kísérletek Londonban – 1899. Rádiókapcsolat a La

Manche csatornán keresztül – 1901. Rádiókapcsolat az Atlanti óceánon keresztül Karl Ferdinand Braun (1850-1918) – 1897. Félvezetők egyenirányító hatása – 1897. Katódsugárcső – 1898. Csatolt körű Braun adó és kristálydetektor MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 27 Történeti áttekintés Elektromágneses fényelmélet az elektrodinamika és az optika találkozása – Newton, Huygens, Young » Young (1773-1829) csodagyerek, kétévesen olvasott. Zenész, festő, nyelvész, orvos, fizikus. Részt vett a Rosette-i kő megfejtésében. a fény periodikus hullámvonalakból áll interferencia (a hullámtermészet bizonyítása) Sokáig tartotta magát a fény korpuszkuláris elmélete MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 28 Történeti áttekintés Kétféle szubsztancia a fényhullám hordozója? Polarizációs kísérletek – Young: az éterrészek a haladás irányára merőlegesen végzik rezgésüket (transzverzális)

Fresnel: a hullámvonulat egyenlete   x  a ⋅ sin  ω ⋅  t −  + α    c  A mechanikai étermodellel jó eredmény jött ki MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 29 Történeti áttekintés 1849. Fizeau – fény terjedési sebesség mérés – kapcsolat a fény és az elektromágneses jelenségek között Maxwell I, II-ből síkhullám levezethető Az elektromágneses hullámok a fény sebességével terjednek, és transzverzálisak. E és H merőleges a haladás irányára. c c 2 v= ; v = ; n = ε r µr n ε r µr MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 30 Történeti áttekintés 1875. Henrik Lorentz (1853-1928) leideni fizika professzor megoldja a Maxwell-egyenleteket anyag jelenlétében: – az E és a H tangenciális komponense és a D és B normális komponense folytonosan megy át különböző jellemzőkkel bíró anyagok határfelületén Az optika minden törvényét sikerül az

elektromágneses fényelméletből levezetni. MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 31 Történeti áttekintés 1886. Hertz kísérletileg kimutatja: – az elektromágneses hullámok és a fényhullámok azonosságát Csúcspont a klasszikus elektrodinamikában: Lorentz elektron elmélete – az elektromágneses jelenségek hordozója az anyagtól mentes éter – létrehozója az elektromos töltések mozgása – az egyenletesen mozgó töltések vagy nyugvó töltések a sztatikus vagy stacionárius teret hozzák létre, a gyorsító töltések pedig az elektromágneses hullámokat MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 32 Történeti áttekintés Lorentz erőtörvény (kölcsönhatás): r r r r F = qE + q v × B ( ) Az elektromágneses hullámok és az anyag kölcsönhatása éppen abban áll, hogy a beérkező hullám elektromágneses tere erőhatást gyakorol a töltésekre, megváltoztatja azok mozgási állapotát, így a beeső hullám és a

megváltoztatott mozgásállapotú anyagrészecskék által kisugárzott hullám együttesen jelentkezik, mint eredő hullám. MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 33 Történeti áttekintés A prerelativisztikus fizika világképe A fizika feladata lényegében a két alapvető szubsztancia, az éter és a matéria, vagyis a közönséges értelembe vett, megfogható anyag vizsgálatára szorítkozik. Az éter veszi át a newtoni abszolút tér, a helyes vonatkoztatási rendszer szerepét, és hordozója az elektromágneses jelenségeknek. Az anyag ebben a térben mozog és az ehhez viszonyított mozgástól függően lép kölcsönhatásba az éter rezgési állapotával, vagyis az elektromágneses hullámokkal. MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 34 Történeti áttekintés 1600 Gilbert Mágneses jelenségek 1672 Guericke Dörzselektromos gép 1709 Hauksbee gázkisülés 1729 Gray influencia, vezetés, szigetelés 1733 Dufay kétféle

elektromosság 1745 Musschenbroek Leideni palack Franklin + és - töltés, csúcshatás, villámhárító, töltésmegmaradás Kvalitatív elektrosztatika 1705 1767 MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 35 Történeti áttekintés Kvantitatív sztatika 1767 Priestley Aepinus Cavendish Coulomb 1784 Galvani Volta egyenáram Davy 1811 MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 36 Történeti áttekintés tér ÁramMágneses 1811 Elektromágneses tér 1831 1900 Poisson Oersted (Biot-Savart) Ampére Ohm dΦ Ui = − dt Faraday Weber Thomson Maxwell Hertz Lorentz MSc Villamosságtan ω= 1 LC Történelmi Áttekintés 37 Történeti áttekintés Einstein Azt mondhatjuk, hogy Maxwell előtt a fizikai valóságot amennyiben az a természetben lefolyó jelenségeket volt hivatva reprezentálni, úgy fogták fel, hogy az anyagi részecskékből áll, amelynek változása csak mozgás, amelyet közönséges differenciálegyenletek írnak le.

Maxwell óta viszont a fizikai realitást úgy képzeljük, hogy azt folytonos tér reprezentálja, amelyet parciális differenciálegyenletek írnak le és amelynek mechanikai értelmezése nem lehetséges. A valóság fogalmának ez a változása a legmélyebb és leggyümölcsözőbb, amelyet a fizika Newton óta tapasztalt. MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 38 Történeti áttekintés Hő és energia Hőmérséklet-Hőtartalom Galilei – barotermoszkóp Ferdinand (toscan herceg) – alkoholos hőmérő (kb. 1660) Anders Celsius (1701-1744) svéd asztronómus Celsius-skála (1742) Fahrenheit-skála (1714) Kelvin-skála (1851) 0 – 100 -32 – 212 273,15 – 373,15 9 °  t C = 32 + t  F = (273,15 + t )K 5  Áttekintés  MSc Villamosságtan Történelmi ( ) ° 39 Történeti áttekintés Caloricum-elmélet (Joseph Black /1728-1799/) Hőmennyiség értelmezése, fajhő fogalma „A Caloricum olyan rugalmas folyadék, fluidum, amelynek egyes

részei egymást taszítják, ugyanakkor a közönséges vagy ponderábilis anyag részei vonzzák őket az anyag minőségétől és halmazállapotától függő módon.” Rumford gróf (Benjamin Thomson /1753-1814/) „A hő nem lehet más, mint mozgás, amely mechanikai súrlódás következtében folyamatosan jön létre.” MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 40 Történeti áttekintés Joseph Fourier (1768-1830) Napóleon kedvenc tudósa Elmélet a hővezetésről: Legegyszerűbb esetben a térbeli változást különböző argumentumú szinusz függvények kombinációjával lehet leírni Fourier-sorfejtés James Watt (1736-1819) műszerész – gőzgép fejlesztése – centrifugál regulátor Leonard Carnot (1796-1832) francia mérnökkari tiszt – Carnot-ciklus: – Hőerőgép hatásfoka: MSc Villamosságtan Q1 − Q2 η= Történelmi Áttekintés Q1 Q1 Q2 = T1 T2 41 Történeti áttekintés Hő kinetikus elmélete A hő az anyagi részecskék

mozgása. Az energiamegmaradás törvénye: Julius Robert Mayer (1814-1878) orvos – véroxidáció James Joule (1818-1899) sörfőzde tulajdonos – hő munkaegyenértéke 2 2 Q ~ I ⋅ R ⋅t Hermann von Helmholtz (1821-1894) katonaorvos-fizikus – energiamegmaradás tétele MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 42 Történeti áttekintés Rudolf Clausius (1822-1888) – A termodinamika II. főtétele, entrópia fogalom bevezetése Zárt rendszerben a különböző hőmérsékleten lévő testek előbb-utóbb egy közös hőmérsékletet vesznek fel. I. főtétel – Egy zárt rendszer energiája állandó. II. főtétel dU = dQ + dA – Egy zárt rendszer entrópiája csak növekedhet. dQ ≤ Tds MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 43 Történeti áttekintés William Thomson (Lord Kelvin /1824-1907/) Ludvig Boltzmann (1844-1906) Entrópia és valószínűség Entrópia és gázállapot valószínűség kapcsolata főtétel nem abszolút

igaz a II. Új fogalmazás: Ha egy gáz olyan állapotban van, hogy entrópiája lényegesen kisebb a lehetséges legnagyobb értéknél, akkor igen nagy annak a valószínűsége, hogy egy későbbi időpontban végzett mérésnél nagyobb entrópiaértéket fogunk találni. MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 44 Történeti áttekintés Kiderült: a valóságban a mikrojelenségek nem a klasszikus mechanika törvényeinek engedelmeskednek, hanem a kvantummechanika valószínűségi törvényeinek. Anyagszerkezet és elektromosság: a klasszikus atom modell Katódsugárcső kísérletek 50 éven át Joseph John Thomson (1856-1940) – 1897. Felfedezi az elektront 1895. Röntgen sugár felfedezése 1896. Becquerel felfedezi a radioaktivitást 1898. A Curie házaspár felfedezi a rádiumot MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 45 Történeti áttekintés Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) Innovációs csúcs: – 1895. november 8 első megfigyelések

– 1895. decemberében közli eredményeit – 1896. január 20-án Angliában egy eltört kar csontjait röntgensugár segítségével illesztik össze A gázkisülésekkel kapcsolatos vizsgálatok másik eredménye a csősugarak felfedezése (pozitív töltésű nagy tömegű részecskék). Tömegspektrometria: az atomok tömegének mérése elektromos és mágneses elhajlítás segítségével MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 46 Történeti áttekintés Dmitrij Mengyelejev (1834-1907) – 1869. Periódusos rendszer J. J Thomson – 1906. Nobel-díj a katódsugárzás részecske jellegének felfedezéséért G. P Thomson (J J T fia) – 1937. Nobel-díj az elektron hullámtermészetének kísérleti kimutatásáért Millikan (1868-1953) – 1916. Meghatározza az elektron töltésének értékét Ernest Rutherford (1871-1937) – 1911. Rutherford-féle atommodell » az atommag az atom tejes térfogatához képest kis méretű pozitív töltésű » a mag

körül keringő elektronok száma megegyezik az elem rendszámával MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 47 Történeti áttekintés Az atomok által kibocsátott fény vonalas spektruma Gustav Robert Kirchoff (1824-1887) – 21 évesen állította fel a hálózatelmélet alapjául szolgáló egyenleteit Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899) – Ha egyes gázok vagy gőzök atomjaival energiát közlünk, akkor azok a rájuk jellemző vonalas spektrumot bocsátják ki. Ugyanezek az atomok viszont képesek a kibocsátott rezgések hullámhosszával egyező hullámhosszal rendelkező fényt abszorbeálni. Kvantummodell (Bohr) MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 48 Történeti áttekintés Az elektromágneses éter-elmélet tarthatatlan. A fizikai elmélet krízise: a jelenségek egy csoportja nem illeszthető az adott elmélet kereteibe. Az atomelmélet ellenzői a XIX. század végén vereséget szenvedtek MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 49

Történeti áttekintés Relativitáselmélet MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 50 Történeti áttekintés Albert Michelson (1852-1931) első Nobel-díjas amerikai fizikus Kísérlet a Föld éterhez képesti mozgásának meghatározására – Probléma a fénysebesség mérésénél (nem számít, hogy a Föld forgás irányába vagy más irányba halad a fény) Magyarázat próba: A mozgó Föld magával ragadja a körülötte lévő étert, és így a környezetében a fényjelenségek úgy folynak le, mintha a Föld valóban nyugalomban lenne az éterhez képest. MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 51 Történeti áttekintés Abberáció jelensége 1728. Bradley Egy csillagból jövő fény észlelésekor a távcső tengelyét kissé más irányba kell beállítani, attól függően, hogy a Föld milyen mozgást végez a csillagból jövő fény irányához képest. Magyarázat: a Föld a nyugvó éteren keresztül halad anélkül, hogy az

étert magával ragadná. ELLENTMONDÁS!! Egyéb próbák a nyugvó éter kimutatására MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 52 Történeti áttekintés Az éter az elektrosztatikus és a magnetosztatikus terek hordozója is. Lehet-e az elektromosan töltött testek „abszolút mozgását”, vagyis az éterhez képesti mozgását kísérleti úton kimutatni? Trouton-Noble – 1903. Sikertelen kísérletek Voight – 1887. Milyen kapcsolatban kell lennie egy álló és egy mozgó koordináta-rendszer koordinátáinak egymással, ha azt akarjuk, hogy a fény terjedési sebessége mindkét koordináta-rendszerben ugyanakkora legyen? Válasz: nincs abszolút idő, áttéréskor az időt is transzformálni kell. MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 53 Történeti áttekintés Lorentz – éterrel való kölcsönhatás hipotézis (rudak rövidülése az éterben mozgáskor) Poincaré – relativitás elve megnevezés, a relativisztikus elmélet

matematikája Mach – az „abszolút idő” nem létezik – filozófiai adalék Albert Einstein (1879-1955) – bukott diák, fizikatanár (1900), III. osztályú szabadalmi szakértő (1905) 1904. Lorentz – az elektrodinamika alapegyenleteinek azonos alakúaknak kell lenni az egymáshoz képest egyenes vonalú egyenletes mozgást végző koordináta-rendszerek bármelyikében (még abszolút időt használ) MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 54 Történeti áttekintés Einstein: Elveti az abszolút tér és idő fogalmát. Nincs kitüntetett koordináta-rendszer (szükségtelen az éter fogalma) A speciális relativitáselmélet univerzális elve: „A fizika törvényei invariánsak a Lorentz-transzformációval szemben, ha az egyik inerciarendszerről át akarunk térni egy másik, tetszés szerint választott inerciarendszerre.” Lorentz-transzformáció: x 2 + y 2 + z 2 − c 2t 2 = 0 x′ = 1 v2 1− 2 c MSc Villamosságtan x′ 2 + y ′ 2 + z ′

2 − c 2 t ′ 2 = 0 (x − vt ); y′ = y; z′ = z; t ′ = Történelmi Áttekintés 1 v  ⋅t − 2 v2  c 1− 2 c  x  55 Történeti áttekintés Tömeg-energia ekvivalencia Minkowski (1908) „négydimenziós világ” Az elektrodinamika alaptörvényei változatlanul érvényesek maradnak a relativitáselméletben is. Az alaptörvények azonos alakúak bármilyen inerciarendszerben, ha az áttérést a Lorentz-transzformáció szerint végezzük. MSc Villamosságtan Történelmi Áttekintés 56 Történeti áttekintés Einstein Ha egy test E energiát sugárzás alakjában kibocsát, akkor annak tömege E/c2 értékkel le fog csökkenni. Egy test tömege az energiatartalmának mértéke. Planck: E= m0 c 2 r d r F = (mv ) ; m = dt v2 1− 2 c Tömeg-energia ekvivalencia: MSc Villamosságtan E = mc 2 Történelmi Áttekintés m0 2 v 1− 2 c 57