15. Элементы теории относительности

---

15. Элементы теории относительности 
Во второй половине XIX в. Максвелл, развивая свою теорию электромагнетизма, показал, что свет - 
электромагнитная волна. Уравнения Максвелла показали, что скорость света с≈3·10
8
м/с. Предсказанная скорость света 
совпала с экспериментально измеренным значением в пределах погрешности. Но в какой системе отсчета (СО) 
с≈3·10
8
м/с? Опыты А.Майкельсона и Э. Морли обнаружили независимость скорости света от выбора СО. Противоречия 
между механикой Ньютона и электродинамикой Максвелла послужили стимулом для создания А. Эйнштейном теории 
относительности (1905). Отдельные следствия специальной теории относительности (СТО) были получены еще до 
А.Эйнштейна голландским физиком Г.А.Лоренцем, англичанином Д.Фицджеральдом. Большой вклад в развитие идей 
СТО внесли А.Пуанкаре, Г.Минковский, Дж.Лармор и другие. Заслугой Эйнштейна является то, что он сумел найти 
истоки этих явлений, сформулировав их в виде постулатов, и на их основе получить новые следствия. 
ПОСТУЛАТЫ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ 
А. Эйнштейн пришел к выводу, что обнаруженные им в электромагнитной теории противоречия обусловлены 
предположением существования абсолютного пространства.
Первый постулат: 
законы физики имеют одинаковую форму во всех 
инерциальных системах отсчета
. Этот постулат явился обобщением 
принципа относительности Ньютона не только на законы механики, но и на 
законы остальной физики. Первый постулат — 
принцип относительности
. 
Иначе его можно сформулировать следующим образом: 
законы, 
описывающие любые физические явления, во всех инерциальных системах 
отсчета (ИСО) должны иметь одинаковый вид
. Этот вывод называется 
релятивистской инвариантностью законов физики.
Второй постулат: 
свет распространяется в вакууме с постоянной и 
одинаковой скоростью с, не зависящей от скорости источника или 
наблюдателя
.
Эти два постулата образуют основу теории относительности А. Эйнштейна. 
КИНЕМАТИЧЕСКИЕ
СЛЕДСТВИЯ
СТО.
ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ
ОДНОВРЕМЕННОСТИ(ЗАМЕДЛЕНИЕ
ВРЕМЕНИ)
Согласно представлениям классической механики два события, происходящие одновременно в какой-либо ИСО, 
являются одновременными и в любой другой ИСО. Это следует из ньютоновской концепции абсолютного времени. Из 
второго постулата теории относительности, согласно которому скорость распространения сигналов является величиной 
конечной, следует, что в разных ИСО время течет по-разному. Поэтому согласно теории относительности события, 
являющиеся одновременными в одной ИСО, неодновременны в другой ИСО, движущейся относительно первой.
Например, для наблюдателя внутри ракеты будильники А и В, срабатывающие по световому сигналу от 
источника, находящегося от них на одинаковом удалении, зазвонят одновременно. Для наблюдателя, относительно 
которого ракета движется, будильник А удаляется от точки вспышки, а будильник В - приближается. Следовательно, 
будильник А зазвенит позже (скорость света во всех ИСО одинакова, а до А свету надо пройти большее расстояние, чем 
до В). 
Промежуток времени между двумя событиями имеет наименьшее значение в системе отсчета, связанной с 
движущимся объектом, где происходит исследуемое явление, которое определяется по формуле:
 
Из этой формулы следует, что длительность одного и того же процесса различна в системах K и K
1
, 
движущейся 
относительно системы К. В системе K
1 
длительность процесса Δt больше. Следовательно, он протекает медленнее, чем в 
системе К. Время Δt
0
, отсчитываемое по часам, которые движутся вместе с телом, называют собственным временем. Оно 
самое короткое; наблюдается релятивистский