Пространство, время, принципы относительности

Существует две концепции пространства и времени.

Субстанциональная концепция рассматривает пространство и время как самостоятельные сущности, природа которых неизменна, а свойства не зависят от физических процессов.

Реляционная концепция рассматривает пространство и время как особые формы организации, свойства которых определяются отношениями между объектами.

В классической науке утвердилась субстанциональная ньютоновская концепция, согласно которой пространство – это пустая протяженность, обладающая особым набором свойств (бесконечность, непрерывность, однородность, изотропность, трехмерность). Время – это пустая длительность, обладающая такими свойствами как бесконечность, непрерывность, одномерность, равномерность, анизотропность.

Принцип относительности Галилее: во всех инерциальных системах отсчета механические процессы инвариантны. Принцип относительности выражает независимость законов движения от системы отсчета. Классическая концепция пространства и времени математически выражена в преобразованиях Галилея (например, V=V₀+V₁). В теории относительности изменяется образ пространства и времени. Субстанциональная концепция заменяется реляционной. Эйнштейн расширил принцип относительно Галилея: во всех инерциальных системах все физические законы одинаковы.

Инерциальные системы – это системы, которые движутся прямолинейно и равномерно относительно друг друга.

Специальная теория относительности устанавливает неразрывную связь пространства и времени, зависимость пространственно-временных характеристик от скорости движения, вводит понятие четырехмерного пространства-времени. Следствия: сокращение длины тела в направлении его движения; замедление течения времени; изменение массы в зависимости от скорости.

Общая теория относительности устанавливает связь пространственно-временных характеристик с движущейся массой. Следствия: искривление пространства вблизи большой тяготеющей массы; замедление течения времени.

Принцип относительности в общей теории, утверждает инвариантность физических законов во всех системах отчета (инерциальных и неинерциальных).

Теория относительности установила единство пространства-времени, массы и энергии, тяготения и инерции.

В гравитационном поле (тяготении) проявляется тяжелая масса (весовая). Сила тяготения определяется массой тела, тела с разной массой в данном поле тяготения движутся одинаково. В ускоренном движении проявляется инертная масса.