Основные положения и следствия специальной теории относительности

Важную роль в развитии естествознания сыг­рал принцип относительности, впервые сформулированный Г. Галилеем для механи­ческого движения, — механическое движение относительно, и его характер зависит от систе­мы отсчета.

А. Пуанкаре распространил принцип относи­тельности на все электромагнитные процессы, а А. Эйнштейн использовал его для специаль­ной теории относительности.

Современная формулировка принци­па относительности такова: все инерциальные системы отсчета равноправны между со­бой (неотличимы друг от друга) в отношении протекания физических процессов, или, дру­гими словами, физические процессы не за­висят от равномерного и прямолинейного дви­жения системы отсчета.

Специальная теория относительности, прин­ципы которой сформулировал в 1905 г. А, Эйнш­тейн, представляет современную физическую теорию пространства и времени. В основе спе­циальной теории относительности лежат посту­латы Эйнштейна:

1) принцип относительности: никакие опы­ты (механические, электрические, оптиче­ские), проведенные в данной инерциальной системе отсчета, не дают возможности об­наружить, покоится ли эта система или дви­жется равномерно и прямолинейно; все за­коны природы инвариантны по отношению к переходу от одной инерциальной системы к другой;

2) принцип постоянства скорости света: скорость света в вакууме не зависит от ско­рости движения света или наблюдателя и оди­накова во всех инерциальных системах от­счета.

Эйнштейн решает пересмотреть понятия прост­ранства и времени. Это приводит к относитель­ности понятия размеров тел, т.е. одно и то же тело имеет разную длину, если оно движется с разной скоростью относительно масштаба, с помощью которого она измеряется. Тоже со временем: промежуток времени, в течение ко­торого длится какой-либо процесс, различен, если измерять его часами движущимися с раз­личной скоростью. Таким образом, размеры тел и промежутки времени приобретают смысл от­носительных величин.

Используя теорию относительности, можно соединить понятия пространства и времени в единое четырехмерное пространство сущест­вования материи, если пространственные коор­динаты оставить прежними х₁, х₂, х₃ а четвертую координату представить в виде x₁=ct, где с — скорость света, t — время, выраженное в обычных единицах.

В результате в один и тот же момент времени в одной и той же точке трехмерного простран­ства может находится только один объект, а в другой момент времени его можно заменить на другой. В одной и той же точке пространства может находиться много различных объектов, но в различные моменты времени, т.е. простран­ство вмещает больше объектов, чем кажется. Таким образом, определена неразрывная связь пространства и времени.