Партнеры
Вход в систему
Яндекс.Метрика
on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 24 гостя.

Постулаты специальной теории относительности

 Однако постулат одинаковости течения времени (t = t/) показался сомнительным уже многим исследователям. Прежде всего Анри Пуанкаре − французскому физику и математику. Об этом говорят его работы 1904 − 1905 гг. Физические опыты А. Майкельсона (1881 г.) убедительно доказали отсутствие эфира как мировой среды, заполняющей всё пространство. А это в свою очередь отрицало существование абсолютной системы отсчёта, которую и связывали с эфиром. Относительно неё можно было бы измерять положение всех тел и отсчитывать их движение.
 Согласно классической механике скорость света в направлении движения Земли должна была бы отличаться от скорости света в противоположном направлении. Однако в результате прямых измерений было определено, что скорость света, в какой бы инерциальной СО её ни измеряли, всегда одна и та же по величине: с = с/. Это утверждение и составляет первый постулат СТО. Скорость света в вакууме − это предельная скорость, которую способна развить лишь безмассовая частица (в частности, квант света, фотон). Подробнее об этом будет сказано далее.
 Опираясь на труды X. Лоренца, А. Пуанкаре и многих других, Альберт Эйнштейн сформулировал новый принцип относительности. Если принцип относительности Галилея утверждал, что все уравнения ньютоновской механики не зависят от выбора инерциальной СО, то согласно принципу относительности А. Эйнштейна все законы природы, по которым изменяются состояния физических систем (не только законы механики), не зависят от того, к какой из инерциальных систем отсчета относятся эти изменения.
Рассмотрим две СО: К и К/ (рис.),


такие, что оси x и х/ у них совпадают (параллельны). Система К/ движется относительно К с постоянной скоростью , направленной вдоль оси Ох. Событием в СТО называется явление, происходящее в момент времени t в точке с координатами (x, y, z). Если выделить два каких-то события (x1, y1, z1, t1) и (x2, y2, z2, t2), то можно ввести некоторую величину, называемую интервалом между двумя событиями 1 и 2
S12 = √{c2(t2 − t1)2 − (x2 − x1)2 − (y2 − y1)2 − (z2 − z1)2}. (1)

 Пусть, например, событием 1 является световая вспышка, а событием 2 − получение этой вспышки. Будем полагать два эти события близко отстоящими друг от друга (даже бесконечно близкими), поэтому воспользуемся точными математическими символами dx, dy, dz, dt. Кроме того, далее для простоты записи примем
(dx)2 = dx

и т.п.
Расстояние между точками 1 и 2 в К-системе можно записать двояко:
расстояние = с(t2 − t1) = cdt или расстояние = √{(x2 − x1)2 + (y2 − y1)2 + (z2 − z1)2} = √{dx2 + dy2 + dz2}. (1)

Из (6) следует, что
c2dt2 − dx2 − dy2 − dz2 = 0.

А это не что иное как квадрат интервала dS2 равный нулю, т. е. dS = 0.
Естественно, что оба этих события имеют место и в К/-системе: (x/1, y/1, z/1, t/1) и (x/2, y/2, z/2, t/2). И всё то же можно записать и для неё, где, учитывая постулат постоянства скорости с = с/, получаем
c2dt/2 − dx/2 − dy/2 − dz/2 = dS/2 = 0.

Очевидно следующее утверждение, что если в одной ИСО интервал между двумя событиями S12 равен нулю, то он равен нулю и в любой другой ИСО, т. е. S/12 = 0.
 Нетрудно доказать, что вообще в двух произвольных инерциальных СО К и К/
S12 = S/12,

т.е. интервал между двумя событиями инвариантен. Для доказательства этого факта потребовалось бы ввести дополнительные постулаты о свойствах пространства и времени, где происходят события: пространство однородно и изотропно. Эти свойства говорят о равноправии всех направлений движения тел (изотропность) и что масштабы измерения расстояний, а также времени всюду одинаковы (однородность).
 Мы не будем здесь далее доказывать инвариантность интервала, а ограничимся тем замечанием, что эта инвариантность является математическим обобщением постулата о постоянстве скорости света (с = с/) и постулатов об однородности и изотропности пространства-времени.

Читать еще:
Принцип относительности Галилея.
Постулаты специальной теории относительности.
Лоренцево сокращение длин.
Лоренцево сокращение времени. Собственное время.
Преобразования Лоренца. Правило сложения скоростей.
Эффект Доплера.
Основы релятивистской динамики.