Центральный постулат сто

Прежде всего нужно сказать, что центральным постулатом СТО, из которого вытекают практически все ее следствия, является постулат о постоянстве скорости света по отношению ко всем системам отсчета.

Согласно вычислениям на основании этого постулата для инерциальных систем отсчета получается, что в движущейся по отношению к наблюдателю системе отсчета время замедляется, а длины объектов вдоль движения увеличиваются (преобразование Лоренца).

При скорости движения по отношению к наблюдателю, значительно меньшей скорости света, преобразования Лоренца переходят в преобразования Галилея, т.е. выполняется принцип соответствия.

Согласно СТО, энергия и масса могут взаимно превращаться в соотношении: энергия равна произведению массы на скорость света в квадрате.

В свою очередь инертная масса тела с ненулевой массой покоя будет стремиться к бесконечности при стремлении скорости тела к скорости света, т.е. скорость света материальным телом недостижима, поскольку его масса будет при приближении к этой скорости стремиться к бесконечности. В силу этого скорости света достигают только частицы с массой покоя, равной нулю, т.е. фотоны и нейтрино.

Понятие интервала

Инвариантной величиной для всех систем отсчета в СТО является интервал в четырехмерном пространственно-временном континууме (от латинского корня — непрерывный, сплошной). Движение материальной точки в таком пространстве будет описываться кривой, называемой “мировой линией”. Поверхность, ограничивающая возможные координаты тел в таком четырехмерном континууме (определяемая предельно достижимой скоростью света), называется “световым конусом”. Можно сказать, что в таком пространстве все статично и можно в условном значении рассуждать о “вневременности мира”.

Несколько слов о так называемом “парадоксе близнецов”

Изменение скорости течения времени в движущихся друг относительно друга инерциальных системах отсчета приводит к выводу, что если одна из систем начала движение от другой с некоторой скоростью, а затем возвратилась с этой же скоростью, получается, что в ней будет общее замедление времени. Другими словами, близнец, находящийся в этой системе, вернется к брату более молодым.

Этот парадокс не так тривиален и очевиден, как представляется в некоторых работах (см., напр., [Гольденблат, 1972]).

В первую очередь нужно сказать, что точно такое же рассуждение можно провести относительно другого близнеца, поменяв таким образом движущуюся систему на покоящуюся, и наоборот.

Важно учитывать, что в СТО речь идет о наблюдаемых физических явлениях по отношению к положению наблюдателя. Но нельзя путать наблюдаемость и реальность. Многие парадоксы СТО формулируются именно при отождествлении реальности природы и реальности наблюдения.

Кроме того, для инерциальных систем такая ситуация нереализуема в действительном мире, поскольку тела не могут мгновенно разворачиваться в обратном направлении. Для такого разворота при околосветовых скоростях необходимы сверхбольшие ускорения, а это будет уже проблема не СТО, поскольку СТО разработана только для инерциальных систем.

Несколько слов о причинности

Согласно СТО, в четырехмерном пространственно-временном континууме могут иметь место события, для которых в зависимости от системы отсчета возможно изменение их восприятия на обратное — “раньше-позже” (или “прошлое-будущее”). При этом важно иметь в виду — классических представлений о причинности этот факт не нарушает, поскольку это может иметь место только для событий с очень большим интервалом, не позволяющим реализоваться материальному взаимодействию между этими событиями в силу ограничений всех явлений скоростью света (см., напр., [Петров, 1983]).