2. Постулати теорії відносності

Альберт Ейнштейн стверджував, що законом природи є цілковита рівноправність усіх інерціальних систем відліку щодо не лише механічних, але й електромагнітних процесів. Немає жодної відмінності між станом спокою й станом рівномірного прямолінійного руху. Принцип відносності — головний постулат теорії Ейнштейна.

Перший постулат Ейнштейна: усі явища природи в усіх інерціальних системах відліку протікають однаково й описуються однаковими рівняннями.

Другий постулат стверджує сталість швидкості світла в усіх ІСВ: швидкість світла у вакуумі — величина абсолютна, інваріантна щодо всіх ІСВ і не залежить від швидкості руху джерела або приймача сигналу.

3. Принцип відносності Галілея

Уперше твер­дження про рівноправність усіх інерціальних систем відліку висло­вив Галілей, тому його називають принципом відносності Галілея (або принципом відносності класичної фізики).

У всіх інерціальних системах відліку за однакових початко­вих умов усі механічні явища протікають однаково.

З цього принципу випливає, що не існує якоїсь виділеної систе­ми відліку, яку можна було б назвати «такою, що перебуває в стані спокою»: усі інерціальні системи відліку цілком рівноправні. А це означає, що швидкість будь-якого тіла є відносною: її можна визна­чити лише відносно певного тіла.

З принципу відносності Галілея випливає, що закони Ньютона мають той самий прояв у всіх ІСВ. При цьому, якщо тіло рухаєть­ся відносно інерціальної системи зі швидкістю а сама система рухається зі швидкістю відносно нерухомої системи, то швид­кість тіла відносно нерухомої системи відліку дорівнює: .

Це співвідношення називається законом додавання швидко­стей Галілея (або класичним законом додавання швидкостей).

За принципом відносності класичної механіки, сформульованим Галілеєм, всі інерціальні системи відліку в механіці рівноправні. Тому рівномірний і прямолінійний рух системи не чинить ніякого впливу на перебіг механічних процесів у ній.

Запишемо закон додавання швидкостей для окремого випадку, коли тіло рухається уздовж осі Ox₁ системи відліку K₁ , яка, у свою чергу, рухається зі швидкістю v відносно системи K (рис. 1).

При цьому під час руху координатні осі Ox і Ox₁ весь час збігаються, а осі Oy і Oy₁ залишаються паралельними, v₂ — швидкість у системі K, v₁ — швидкість у системі K₁ .

Релятивістський закон додавання швидкостей:

Якщо « с і v₁«с, то членом в знаменнику можна знехтувати, і ми отримаємо класичний закон додавання швидкостей:

Властивістю релятивістського закону додавання швидкостей є те, що за будь-яких швидкостей v₁ і v (звичайно, менших від с) результуюча швидкість не перебільшує с.

4. Досліди Галілея.

Перші спроби виміряти швидкість світла здійснив Галілей. Він застосував метод «оптичного затвора», що був покладений в основу наступних методів вимірювання швидкості світла.

Ідея досліду Галілея полягала в такому: два спостерігачі пере­бували на значній відстані один від одного; вони домовилися, що коли перший спостерігач відкриє ліхтар і світло дійде до другого спостерігача, то останній відкриє свій ліхтар і світло від нього ді­йде до першого спостерігача. Довести, що світло має кінцеву швид­кість поширення, не вдалося, тому що за часів Галілея не було способів вимірювання малих проміжків часу (порядку однієї мі­кросекунди).

Схема досліду, запропонована Галілеєм, у своїй принциповій частині збігається з усіма наступними прямими вимірюваннями швидкості поширення світла.