двигаться лишь со скоростями, меньшими скорости света. Кроме того, согласно правилу сложения скоростей в СТО такой вывод будет справедлив в любой системе отсчета.

Рассмотрим теперь соотношение между массой и энергией. В случае, когда V << c изменение массы можно записать в виде:

Умножая обе части этого уравнения на с2 и учитывая, что c2β2 = v2; находим

98

для кинетической энергии, а слагаемое т0с2 выражает, очевидно, некое внутреннее свойство тела, поскольку оно зависит только от массы покоя т0. Эта величина называется

энергией покоя или собственной энергией тела. Сумма энергии покоя и энергии

движения, т.е. кинетической энергии, и есть полная энергия тела:

тс2 = т0с2 + Εкин.

Если ν не мало по сравнению с с, то в правой части уравнения изменения массы появляются дополнительные слагаемые, являющиеся дальнейшими членами разложения множителя

по степеням β. Тем не менее разность между полной и

собственной энергиями по-прежнему равна кинетической энергии, и поэтому последнее соотношение верно. Это и есть известное соотношение Эйнштейна между

массой и энергией:

Ε = тс2,

где Ε — полная энергия тела.

4.2. Общая теория относительности (ОТО)

Если система движется с ускорением, то представления СТО не могут быть использованы, так как она справедлива только для инерциальных систем, и мы должны обратиться к общей теории относительности, которую считают также теорией гравитации. Постулаты СТО прошли экспериментальную проверку и получили подтверждение, экспериментальных же данных по проверке ОТО гораздо меньше. Согласно современным положениям ОТО можно сделать лишь несколько предсказаний, причем к настоящему времени проверка ни одного из них не привела к окончательному экспериментальному подтверждению теории.

4.2.1. Постулаты ОТО

Основной постулат ОТО даже более решителен, чем такой же постулат СТО:

• все физические законы можно сформулировать так, что они кажутся справедливыми для любого наблюдателя, сколь сложное движение он ни совершает.

99

ОТО использует сложный математический аппарат, но мы остановимся лишь на ее физической сущности. Эйнштейн сформулировал так называемый принцип

эквивалентности:

• не существует эксперимента, с помощью которого можно было бы отличить действие гравитационного поля от действия ускоренного движения по отношению к «неподвижным» звездам.

Действительно, если мы рассмотрим объект, летящий на ракете в космос, где гравитация уже не действует, и ускорение ракеты а равно ускорению свободного падения g на Земле, то при наблюдении движения предмета относительно поля ракеты ускоренное движение будет одинаковым. Другими словами, если ракета лишена иллюминаторов, то наблюдатель никогда не сможет отличить ускорения, обусловленного силой тяжести, от ускорения, создаваемого двигателем ракеты.

Экспериментальным подтверждением этого является тот факт, что не обнаружено различие между гравитационной и инертной массой. В противном случае наблюдатель мог бы выяснить, находится он в поле силы тяжести Земли или же ускоряется в космическом пространстве. Таким образом, принцип эквивалентности требует, чтобы:

тгр = тин.

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.