КСЕ 12 / Литература КСЕ / Горбатова / Горбатова / ксе / Лекции №2 (2)

Специальная теория относительности - теория Эйнштейна, отправная точка которой состоит в том, что законы науки должны быть одинаковы для всех свободно движущихся наблюдателей независимо от их скоростей. Специальная теория относительности утверждает независимость скорости света от скорости наблюдателя. В специальной теории относительности свойства простран­ства и времени рассматриваются без учета гравитационных полей, которые не являются инерциальными. Экспериментальные данные о постоянстве скорости света привели к парадоксу, для разрешения которого понадобилось введение принципи­ально новых представлений. Пример: Предположим, что мы плывем на корабле, движущемся прямолинейно и равно­мерно относительно берега. Все законы движения остаются здесь такими же, как на берегу. Общая скорость движения будет определять­ся суммой движения на корабле и движения самого корабля. При скоростях, далеких от скорости света, это не приводит к отклонению от законов классической механики. Но если наш корабль достигнет скорости, близкой к скорости света, то сумма скорости движения ко­рабля и на корабле может превысить скорость света, чего на самом деле не может быть, так как в соответствии с экспериментом Майкельсона - Морли «скорость света всегда одинакова во всех системах координат, независимо от того, движется ли излучающий источ­ник или нет, и независимо от того, как он движется».Пытаясь преодолеть возникшие трудности, в 1904 году X. Лоренц предложил считать, что движущиеся тела сокращают­ся в направлении своего движения (причем коэффициент сокра­щения зависит от скорости тела) и что в различных системах от­счета измеряются кажущиеся промежутки времени. Но в следую­щем году А. Эйнштейн истолковал кажущееся время в преобразованиях Лоренца как истинное.

Как и Галилей, Эйнштейн использовал мысленный экспери­мент, который получил название «поезд Эйнштейна». «Представим себе наблюдателя, едущего в поезде и измеряющего скорость света, испускаемого фонарями на обочине дороги, т. е. движущегося со ско­ростью С в системе отсчета, относительно которой поезд движется со скоростью V. По классической теореме сложения скоростей наблю­датель, едущий в поезде, должен был бы приписать свету, распрост­раняющемуся в направлении движения поезда, скорость С - V.» . Однако скорость света выступает как универсальная постоянная природы. Рассматривая это противоречие, Эйнштейн предложил отка­заться от представления об абсолютности и неизменности свойств пространства и времени. Из специальной теории относительности следует, что длина тела (вообще расстояние между двумя материальными точками) и длительность (а также ритм) происходящих в нем процессов явля­ются не абсолютными, а относительными величинами. При приближении к скорости света все процессы в системе замедляются, про­дольные (вдоль движения) размеры тела сокращаются и события, одновременные для одного наблюдателя, оказываются разновре­менными для другого, движущегося относительно него. «Стержень сократится до нуля, если его скорость достигнет скорости света... часы совершенно остановились бы, если бы они могли двигаться со ско­ростью света».