III. Лоренцево сокращение.

Все движущиеся предметы будут казаться нам короче в раз в направлении движения. Этот результат – простое следствие из преобразований Лоренца.

Например, если вначале у двух наблюдателей имелись идентичные метровые стержни и если затем наблюдатель В начинает двигаться со скоростью V по отношению к наблюдателю А, то для А длина стержня В равна:

, (6)

аналогично для наблюдателя В:

(7)

Пример: предположим, что мимо нас движется метровый стержень со скоростью V = 0,6 с. Какова будет его длина?

При малых скоростях и релятивистским сокращением можно пренебречь. Скорость такого порядка, при которых сокращение размеров движущихся материальных частиц становится заметным, носят названиерелятивистских скоростей, и в настоящее время они достигнуты в современных ускорителях:

а) для быстрых нейтронов , т.е. сокращение длин порядка 3 %;

б) для электронов ;

в) частицы космических лучей имеют и их продольные размеры сокращаются в десять миллионов раз.

Вывод:

Физическая причина, по которой один наблюдатель полагает, что метровый стержень короче, нежели считает другой наблюдатель состоит в том, что события, одновременные для одного из них, не будут одновременными для другого. Для того, чтобы измерить длину метрового стержня, надо одновременно измерить положение обоих его концов. Различие времени прохождения света от разных точек тела нацело компенсирует изменение его размеров. Тело не меняет видимой формы, а представляется несколько повернутым. Видимая форма тел менялась бы, если бы правильными были законы механики Ньютона, т.е. истинные размеры тел не зависели от их относительной скорости.

IV. Замедление течения времени.

«Сегодня в полдень пущена ракета

Она летит куда быстрее света,

И в цель прибудет ровно в семь утра …

вчера.»

С.Я. Маршак

Из преобразований Лоренца вытекает, как показал Эйнштейн, замедление хода движущихся часов, т.е. увеличение промежутка времени. Для иллюстрации причин, которые привели Эйнштейна к необходимости изменить наши представления о времени, рассмотрим световые часы (два параллельных зеркала, удаленных друг от друга на расстояние Д):

а) часы неподвижны.

Часы «тикают», когда свет попадает на зеркало. Промежуток времени между «тиканиями»:

;

б) часы движутся со скоростью v вдоль оси Х.

Д – неизменно, т.к. движение вдоль оси Y нет.

Здесь свет идет по диагонали:

(8)

а)

б)

Вывод: интервал времени между тиканьем увеличивается. Значит время в движущейся системе изменяется медленнее. Причем, необходимо отметить, что результат справедлив для любых часов, не имея отношения к устройству часов. Результат представляет собой свойство, присущее самому времени, а если так то замедляется не только ход всех движущихся часов, но и всех физических процессов.

Например:

а) замедляется скорость химических реакций, протекающих в движении. Поскольку жизнь состоит из сложных химических превращений, её течение также должно замедляться в том же самом соотношении;

б) должно наблюдаться замедление распада радиоактивных образцов в раз. Эффект увеличения периода полураспада Т наблюдался непосредственно на пучке нестабильных частиц π – мезонов (пионов) с Т = 1,8 ∙ 10^-8 с. (Т увеличивается на 25% при v = 0,6 c).