7. Концепция относительности пространства и времени.

В классической механике справедлив механический принцип отно- сительности Галилея: законы механики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета. Это значит, что в разных инерциальных системах отсчета все механические процессы при одних и тех же условиях проте- кают одинаково. Следовательно, с помощью любых механических экс- периментов, проведенных в замкнутой системе тел, нельзя установить покоится эта система или движется равномерно и прямолинейно относи- тельно какой- либо инерциальной системы отсчета. Поэтому механиче- ский принцип относительности свидетельствует о равноправности всех инерциальных систем и отсутствии какой-то особой инерциальной сис- темы, относительно которой можно было бы рассматривать механиче- ское движение как «абсолютное движение». Во всех подобных системах движения являются ковариантными и выражаются одной и той же мате- матической формулой. Пространство и время в классической механике обособлены от движения материальных тел.

В специальной теории относительности, созданной американским физиком А.Эйнштейном было установлено:

a) Всякое движение может определяться только по отношению к дру-

гим телам, взятым за системы отсчета.

b) Пространство и время взаимосвязаны, время является четвертой координатой для описания движения.

c) В любой инерциальной системе отсчета скорость света в вакууме имеет одну и ту же величину для любого направления.

d) Переход от одной инерциальной системы к другой при очень больших скоростях их относительного движения осуществляется с помощью преобразований Лоренца:

_{t } ^x

x  

x  vt

_{1  } ^{2 ,}

y   y _,

z   z _,

t  

_c

_{1  } ^{2 ,}

_где ^{x, y, z, t} _{- координаты системы} S;

^x ^{, y} ^{, z} ^{, t}  _{- координаты системы}

S ;

v _{- скорость системы}

_{S  в направлении оси} x _,

_лея

_{измеренная в системе} ^S;

^{С - cкорость света в вакууме;   v} _c ^.

_При ^{  0} _{преобразования переходят в преобразования Гали-}

(имеющими место в классической механике):

x  

x  vt ,

^{y   y} _,

_{z   z ,}

_{t   t .}

В таких системах отсчета время течет одинаково (является инвариант-

ной величиной ).

В релятивисткой механике справедливы соотношения:

_m

l   l 1   ²

_, t  

_t

_,

1   ²

m 

1   ^{2 ,}

E  

E

_{1  } ²

, т.е.

_{движение со скоростью близкой к скорости света в вакууме приводит к}

_{замедлению времени} t _{, cокращению длины}

_{l , возрастанию массы m}

_{и энергии E .}

_{Движение со скоростью больше} ^c

_{стают быть действительными ).}

невозможно ( выражения пере-

_{При   0 величины} ^{l, t , m, E}

_{являются инвариантными.}

Ключевые термины

_{ Инерциальные системы  Принцип относительности}

	Преобразования Лоренца		Преобразования Галилея
	Инвариантность		Релятивизм
	Классическая механика		Релятивистская механика