Специальная теория относительности

Теория относительности Эйнштейна для инерциальных систем отсчета называется специальной (СТО), теория относительности Эйнштейна для неинерциальных систем называется общей (ОТО).

Основой специальной теории относительности Эйнштейна является постулат о постоянстве скорости света. Этот постулат является следствием теории Максвелла: электромагнитные волны распространяются в пространстве со скоростью света; скорость света не связана с какой-либо системой отсчета и не зависит от скорости движения источника электромагнитных волн.

Из постулатов Эйнштейна теории относительности следует, что для движущегося с большой скоростью физического тела пространство сжимается, и из трехмерного превращается в четырехмерное. Возникает четвертое измерение c–t и «время превращается в пространство». Эффекты, вытекающие из общей теории относительности, называются релятивистскими.

Теория относительности Эйнштейна основана на двух принципах (постулатах Эйнштейна).

Принцип относительности:

«Законы, по которым изменяются состояния физических систем, не зависят от того, к которой из инерциальных систем отсчета относятся эти изменения».

Принцип относительности отражает свойства однородности пространства и времени и изотропности пространства.

Свойства однородности означает, что в пространстве и времени нет выделенных особых точек. Любые физические процессы одинаковы во всех точках пространства в любой момент времени.

Изотропность пространства свидетельствует, что свойства его одинаковы во всех направлениях.

Принцип постоянства скорости света:

«Скорость света в вакууме не зависит от движения источника света, одинакова во всех инерциальных системах отсчета и равна 3·10⁸ м/с».

В отличие от всех других скоростей – скорость света не меняется при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую.

Преобразования Лоренца (следствие второго постулата специальной теории относительности) при переходе из неподвижной системы отсчета К в движущуюся К ^/ получаются на основе схемы (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1

, (5.1)

где x, y, z, t – координаты и время какого-либо события в К – системе, x ^/, y ^/, z ^/, t ^/ – координаты и время какого-либо события в К ^/ – системе.

Обратные преобразования из движущейся системы отсчета К ^/ в неподвижную К:

(5.2)

При v<<c преобразования Лоренца переходят в преобразования Галилея.При v>c величины x, t, x ^/, t ^/ становятся мнимыми. Это означает, что скорость света в вакууме максимальна и движение со скоростью, большей скорости света, невозможно. Нельзя пользоваться системой отсчета, движущейся со скоростью света, v=c, так как в этом случае значения координат и времени обращаются в бесконечность.

Дата добавления: 2014-12-27