Основные положения теории относительности (ТО)

ТО – есть раздел физики, в котором не накладываются ограничения на скорости движения тел. Часто СТО называют релятивистской теорией. Обычно ТО разделяют на СТО (специальная) и ОТО (общая).

В ОТО считается, что материальные тела изменяют свойства пространства, в котором они находятся.

СТО основывается на двух постулатах, названных постулатами Эйнштейна:

1) Скорость света в вакууме в любой инерциальной системе отсчета одинакова (на основании опытов Физо, Майкельсона).

2) Все физические явления в ИСО протекают одинаково; или: все физические законы во всех ИСО имеют одинаковый вид.

Это обобщение принципа относительности Галилея на все физические явления.

На основе этих двух постулатов можно построить механику, в которой нет ограничений на скорости движения тел.

Как, с помощью каких принципов должны синхронизироваться часы? При этом должны выполняться принципы относительности. Это световой сигнал. Почему? Потому что скорость света должна быть постоянной в вакууме в ИСО, только тогда будет выполняться принцип относительности.

Как синхронизировать часы? Одновременно на всех нужно установить одинаковые показания. Понятие одновременности предполагает, что наблюдатель сравнивает показания часов, находящихся в разных точках, с помощью световых сигналов.

В т. С наблюдатель, в А и В – часы. Пусть в А и В происходят какие-то события. В момент события в С отправляется световой сигнал. Если , то события будут одновременными.

Чтобы синхронизировать часы, отправляют сигнал в точки А и В. И когда он достигает А и В, показания часов сделаем одинаковыми.

Рассмотрим, к каким выводам о свойствах пространства и времени приводят постулаты Эйнштейна.

Пусть имеется две системы отсчета: неподвижная К и движущаяся К`.

x=0, x`=0

Пусть в начальный момент времени из начала системы отсчета К вдоль оси х испускается световой сигнал. Спустя некоторое время сигнал достигает точки х в К и x` в K`, x>x`. Скорость в обеих системах отсчета одинакова. Значит, время распространения сигнала должно быть различным (до выделенной точки пространства). x=ct, x`=ct`. Так как x>x`, то t=t`. Это означает, что время не абсолютно, т.е. движение сказывается на ходе часов, ход движения часов замедляется.

В механике Галилея пространство абсолютно. Из неабсолютности времени следует и неабсолютность пространства, т.е. размеры движущегося тела зависят от его скорости. Это связано с тем, что размеры движущегося тела можно измерять только с помощью световых сигналов.

Как же связаны координаты и время неподвижной и движущейся СО?