і час вдається об'єднати. Таким чином, приватна теорія відносності дозволяє в узагальненому вигляді і вельми простими засобами уявити фізичне вчення про рух як прояв геометрії простору-часу (в теоретичній фізиці математика є розмовним мовою).
Приватна теорія відносності вивчає властивості простору-часу, В«справедливі з тією точністю, з якою можна нехтувати дією тяжіння В»[3; 507]. Тобто спеціальна теорія розглядає інерціальні системи відліку.
інерціальна називається система відліку, в якій справедливий закон інерції: матеріальна точка, коли на неї не діють ніякі сили (або діють сили взаємно врівноважені), знаходиться в стані спокою або рівномірного прямолінійного руху. Будь-яка система відліку, що рухається по відношенню до неї поступально, рівномірно і прямолінійно, є також інерціальна [8].
В основі теорії відносності лежать два положення: принцип відносності, що означає рівноправність усіх інерційних систем відліку (В«всі системи відліку однакові і немає якої-небудь однієї, що має перевагу перед іншими В»[1; 82]), і закон поширення світла сталість швидкості світла у вакуумі, її незалежність від швидкості руху джерела світла.
Ці два постулати визначають формули переходу від однієї інерціальної системи відліку до іншої - це перетворення Лоренца (перетворення описують зв'язок між координатами і часом конкретної події у двох різних інерційних системах відліку):
,
де з-параметр перетворення, що має сенс граничної швидкості руху і, відповідно, рівний швидкості світла у вакуумі.
Характерно, що за таких переходах змінюються не тільки просторові координати, але і моменти часу (відносність часу). З перетворень Лоренца виходять основні ефекти спеціальної теорії відносності:
~ існування граничної швидкості передачі будь-яких взаємодій - максимальної швидкості, до якої можна прискорити тіло, що збігається зі швидкістю світла у вакуумі;
~ відносність одночасності (події, одночасні в одній інерційній системі відліку, в загальному випадку не одночасні в іншій);
~ уповільнення перебігу часу в швидко рухається тілі і скорочення поздовжніх - у напрямку руху - розмірів тіл ("Час у системі координат, що рухається зі швидкостями, близькими до швидкості світла, щодо спостерігача розтягується, а просторова протяжність (довжина) об'єктів уздовж осі напрямку руху - навпаки, стискується В»[5]).
Всі ці закономірності теорії відносності надійно підтверджені на досвіді.
3. Основні поняття приватної теорії відносності
Теорія Ейнштейна показала, що простір - це не незмінна абсолютна порожнеча, яку уявляв собі Ньютон. У певному сенсі це фізичний В«об'єктВ» набагато складніший, ніж можна собі уявити. Воно може не тільки розтягуватися, скривлюватися і змінюватися від точки до точки, але з нього раптово можуть народжуватися частинки. Впевнена, ми до цих пір не знаємо про всі властивості простору і навіть не в змозі їх уявити.
Друге з фундаментальних понять - час - ще більш загадково, ніж простір. Ми відчуваємо хід часу і легко відрізняємо поточний момент від минулого і майбутнього, і тому вважаємо, що нам все зрозуміло. Але фізичний час, яке ми відчуваємо, зовсім не те, що час математичне. Ейнштейн якось з гумором сказав: В«Коли у вас на колінах сидить гарненька дівчина, годину пролітає, як хвилина, але навіть хвилина на розпеченій плиті здається годиною В»[4; 25]. Фізики вважають, що не можна виміряти швидкість течії часу, адже годинник вимірюють тільки тимчасові інтервали.
Ньютон був переконаний в тому, що час, як і простір, абсолютно - протягом його незмінно і завжди однаково в усіх куточках Всесвіту. Приватна теорія відносності стверджує, що це не так. Одним з фундаментальних наслідків приватної теорії відносності є висновок про те, що речовина не може рухатися зі швидкістю світла. Саме недосяжність швидкості світла і породжує ще одне фундаментальне поняття - причинність (сенс його в тому, що кожна подія викликається якимось іншим). Якби надсвітлова швидкість існувала, ми могли б подорожувати в минуле і майбутнє, втручаючись в хід історії. Чи не виключено, що коли-небудь з'явиться можливість спостерігати за минулим, що не втручаючись в нього.
4. Результати теорії в релятивістській динаміці
Теорія відносності виявила обмеженість уявлень класичної фізики про В«абсолютнихВ» просторі та часі, неправомірність їх відокремлення від рухомої матерії; вона дає більш точне, в порівнянні з класичною механікою, відображення об'єктивних процесів реальної дійсності.
Всі явища, пов'язані до релятивістської кінематики, можуть бути виведені з перетворень Лоренца. Але щоб завершити перехід до теорії відносності, потрібно знайти заміну другого закону Ньютона. Необхідно перейти до релятивістської динаміці, що розглядає вплив сил на рух тіл. Новий закон руху повинен задовольняти н...
