 |
Неудовлетворительность механики Ньютона при больших скоростях
|
|
|
|
Неудовлетворительность механики Ньютона при больших скоростях
Рассмотрим с точки зрения преобразований Галилея движение света
(рис. 11. 2).
Рис. 11. 2
В системе К' его скорость v'x = c. Тогда, используя полученный закон
слож ения скоростей (11. 2) для скорос ти света в системе К, найдем:
Опубликованные в 1881 году результаты опытов, выполненных америка н-
ским физиком А. Майкельсоном, находятся в противоречии с только что пол у-
ченной нами формулой: галилеевский закон сложения скоростей не г одится для
света. Скорость света оказалась одинаковой в разных системах отсчета!
В 1895 году французский математик, физик и философ А. Пуанкаре впе р-
вые выступил с новаторским предложением о невозможности никакими физ и-
ческими опытами (не только механически ми, как в принципе относительности
Галилея) зарегистрировать абсолютное движение. В 1902 году он же публикует
в книге «Наука и гипотеза» утверждение об отсутствии абсолютного времени,
т. е. .
Законченная теория, позволяющая описывать движение частиц со скор о-
стями v с, была опубликована в 1905 году в работах А. Пуанкаре и А. Эй н-
штейна.
§ 2. Постулаты СТО. Преобразования Лоренца
Специальная теория относительности (СТО), базируется на двух исходных
утверждениях, постулатах:
I. Принцип относительности , согласно которому никакими физическими
опытами нельзя установить, покоится ли данная система отсчета, либо
|
|
|
движется равномерно и прямолинейно.
Другая формулировка:
Все законы природы одинаково формулируются для всех инерциальных
систем от счета.
II. Принцип постоянства скорости света: cкорость света в вакууме во
всех инерциальных системах отсчета одинакова и не зависит ни от движения
ис точника, ни от движения приемника света.
Преобразования Лоренца – это уравнения, связывающие координаты и
время некоторого события в двух инерциальных системах отсчета. В отличие
от преобразований Галилея, преобразования Лоренца не должны противоречить
постулатам СТО: необнаружимости абсолютного движения и постоянству ск о-
рости света. При скорости движения сис темы отсчета V < < с преобразов ания
Лоренца должны переходить в преобразования Галилея.
Такие преобразования были найдены в 1904 году голландским физиком
Г. А. Лоренцом и имеют следующий вид:
а) прямые б) обратные
, ,
, ,
, (11. 4а), (11. 4б)
� .
Здесь буквой для удобства записи обозначена следующая величина:
. (11. 5)
Релятивистская механика должна быть построена таким образом, чт о-
бы уравнения движения не менялись при переходе из одной инерциальной си с-
тем ы отсчета в другую, т. е. были инвариантны относительно преобразов а-
ний Л оренца.
§ 3. Следствия из преобразований Лоренца
Рассмотрим три следствия из преобразований Лоренца.
Одновременность событий в разных системах отсчета
Пусть в системе K' одновременн о (в момент времени t'), нo в разных ме с-
|
|
|
тах (x'1 и x'2) произошли два события (рис. 11. 3).
Для наглядности представим, что в разных местах произошли две одн о-
временные вспышки св ета.
Используя преобразования Лоренца (11. 4а), получим, что время первого
соб ы тия в системе К:
,
второго –
.
Видно, что t2 > t1, так как x 2 > x. В системе К события не одновреме н-
ны.
Таким образом, в теории относительности понятие одновременности ст а-
новитсяотносительным, т. е. зависящ им от выбора системы отсчета.
Отметим, что полученный нами результат касается только таких событий,
которые причинно не связаны друг с другом (ясно, что рассмотренные нами с о-
бытия, происходящие одновременно в разных местах, не могут оказывать пр и-
чинно -след ственного воздействия друг на друга).
Если же между событиями существует причинно -следственная связь, то,
как можно показать, событие -причина во всех системах отсчета предшествует
KKKKKKKKKK. бытию -следствию.
|
|
|
