Элементы специальной теории относительности

Элементы специальной теории относитель ности В своей работе “К электродинамике движущихся тел”, опубл икованной в 1905г., Эйнштейн сформулировал более точную теорию механики быс тродвижущихся тел - специальную теорию относительности.(1) Специальная теория относительности (СТО) применима для тел, движущихся с о скоростью, близкой к скорости света в вакууме Исходными для построения теории относительности являются два закона п рироды, получившие подтверждение в самых различных явлениях движения. Э ти законы были сформулированы Эйнштейном в следующем виде: 1. “Законы, по которым изменяются состояния физических систем, не зависят о т того, к которой из двух координатных систем, находящихся относительно друг друга в равномерном поступательном движении, эти изменения состоя ния относятся”. 2. “Каждый луч света движется в “покоящей ся” системе координат с определенной скоростью, независимо от того, испу скается этот луч света покоящимся или движущимся телом”. Первый закон распространяет закон эквивалентности инерц иальных систем(закон относительности классической механики Галилея - Н ьютон) на широкий класс физических явлений. Второй закон устанавливает п остоянство скорости света независимо от скорости движения источника с вета.(1) Второй закон кажется наиболее парадоксальным. В самом деле, при изучении движения тел со скоростями, малыми по сравнению со скоростью света, мы уб еждаемся и теоретически, и экспериментально, что скорость тела относите льно неподвижной системы координат зависит от движения “платформы”, с к оторой бросание тела производится. Так мяч, брошенный в направлении движ ения поезда, будет иметь по отношению к Земле большую скорость, нежели мя ч, брошенный с неподвижного поезда. Для случая прямолинейного движения р езультирующая скорость будет равна алгебраической сумме слагаемых ско ростей. При движении платформы и тела в одну сторону результирующая скор ость будет равна арифметической сумме скоростей и будет подсчитыватьс я по формуле: рез. = , где v рез. Есть результирующая скорость тела по отношению к Земле, - скорость платформы, - скорость тела по отношению к п латформе. Из этого уравнения следует, что результирующая скорость всегда меньше с корости света. Даже в предельном случае, когда = с, = с, Существенные изменения претерпевают и другие понятия механики. Масса т ела в задачах специальной теории относительности зависит от скорости д вижения тела. В этой формуле - масса тела при v = 0 (масса “п окоя”), m - масса тела, движущегося со скоростью v, и масса тела неограниченно возрастает, если его скорость приближается к скорости света. Время в теории относительности не является универсальным; для движущег ося наблюдателя время течет медленнее, чем для неподвижного. Связь време н, показываемых покоящимися и движущимися часами, определяется формуло й: где - время, отсчитываемое неподви жными часами, а t - время, показываемое часами, движущимися со скоростью v от носительно неподвижной системы. Для обычных задач механики величина оч ень мала по сравнению с единицей, и механика Ньютона дает весьма точные р езультаты. При скоростях, близких к скорости света, уточнения, даваемые теорией отн осительности, приобретают принципиальный характер и в настоящее время, например, конструирование ускорителей, определение времени жизни элем ентарных частиц и экспериментальное определение массы быстродвижущих ся тел не могут быть произведены без учета результатов, вытекающих из сп ециальной теории относительности.(3) Литература: 1.Детская энциклопедия. Том 3 2 А.И.Маркушевич, А.М.Кузнецова, И.В.Петрянов Вещество и энергия. 3. Сополов Е.Ф. КСЕ.