Вопрос 1. Пространство в специальной теории относительности.

Тема: Специальная теория относительности.

План:

1. Пространство в специальной теории относительности.

2. Время в специальной теории относительности.

Вопрос 1. Пространство в специальной теории относительности.

Существенное отличие СТО от классической механики состоит в том, что по этой теории время не является абсолютным, т. е. единым для всех систем отсчёта. В СТО время относительно. Это значит, что любое событие, происходящее в разных системах отсчёта, имеет не только разные пространственные, но и разные временные координаты. Каждая система отсчёта имеет свои часы. Ещё одна особенность представлений о пространстве и времени в СТО — их связь. Если в классической физике пространство и время рассматривались независимо друг от друга, то в СТО положение тела определяется тремя пространственными координатами x, y, z и четвёртой временной координатой t. Таким образом, вместо разобщённых пространственных координат и времени теория относительности рассматривает четырёхмерный мир физических событий, который часто называют миром Г. Минковского (1864—1909), немецкого математика и физика, предложившего это понятие. (фрагмент видеофильма «СТО)

Вопрос 2. Время в специальной теории относительности.

В конце XIX века законы движения и тяготения, открытые Ньютоном, повсеместно использовались для расчетов и находили все больше экспериментальных подтверждений. Ничто, казалось, не предвещало переворот в этой области. Однако дело уже давно не ограничивалось только механикой: как итог экспериментальной деятельности многих ученых в области электричества и магнетизма появились уравнения Максвелла. Вот тут-то и начались проблемы с законами физики. Уравнения Максвелла сводят воедино электричество, магнетизм и свет. Из них следует, что скорость электромагнитных волн, в том числе и световых, не зависит от движения излучателя и равна в вакууме примерно 300 тыс. км/с. Это никак не согласуется с механикой Ньютона и Галилея. Предположим, воздушный шар летит относительно Земли со скоростью 100 тыс. км/с. Выстрелим вперед из светового ружья световой пулей, скорость которой 300 тыс. км/с. Тогда, по формулам Галилея, скорости следует просто сложить, а значит, пуля полетит относительно Земли со скоростью уже 400 тыс. км/с. Никакого постоянства скорости света не получается! Было приложено немало усилий, чтобы обнаружить изменение скорости света при движении излучателя, но ни один из хитроумных опытов не удался. Даже самый точный из них, эксперимент Майкельсона — Морли, дал отрицательный результат. Значит, что-то неверно в уравнениях Максвелла? Но ведь они прекрасно описывают все электрические и магнитные явления. И тогда Анри Пуанкаре высказал мысль, что дело все-таки не в уравнениях, а в принципе относительности: все физические законы, не только механические, как у Ньютона, но и электрические, должны быть одинаковы в системах, движущихся друг относительно друга равномерно и прямолинейно. В 1904 году датчанин Хендрик Антон Лоренц специально для уравнений Максвелла получил новые формулы пересчета координат движущейся системы относительно неподвижной и наоборот. Но это помогло лишь отчасти: получалось, что для законов Ньютона нужно использовать одни преобразования, а для уравнений Максвелла другие.