Следствия постулатов СТО - ОСНОВЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ. КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

Теория относительности представляет собой новое учение о пространстве и времени, пришедшее на смену старым классическим представлениям. Согласно теории относительности, одновременность событий, расстояния и промежутки времени являются не абсолютными, а относительными. Они зависят от системы отсчета.

Причиной несостоятельности классических представлений о пространстве и времени является неправильное предположение о возможности мгновенной передачи взаимодействий и сигналов из одной точки пространства в другую. Существование предельной конечной скорости передачи взаимодействий вызывает необходимость глубокого изменения обычных представлений о пространстве и времени, основанных на повседневном опыте. Представление об абсолютном времени, которое течет в раз и навсегда заданном темпе, совершенно независимо от материи и ее движения, оказывается неправильным.

Основными следствиями, вытекающими из постулатов теории относительности, являются следующие.

Относительность расстояний, которая выражается формулой:

где l0 — длина тела в системе отсчета К, относительно которой тело покоится; l — длина тела в системе K1, относительно которой тело движется со скоростью . Как видно из формулы, l < l0. Из нее следует, что наибольшей длиной обладает тело в той системе отсчета, относительно которой оно покоится. В этом состоит релятивистское сокращение размеров тела в движущихся системах отсчета.

Относительность промежутка времени выражается формулой:

где — интервал времени между двумя событиями, происходящими в одной и той же точке инерциальной системы координат К, — интервал времен между теми же событиями в системе отсчета К1, движущейся относительно системы К со скоростью . Очевидно, что .

Таким образом, длительность события оказывается наименьшей в неподвижной системе отсчета. При этом, чем больше относительная скорость движения двух систем, тем больше разница в длительности событий, измеренных в этих системах. Из формул (4.1) и (4.2) следует также, что скорость света — это предельная скорость тела при любом движении, поскольку при v > с формулы теряют смысл.

Релятивистский закон сложения скоростей для частного случая движения тела со скоростью v1 вдоль оси OX1 системы отсчета K1, которая, в свою очередь, движется со скоростью v относительно системы отсчета К, причем так, что координатные оси ОХ и ОХ1 совпадают, а координатные оси OY и OY1, OZ и OZ1 остаются параллельными, имеет вид:

где v2 — скорость движения тела относительно системы отсчета К.

Из этой формулы видно, что луч света, распространяющийся со скоростью v1 = с в движущейся системе координат, будет распространяться с той же скоростью сив неподвижной системе координат.