5. Головні світоглядні висновки із загальної та спеціальної теорії відносності

Спеціальна теорія відносності (СТО)

В основі СТО лежать два принципи або постулату, які не пояснюють, чому повинно відбуватися саме таким чином, а не інакше. Однак побудована на їх прийнятті теорія дозволяє точно описувати події, що відбуваються у світі.

Всі фізичні закони повинні виглядати однаковими в усіх інерційних системах відліку.

Швидкість світла у вакуумі не змінюється при зміні стану руху джерела світла.

Наслідки, що випливають з першого принципу:

Не лише закони механічного руху, як було в класичній механіці, але і закони інших фізичних явищ повинні виглядати або проявляти себе однаково в усіх інерційних системах відліку.

Всі інерціальні системи відліку рівноправні. Отже, немає привілейованої системи відліку, будь то Земля чи ефір.

Поняття ефіру як абсолютної системи відліку позбавлене фізичного сенсу.

Наслідки, що випливають з другого принципу:

Не існує нескінченно великій швидкості поширення фізичного взаємодії у світі.

У фізичному світі взаємодія не здійснюється миттєво зі швидкістю, що перевищує швидкість світла.

Наслідки, що випливають спільно з двох принципів СТО:

У світі немає одночасних подій.

Не можна розглядати простір і час як незалежні один від одного властивості фізичного світу.

3.Преобразованія Лоренца мають фізичний зміст.

Доказ зв'язку простору і часу можна пояснити на наступному прикладі, в якому слід мати на увазі, що згідно з СТО в усіх інерційних системах відліку світло поширюється з однієї і тієї ж швидкістю. Припустимо, що є дві інерціальні системи відліку, які рівноправні в описі фізичних подій, тобто кожна дає об'єктивні опису: людина, що стоїть на залізничній платформі (доглядач), і пасажир що рухається з однаковою швидкістю поїзда щодо платформи і стаціонарного доглядача. Над головою пасажира знаходиться освітлювальна електрична лампочка, яка спалахує в момент, коли пасажир, який сидів біля вікна вагона, і доглядач, що стоїть на платформі, виявляться одна проти одної по ходу руху поїзда. Класична механіка дає наступний опис цієї події.

Час має абсолютний сенс, тому воно не залежить від просторового переміщення подій. Доглядач варто, пасажир рухається, але ритм часу для них один і той же. СТО дає інше рішення:

Для пасажира у вагоні світло досягне обох стінок вагону одночасно, оскільки у всіх інерціальних системах відліку світло поширяться в усіх напрямках з однаковою швидкістю.

У доглядача буде інша точка зору. Він скаже, що задню стінку (вона рухається до світла по ходу поїзда) світло досягне раніше, ніж передню стінку вагона, оскільки він її наздоганяє по ходу поїзда.

Далі, якщо заздалегідь встановити один і той же час на годиннику доглядача і пасажира поїзда, то для станційного наглядача годинник біля задньої стінки вагона будуть показувати час, відмінний від часу на циферблаті годинника у передньої стінки. Вони будуть показувати, що світло досягає задню стінку раніше, ніж передню стінку. Отже, один годинник йдуть швидше, інші - повільніше. Таким чином, простір і час, по СТО, взаємопов'язані між собою і є не абсолютними, як було у Галілея - Ньютона, а відносними: швидкість ходу годинника залежить від місця їх положення в просторі, місце положення в просторі впливає на швидкість ходу годинника.

Недоліки СТО:

У ній мова йде тільки про інерціальних системах відліку. Але більшість систем відліку є в реальному житті неінерційній (змінюється прискорення і швидкість з часом).

У ній не враховується дія сили гравітації на світ Пошук усунення цих вад СТО привів до створення ЗТВ.