Теория относительности Эйнштейна: пора на свалку? - Постулаты

постулаты теории относительности Эйнштейна

Постулаты теории относительности Эйнштейна

То, что всему миру известно, как теория относительности Эйнштейна, в действительности представляет собой две теории. Вторую из них Альберт Эйнштейн представил в 1915 году, она являла собой общие представления гениального учёного о времени и пространстве – потому и получила название общей теории относительности. Но за десять лет до этого, в 1905 году, учёный сформулировал специальную (частную) теорию относительности, которая в большей степени имеет прикладное значение – в ней содержались главные постулаты научной теории, которая изменила представление о мире.

 

Выход из научного кризиса

Несмотря на то, что никто не оспаривает гениальность Эйнштейна, вместе с тем ничто в науке не появляется на пустом месте. Сложно представить, сколько пришлось бы ждать появления теории относительности, если бы не очевидный кризис, который постиг физику в конце XIX века. Дело в том, что бурное развитие теоретической и практической физики на тот момент привели учёных к тому, что им нужно было искать какую-то новую фундаментальную опору для научного мировоззрения. Дело в том, что классическая механика Исаака Ньютона, замечательно объяснявшая все процессы, происходящие с макротелами (то есть с предметами привычного для человека масштаба), совершенно не годилась для объяснения открытых свойств микрочастиц, в том числе и частиц света.

Неприменимость законов классической механики к распространению света была известна давно, но был найден временный выход из этого затруднения. Была выдвинута теория, что свет распространяется в особом веществе, так называемом эфире, который и придаёт ему уникальные свойства. Но в конце XIX века у исследователей уже были практические возможности проверить это предположение. Исследователи Майкельсон и Морли провели множество опытов для доказательства наличия эфира – но все эти опыты весьма убедительно доказали, что никакого эфира нет. А вскоре было подтверждено научное предсказание Максвелла, который считал, что свет распространяется по принципу электромагнитных волн. С изобретением радио оказалось, что электромагнитные волны распространяются с такой же скоростью, что и свет. Это противоречило законам классической динамики, что и привело к кризису физики того времени.

Постулат первый: принцип относительности

Оглушительный эффект, которые произвели три статьи молодого физика Альберта Эйнштейна, опубликованные в одном из научных немецких журналов в 1905 году, и был связан с тем, что выдвинутые в специальной теории относительности постулаты предлагали выход из научного кризиса. Первый постулат (в физике постулатом называется утверждение, которое в рамках конкретной теории принимается как истинное без доказательств) в итоге и дал название всей теории и был сформулирован как принцип относительности. Принцип относительности звучит следующим образом: все законы природы инвариантны (то есть неизменяемы) по отношению к переходу от одной инерциальной системы отсчёта к другой.

Инерциальной системой отсчёта является система отсчёта, по отношению к которой выполняется закон инерции и скорость света в вакууме является постоянной. Тогда оказывается, что принцип относительности означает – во всех подобных системах отсчёта все физические законы имеют одинаковую форму. Все инерциальные системы отсчёта обладают между собой равноправием в том смысле, что все физические явления в этих системах протекают одинаково. Это связано с тем, что никакие опыты, проводимые внутри данной системы, не позволяют определить, находится ли данная система отсчёта в покое или в движении. Таким образом, принцип относительности был прямым ответом на загадку опытов Майкельсона и Морли по изучению особенностей распространения света.

Постулат второй: принцип постоянства скорости света

Второй постулат специальной теории относительности Эйнштейна гласит: скорость света в вакууме постоянна и одинакова по отношении» к любым инерциальным системам отсчета и не зависит ни от скорости источника света, ни от скорости его приемника. Это означает, что ни один материальный объект не может двигаться со скоростью, превышающей скорость света в вакууме. Кроме того, ни одна частица вещества (с массой покоя, отличной от нуля), не в состоянии даже достичь скорости света в вакууме. Если ко второму постулату применить действие правила классической механики о сложении скоростей (скорость движущегося тела относительно неподвижной системы отсчёта равна сумме скорости самого тела и скорости подвижной системы отсчёта), то он вступал бы в противоречие с первым постулатом специальной теории относительности.

Но так как постулаты в рамках теории в доказательстве не нуждаются, это означает, что правило сложения скоростей и ряд других принципов классической механики в ряде случаев не действуют. Тем самым специальная теория относительности не отвергла полностью классическую механику и все существовавшие в физике прежде представления о мире, а дополнила их и обозначила те границы, в которых эти законы действуют, а за которыми – уже нет. Это позволило науке выйти из кризиса рубежа XIX-XX веков и развиваться дальше. В дальнейшем теория относительности и её постулаты получили множество экспериментальных подтверждений, что и сделало её фундаментальной основой науки вплоть до настоящего момента.

Александр Бабицкий


 
Самое обсуждаемое
Всем или почти всем из нас хочется знать, что же будет там, за гранью, ждёт ли там ещё какая-то,
Слово полтергейст пришло к нам из немецкого языка, в переводе оно означает «шумный дух». Случаи
Почти всегда, когда говорят о цунами, подразумевают морские (чаще всего - океанские) цунами,