Fondatorii SRT sunt: Lorentz, Poincare, Einstein. Reprezentările SRT sunt valabile numai pentru procesele care apar în cadrele de referință inerțiale.
Principiul relativității lui Einstein a fost precedat de principiul relativității lui Galileo, formulat doar pentru procesele mecanice (adică numai pentru mecanica clasică - mecanica newtoniană).
Principiul galilean al relativității este reprezentat în două forme echivalente:
- în interiorul unui laborator în mișcare uniformă (cadru de referință), toate procesele mecanice se desfășoară în același mod ca și în interiorul unei odihnă
- Mișcarea uniformă a laboratorului (cadrul de referință legat de corpul de referință de laborator) nu poate fi detectat prin niciun experiment mecanic efectuat în interiorul acestuia
Să ilustrăm acest principiu cu următorul exemplu: în cazul în care un pasager (observator) tren electric (se deplasează uniform) a scăzut la un anumit subiect (de exemplu, ore), ele cad direct în jos pentru el, și pentru o persoană (observator), în picioare pe sol, obiectul ar cădea într-un parabole deoarece trenul se mișcă, în timp ce obiectul este în scădere. Fiecare observator are propriul cadru de referință. Dar, deși descrierile evenimentelor, când se schimbă de la un cadru de referință la altul, schimbare, există lucruri universale care rămân neschimbate. În cazul în care, în loc de a descrie obiect care se încadrează la întrebări cu privire la natura legii, provocând căderea lui, răspunsul va fi aceeași pentru un observator în sistemul de coordonate fix, și un observator în cadrul mișcare. Cu alte cuvinte, în timp ce descrierea evenimentului depinde de observator, legile mecanicii (denumită în continuare Poincare și Einstein generalizat la toate legile fizicii) sunt independente, și anume de la el sunt invariabile.
Principiul relativității (atât în mecanica clasică, cât și în SRT) este strâns legat de cadrele de referință privilegiate, așa-numitele cadre de referință inerțiale.
Sistemele inerțiale sunt cadre de referință în privința cărora un punct material (corp) fără influențe externe (sau dacă efectele externe sunt compensate):
- se mișcă uniform și rectiliniu
Orice cadru de referință care se află în repaus sau se deplasează uniform și rectiliniu față de cadrul inerțial de referință este, de asemenea, inerțial (adică toate cadrele inerțiale de referință sunt echivalente)
Principiile inițiale ale mecanicii clasice se bazează pe formulele de transformare a coordonatelor și a timpului de așa-numita transformare galileană. Folosind aceste transformări, este posibil să se traducă considerarea mișcării unui corp (particule) dintr-un cadru inerțial de referință la altul, cum ar fi, de exemplu, exemplul considerat anterior cu căderea unui obiect într-un tren electric.
Toate legile mecanicii clasice sunt invariabile în ceea ce privește trecerea de la un cadru de referință inerțial la altul, realizat cu ajutorul transformărilor Galileo. Transformările lui Galileo se bazează pe aceeași invarianță a timpului în diferite cadre de referință inerțiale și legea clasică de adăugare a vitezelor.
Din transformările galileene (adică din mecanica clasică) rezultă că în tranziția de la un cadru de referință la altul rămân invariabile (invariabile):
Să ne îndreptăm spre teoria specială a relativității. Baza SRT sunt cele două postulate (principale) ale lui Einstein:
Principiul relativității (primul postulat al lui Einstein, care este o generalizare a principiului lui Galileo la toate procesele fizice): toate procesele fizice din toate formele de referință inerțiale se desfășoară în același mod.
Să formulăm acest principiu într-o altă formă echivalentă: legile naturii sunt invariabile în toate formele de referință inerțiale.
Principiul invarianței (constanța) vitezei luminii (al doilea postulat al lui Einstein): viteza luminii într-un vid este constantă în toate cadrele inerțiale de referință și nu depinde de mișcarea surselor și receptoarelor de lumină.
Einstein a dat seama că singura explicație pentru a permite celor două se deplasează în raport cu unul pe altul, observatorii obține aceeași viteză de lumină, este că percepția lor de timp și spațiu nu este același lucru, că ceasul nave spațiale este greșit, atât pe teren, aceeași linie pentru ambele observatorii au mărimi diferite, etc. Ie pe baza de serviciu, viteza luminii într-o navă spațială este de 300.000 de kilometri de spațiu în spațiu al doilea, și în lume - 300.000 de kilometri de Pământ, în al doilea Pământului. Exemplul de mai sus arată în mod clar că în cazul în care viteza obiectului în raport cu celălalt, deoarece acestea depind de viteza de deplasare a observatorului de măsurare, viteza luminii nu este relativă - este absolut. Același exemplu arată relativitatea timpului și a spațiului. Viteza luminii corespunde vitezei maxime posibile de transmisie în natură.
Din postulatele SRT rezultă că intervalul spațial și intervalul de timp (durata evenimentului) sunt relativ, adică depind de mișcarea observatorului. Cu toate acestea, o descriere obiectivă a naturii impune ca fenomenul în studiu poate fi caracterizată prin valorile care nu depind de alegerea sistemului de referință. Valoarea invariantă în SRT este așa-numitul interval-interval de timp dintre evenimente. inclusiv caracteristicile temporale și spațiale ale proceselor materiale. Ie SRT face lumea patru-dimensională: timpul este adăugat la trei dimensiuni spațiale. Toate cele patru măsurători sunt inseparabile, așa că nu mai este pe distanța spațială dintre obiecte este, așa cum este cazul în lumea tridimensională, dar intervalele de spațiu-timp între evenimente, care combină distanța lor unul față de celălalt, atât în timp și în spațiu. Ie spațiul și timpul sunt considerate ca fiind un spațiu-timp continuu în patru dimensiuni sau pur și simplu spațiu-timp. Acest observator continuum se deplasează unul față de altul, poate nu sunt de acord dacă cele două evenimente au avut loc simultan, sau precedat de unul pe altul, dar intervalul de spațiu-timp pentru ambii observatori ar fi la fel.
Posturile arătat că este imposibil de a transmite impactul (lumina, informații, etc.), cu o viteză care depășește viteza luminii, ceea ce face imposibilă o încălcare a cauzalității (așa cum este impactul transferului unei viteze superluminice ar conduce la o încălcare a cauzalitate legăturile ereditare). Inviolabilitatea relațiilor cauză-efect poate fi numită invarianța relațiilor cauză-efect.
De la SRT urmează legea interrelației energiei și a masei: între energia totală, izolată de influențele externe, corpul și masa sa există o relație unu-la-unu :. această lege este valabilă și pentru un corp în repaus :. arătând că și corpurile de odihnă au energie foarte mare, inclusiv energia interacțiunilor și a mișcărilor termice ale atomilor și moleculelor, energia interacțiunii nucleare și alte energii. Această lege arată: indiferent de transformările reciproce ale diferitelor tipuri de materii, schimbarea energiei în sistem corespunde unei modificări echivalente a masei. Ie energia și masa sunt două, legate în mod unic, caracteristicile materiei. Această lege dezvăluie sursa de energie utilizată de energia nucleară. Masa produselor de decantare radioactivă care se desfășoară într-un reactor nuclear este mai mică decât masa substanței inițiale. Diferența dintre masele inițială și cea finală (numită defect de masă), înmulțită cu pătratul vitezei luminii (), arată energia produsă în reactoarele nucleare.
Trecerea de la un cadru de referință inerțial la altul, în SRT, se realizează cu ajutorul transformărilor Lorentz.
Din transformările Lorentz (de exemplu, din SRT) rezultă că atunci când viteza cadrului inerțial de referință în mișcare este relativ staționară:
- Lungimea segmentului în direcția mișcării scade în raport cu segmentul din sistemul fix
- cursul de timp din sistemul mobil, în raport cu timpul într-un sistem de referință staționar, încetinește
investigarea celor de mai sus a explicat, am considerat mai devreme, un experiment de gândire: astronaut, determinarea vitezei luminii, împarte sale kilometri mici pe mici secunde și devine același rezultat ca și cel al unui observator terestru, care împărtășește mai mult de un kilometru secundă.
Consecințele STR sunt relative:
- distanțele (lungimea unui segment), adică spațiu
- simultaneitatea evenimentelor, i. timp
Consecințele SRT sunt:
- spațiul și timpul există ca o singură structură spațială și temporală în patru dimensiuni și sunt descrise prin geometria euclidiană
- echivalența dintre masă și energie
- Cu o creștere a vitezei de mișcare a corpului de referință, ritmul de timp pe acesta încetinește
- cu o creștere a vitezei de mișcare a corpului, dimensiunea sa liniară scade
- cu o creștere a vitezei de mișcare a corpului, crește masa acestuia
- când viteza corpului abordează viteza luminii, dimensiunea sa liniară tinde la zero, iar masa corpului tinde spre o infinit de mare
- invarianța (invarianța) intervalului spațiu-timp dintre evenimente
- invarianța relațiilor cauză-efect
Corespondența dintre SRT și mecanica clasică: predicțiile lor coincid la viteze reduse (mult mai puțin decât viteza luminii).
Aplicarea SRT la descrierea proceselor mecanice în care vitezele corpurilor sunt comparabile cu viteza luminii se numește mecanică relativistă.
Trimiteți-le prietenilor: