Неудовлетворительность механики Ньютона при больших скоростях

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

91

Рассмотрим с точки зрения преобразований Галилея движение света

(рис. 11.2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 11.2

В  системе К' его скорость v'x = c. Тогда, используя полученный закон

слож ения скоростей (11.2) для скорос                       ти света в системе К, найдем:

 

 

 

 

 

Опубликованные в 1881 году результаты опытов, выполненных америка н-

ским физиком А. Майкельсоном, находятся в противоречии с только что пол у-

ченной нами формулой: галилеевский закон сложения скоростей не г одится для

света. Скорость света оказалась одинаковой в разных системах отсчета!

В  1895 году французский математик, физик и философ А. Пуанкаре впе р-

вые выступил с новаторским предложением о невозможности никакими физ и-

ческими опытами (не только механически ми, как в принципе относительности

Галилея) зарегистрировать абсолютное движение. В 1902 году он же публикует

в  книге «Наука и гипотеза» утверждение об отсутствии абсолютного времени,

т.е.     .

Законченная теория, позволяющая описывать                                      движение частиц со скор                                               о-

 

стями v с , была опубликована в 1905 году в работах А. Пуанкаре и А. Эй н-

штейна.

 

 

 

 

§  2. Постулаты СТО. Преобразования Лоренца

Специальная теория относительности (СТО), базируется на двух исходных

утверждениях, постулатах:

I. Принцип           относительности, согласно которому никакими физическими

опытами нельзя установить, покоится ли данная система отсчета, либо

движется равномерно и прямолинейно.

Другая формулировка:

 

 

 

92

Все законы природы одинаково формулируются для всех инерциальных

систем от счета.

II. Принцип постоянства скорости света: cкорость света в вакууме во

всех инерциальных системах отсчета одинакова и не зависит ни от движения

ис точника, ни от движения приемника света.

Преобразования Лоренца – это уравнения, связывающие координаты и

время некоторого          события в двух инерциальных системах отсчета. В отличие

от преобразований Галилея, преобразования Лоренца не должны противоречить

постулатам СТО: необнаружимости абсолютного движения и постоянству ск о-

рости света. При скорости движения сис                  темы отсчета     V << с преобразов                                            ания

Лоренца должны переходить в преобразования Галилея.

Такие преобразования были найдены в 1904 году голландским физиком

Г.А. Лоренцом и имеют следующий вид:

а) прямые                                 б) обратные

 

 

 

,                                                 ,

,                                                ,

, (11.4а),                   (11.4б)

�                                              .

 

 

 

 

Здесь буквой  для удобства записи обозначена следующая величина:

.                                            (11.5)

 

 

 

 

 

Релятивистская механика должна быть построена таким образом, чт о-

бы уравнения движения не менялись при переходе из одной инерциальной си с-

тем ы отсчета в другую, т.е. были инвариантны относительно преобразов а-

ний Л оренца.

 

 

 

§  3. Следствия из преобразований Лоренца

Рассмотрим три следствия из преобразований Лоренца.