Образовака🌡️ Физика11 классКвантовая физика

Постулаты специальной теории относительности Эйнштейна

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 75.

Одним из величайших открытий начала XX в. стала разработка А. Эйнштейном специальной теории относительности (СТО). Эта теория базируется на допущениях-постулатах, принимаемых без доказательства. Поговорим кратко о постулатах специальной теории относительности Эйнштейна.

Предпосылки разработки СТО

К середине XIX в. механика Ньютона была многократно подтверждена и считалась истинной и полностью исчерпывающей теорией, описывающей движение тел.

Первые сомнения появились с разработкой электродинамики Дж. Максвеллом. Из уравнений электродинамики следовало, что электромагнитные волны должны распространяться с одной и той же скоростью, независимо от скорости их источника. Это противоречило ньютоновским представлениям о сложении скоростей.

Противоречие можно было разрешить, если предположить, что электромагнитные волны распространяются в особой покоящейся среде — в эфире. Эфир, таким образом, оказывался привилегированной системой отсчета, которую можно было бы использовать как «единую» для всех остальных систем. Для остальных систем отсчета принцип относительности для электродинамики не действует.

Однако опыт Майкельсона показал с высокой точностью, что обнаружить скорость Земли по отношению к эфиру невозможно. Откуда следовало, что никакого эфира нет, и нет никакой «единой» системы отсчета.

Оставалось предположить, что электромагнитное излучение распространяется с одинаковой скоростью, независимо от того, движется ли источник, а наши представления о пространстве требуют пересмотра.

Первый постулат СТО

А. Эйнштейн предположил, что опыт Майкельсона не выявил движения Земли относительно эфира потому, что это движение не оказывает влияния на оптические явления. Иначе говоря, все инерциальные системы отсчета одинаковы, и все процессы в них (в том числе и электромагнитные) проходят одинаково. Это и есть первый постулат специальной теории относительности. Он распространяет ньютонов механический принцип относительности на все процессы в природе.

Второй постулат СТО

Для объяснения следствий из уравнений электродинамики Максвелла был принят второй постулат специальной теории относительности: скорость света в вакууме для всех инерциальных систем отсчета одинакова. Этот постулат позволяет устранить противоречия между принципом сложения скоростей и уравнениями Максвелла.

Следствия из постулатов СТО

Постулаты СТО позволили объяснить постоянство скорости света, следующее из уравнений Максвелла, и отрицательный результат опыта Майкельсона. Однако из этих постулатов следовало, что ход времени и все расстояния зависят от принятой системы отсчета.

Размеры и моменты времени, измеренные в одной системе отсчета, окажутся другими в другой системе. Размеры быстро движущихся тел уменьшаются, ход времени для таких тел замедляется.

Что мы узнали?

Для объяснения следствий уравнений электродинамики Максвелла и отрицательного результата опыта Майкельсона были приняты постулаты специальной теории относительности Эйнштейна. Первый: все процессы, включая электромагнитные, во всех системах отсчета совершаются одинаково. Второй: скорость света в вакууме является константой для всех инерциальных систем отсчета.