Принципы специальной теории относительности

В этой книге мы все время рассматривали всевозможные явления с точек зрения различных наблюдателей и пытались установить соответствие между получаемыми ими результатами. Если сформулирован какой-либо закон, охватывающий ряд физических явлений, то его правомочность должна быть признана в равной степени всеми наблюдателями. Если получено математическое выражение закона, то оно должно сохранять свой вид при переходе из системы отсчета одного наблюдателя в систему отсчета другого наблюдателя. Иными словами, математическая запись закона должна оставаться инвариантной при любом изменении системы отсчета. Мы уже видели, что интервал между двумя событиями является инвариантом. Закон, не удовлетворяющий этому требованию, не может быть справедливым. В этом и состоит принцип относительности Эйнштейна. До сих пор мы имели дело с системами отсчета, которые двигались друг относительно друга с постоянной скоростью. Это обстоятельство нашло свое выражение в наименовании теории, названной специальной теорией относительности и сформулированной Эйнштейном в 1905 г. В общей теории относительности рассматриваются соотношения между системами отсчета, движущимися друг относительно друга с переменной скоростью; полученные в этой области результаты Эйнштейн не публиковал до 1915 г., а из-за войны они не привлекли к себе внимания в Англии вплоть до 1917 г.

Принцип специальной теории относительности Эйнштейна можно сформулировать следующим образом: каждый закон природы, справедливый в одной системе отсчета (скажем, в системе наблюдателя Л), должен

быть справедлив и в любой другой системе отсчета (скажем, в системе наблюдателя О) при условии, что эти системы движутся друг относительно друга с постоянной скоростью.

Это эквивалентно утверждению, что не существует такого эксперимента, который позволил бы обнаружить равномерное движение через эфир. В противном случае, если бы закон оказался справедлив только в одной системе, это указывало бы на уникальный характер этой системы и позволило бы использовать такую систему в качестве стандартной. В равной степени, если бы удалось обнаружить равномерное движение через эфир, то у нас появился бы однозначный критерий, позволяющий отличить эту абсолютную систему от всех остальных.

Задача теории относительности заключается в отделении субъективных впечатлений наблюдателя и соотношений, связывающих его с тем, что он наблюдает, от реальных свойств наблюдаемого явления. Центральное место, занимаемое в теории интервалом, обусловлено тем, что он представляет собой физическую реальность. Сам термин «теория относительности» может до некоторой степени ввести в заблуждение, ибо он как бы подчеркивает относительный характер физических исследований. Заслуга Эйнштейна заключается в том, что ему удалось сформулировать физические принципы, которые не зависят от наблюдателя. Поэтому его работу с большим основанием следовало бы назвать теорией физической реальности, или теорией пространственно-временных событий.

УПРАЖНЕНИЯ

(см. скан)

(см. скан)