 |
|
Перший постулат спеціальної теорії відносності Ейнштейна – усі закони природи однакові в інерціальних системах відліку.
Це означає, що всі інерціальні системи відліку еквівалентні (рівноправні). Ніякі досліди в принципі не дозволяють виділити переважну абсолютну інерціальну систему відліку.
Другий постулат спеціальної теорії відносності – швидкість світла у вакуумі однакова в усіх інерціальних системах відліку.
Це означає, що швидкість світла у вакуумі не залежить від швидкості руху джерела світла чи приймача світла (спостерігача) (мал. 4.2). Сталість швидкості світла – фундаментальна властивість природи. У відповідності з постулатами СТО (спеціальної теорії відносності) швидкість світла – максимально можлива швидкість поширення будь-якої взаємодії.
Швидкість світла утворює верхню межу швидкості для всіх матеріальних тіл. Матеріальні тіла не можуть мати швидкість більшу, ніж швидкість світла.
*Чорна діра. Наявністю верхньої межі швидкості пояснюється існування одного з найнезвичайніших астрономічних об’єктів – чорної діри. Інтенсивне рентгенівське випромінювання, яке спостерігалось у деякій ділянці зоряного неба, астрономи пояснили різким прискоренням зоряної речовини, яка втягувалась у надзвичайно потужний гравітаційний центр. Водночас випромінювання безпосередньо із цього центра, на відміну від зірок, відсутнє. Це дало підставу назвати подібний астрономічний об’єкт чорною дірою.
Як виявилося, чорна діра утворюється при гравітаційному стисканні (колапсі) масивної зірки за певних умов. Ядро такої зірки, стискуючись, досягає такої густини, що навіть світло не в змозі подолати сили його тяжіння. Характеристикою чорної діри є так званий критичний радіус (радіус Шварцшільда – Rш). На мал. 4.3. схематично показано умови утворення чорної діри:
• на мал. 4.4, а – випромінювання ще виходить із поверхні зірки радіусом, більшим за критичний радіус (R > Rш);
• на мал. 4.4, б – із чорної діри радіуса R < Rш випромінювання відсутнє. Це утруднює одержання інформації про її внутрішню структуру.
? Запитання для самоперевірки
1. Що показав експеримент Майкельсона-Морлі?
2. Що вивчають спеціальна теорія відносності та загальна теорія відносності?
3. Сформулюйте перший і другий постулати теорії відносності та поясніть їх смисл.
4. Чим пояснюється існування чорних дір?
Відносність часу
Час у різних системах відліку. Послідовний розгляд наслідків із постулатів спеціальної теорії відносності веде до аналізу найфундаментальніших понять фізики: простору і часу. У класичній механіці час, що відповідає певній події, єдиний у всіх системах відліку. Задавши час, можна знайти нескінченно велику множину подій, яким можна приписати одну і ту саму часову координату. У класичній механіці достатньо одного годинника, оскільки перебіг часу однаковий для всіх спостерігачів у всіх інерціальних системах відліку. Такі поняття, як «тепер», «раніше», «пізніше», «одночасно» мають абсолютне значення, незалежне від вибору системи відліку.
Причиною неспроможності класичних уявлень про простір і час є неправильне припущення про можливість миттєвої передачі взаємодії та сигналів із одної точки простору в іншу. Існування граничної швидкості передачі взаємодії викликає необхідність глибокої зміни звичних житейських уявлень про простір і час, заснований на повсякденному досвіді.
Уявлення про абсолютний час, який тече раз і назавжди заданим темпом незалежно від матерії та її руху, виявляється неправильним, неспроможним.
Коли ми переглядаємо телевізійну передачу, то розуміємо, що події на екрані телевізора відбуваються не в момент їх спостереження (навіть під час прямій трансляції). Електромагнітне випромінювання поширюється зі швидкістю світла. Це означає, що випромінювання, що виходить від телевежі, що знаходиться на відстані, наприклад, l1 = 30 км від будинку, доходить до антени-приймача за час
t1 = 
c.
Отже, ми спостерігаємо на екрані події з минулого, хоча й дуже близького. Дивлячись у вікно на зоряне небо, ми ніби «зондуємо» минуле різної давності. Адже світло від Місяця доходить до Землі за 1,3 с, від Марса – за 5 хв, від Сонця – за 8 хв. Одні зорі так, як «тепер» виглядали декілька років тому, інші – мільйони років тому і т. п.