Релятивістська кінематика
Спеціальна теорія відносності (СТО) давно стала наукою прикладною, широко використовуваної в сучасній інженерній практиці. Досить вказати на розрахунки при проектуванні прискорювачів елементарних частинок, атомних реакторів, на обчислення енергетичних виходів різних ядерних реакцій та багато іншого.
Виникла СТО після тріумфального, більш ніж двохсотлітнього розвитку класичної фізики, коли наприкінці XIX століття несподівано виявилося недосконалість фізичної теорії як в теоретичному, так і в прикладному аспектах. У теоретичному – протиріччя між структурами електродинаміки Максвелла і механіки Ньютона (відсутність основоположного принципу відносності в електродинаміці за наявності його в механіці). У прикладному – неможливість пояснити ряд нововідкритих фактів – досвід Майкельсона (спроба виявити рух Землі щодо світлоносного ефіру – особливої??пружного середовища, обурення якої представляють собою поперечні електромагнітні хвилі), досвід Фізо (вимірювання швидкості поширення світла в рухомій воді з метою виявити захоплення їй світлоносного ефіру ), аберація світла, дія уніполярних машин, безперервне випромінювання енергії радіоактивними елементами без помітного їх зміни, пізніше – розпад мезонів при великих швидкостях і багато іншого.
СТО будується для інерційних систем відліку (ІСО) – систем, по відношенню до яких виконується закон інерції. ІСО відноситься до числа наукових абстракцій, ідеальних моделей. Як відомо, вся фізика взагалі будується на наукових абстракціях, моделях (найпростіші з них: матеріальна точка (частка), абсолютно тверде тіло, ідеальний газ, ідеальна рідина, точковий заряд, пружне тіло і т. д.). Метод ідеалізації (моделей) відкриває широкі можливості для використання математичного аналізу і в той же час не ставить перепон для застосування теорії до реальних об’єктів і явищ, оскільки моделі постійно удосконалюються.
Реально існують лише прототипи інерційних систем відліку, пов’язані з конкретними тілами (з Землею, з Сонцем, з космічним кораблем, з потягом, з лабораторією дослідника і т. п.). Якщо рух досліджуваного об’єкта щодо деякої конкретної системи відліку описується ньютоновой механікою з достатньою для практики ступенем точності, то таку систему відліку зазвичай і вважають інерціальній. Важливо, що закон інерції (перший закон Ньютона) гарантує існування системи відліку в зазначеному сенсі для будь-якої запропонованої задачі механіки.
Нерідко система відліку, пов’язана з будь-яким конкретним тілом проявляє себе як інерціальна для однієї задачі, і в той же час виявляється неінерціальної для іншої,
У класичній механіці простір і час абсолютні – однакові у всіх системах відліку взагалі.
У спеціальній теорії відносності передбачається, що в одній окремо взятій ІСО метричні властивості простору і часу такі як у класичній механіці. Саме, простір окремо взятій ІСО евклидово (теорема Піфагора), тривимірне, однорідне, изотропное, безперервне, однозв’язний. Час одномірне, однорідне, безперервне, однонаправлений. Всі ці якості є наслідком багатовікової практики людства.
(2 votes, average: 4.50 out of 5)