Специальной теории относительности

Экспериментальные открытия первых заряженных микрочастиц материи – ионов и электронов – стимулировали дальнейшую разработку теории движения заряженных тел в электрических и магнитных полях. Максвелловские уравнения электромагнитного поля и концептуальные модели кинетической теории газов с её математическими методами (см. раздел 4.6 в теме 4) явились для Г. А. Лоренца естественной теоретической базой, на основе которой он пытался решать соответствующие задачи. В ходе этого он обнаружил, что галилеевский принцип относительности движения требует существенных уточнений в области релятивистских скоростей, т. е. близких к скорости света. Но физический смысл математических формул Г. А. Лоренца и А. Пуанкаре был найден лишь А. Эйнштейном в 1905 г. Эйнштейн постулировал, что для поступательного движения скорость света в вакууме является предельно возможной в природе. Согласно его теории, время течёт по-разному в разных систе-

Илл. 24. Основной постулат специальной теории относительности А. Эйнштейна о постоянстве скорости света и вообще электромагнитных волн в любой системе отсчёта. Рис. 24.1 демонстрирует это на примере самолёта, с борта которого излучаются электромагнитные волны. В данном случае скорость излучаемых радиоволн в точке Р та же независимо от того, излучаются они неподвижной редиостанцией или самолётом, движущимся в её сторону со скоростью V. Скорость самолёта V никак не «приплюсовывается» к предельно возможной скорости радиоволны C. Рис. 24.2 демонстрирует релятивистское сложение скоростей, которое с традиционной точки зрения представляется несуразным. В отличие от области сравнительно малых скоростей, результирующая относительная скорость двух звездолётов, пролетающих навстречу друг другу каждый со скоростью С, не суммируется. Это прямо следует из релятивистского правила сложения скоростей (формула слева), которое при подстановке в него скорости С даёт не 2С, а всё то же одно С. И, тем не менее, в области дорелятивистских скоростей (включая большинство космических) это правило переходит в привычное правило Галилея для сложения скоростей. В наше время много желающих оспорить этот центральный постулат теории относительности в духе спекулятивных теоретизирований. Но никто из этих желающих, в отличие от Эйнштейна, не способен предложить столь же простую формулу, которая всесторонне подтверждена опытами с элементарными частицами и естественно переходит в классический принцип относительности Галилея.

24.1

24.2

мах отсчёта в зависимости от их относительной скорости. Течение времени из ранга вселенского, ни от чего не зависящего процесса было понижено до ранга местного процесса, зависящего от скорости движения материального объекта относительно себе подобных. Из своей релятивистской кинематики Эйнштейн немедленно вывел свою релятивистскую динамику с её центральным принципом эквивалентности массы и энергии E = mc². В наше время необычные выводы специальной теории относительности с высочайшей точностью подтверждены массой экспериментов с элементарными частицами, а также решениями специфических инженерных задач проектирования ускорителей заряженных частиц, термоядерных реакторов, обработки данных от составных радиотелескопов, части которых размещаются на разных континентах.