Специальная теория относительности Эйнштейна

2.0 Специальная теория относительности

Теперь вы знакомы с основными игроками в мироздании: пространство, время, материя, движение, масса, энергия и свет. Основной идеей в специальной теории относительности является то, что многие простые свойства, рассмотренные в пункте 1.0, ведут себя очень неожиданным образом в определенных «релятивистских» ситуациях. Ключом к пониманию специальной теории относительности является понимание этих эффектов.

Система отсчета

Специальная теория относительности базируется на идее системы отсчета. Система отсчета — это просто место, где расположен наблюдатель. Вы, в этот момент, наверное, сидите за компьютером. Это ваше текущее состояние системы отсчета. Вы чувствуете, что вы сидите на месте, хотя вы знаете, что Земля вращается вокруг своей оси и по орбите вокруг Солнца. Важный факт о системах отсчета: Не существует такой вещи, как абсолютная система отсчета в нашей Вселенной. Говоря абсолютная, имеется в виду, что нет места во Вселенной, которое совершенно неподвижно. Отсюда следует, что поскольку все движется, то все движение относительно. Подумайте об этом — сама Земля движется, так что, даже если вы стоите на месте, вы находитесь в движении. Вы движетесь через пространство и время во все времена. Поэтому никакое место или объект во Вселенной, который находится в неподвижном состоянии, не является единым местом или объектом, на котором базируются все другие движения. Поэтому, если человек «А» движется к человеку «В», это может рассматриваться двумя способами. С точки зрения «А», «В» движется в сторону «А». С точки зрения «В», «А» движется в сторону «В». И «А», и «В» имеют право наблюдать действие с их систем отсчета. Все движения относительны вашей системы отсчета. Другой пример: Если вы бросаете мяч, мяч имеет право смотреть на себя, как на находящегося в состоянии покоя по отношению к вам. С точки зрения мяча — вы удаляетесь от него, даже если вы видите, как мяч отдаляется от вас. Имейте в виду, что даже если вы не двигаетесь по отношению к земной поверхности, вы перемещаетесь вместе с Землей.

Преобразования Лоренца

Преобразования Лоренца являются математическими уравнениями, которые позволяют нам перейти от одной системы координат в другую. Зачем это нужно? Потому что специальная теория относительности оперирует с системами отсчета. При анализе свойств одной системы из другой, необходимо сначала сделать преобразование из одной системы координат в другую. Таким образом, мы можем использовать преобразования Лоренца для преобразования длины и времени из одной системы отсчета в другую. Например, если вы летите в самолете, а я стою на земле, вы могли бы применить преобразования, превращающие мою систему отсчета в вашу систему отсчета, и я мог бы делать то же самое для вас в моей системе отсчета. Предыдущие заявления означают, что длина и время — это не те объекты, которые находятся в движении относительно друг друга. Как ни парадоксально, но это результат СТО. Эйнштейн использовал преобразования Лоренца, поскольку они предоставляют метод перевода свойства из одной системы отсчета в другую, если скорость света остается постоянной в обеих.