Специальная теория относительности Эйнштейна

3.0 Примеры специальной теории относительности

 

Поскольку СТО утверждает, что у двух разных наблюдателей существуют равные права на просмотр событий относительно своих систем отсчета, мы обнаружим множество парадоксов. Большинство из парадоксов имеют логичные ответы, которые согласовываются с предсказуемыми СТО результатами и наблюдаемыми результатами. Давайте рассмотрим наиболее известный из этих парадоксов.

Парадокс близнецов.

Предположим, два близнеца, Петр и Павел, разделяют друг с другом одну и ту же систему отсчета на Земле. Петр находится в космическом корабле, а Павел стоит на земле. Близнецы имеют идентичные часы, которые синхронизируются. После синхронизации Петр стартует и движется со скоростью 60% от скорости света. Так как Петр улетает вдаль, близнецы должны испытывать релятивистский эффект (сокращение длины и замедление времени). Затем космический корабль останавливается и возвращается на Землю. Для стоящего на земле Павла, часы летящего в космосе Петра должны замедлиться. Поскольку инерциальные системы отсчета в СТО равноправны, то с точки зрения Петра, стоящий на земле Павел – также удаляется от него со скоростью 60% от скорости света и его часы тоже должны замедлиться. Однако, с точки зрения СТО – замедлятся только часы летящего в космосе Петра. В таком нарушении видимой симметричности братьев и усматривается противоречие.

Понятие «ускорения» в СТО представлено очень слабо. Эйнштейн более подробно рассматривает ускорение в «Общей Теории Относительности» (ОТО). В СТО вы можете описать ускорение в рамках локальных co-перемещающихся инерциальных систем отсчета. СТО позволяет рассматривать все движения как однородные, т.е. происходящие с постоянной скоростью (без ускорения). Второй момент заключается в том, что СТО – «специальная» теория. Под этим подразумевается, что она применима в ситуациях, где нет силы тяжести, следовательно, где пространство-время является плоским. В своей ОТО, Эйнштейн объединяет ускорение и гравитацию.

Теперь вернемся к парадоксу. Над его решением работали лучшие умы. Существует несколько методов его доказательства:

1. Кинематические эффекты СТО с помощью уравнений Лоренца

2.Замедление времени

3. Относительность одновременности

4. Простейшие объяснения

5. Физическая причина парадокса

6. Геометрическая интерпретация

7. Неинерциальные системы отсчета

8. Релятивистский эффект Доплера.