Концептуальные основания физики, страница 10

Отсюда вытекало, что промежуток времени и расстояния имеет абсолютные значения, т.е. не зависят от состояния движения тела отсчета, поэтому и скорость света может быть превзойдена. И хотя эти предположения с точки зрения здравого смысла кажутся очевидными, тем не менее они не согласуются с результатами тщательно проведенных экспериментов с явлениями высоких скоростей. ( в наше время это физика высоких скоростей и энергий).

Становится ясно, что преобразования Лоренца выявляют новый инвариант: сохраняется интервал между двумя событиями, происходящими в инерциальных системах отсчета, а не длины и промежутки времени. Теория относительности начинает использовать новое понятие «интервал», и реальность начинает понимается не на основе разобщенности пространственно-временных координат, как в механике Ньютона, а как континуум.

Рассматривая возникшие противоречия, Эйнштейн предложил: а) отказаться от представления об абсолютности и неизменности свойств пространства и времени; б) признать, что скорость света выступает как универсальная постоянная природы. Фактически принцип постоянства скорости света является следствием принципа относительности. И имея многочисленные, но все же не абсолютно достаточные эмпирические подтверждения, принцип постоянства скорости света остается исходным постулатом теории относительности.

Все эти представления формируют специальную теорию относительности (СТО), рассматривающую пространство как неэвклидово,  в котором понятие расстояния заменяется понятием интервала, объединяющем с всебе прстранство и время. Реальность начинает пониматься как четырехмерный континуум, представление о котором ввел в науку учитель Эйнштейна Г. Минковский.

Значение пространственных и временных характеристик зависит от значений скоростей. Релятивистские эффекты становятся ощутимы при высоких скоростях, близких к скорости света: время замедляется, пространство сжимается. Движущиеся часы идут медленнее неподвижных, а пространственные масштабы укорачиваются в направлении движения. Причем релятивистские эффекты всегда характерны для той системы, которая движется относительно наблюдателя.

Отсюда возникает еще один характерный для СТО тезис: об относительности одновременности. Одновременность относительна и зависит от состояния движения системы отсчета. События, одновременные в движущейся системе будут неодновременными для наблюдателя в системе отсчета.

СТО изменила представления о характере взаимодействий. Скорость передачи взаимодействия не может превышать скорости света в вакууме. В этом состоит содержание концепции близкодействия: взаимодействие передается полем от точки к точке, от соседнего тела к соседнему и имеет скоростной предел в виде скорости света. Для механики Ньютона характерна концепция дальнодействия: считается, что взаимодействие может осуществляться с бесконечно большой скоростью мгновенно через пустоту между любыми  телами.

В конце концов, СТО ставит вопрос об абсолютности инерциальных систем. Если рассматривать системы, движущиеся с ускорением (и не только), но еще и на высоких скоростях, то происходит деформация не только пространства и времени, но и массы: она растет с увеличением скорости. Масса движущегося тела больше массы покоя, что по видимости вступает в противоречие с законом сохранения массы.

Механические представления базиоовались на двух самостоятельных законах: сохранения массы и сохранения энергии. В теории относительности они слились в один. По выражению Эйнштейна массма должна расматриваться как «средоточие колоссального количества энергии». Масса и энергия эквивалентны друг другу.

Поэтому теоретическим средоточием и итогом СТО является знаменитая формула энергии: E=mc², которая говорит о неизмеримости энергетического потенциала, «затаченного» в материи, и о его неизвлекаемости.

В) Общая теория относительности. Начинается переосмысление понятия массы, которая в классической механике считалась постоянной величиной. Уравнения ( или преобразования) Лоренца показывают, что когда скорость тела приближается к скорости света, масса его неограниченно растет и в пределе приближается к бесконечности. Поэтому, собственно, согласно теоретии относительности, движения со скоростью, превышающей скорость света, невозможны.