Концептуальные основания физики, страница 9

Было показано, что электрические и магнитные поля, непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга, в результате возникают электромагнитные волны, которые распространяются в вакууме со скоростью света. А в 1888 году Г. Герц подтвердил это экспериментально. Стало ясно, что посредством электромагнитного поля осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами.

В результате этих открытий возникло рассогласование механической картины мира. Электродинамика позволяла обобщить содержание принципа относительности Галилея на случай электродинамических явлений: и в этой области нет каких-либо возможностей обнаружить абсолютное прямолинейное движение (смещается только смысловое ударение в утверждении о том, что нельзя обнаружить абсолютно прямолинейного движения: нельзя не по недостаку средств, но потому что нечего обнаруживать).

Но скорость света перестала подчиняться привычным механическим представлениям. Согласно этим представлениям скорости тела, совершающего два движения в одном направлении, складываются, любая скорость должна быть превзойдена. Но одновременно скорость света в механической картине мира полагалась бесконечно большой. При обощении же галилеевского принципа относительности и распростронении его на электромагнитные процессы постулируется постоянство скорости света, т.е. скорость света не слагается со скоростью системы отсчета. Это объясняется тем, что световой волне не требуется для распространения специальной материальной среды.

Кроме того, при сопоставлении преобразований Галилея с уравнениями Максвелла, выяснилось, что привычное применение первых нарушают инвариантность вторых. Законы электромагнитного поля не могут рассматриваться как вариант и видоизменение законов механических.

В 1904 году Х. Лоренц находит необходимое с точки зрения электродинамики решение, но оно предполагает наличие системы отсчета. Время преобразований и координаты в исходной системе отсчета не равны времени и координатам в движущейся системе. Однако, сам Лоренц рассматривал параметры системы отсчета как действительные, настоящие, а получаемые в движущейся системе координаты и время как вспомогательные величины, имеющие эвристическое значение.

И, наконец, становится ясно, что необходимо откзаться от привычных наглядных представлений о пространстве и времени. В 1905 году А. Эйнштейн приодит к выводу, что концептуальные основания электродинамики движущихся сред должны быть другими, чем исходные положения механики Ньютона. Прежде всего следует признать, что скорость света не зависит от движения источника света или наблюдателя. Это утверждение обычно и называют принципом относительности Эйнштейна.

Б) Специальная теория относительности. Он водит  два постулата, сформулированных  еще в языке механической картины мира, но имеющих не согласующееся с ней значение.

1. Скорость света в вакууме одинакова во всех системах отсчета, движущихся прямолинейно и равномерно относительно друг друга. 2. Все законы природы одинаковы во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно относительно друг друга.

Признание этих постулатов и их интерпретация дают возможность показать, что преобразования Лоренца – не эвристический прием, а выражение самой реальности.Системы отсчета есть, и возможны существенные трансформации пространственно-временных координат, в зависимости от системы отсчета. Вообще, следует говорить не о системе координат (согласно галилеевскому принципу относительности), а о системе отсчета, т.е. о совокупности системы координат и часов.

Фактически Эйнтштейн показал, что закон постоянства распространения света в пустоте (3000 000 км/с) и принцип относительности совместимы. Он отметил, что классическая механика опиралась на две ничем не опраданные гипотезы:

1) промежуток времени между двумя событиями не зависит от состояния движения тела отсчета;

2) пространственное расстояние между двумя точками твердого тела не зависит от состояния движения тела отсчета.