ФІЗИКА. Вчимося розв'язувати задачі. "СУЧАСНА ФІЗИКА". Компенсаційний курс

Розділ I. Спеціальна теорія відносності

1.1. Постулати СТВ

 

В основі спеціальної теорії відносності лежать два постулати.

(Постулати – вихідні твердження, що приймаються в даній теорії без формально-логічного доказу. У фізиці постулати встановлюються на основі експериментальних фактів. Приміром, у класичної механіці постулатами є встановлені дослідним шляхом закони Ньютона).

1. Принцип відносності Ейнштейна:

за однакових умов фізичні процеси в усіх інерціальних системах відліку проходять однаково.

Це означає, що

ніякими фізичними експериментами всередині даної інерціальної системи відліку, неможливо визначити, рухається вона, чи ні.

2. Постулат сталості швидкості світла:

швидкість світла у вакуумі не залежить від руху ані джерела, ані приймача і в усіх системах відліку дорівнює одній і тій самій величині \(\color{darkblue}{c=3\cdot{10}^{8}}\) м/с.

Принцип відносності, встановлений для механіки ще Галілеєм, виявився чинним і для електродинаміки Максвелла. Це дало Ейнштейну підставу постулювати, що принцип відносності поширюється на всі фізичні явища, тобто, є абсолютним законом природи. Можна також сказати, що принцип відносності утверджує повну рівноправність усіх інерціальних систем відліку.

Що до другого постулату, то на перший погляд він суперечить здоровому глузду. Дійсно, уявімо, що в нерухомій відносно Землі системі відліку закріплено лампочку, тож для нерухомого спостерігача світло від неї поширюється по всіх напрямах із швидкістю с. Тоді за другим постулатом і для спостерігача в космічній ракеті, що пролітає повз, світло від указаної лампочки поширюється зі швидкістю с. І хоча таке твердження може видатися абсурдним, вимірювання  повністю підтверджують його істинність.

Той факт, що світло від одного джерела у всіх системах відліку поширюється у вакуумі з однаковою швидкістю, свідчить, що c є граничною швидкістю, тобто,  

ніщо в Природі не може відбуватися швидше, ніж із швидкістю світла у вакуумі $c=3\cdot {{10}^{8}}$ м/с.