Проблема одновременности.

По Ньютону - существуют “мировые часы”, поэтому по ним всегда можно «сверить часы». Это означает, что Дальнодействие осуществляется с бесконечно большой скоростью. Но … скорость света – конечна (и максимальна для объектов, движущихся во Вселенной). Необходимо по другому подойти к понятию одновременности событий (для наблюдателей, находящихся в разных системах отсчета).

Определение Эйнштейна: два события, происходящие в различных точках пространства, одновременны, если посланные в момент каждого события световые лучи встречаются на середине отрезка, соединяющего эти точки.

Рассмотрим ситуацию, показанную на рисунке.

Верхний рисунок. Наблюдатели М и N находятся на одинаковом расстоянии от точек А и В (например,в середине неподвижного вагона и посередине перрона). Вспышки в точках А и В происходят одновременно. Нижний рисунок. Вагон движется. Наблюдатель M видит события одновременно. Для N - вспышка в В должна была произойти раньше, чем в А. Если теперь наблюдатель M увидел удар молнии в точке А немного раньше, чем удар в точке В, то он сделает вывод, что событие в А предшествовало событию в В, тогда как наблюдателю N по-прежнему будет казаться, что событие в В предшествует событию в А. В результате оба наблюдателя увидят события, совершающиеся в противоположной последовательности, прошлое и будущее для них поменялись местами.

Нужно играть на бирже – посылаем на ракете добровольца, для него уже наступило завтра, он передает нам информацию и мы…

Эффект замедления времени Опыт с маятниковыми часами: 1 часы – на Земле, неподвижные 2 часы – на летящем самолете Вопрос: Будет ли разница в показаниях часов?

А) Здравый смысл (или по Галилею) – нет разницы Б) по Эйнштейну - Для наблюдателя, движущегося относительно источника сигнала, время замедляется.

Можно ли провести реальный опыт? Такой опыт был проведен с атомными часами: в 1971 ученые поместили на борт самолета взяли четыре комплекта цезиевых атомных часов и дважды облетели вокруг света, сначала на восток, затем на запад, после чего сравнили «путешествовавшие» часы с часами, остававшимися в Военно-морской обсерватории США. Разность показаний путешествовавших и остававшихся на месте часов, составила десятки наносекунд, что полностью согласуется с предсказаниями СТО (чтобы получить расхождение в 1 сек, понадобилось бы летать около 50-100 тысяч лет!). Чрез 25 лет эксперимент повторили (с использованием более точных атомных часов), и результаты были проверены с лучшей погрешностью.

Парадокс близнецов (или опровержение теории относительности)

Посадим на ракету одного из близнецов и отправим в путешествие по галактике. Для близнеца А, который остался на Земле, его брат В удаляется от него, и он считает, что для В время замедляется, и значит В стареет медленнее. Но точно также рассуждает близнец В относительно своего брата А на Земле. Так кто же все-таки стареет медленнее?

Получили логическое противоречие, значит…..

ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ НЕВЕРНА!?

Но…

1) Оба рассуждения истинны, поскольку нет абсолютного времени !!!!! 2) Если рассмотреть внимательнее ситуацию, то становится ясно, что никакого “равноправия” близнецов (или часов) нет: брат В, отправившийся в путешествие (правильнее, система отсчета , с которой связан брат В), претерпевал ускорения и замедления, поэтому система отсчета для брата В не является инерциальной. А парадокс близнецов связан с неявным допущением об инерциальности обеих систем отсчета.

Если правильно решить задачу о путешествии одного из близнецов, учитывая его ускорения и замедления, то окажется, что “собственное время” для брата-путешественника (или для его часов) окажется меньшим, чем время, которое прошло для брата, оставшегося на Земле.

Кто много путешествует, тот остается молодым. Прожитое время зависит от пути в пространстве - времени.

Сокращение длины быстродвижущихся тел: пусть мимо неподвижной линейки пролетает стержень с собственной длиной 1 м. Однако, когда стержень поравняется с линейкой, мы увидим, что его длина меньше 1 м.

При движении с околосветовыми скоростями видоизменяются также и законы динамики.

Изменение массы

В СТО считается, что масса тела не является постоянной величиной, а зависит от скорости, с которой движется тело:

где m₀ - масса покоя тела

Из анализа полученной формулы следуют потрясающие выводы:

1. Мы не можем разогнать тела до скорости света, т.к. если v стремится к c, то m стремится к бесконечности.

2. Существуют частицы- фотоны и нейтрино - у которых m₀=0, и которые с самого рождения двигаются со скоростью света.

3. Если есть частицы, движущиеся со скоростями v > c (тахионы), то массе покоя должны приписать мнимое значение.

Одно из важных следствий СТО – осознание того факта, что масса – одна из форм энергии. Даже неподвижный объект наделен энергией, заключенной в его массе, и их соотношение выражается знаменитым соотношением Эйнштейна:

E=mc².

Соотношение между массой и энергией следует понимать не как буквальную возможность превращения массы в энергию или наоборот, а лишь как основание для количественного сопоставления этих величин. В 1 грамме угля содержится энергия Е₁=1г×(3×10¹⁰ см/с)² =9×10²⁰ эрг. В то же время, при сжигании 1 г угля выделяется 7000 кал, или 2.9×10¹¹ эрг. Говорить о превращении массы в энергию можно, только связав массу с частицей, имеющей массу покоя, а энергию - с фотоном. Тогда при превращении фотона в пару частиц происходит “переход” энергии в массу этих частиц, и при аннигиляции пары частиц их масса “превращается в энергию фотона.