Принцип відносності Галілея – коротко

Принцип відносності Галілея (1564-1642) говорить:

У інерційних системах відліку всі процеси протікають однаково, якщо система нерухома або рухається рівномірно і прямолінійно.

В даному випадку мова йде виключно про механічних процесах. Що це означає? Це означає, що якщо ми, наприклад, будемо плисти на рівномірно і прямолінійно рухається поромі через туман, ми не зможемо визначити, рухається паром або покоїться. Іншими словами, якщо провести експеримент в двох однакових замкнутих лабораторіях, одна з яких рівномірно і прямолінійно рухається відносно іншої, результат експерименту буде однаковим.

Перетворення Галілея в класичній механіці – це перетворення координат і швидкості при переході від однієї системи відліку до іншої. Не будемо наводити тут всіх обчислень і висновків, а просто запишемо формулу для перетворення швидкості. Відповідно до цієї формули швидкість тіла відносно нерухомої системи відліку дорівнює векторній сумі швидкості тіла в рухомій системі відліку і швидкості рухомої системи відліку відносно нерухомої.

Принцип відносності Ейнштейна і постулати СТО

На початку двадцятого століття після більш ніж двохсотлітнього панування класичної механіки виникло питання про поширення принципу відносності на немеханічних явища. Причиною виникнення такого питання стало закономірне розвиток фізики, зокрема оптики та електродинаміки. Результати численних експериментів то підтверджували справедливість формулювання принципу відносності Галілея для всіх фізичних явищ, то в ряді випадків вказували на хибність перетворень Галілея.

Наприклад, перевірка формули складання швидкостей показала її помилковість при швидкостях, близьких до швидкості світла. Більш того, досвід Фізо в 1881 році показав, що швидкість світла не залежить від швидкості руху джерела і спостерігача, тобто в будь-якій системі відліку залишається постійною. Даний результат експерименту ніяк не вкладався в рамки класичної механіки.

Вирішення цієї та інших проблем знайшов Альберт Ейнштейн. Для того щоб теорія зійшлася з практикою, Ейнштейну довелося відмовитися від кількох, здавалося б, очевидних істин класичної механіки. А саме – припустити, що відстані і проміжки часу в різних системах відліку не за незмінний. Нижче наведемо основні постулати Спеціальної теорії відносності (СТО) Ейнштейна:

Перший постулат: у всіх інерціальних системах відліку всі фізичні явища протікають однаково. При переході від однієї системи до іншої всі закони природи і явища, що описують їх, інваріантні, тобто ніякими дослідами не можна віддати перевагу одній з систем, бо вони інваріантні.

Другий постулат: швидкість світла у вакуумі однакова в усіх напрямках і не залежить від джерела і спостерігача, тобто не змінюється при переході від однієї інерціальної системи до іншої.

Швидкість світла – гранична швидкість. Ніякої сигнал або дія не можуть поширюватися зі швидкістю, що перевищує швидкість світла.

Перетворення координат і часу при переході від нерухомої системи відліку до системи, що рухається зі швидкістю світла, називаються перетвореннями Лоренца. Кпрімеру, нехай одна система спочиває, а друга рухається уздовж осі абсцис.

Посилання на основну публікацію