Причина СТО - инвариантность скорости света
Приобрести произведение напрямую у автора на Цифровой Витрине. Скачать бесплатно.
В основу СТО Эйнштейн положил два принципа. Одна-ко, для того чтобы получить преобразования Лоренца и все ре-лятивистские следствия из них, достаточно только одного принципа (постулата) – инвариантности скорости света. Этот принцип является первопричиной преобразований Лоренца, единственным, необходимым и достаточным условием для их вывода, а также для провозглашения принципа относительности и равноправия всех инерциальных систем отсчета. Получение преобразований Лоренца из принципа относительности возможно, но при обязательном учёте принципа постоянства скорости света. The reason for SRT is the invariance of the speed of light. Einstein put two principles in the basis of SRT. However, in order to obtain the Lorentz transformations and all the relativistic conse-quences from them, only one principle (postulate) is enough - the invariance of the speed of light. This principle is the primary cause of Lorentz's transformations, the only, necessary and sufficient con-dition for their derivation, as well as for the proclamation of the principle of relativity and equality of all inertial reference frames. Obtaining Lorentz transformations from the principle of relativity is possible, but with the obligatory consideration of the principle of constancy of the speed of light.
Все выводы СТО – преобразования Лоренца и релятивистские соотношения получены как корректные математические выводы. Поэтому СТО по своей сути является теорией математической, имеет все её признаки: методология вывода, исходные постулаты. Хотя в основу СТО Эйнштейн положил два постулата (принципа), можно сказать, что СТО фактически базируется на единственном постулате: о неизменности скорости света во всех ИСО – принципе постоянства (инвариантности) скорости света. Покажем это - выведем преобразования Лоренца и основные следствия из них, используя для этого только одно предположение: скорость света «c» всегда одна и та же, независимо от того, движется ИСО или покоится. Иначе можно сказать, что скорость любого фотона равна скорости света, где бы она ни была измерена: в движущейся или в покоящейся ИСО. Это самое общее определение принципа постоянства скорости света. Оно не включает в себя упоминаний об источнике этого фотона и о состоянии движения источника (или приёмника), являющихся излишними. Заявление о предельности скорости света также является производным от принципа постоянства скорости света, его следствием: если скорость света неизменна во всех ИСО, то она автоматически становится максимально возможной скоростью. Назовём этот принцип постоянства скорости света основой теории, а все полученные с его использованием выражения – следствием этого принципа (постулата), следствиями, выводами теории.
Для вывода рассмотрим платформу длиной L, которую пересекает фотон, испущенный неизвестным источником и/или просто пролетающий мимо. Как принято в СТО будем рассматривать две инерциальные системы отсчета - неподвижную К и подвижную К'. Фотон для наблюдателей на платформе пролетит через неё за время t0 = L/c. Сохраним систему обозначений, близкую к принятой в СТО:L' – длина платформы в инерциальной системе отсчета K';
L – длина платформы в инерциальной системе K;
t' – интервал времени (время), за которое фотон пролетает через платформу и возвращается обратно в системе K';
t – интервал времени (время), за которое фотон пролетает через платформу и возвращается обратно в системе K.
Наблюдатель в движущейся системе K' считает её покоящейся и вычисляет, что фотон преодолеет платформу за время (путь туда и обратно):
Напротив, внешний наблюдатель видит: свет в одном случае догоняет зеркало на противоположном конце платформы, а в другом летит навстречу мишени:
Рис.1 Полет фотона с точки зрения внешнего наблюдателя. Часы внешнего (неподвижного) наблюдателя покажут время t, а часы на платформе (подвижные) покажут время t'.
