cinematica relativistă

Să ne amintim că obiectivul principal este de a descrie mecanica mișcării - și anume, imaginind cum să coordoneze schimbarea corpului în timp.

Pentru a descrie mișcarea trebuie să aibă cadrul de referință. În mecanica clasică, așa cum știm, în sistemul de referință este format din trei obiecte: organism de referință (cu privire la care mișcarea), conectată rigid cu corpul de referință sistemului de coordonate, precum și pentru a măsura ceasul de timp. Observatorul, amplasat în cadrul de referință, are capacitatea de a masura coordonatele corpului si pentru a compara aceste valori cu coordonate ore. Ca rezultat, observatorul primește dependența organismului de coordonate din timp în timp; poziționarea unei asemenea dependențe, se poate găsi viteza corpului și alte mărimi cinematice.

Compararea cadrului corpului și ceas - un punct cheie. Aici am ajuns la conceptul important de simultaneitate a evenimentelor. În primul rând, să ne cita Einstein.

Noi trebuie să acorde atenție faptului că toate hotărârile noastre în care timpul joacă un rol sunt întotdeauna judecăți despre evenimente odnovremennno. Dacă eu, de exemplu, să zicem, „Trenul ajunge aici la ora 7,“ - înseamnă ceva de genul: „ia act de mână mică de ceasul meu la 7 și sosirea trenului sunt evenimente simultane.“

(A. Einstein. "Pe electrodinamicii Moving Bodies".)

Ce este simultaneitate în mecanica clasică? Problema pare să fie clar: evenimentele sunt simultane în cazul în care acestea apar în același punct în timp pe ceas observatorului. Aici observăm două puncte importante.

• Nu contează dacă aceste evenimente au loc în același punct în spațiu sau în locații diferite. În mecanica clasică, suntem în liniște vorbim despre simultaneitatea evenimentelor separate spațial.
• Conceptul de simultaneitatea are o semnificație absolută: cele două evenimente sunt simultane într-un cadru de referință va fi simultan în orice alt cadru de referință. În toate sistemele de referință inerțiale, timpul curge în același mod - aceasta este exprimată în ecuația transformările Galileene.

O astfel de înțelegere a simultaneității, cu toate acestea, este intuitiv. Și, într-adevăr rău, se bazează pe ipoteza de interacțiune instantanee. De fapt, în cazul în care semnalele de la evenimente care au loc la diferite puncte în spațiu, ajunge la observatorul imediat, ce diferență pentru el cât de mare distanța dintre cele două evenimente? Orice întârziere în sosirea semnalelor nu vor, de fapt. De asemenea, imaterială și dacă observatorul este în repaus sau se mișcă - semnale de timp se propagă cu o viteză infinită, evenimentul va apărea simultan la observator, indiferent de faptul mișcării sale.

Dar, în realitate, viteza semnalului este finit și nu poate depăși viteza luminii în vid. Astfel, înțelegerea noastră intuitivă a simultaneității evenimente separate spațial este incorectă. La urma urmei, dacă ținem un cronometru, repara în momentul apariției evenimentelor din jur și să încerce să judece simultaneitatea lor, trebuie să ia în calcul sosirea întârzierilor semnalului de la diferite puncte în spațiu. Mai mult decât atât, aceste întârzieri pot fi furnizate diferă în funcție de faptul dacă ne aflăm în cadrul de referință staționar sau în mișcare.

Ceea ce se dovedește - conceptul de simultaneitate are nici un sens, la toate? Se pare că acolo! Einstein a propus un program clar de depășire a acestor dificultăți. Esența ei este după cum urmează: din moment ce totul este atât de rău, la momentul de măsurare de către un singur observator ore, apoi să folosească o mulțime de ceasuri sincrone, amplasate la diferite puncte în spațiu. Două evenimente vor fi luate în considerare simultan în cazul în care același ceas, situat la punctele unde au avut loc evenimentele.

Și acum - și mai multe puncte.

1. Să presupunem că la un moment dat în spațiu, există ceasuri. În cazul în care, în acest moment există un eveniment, ceasul nostru arată momentul evenimentului. Astfel, în cazul în care chiar acest punct, au loc două evenimente, putem spune întotdeauna că sunt simultane sau nu - pur și simplu prin compararea citirilor de ceasuri noastre la momentul evenimentelor.

Deci, cu definiția de simultaneitate a evenimentelor care au loc într-un singur punct în spațiu, nici o problema.

2. Pentru definiția conceptului de simultaneitate a evenimentelor separate spațial, avem nevoie de multe din aceleași ore, aranjate într-un spațiu este adesea suficient. Fiecare ceas arată timpul evenimentelor care au loc în punctul în care se află ceasul.

Pentru a putea judeca simultaneitatea evenimentelor care au loc la diferite puncte în spațiu, toate aceste ore ar trebui să meargă simultan. t. e. pentru a arăta unul și același timp. Dar întrebarea se pune în mod natural: modul de a realiza acest lucru? Cum pot sincroniza ceasurile?

3. Pentru a sincroniza ceasurile situate în diferite puncte de spațiu, Einstein a propus utilizarea semnalelor luminoase.

Lăsați punctele și sunt ceasuri. Să presupunem că semnalul punct-la-punct este trimis la lumina care se reflectă în și sa întors înapoi.

Să presupunem că, la momentul trimiterii ceasului a arătat semnalul. și timpul de întoarcere
citirile de semnal sunt aceleași ore.

regula lui Einstein. Prin definiție, ceasul și du-te cinhronno dacă timpul de sosire a semnalului de la punctul B sunt egale cu ceas.

Cu alte cuvinte, ceasul va arăta exact la jumătatea deschiderii dintre t1 și t2.
regula lui Einstein este ilustrată în Fig. 1.