Принцип постоянства скорости света: скорость света в пустоте одинакова во всех инерциальных системах отсчета и не зависит от движения источников и приемников света

Исходя из постоянства скорости света, Эйнштейн под­вергает критическому анализу традиционное понятие времени. Ньютоновское понятие абсолютного, универсального, рав­номерно текущего времени твердо укоренилось в представле­ниях физиков и казалось незыблемым. Следствием этого яви­лось некритически используемое в ньютоновской механике представление об одновременности событий. Критику абсо­лютного времени Ньютона Эйнштейн начинает с рассмотре­ния понятия одновременности двух событий, обращая особое внимание на тот факт, «что все наши суждения, в которых время играет какую-либо роль, всегда являются суждениями об одновременных событиях». Установив, что следует пони­мать под синхронно идущими в разных точках пространства покоящимися часами, Эйнштейн дает определения понятий одновременности и времени. Но установленная таким обра­зом одновременность событий в одной системе отсчета не бу­дет верна в другой, движущейся по отношению к первой. Если один наблюдатель считает одновременными два событий, которые пространственно разобщены, в той системе от-'счета, относительно которой он неподвижен, то другой на­блюдатель, участвующий в равномерном прямолинейном дви­жении относительно первой системы отсчета, не считает их одновременными. Так что одновременность становится по­нятием относительным, зависящим от наблюдателя.

Таким образом, следует говорить о собственном времени каждой системы отсчета. Универсальное абсолютное ньюто­новское время должно уступить место бесчисленным собствен­ным временам различных систем отсчета. Этот, на первый взгляд, парадоксальный вывод является следствием того, что невозможно синхронизировать часы с помощью сигналов, распространяющихся со скоростью, превышающей скорость света.

Наше же обыденное представление о времени, совпа­дающее с представлением об универсальном ньютоновском времени, — следствие того,"что мы живем в мире малых ско­ростей, неосознанно пользуясь при этом информационным волнами, распространяющимися со скоростями, сравнимы­ми со скоростью света. Если бы скорость электромагнитных волн была бы порядка обычных для нашего сознания скорос­тей, то гораздо раньше встал бы вопрос об одновременности событий в различных точках пространства. Эйнштейн пока­зал, что в основе преобразований Галилея как раз и лежит произвольное допущение о том, что понятие одновременно­сти имеет смысл независимо от состояния движения исполь­зуемой системы координат.

Рассуждая таким образом и используя два указанных выше принципа (постулаты теории относительности), Эйнштейн математически вывел лоренцево сокращение движущихся тел При их наблюдении из покоящейся системы, при условии, |*то скорость движущегося тела У=С. Следствием лоренцева сокращения является эффект замедления времени. То же об­стоятельство, что длительности событий различны в различ-|Ных системах отсчета, приводит к замене галилеева правила сложения скоростей релятивистским законом сложения скоростей. Из релятивистского закона сложения скоростей сле­дует, что сложение скорости света со скоростью источника дает во всех случаях опять-таки скорость света, тем самым скорость света в пустоте — максимальная скорость передачи взаимодействий в природе.

Таким образом, изменение понятий о пространстве и вре­мени приводит в специальной теории относительности к из­менению основных принципов кинематики. Новая ки­нематика, к которой пришел Эйнштейн при анализе поня­тий пространства и времени, совпала с преобразованиями, полученными ранее Лоренцем. Однако Эйнштейн наполняет преобразования Лоренца новым физическим содержанием. Так, если Лоренц рассматривал сокращение линейных раз­меров движущихся тел как действительное сокращение по отношению к неподвижному эфиру, то Эйнштейн рассмат­ривает это сокращение как кажущееся для наблюдателя, от­носительно которого тело движется. Сокращение линейных размеров тел и замедление длительности временных интерва­лов — это следствие различных процессов измерения, кото­рыми пользуются различные наблюдатели в различных систе­мах отсчета.

Итак, два постулата принципа относительности должны быть дополнены преобразованиями Лоренца. Чтобы принцип относительности мог выполняться, необходимо, чтобы все законы физики не изменяли своего вида, были инвариантны при переходе из одной инерциальной системы отсчета в дру­гую относительно преобразований Лоренца. Это одно из пер­вых следствий, вытекающих из постулатов теории относитель­ности, устанавливающее критерий включения физического закона в релятивистскую схему. Эйнштейн показал также, что преобразования Лоренца переходят в преобразования Га­лилея при скоростях У«С, тем самым устанавливая границы применимости классической механики для мира малых ско­ростей.