Принцип относительности.

В разд. 2.1. для механических систем был сформулирован следующий принцип относительности: во всех инерциальных системах отсчета все законы механики одинаковы. Никакими (механическими) опытами, проведенными в замкнутой инерциальной системе, нельзя об наружить, покоится система или прямолинейно и равномерно движется.

Пусть система движется относительно инерциальной системы K с постоянной скоростью v_о(рис. 7.1) так, чтобы оси x и при движении совпадали, а оси y, и z , были параллельны друг другу, причем вектор, соединяющий начала координат, r_о = v_ot , где t время. Связь между координатами этих систем описывается преобразованиями Галилея :

x = + v_o ; y = ; z = ; t = , (7.1)

где время в подвижной системе координат. Последнее равенство отражает тот факт, что согласно представлениям классической механики ход времени не зависит от относительного движения систем отсчета. Если подставить преобразования (7.1) в законы Ньютона, то эти законы превращаются в такие же законы, но в штрихованной системе отсчета. Поэтому, проделав любые опыты по механике в замкнутой инерциальной системе, и нельзя сказать, движется система или нет.

Результат исследований явлений электричества и магнетизма позволил ученому Максвеллу получить уравнения, которые сводят воедино электричество, магнетизм, свет. Однако уравнения Максвелла не подчиняются принципу относительности: если преобразовать их подстановкой типа (7.1), то их вид не останется прежним. Отсюда следует вывод, что оптические и электрические явления можно использовать для определения скорости замкнутой системы относительно некоего “мирового неподвижного эфира”. Например, скорость автомобиля равна 1 10⁸ м/с, а скорость света 3 10⁸ м/с, тогда свет от фар будет удаляться со скоростью 2 10⁸ м/с и, измерив скорость света, испускаемого фарами, можно было бы узнать скорость автомашины. Такую попытку определить абсолютную скорость орбитального движения Земли сквозь воображаемый “эфир” проделал в 1887 г. ученый Майкельсон с помощью очень чувствительного светового интерферометра. Однако результат опыта был отрицательный: “мировой эфир” оказался неуловимым. Объяснить отрицательный результат опыта Майкельсона удалось ученому Эйнштейну путем отказа от некоторых представлений классической механики.