Принцип относительности: от Галилея до Эйнштейна
Ещё Галилей заметил: в каюте корабля, движущегося равномерно, невозможно определить, плывёт корабль или стоит. Законы механики одинаковы. Эйнштейн расширил этот принцип на все законы физики, включая электромагнетизм — и добавил ключевой постулат: скорость света в вакууме c ≈ 3·10⁸ м/с одинакова для всех наблюдателей, что бы с ними ни происходило.
Следствия СТО
Замедление времени. Часы, движущиеся со скоростью v, идут медленнее:
При v = 0,9c часы замедляются в ~2,3 раза. Это не иллюзия: атомные часы на самолётах реально отстают от часов на земле — разница измерена.
Сокращение длины. В направлении движения тело сжимается на тот же множитель.
Эквивалентность массы и энергии:
Масса и энергия — разные формы одного и того же. Именно это лежит в основе ядерной энергетики: небольшой дефект массы → огромная энергия.
Парадокс близнецов
Один брат улетает на ракете, возвращается — и оказывается моложе. Противоречие? Нет: ситуация несимметрична (летящий брат ускорялся и разворачивался), поэтому один из них объективно провёл меньше времени. Это предсказание подтверждено экспериментами с мюонами и атомными часами.
Общая теория относительности (ОТО)
СТО описывает движение без ускорений. ОТО (1915) включает гравитацию: массивное тело искривляет пространство-время, и другие тела движутся по «кратчайшим» путям в этом искривлённом пространстве — мы воспринимаем это как притяжение. Следствия ОТО: гравитационное красное смещение, отклонение света у Солнца, гравитационные волны (открыты LIGO в 2015), чёрные дыры. GPS работает только с поправками на ОТО и СТО.
Границы применимости
При скоростях v ≪ c и слабых гравитационных полях теория относительности плавно переходит в ньютоновскую механику — та остаётся прекрасным приближением для повседневных расчётов. Релятивистские эффекты существенны лишь при скоростях, сравнимых с c, или в сильных гравитационных полях (вблизи нейтронных звёзд, чёрных дыр).
