Из наблюдений О. Рёмера однозначно следует, что скорость света подчиняется классическому закону сложения скоростей. Поэтому, например, рассматривать эксперименты с измерением скорости синхротронного излучения, как доказательство истинности постулата
Приведенные примеры показывают, что второй постулат теории относительности —
5. Первый постулат теории относительности
Принято считать, что первый постулат теории относительности является развитием принципа относительности Галилея. Однако это не так.
Краткое содержание принципа относительности Галилея следующее: никакими опытами внутри изолированной системы невозможно определить, движется ли система равномерно и прямолинейно или покоится. Иными словами: механические, оптические, электромагнитные и другие явления природы во всех инерциальных системах протекают одинаково. Инерциальными называются те системы, которые движутся относительно друг друга равномерно и прямолинейно. Принцип относительности Галилея возник из обобщения наблюдений и опытов. Математическое описание пространственных и временных величин в инерциальных системах движущихся относительно друг друга, называется преобразованиями Галилея и имеет следующий вид в прямоугольной системе координат:
Эти уравнения описывают координаты и время одного и того же точечного тела в системе отсчета Oxyzt — условно неподвижной, и O1x1y1z1t1 — движущейся относительно первой вдоль оси Ох со скоростью v. Время отсчитывается от момента совпадения О и О1.
Согласуясь с принципом относительности Галилея, Ньютон ввел понятия абсолютного, истинного, пространства и абсолютного, истинного, времени, являющегося неизменными безотносительно к чему- либо. Меры этих величин — расстояние между двумя точками прямой и интервал времени между двумя событиями в инерциальных системах — неизменные, они носят название инвариантов преобразований Галилея.
Действительно, возьмем отрезок прямой — ?х и интервал времени — ?t в системе O, и равные им — ?x1 и ?t1 в системе О1. Затем системе О1 придадим скорость v1 ? v. В движущейся системе O1, согласно принципу относительности Галилея, невозможно определить опытным путем новое инерциальное состояние по сравнению с прежним. Из этого следует, что отрезок прямой ?x1 и интервал времени ?t1 остаются прежними и равными ?x и ?t.
В качестве иллюстрации проявления принципа относительности Галилея рассмотрим необходимый в дальнейшем изложении пример. Представим две системы отсчета: неподвижную, условную, Oxyzt, и движущуюся относительно первой вдоль оси Ох со скоростью v, O1x1y1z1t1. Направление соответствующих осей совпадает, (рис. 15, а). В момент совмещения начала координат в точке ОО1 происходит вспышка света. Если этот момент принять за начало отсчета времени, то положение фронта распространения света в момент времени t будет описываться уравнением сферы радиуса r равного
с центром в точке О, если источник был неподвижен относительно системы Oxyzt в момент вспышки. Относительно же центра О1 скорость света по оси х равна разности (с – V). И наоборот, если источник был неподвижен относительно системы O1x1y1z1t1, то центр сферы будет находиться в точке О1, а относительно О скорость света по оси х равна сумме (с + v), (рис. 15, б).
Типичное изложение первого постулата теории относительности следующее: механические, оптические и электромагнитные явления во всех инерциальных системах отсчета протекают одинаково [3, 305].
Но изложенная формулировка маскировочная, в постулате заложен совсем иной смысл, чем тот, что дан в определении. Вводя в теорию второй постулат, Эйнштейн приходит в противоречие с принципом относительности Галилея, который несовместим с постулатом
Вернемся к примеру, изображенному на рис. 15. При тех же условиях в момент совпадения начала координат происходит вспышка света (рис. 16), этот момент принимаем за начало отсчета времени.
Теперь, не учитывая, где находятся источник в системе О, или О1, так как в обеих системах скорость света от одного и того же источника согласно постулату
с центром в точке О, с другой стороны, фронт распространения света в момент времени t1 будет описываться уравнением сферы радиуса