Принцип относительности Эйнштейна

В своей работе «К электродинамике движущихся тел» Альберт Эйнштейн выдвинул следующий принцип, впоследствии названный его именем: в инерциальных системах отсчета все законы физики одинаковы. Это расширение принципа относительности Галилея включало в себя также и всю электродинамику, что неизбежно повлекло за собой пересмотр всей физической картины обозримой Вселенной.

Физика электромагнитного поля управляется несколько иными закономерностям, чем законы классической механики и для включения в принцип относительности полей пришлось пересчитать формулы преобразования систем координат так, чтобы эти преобразования не искажали инвариантности уравнений поля относительно смены одной инерциальной системы на другую. Тут же выяснилось, что старые галилеевские формулы для этого не подходят. Рухнули столетние представления о природе пространства и времени. На место преобразований Галилея были поставлены преобразования Лоренца, несколько более сложные математически, но доступные пониманию каждого:

Инвариантность скорости света

Даже невооруженному взгляду видно, что они коренным образом отличаются от простых формул Галилея:

  • Во-первых, в них появились новые множители в виде квадратных корней в знаменателе.
  • Во-вторых, время, самым неожиданным образом, оказалось зависимым от координаты.
  • В-третьих, скорость движения материальных объектов оказалась ограничена сверху скоростью света. В противном случае, квадратный корень в знаменателе переставал принимать действительные значения.

Одних этих трех пунктов было достаточно, чтобы понять: состоялось рождение новой физической парадигмы. В то же время экспериментальные исследования Майкельсона и других ученых одно за другим давали поразительные результаты. В частности оказалось, что скорость света никак не зависит от направления луча. С точки зрения классической механики это был нонсенс. Скорость движения Земного шара и светового луча должны были складываться как векторы. Однако этого почему-то не происходило, и все измерения скорости света давали одну и ту же величину, приближенно равную c = 299 792 458 м/сек. Эйнштейну оставалось сложить эти факты воедино, что он и сделал, обеспечив себе всемирную известность. Правда, математик господин Уиттекер отстаивал приоритет Пуанкаре, но эта точка зрения не нашла много поклонников.