Ю.О. Беличенко. Специальная теория относительности

Обзорная лекция преподавателя физики и математики Юлии Олеговны Беличенко

В течение всего XIX века материальным носителем электромагнитных явлений считалась гипотетическая среда — эфир. Однако к началу XX века выяснилось, что свойства этой среды трудно согласовать с классической физикой.

Например, французский математик, механик, физик, астроном и философ Жюль Анри́ Пуанкаре́ (1854-1912), считающийся одним из величайших математиков всех времён, член Французской академии и ещё более 30 академий мира, он дал обобщённую математическую формулировку принципа относительности, охватывающего и электродинамику. И тем не менее он продолжал признавать эфир, хотя придерживался мнения, что его никогда не удастся обнаружить. В докладе на физическом конгрессе в 1900 г. Пуанкаре впервые высказал мысль, что одновременность событий не абсолютна, а представляет собой условное соглашение («конвенцию»). Было высказано также предположение о предельности скорости света.

Альберт Эйнштейн (1879-1955) предположил, что то, что считалось свойствами эфира, есть на деле проявление объективных свойств пространства и времени. Эйнштейн пришёл к выводу, что нелепо привлекать понятие эфира только для того, чтобы доказать невозможность его наблюдения, и что корень проблемы лежит не в динамике, а глубже — в кинематике. Перенос в кинематику позволил Эйнштейну создать целостную и всеобщую теорию пространства и времени, а также решить в её рамках ранее не поддававшиеся проблемы — например, запутанный вопрос о разных видах массы, зависимости массы от энергии, соотношения местного и «абсолютного» времени и др.

Сейчас эта теория носит имя «специальная теория относительности» (СТО). Он предложил два постулата: всеобщий принцип относительности и постоянство скорости света; и появилась  формула E=mc2, определяющая связь массы и энергии.

Время в теории относительности течёт по-разному в разных системах отсчёта, инерция и длина зависят от скорости, движение быстрее света невозможно, возникает  «парадокс близнецов» — все эти необычные следствия были неприемлемы для консервативной части научного сообщества начала ХХ века. Часть учёных сразу приняли эту теорию, которая позднее получила название «специальная теория относительности» (СТО). Однако немало учёных сочли «новую физику» чересчур революционной. Она отменяла эфир, абсолютное пространство и абсолютное время, ревизовала механику Ньютона, которая 200 лет служила опорой физики и неизменно подтверждалась наблюдениями.