[an error occurred while processing this directive]

Лекции по физике 1 курс Специальная теория относительности

В какой бы системе отсчета не рассматривалось движение частицы, промежуток собственного времени измеряется по часам системы, в которой частица покоится. Отсюда следует, что промежуток собственного времени является инвариантом, т.е. величиной, имеющей одно и тоже значение во всех инерциальных системах отсчета. С точки зрения наблюдателя, находящегося в системе , можно сказать, что движущиеся часы идут медленнее, чем покоящиеся.

В качестве примера можно рассмотреть имеющиеся в ставе космического излучения мюоны, которые рождаются на высоте 20 — 30 км над поверхностью Земли. Они распадаются на электрон (или позитрон) и два нейтрино. Собственное время жизни мюонов (т.е. время жизни, измеренное в системе, относительно которой они неподвижны), составляет в среднем . Казалось бы, что двигаясь даже со скоростью, мало отличающейся от скорости света , за это время они могут пройти лишь путь, примерно равный . Однако, как показывает эксперимент, мюоны успевают в значительном количестве достигнуть поверхности Земли (т.е. пройденный ими путь равен ). Это объясняется тем, что мюоны движутся со скоростями, близкими к скорости света. Поэтому их время жизни , отсчитанное относительно Земли, много больше собственного времени жизни этих частиц ( и, следовательно, ).

Интервал

В «обычном» (евклидовом) пространстве расстояние между 2-мя точками с координатами и равно:

, (12.56)

где , , . Это расстояние не зависит от выбора системы координат (системы отсчета), т.е. является инвариантом. Казалось бы, что расстояние между 2-мя мировыми точками в 4-х мерном пространстве-времени можно определить по следующей формуле:

, (12.57)

где . Однако, это выражение не является инвариантом и меняется при переходе от одной системы отсчета к другой.

Рассмотрим выражение

. (12.58)

Перепишем его с учетом переобозначений:

. (12.59)

где - расстояние между точками евклидового пространства, в котором произошли данные события. Допустим, что события происходят с одной и той же частицей. Тогда

, (12.60)

где - скорость частицы. Перепишем выражение для :

. (12.61)

Далее

, (12.62)

т.е.

. (12.63)

Так, как , а является инвариантом, то - тоже инвариант.

Следовательно, величина

(12.64)

не изменяется при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой и является инвариантом. Величину рассматривают в качестве расстояния между 2-мя мировыми точками в 4-х мерном пространстве-времени и называют интервалом. Пространство, в котором расстояния между 2-мя точками определяется выражением типа , называется псевдоевклидовым.

Вращательное движение твердого тела Твердое тело - это система материальных точек, расстояние между которыми остается неизменным при взаимодействии системы с другими телами. Движение твердого тела бывает поступательным и вращательным. Всякое движение твердого тела можно представить как сумму движения названных двух типов. Покажем это для случая плоского движения, т. е. такого, при котором все точки тела перемещаются в параллельных плоскостях. В качестве примера плоского движения возьмем качение цилиндра по плоскости
[an error occurred while processing this directive]