Релятивістські ефекти
Під релятивістськими ефектами теорії відносності розуміють зміни просторово-часових характеристик тіл при швидкостях, порівнянних зі швидкістю світла.
Як приклад зазвичай розглядається космічний корабель типу фотонної ракети, який летить у космосі зі швидкістю, порівнянною зі швидкістю світла. При цьому нерухомий спостерігач може помітити три релятивістські ефекти:
1.Збільшення маси порівняно з масою спокою.Зі зростанням швидкості зростає і маса. Якби тіло могло рухатися зі швидкістю світла, його маса зросла б до нескінченності, що неможливо. Ейнштейн довів, що маса тіла є міра енергії, що міститься в ній(E= mc2).
2.Скорочення лінійних розмірів тіла у бік його движения.Чим більше буде швидкість космічного корабля, пролетающего повз нерухомого спостерігача, і що ближче вона буде до швидкості світла, то меншими будуть розміри цього корабля для нерухомого спостерігача. При досягненні кораблем швидкості світла його довжина, що спостерігається, дорівнюватиме нулю, чого бути не може. Насправді ж кораблі космонавти цих змін не спостерігатимуть. 3.Уповільнення часу.У космічному кораблі, що рухається зі швидкістю, близькою до швидкості світла, час тече повільніше, ніж у нерухомого спостерігача.
Ефект уповільнення часу дався взнаки не тільки на годиннику всередині корабля, але і на всіх процесах, що протікають на ньому, а також на біологічних ритмах космонавтів. Однак фотонну ракету не можна розглядати як інерційну систему, бо вона під час розгону та гальмування рухається з прискоренням (а не рівномірно та прямолінійно).
Теоретично відносності запропоновано принципово нові оцінки просторово-часових відносинміж фізичними об'єктами У класичній фізиці при переході від однієї інерційної системи (№ 1) до іншої (№ 2) час залишається тим самим – t2=tLа просторова координата змінюється за рівняннямx2=x1– vt.У теорії відносності застосовуються так звані перетворення Лоренца
З відносин видно, що просторові та часові координати залежать один від одного. Щодо скорочення довжини у напрямку руху, то
а хід часу уповільнюється:
У 1971 р. США було поставлено експеримент із визначення уповільнення часу. Виготовили двоє абсолютно однакових точних годинників. Один годинник залишався на землі, а інший містився в літак, який літав навколо Землі. Літак, що летить по круговій траєкторії навколо Землі, рухається з деяким прискоренням, і значить, годинник на борту літака знаходиться в іншій ситуації порівняно з годинником, що лежить на землі. Відповідно до законів теорії відносності годинник-мандрівники мали відстати від тих, хто покоївся на 184 нс, а насправді відставання склало 203 нс. Були й інші експерименти, у яких перевірявся ефект уповільнення часу, і вони підтвердили факт уповільнення. Таким чином, різне протягом часу в системах координат, що рухаються відносно один одного рівномірно і прямолінійно, є незаперечним експериментально встановленим фактом.