**Спецыя́льная тэо́рыя адно́снасці** — тэорыя, якая апісвае, як адбываюцца фізічныя працэсы ў залежнасці ад абранай сістэмы адліку. Спецыяльная тэорыя адноснасці была распрацавана Альбертам Эйнштэйнам і з’яўляецца ўдасканаленнем механікі Ньютана для цел, якія рухаюцца са скорасцю, блізкай да скорасці святла.

Спецыяльная тэорыя адноснасці засноўваецца на двух пастулатах:

* прынцып адноснасці — ва ўсіх інерцыяльных сістэмах адліку фізічныя працэсы праходзяць аднолькава;
* прынцып пастаянства скорасці святла — скорасць святла з’яўляецца пастаяннай велічынёй і не залежыць ад выбару сістэмы адліку.

Пры вывадзе спецыяльнай тэорыі адноснасці прастора лічыцца аднароднай і ізатропнай, а час — аднародным.

У спецыяльнай тэорыі адноснасці прастора і час не з’яўляюцца незалежнымі адно ад аднаго, як гэта мае месца ў класічнай фізіцы. Яны разам утвараюць кантынуум, які з матэматычнага пункту погляду ўяўляе сабой псеўдаеўклідаву прастору, вядомую як прастора-час Мінкоўскага. Калі ў класічнай фізіцы адлегласць у часе між дзвюма падзеямі не залежыць ад сістэмы адліку, то ў спецыяльнай тэорыі адноснасці гэта не так. Незалежнай ад сістэмы адліку з’яўляецца велічыня, якая называецца інтэрвалам між падзеямі і вызначаецца як

{\displaystyle \Delta s={\sqrt {c^{2}{\Delta t}^{2}-{\Delta x}^{2}-{\Delta y}^{2}-{\Delta z}^{2}}}.}

Стварэнне СТА
-------------

Перадумовай да стварэння тэорыі адноснасці з’явілася развіццё ў XIX стагоддзі электрадынамікі. Вынікам абагульнення і тэарэтычнага асэнсавання эксперыментальных фактаў і заканамернасцей у абласцях электрычнасці і магнетызму сталі ўраўненні Максвела, якія апісваюць эвалюцыю электрамагнітнага поля і яго ўзаемадзеянне з зарадамі і токамі. У электрадынаміцы Максвела скорасць распаўсюджвання электрамагнітных хваль у вакууме не залежыць ад скарасцей руху як крыніцы гэтых хваль, так і назіральніка, і роўная скорасці святла. Такім чынам, ураўненні Максвела аказаліся неінварыянтнымі адносна пераўтварэнняў Галілея, што супярэчыла класічнай механіцы.

Спецыяльная тэорыя адноснасці была распрацавана ў пачатку XX стагоддзя намаганнямі Х. А. Лорэнца, А. Пуанкаре, А. Эйнштэйна і іншых навукоўцаў. Эксперыментальнай асновай для стварэння СТА паслужыў вопыт Майкельсана. Вынікі аказаліся нечаканымі для класічнай фізікі таго часу: скорасць святла не залежыць ад кірунку (ізатропнасць) і арбітальнага руху Зямлі вакол Сонца. Спроба інтэрпрэтаваць атрыманыя дадзеныя вылілася ў перагляд класічных уяўленняў і прывяла да стварэння спецыяльнай тэорыі адноснасці.

Пры руху са скарасцямі, усё бліжэйшымі да скорасці святла, адхіленне ад законаў класічнай дынамікі становіцца ўсё больш істотным. Другі закон Ньютана, які звязвае сілу і паскарэнне, павінен быць мадыфікаваны ў адпаведнасці з прынцыпамі СТА. Таксама імпульс і кінетычная энергія цела складаней залежаць ад скорасці, чым у нерэлятывісцкім выпадку.

Спецыяльная тэорыя адноснасці атрымала шматлікія пацвярджэнні на вопыце і з’яўляецца дакладнай тэорыяй у сваёй вобласці прымянімасці.

Асноўныя паняцці СТА
--------------------

Спецыяльная тэорыя адноснасці, як і любая іншая фізічная тэорыя, можа быць сфармулявана на базе з асноўных паняццяў і пастулатаў (аксіём) і правілаў яе адпаведнасці фізічным аб’ектам.

### Асноўныя паняцці

Сістэма адліку ўяўляе сабой некаторае матэрыяльнае цела, выбранае ў якасці пачатку гэтай сістэмы, спосаб вызначэння становішча аб’ектаў адносна пачатку сістэмы адліку і спосаб вымярэння часу. Звычайна адрозніваюць сістэмы адліку і сістэмы каардынат. Даданне працэдуры вымярэння часу да сістэмы каардынат «ператварае» яе ў сістэму адліку.

Інерцыяльная сістэма адліку (ІСА) — такая сістэма, адносна якой аб’ект, на які не дзейнічаюць знешнія сілы, рухаецца раўнамерна і прамалінейна. Пастуліруецца, што ІСА існуюць, і любая сістэма адліку, якая рухаецца адносна дадзенай інерцыяльнай сістэмы раўнамерна і прамалінейна, таксама з’яўляецца ІСА.

Падзеяй называецца любы фізічны працэс, які можа быць лакалізаваны ў прасторы і мае пры гэтым вельмі малую працягласць. Іншымі словамі, падзея цалкам характарызуецца каардынатамі (x, y, z) і момантам часу t. Прыкладамі падзей з’яўляюцца: успышка святла, становішча матэрыяльнай кропкі ў дадзены момант часу і т. д.

Звычайна разглядаюцца дзве інерцыяльныя сістэмы S і S'. Час і каардынаты некаторай падзеі, вымераныя ў сістэме S, абазначаюцца як (t, x, y, z), а каардынаты і час гэтай жа падзеі, вымераныя ў сістэме S', — як (t', x', y', z'). Зручна лічыць, што каардынатныя восі сістэм паралельныя адна адной, і сістэма S' рухаецца ўздоўж восі x сістэмы S са скорасцю v. Адной з задач СТА з’яўляецца пошук суадносін, якія звязваюць (t', x', y', z') і (t, x, y, z). Гэтыя суадносіны называюцца пераўтварэннямі Лорэнца.

### Сінхранізацыя часу

У СТА пастуліруецца магчымасць вызначэння адзінага часу ў рамках дадзенай інерцыйнай сістэмы адліку працэдурай сінхранізацыі двух гадзіннікаў, якія знаходзяцца ў адвольных кропках ІСА.

Хай ад першага гадзінніка ў момант часу {\displaystyle t\_{1}} да другога пасылаецца сігнал (не абавязкова светлавы) з пастаяннай скорасцю {\displaystyle u}. Адразу пасля дасягнення другога гадзінніка сігнал адпраўляецца назад з той жа пастаяннай скорасцю {\displaystyle u} і дасягае першага гадзінніка ў момант часу {\displaystyle t\_{2}}. Гадзіннікі лічацца сінхранізаванымі, калі выконваецца роўнасць {\displaystyle T=(t\_{1}+t\_{2})/2}, дзе {\displaystyle T} — паказанне другога гадзінніка ў момант прыходу да яго сігналу ад першага гадзінніка.

Мяркуецца, што такая працэдура ў дадзенай інерцыяльнай сістэме адліку можа быць праведзена для любых двух гадзіннікаў, так што справядліва ўласцівасць транзітыўнасці: калі гадзіннік A сінхранізаваны з гадзіннікам B, а гадзіннік B сінхранізаваны з гадзіннікам C, то гадзіннікі A і C таксама акажуцца сінхранізаванымі.

У адрозненне ад ньютанаўскай механікі, адзіны час можна ўвесці толькі ў рамках дадзенай сістэмы адліку. У СТА не прадугледжваецца, што час з’яўляецца агульным для розных сістэм. У гэтым заключаецца асноўнае адрозненне аксіяматыкі СТА ад класічнай механікі, у якой пастуліруецца існаванне адзінага (абсалютнага) часу для ўсіх сістэм адліку.

### Узгадненне адзінак вымярэння

Каб вымярэнні, выкананыя ў розных ІСА, можна было паміж сабой параўноўваць, неабходна правесці ўзгадненне адзінак вымярэння паміж сістэмамі адліку. Так, адзінкі даўжыні могуць быць узгоднены пры дапамозе параўнання эталонаў даўжыні ў перпендыкулярным кірунку да адноснага руху інерцыйных сістэм адліку. Напрыклад, гэта можа быць самая кароткая адлегласць паміж траекторыямі дзвюх часціц, якія рухаюцца паралельна восям x і x' і маюць розныя, але пастаянныя каардынаты (y, z) і (y', z'). Для ўзгаднення адзінак вымярэння часу можна выкарыстоўваць аднолькава зробленыя гадзіннікі, напрыклад, атамныя.

Зноскі
------

1. ↑  Гинзбург В. Л. Как и кто создал теорию относительности? в Эйнштейновский сборник, 1974. — М.: Наука, 1976. — С. 351—385. — 400 с. — 9200 экз.
2. ↑  *Einstein A.* Zur Elektrodynamik bewegter Korper — Ann Phys — 1905 — Bd 17 — S. 891.

Пераклад: *Эйнштейн А.* К электродинамике движущегося тела // Собрание научных трудов. — С. 7—35.
3. ↑  *Киттель Ч. Наит У. Рудерман М.* Берклеевский курс физики. — Издание 3-е, исправленное. — М.: Наука, 1986. — Т. I. Механика. — С. 373,374. — 481 с.

Спасылкі
--------

* Лагатып Вікісховішча На Вікісховішчы ёсць медыяфайлы па тэме **Спецыяльная тэорыя адноснасці**

| ⛭Фізіка (эксперыментальная • тэарэтычная) |
| --- |
| Асноўныя раздзелы | 

|  |  |  |  |  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 

| **Механіка** |
| --- |
| Класічная механіка ·  Тэарэтычная механіка ·  Спецыяльная тэорыя адноснасці ·  Агульная тэорыя адноснасці ·  Рэлятывісцкая механіка ·  Квантавая механіка |
| Механіка суцэльных асяроддзяў | Газадынаміка ·  Гідрадынаміка ·  Гідрастатыка |
| Тэорыі | Тэорыя ваганняў ·  Тэорыя ўстойлівасці |
| Прыкладная механіка | Супраціўленне матэрыялаў ·  Будаўнічая механіка ·  Нябесная механіка |

 |
| 

| **Тэрмадынаміка** |
| --- |
| Раздзелы тэрмадынамікі | Пачаткі тэрмадынамікі ·  Ураўненне стану ·  Тэрмадынамічныя велічыні ·  Тэрмадынамічныя патэнцыялы ·  Тэрмадынамічныя цыклы ·  Фазавыя пераходы |
| Пачаткі тэрмадынамікі | Агульны пачатак тэрмадынамікі ·  Першы пачатак тэрмадынамікі ·  Другі пачатак тэрмадынамікі ·  Трэці пачатак тэрмадынамікі |

 |
| 

| **Электрадынаміка** |
| --- |
| Электрастатыка і Электрадынаміка ·  Магнітастатыка і Магнітадынаміка ·  Рэлятывісцкая электрадынаміка ·  Квантавая электрадынаміка |
| Электрадынаміка суцэльных асяроддзяў | Магнітагідрадынаміка ·  Электрагідрадынаміка |

 |
| 

| **Ваганні і хвалі** |
| --- |
| 

|  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 

| **Оптыка** |
| --- |
| Геаметрычная оптыка ·  Фізічная оптыка ·  Хвалевая оптыка ·  Квантавая оптыка ·  Нелінейная оптыка ·  Тэорыя выпускання святла ·  Тэорыя ўзаемадзеяння святла з рэчывам ·  Спектраскапія ·  Лазерная оптыка ·  Фотаметрыя ·  Фізіялагічная оптыка ·  Оптаэлектроніка ·  Аптычныя прылады |
| Сумежныя кірункі | Акустаоптыка ·  Крышталяоптыка |

 |
| 

| **Акустыка** |
| --- |
| Агульная (фізічная) акустыка ·  Геаметрычная акустыка ·  Псіхаакустыка ·  Біяакустыка ·  Электраакустыка ·  Гідраакустыка ·  Ультрагукавая акустыка ·  Квантавая акустыка (акустаэлектроніка) ·  Акустычная фанетыка (Акустыка гаворкі) |
| Прыкладная акустыка | Архітэктурная акустыка (Будаўнічая акустыка) ·  Аэраакустыка ·  Музычная акустыка ·  Акустыка транспарта ·  Медыцынская акустыка ·  Лічбавая акустыка |
| Сумежныя кірункі | Акустаоптыка |

 |
| 

| **Радыёфізіка** |
| --- |
| Класічная радыёфізіка ·  Квантавая радыёфізіка ·  Статыстычная радыёфізіка |

 |

 |

 |
| 

| **Статыстычная фізіка** |
| --- |
| Статыстычная механіка ·  Малекулярная фізіка ·  Фізічная кінетыка |
| Фізіка кандэнсаванага стану | Фізіка цвёрдага цела ·  Фізіка вадкасцей ·  Фізіка атамаў і малекул ·  Фізіка нанаструктур |

 |
| 

| **Квантавая фізіка** |
| --- |
| Квантавая механіка ·  Квантавая тэорыя поля ·  Квантавая статыстыка ·  Квантавая оптыка ·  Квантавая электрадынаміка ·  Квантавая хромадынаміка |

 |
| 

| **Фізіка элементарных часціц** |
| --- |
| Фізіка высокіх энергій ·  Фенаменалогія элементарных часціц |

 |
| 

| **Атамная фізіка** |
| --- |
| Тэорыя атама ·  Атамная спектраскапія ·  Рэнтгенаўская спектраскапія ·  Радыёспектраскапія ·  Фізіка атамных сутыкненняў |

 |
| 

| **Ядзерная фізіка** |
| --- |
| Нейтронная фізіка ·  Фізіка гіпер’ядраў |

 |
| 

| **Тэорыя поля** |
| --- |
| Класічная тэорыя поля ·  Квантавая тэорыя поля |

 |

 |
| Прыкладная фізіка | 

|  |  |  |
| --- | --- | --- |
| 

| **Хімічная фізіка** |
| --- |
| Тэрмадынаміка газаў ·  Тэрмадынаміка раствораў |

 |
| Фізіка плазмы ·  Фізіка атмасферы ·  Лазерная фізіка |

 |
| Звязаныя навукі | Аграфізіка ·  Фізічная хімія ·  Матэматычная фізіка ·  Астрафізіка ·  Геафізіка ·  Біяфізіка ·  Метралогія ·  Матэрыялазнаўства |
| Гл. таксама | Касмалогія ·  Нелінейная дынаміка |
| Партал «Фізіка» |