Если изменить описанный мысленный эксперимент, и в том же вагоне, движущемся со скоростью 250 000 км / с, поместить лампочку не в середине вагона, а на расстоянии 2 200 000 км от передней стенки вагона, то можно показать
, что, с точки зрения наблюдателя , который находится в вагоне, свет встретится с передней стенкой вагона раньше, чем с задней. С точки зрения наблюдателя, стоящего на платформе, свет встретится с задней стенкой вагона раньше, чем с передней.
Итак, понятие «раньше» и «позже» являются относительными. Рассмотрим пример: в некоторой точке Галактики вспыхнула «новая» звезда. Через некоторое время свет от этой звезды дойдет до наблюдателя на Земле. Здесь попадание света в глаз наблюдателя является следствием рождения «новой» звезды, а рождение звезды является причиной попадания света в глаз наблюдателя. Эти два события связаны причинно-следственной связью. С какой бы системы отсчета не велось наблюдение, распространение света от звезды в коем случае не может предшествовать ее рождению, т.е. следствие никогда не может наступить раньше причину.
Следовательно, если события связаны причинно-следственной связью, то для них понятие «раньше» и «позже» являются абсолютными.
Если события не связаны причинно-следственной связью, как в примере с вагоном, то понятие «раньше» и «позже» являются относительными. В этом случае изменение порядка чередования событий во времени не противоречит закону причинности, т.е. следствие не наступает раньше причину.
Вопрос к ученикам во время изложения нового материала
1. Что вы понимаете под инерциальными системами отсчета? Приведите примеры.
2. Принцип относительности классической физики.
3. В чем заключаются различия в формулировке принципа относительности Галилея и принципа относительности Эйнштейна?
4. Сравните понятия одновременности в классической физике и в теории относительности.
5. В любом случае понятие «раньше» и «позже» являются относительными, а в каком - абсолютными?
6. Два события в определенной инерциальной системе отсчета происходят в одной точке одновременно. Будут ли эти события одновременными в другой инерциальной системе отсчета?
7. Можно утверждать, что пространственно разделены события, одновременные в одной инерциальной системе отсчета, одновременно и во всех других инерциальных системах отсчета?
Закрепление изученного материала
1. Тренируемся решать задачи
1. Космический корабль удаляется от Земли с относительной скоростью v = 0,75 с. Из него стартует ракета (в направлении от Земли) со скоростью и '= 0,75 с относительно корабля. Чему равна скорость ракеты относительно Земли?
2. Две частицы удаляются от наблюдателя со скоростями 0,7 с в противоположные стороны. Какова скорость частиц относительно друг друга?
3. Две фотонные ракеты удаляются друг от друга со скоростью 0,65 с относительно земного наблюдателя. Чему равна относительная скорость ракет?
2. Контрольные вопросы
1. При каких скоростей движения релятивистский закон сложения скоростей переходит в классический закон?
2. В чем принципиальное отличие скорости света от скорости движения всех тел?
3. Что означает выражение «события А и В являются одновременными»?
4. Докажите, что понятие «раньше» и «позже» являются относительными.
5. Какие события называются одновременными?