Релативистични ефекти
В теорията на относителността релативистичните ефекти се разбират като промени в пространствено-времевите характеристики на телата със скорости, сравними със скоростта на светлината.
Като пример обикновено се разглежда космически кораб тип фотонна ракета, който лети в космоса със скорост, съизмерима със скоростта на светлината. В този случай стационарен наблюдател може да забележи три релативистични ефекта:
1.Увеличаването на масата в сравнение с масата на покой.С увеличаването на скоростта нараства и масата. Ако тялото можеше да се движи със скоростта на светлината, тогава масата му би се увеличила до безкрайност, което е невъзможно. Айнщайн доказа, че масата на едно тяло е мярка за енергията, която то съдържа(E= mc2).Невъзможно е да се придаде безкрайна енергия на едно тяло.
2.Намаляване на линейните размери на тялото по посока на неговото движение.Колкото по-голяма е скоростта на космическия кораб, който лети покрай неподвижен наблюдател и колкото по-близо е до скоростта на светлината, толкова по-малък е размерът на този кораб за неподвижен наблюдател. Когато корабът достигне скоростта на светлината, неговата наблюдавана дължина ще бъде равна на нула, което не може да бъде. На самия кораб астронавтите няма да наблюдават тези промени. 3.Забавяне на времето.В космически кораб, движещ се със скорост, близка до скоростта на светлината, времето тече по-бавно, отколкото в неподвижен наблюдател.
Ефектът от забавянето на времето би засегнал не само часовника вътре в кораба, но и всички процеси, протичащи в него, както и биологичните ритми на астронавтите. Фотонната ракета обаче не може да се разглежда като инерционна система, тъй като при ускорение и забавяне тя се движи с ускорение (а не равномерно и праволинейно).
В теорията на относителността са предложени принципно нови оценки на пространствено-времевите отношениямежду физически обекти. В класическата физика при преминаване от една инерционна система (№1) към друга (№2) времето остава същото – t2=tLи пространствената координата се променя по уравнениетоx2=x1– vt.В теорията на относителността се използват т.нар. трансформации на Лоренц :
От отношенията се вижда, че пространствените и времевите координати зависят една от друга. Що се отнася до скъсяването на дължината по посока на движението, тогава
и времето се забавя:
През 1971 г. в САЩ е поставен експеримент за определяне на забавянето на времето. Те направиха два абсолютно еднакви точни часовника. Някои часовници бяха оставени на земята, а други бяха поставени на самолет, който лети около Земята. Самолет, който лети по кръгова траектория около Земята, се движи с известно ускорение, което означава, че часовникът на борда на самолета е в различна ситуация в сравнение с часовника, който лежи на земята. В съответствие със законите на теорията на относителността, часовниковите пътешественици трябваше да изостават от тези в покой с 184 ns, но всъщност забавянето беше 203 ns. Имаше и други експерименти, които тестваха ефекта от забавянето на времето и всички те потвърдиха факта на забавяне. И така, различното протичане на времето в координатни системи, движещи се една спрямо друга равномерно и праволинейно, е неоспорим експериментално установен факт.