Кинематикаспециальной теории относительности

Классическая механика основана на представлении И. Ньютона о том, что любое событие (явление) имеет место в некоторой точке пространства и происходит в некоторый момент времени (или длится некоторое время). Специальная теория относительности обосновывает положение о том, что пространственные и временные характеристики явлений неразрывно связаны между собой, отражая свойства четырехмерного пространства-времени. Понятие о четырехмерном пространстве-времени, объединяющем воедино трехмерное физическое пространство и время, ввел в 1908 г. Г. Минковский. Любое событие в пространстве Минковского характеризуется в каждой ИСО четырьмя координатами: тремя обычными пространственными координатами х₁=х, х₂=y, х₃=z и четвертой – временной x₀=ct, где с – скорость света в вакууме. Геометрические свойства пространства Минковского определяются его метрикой – законом, по которому можно вычислить расстояние между двумя любыми точками. Пространство СТО имеет следующую метрику:

,

здесь dx, dy, dz – разность координат двух событий, dt – разность моментов времени, в которые они происходят. В геометрии пространства-времени расстояние принято называть интервалом. Геометрия Минковского позволила интерпретировать кинематические эффекты СТО, связанные с так называемыми преобразованиями Лоренца, как следствия преобразования пространственных координат и времени при переходе от одной ИСО к другой. В дальнейшем, для наглядной интерпретации соотношений СТО, по аналогии с обычным рассмотрением одномерного движения, будет использоваться двумерная плоскость Минковского с ортогональными осями координат x и сt.

Специальная теория относительности установила относительный характер пространственных и временных промежутков; однако, она полностью не отрицает существования абсолютных величин. Такими величинами являются, например, скорость света и интервал между событиями. Понятие "интервал" имеет фундаментальный характер: оно позволяет установить временные соотношения между событиями, определив их принадлежность к прошлому или будущему. Это понятие крайне важно с общей позиции детерминизма, так как позволяет обосновывать возможность причиной связи между событиями.