Законы механики имеют одинаковый вид во всех инерциальных системах отсчета.

Действительно, если система инерциальна, то система , связанная с объектом, движущимся относительно K со скоростью , где , также будет инерциальной. Очевидно, что координаты любой материальной точки в этих системах связаны преобразованиями Галилея (ПГ):

; ; ; . Скорости складываются: ; ; ; ускорения , , ; . Сила описывает взаимодействие тел, поэтому она зависит от расстояний между ними, т.е. в конечном счете от разницы координат ( ), ( ), ( ). Очевидно, что , , , .

Следовательно, в обеих инерциальных системах имеется один и тот же вид закона механики .

Тем не менее, релятивистский подход здесь ограничен только теми системами отсчета, которые связаны преобразованиями Галилея, и само понятие инерциальности системы условно, так как требует экспериментальной проверки.

Эксперименты по проверке теории электромагнитного поля Максвелла и изучению электромагнитных волн показали, что:

1) Скорость света конечна и совпадает с предсказанной Максвеллом, с погрешностью + 5 км/с.

2) Она также не зависит от движения источника света или приемника, что не согласуется с законом сложения скоростей Галилея.

3) Кроме того, магнитное поле проявляется только в системе отсчета, в которой имеется движение заряда, поэтому если две системы отсчета связаны преобразованиями Галилея, то уравнения Максвелла должны иметь различный вид в этих системах.

Лоренц показал, что для того, чтобы эти уравнения имели одинаковый вид, координаты систем отсчета должны быть связаны следующими соотношениями.

Преобразования Лоренца (ПЛ):

; ; ; .

Все эти факты нашли объяснение в теории относительности Эйнштейна (ТО). Она состоит из двух частей – специальной (СТО) и общей (ОТО) теории относительности.

СТО (релятивистская механика, электродинамика) (1905 г.)

ТО

ОТО (теория тяготения или гравитации) (1916 г.)

СТО основана на двух постулатах:

1) специальный принцип относительности: законы физики имеют одинаковый вид во всех инерциальных системах отсчета;

2) скорость света в вакууме ( м/с) постоянна и не зависит от движения источника или приемника света.

Этим постулатам удовлетворяют только преобразования Лоренца, из которых следует, что существует связь между физическим пространством и временем. Эйнштейн вывел также практически важные следствия:

а) Если , то ПЛ → ПГ;

б) при необходим другой закон сложения скоростей;

в) длина движущегося тела ↓ в раз в направлении движения,

где u – скорость тела (сокращение длины);

г) течение времени в движущейся системе отсчета ↓ в раз (замедление времени);

д) m движущегося тела ↑ в раз.

Соответствующие механические эффекты допускают экспериментальную проверку в микромире.

ОТО основана на общем принципе относительности: