Номер 4, страница 158 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

4. Чем отличается принцип относительности Галилея от первого постулата СТО?

Решение

Принцип относительности Галилея и первый постулат специальной теории относительности (СТО) Эйнштейна оба утверждают эквивалентность инерциальных систем отсчета (ИСО), но различаются фундаментальным образом по своей широте и следствиям.

Принцип относительности Галилея, сформулированный в рамках классической механики, гласит: все механические явления протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета. Это означает, что уравнения ньютоновской механики инвариантны относительно перехода от одной ИСО к другой. Этот переход описывается преобразованиями Галилея:

$x' = x - Vt$
$y' = y$
$z' = z$
$t' = t$

где $V$ — относительная скорость систем. Важнейшей чертой этих преобразований является абсолютность времени ($t' = t$), то есть время течет одинаково во всех ИСО. Однако этот принцип и соответствующие ему преобразования оказываются неверными применительно к электромагнитным явлениям, так как они противоречат постоянству скорости света, предсказываемому уравнениями Максвелла.

Первый постулат СТО (принцип относительности Эйнштейна) является обобщением и расширением принципа Галилея. Он гласит: все законы природы — не только механические, но и электромагнитные, и любые другие — одинаковы во всех инерциальных системах отсчета. Эйнштейн постулировал, что принцип относительности должен быть универсальным. Этот постулат, в совокупности со вторым постулатом (о постоянстве скорости света в вакууме), приводит к замене преобразований Галилея на преобразования Лоренца. В этих преобразованиях время уже не является абсолютным, а становится относительным, зависящим от системы отсчета.

Таким образом, основное отличие заключается в области применимости. Принцип Галилея ограничен только законами механики. Первый постулат СТО распространяет принцип относительности на все без исключения законы физики. Принцип Галилея является лишь низкоскоростным приближением ($V \ll c$) более общего принципа относительности Эйнштейна.

Ответ: Главное отличие состоит в том, что принцип относительности Галилея утверждает инвариантность только механических законов во всех инерциальных системах отсчета, в то время как первый постулат СТО расширяет этот принцип на все законы природы (включая электродинамику и другие). Таким образом, постулат СТО является более общим и универсальным, а принцип Галилея — его частным случаем, справедливым для скоростей, малых по сравнению со скоростью света.