После того как физики отказались от представления о существовании эфира как всеобщей среды, рухнуло представление об эталонной системе отсчета. Все системы отсчета были признаны равнозначными, и принцип относительности стал универсальным. Теория относительности утверждает, что все системы отсчета одинаковы и нет какой-либо одной, имеющей преимущества перед другими (относительно которой эфир был бы неподвижен).

Переход от одной инерциальной системы к другой осуществляется в соответствии с преобразованиями Лоренца. Однако экспериментальные данные о постоянстве скорости света, полученные на рубеже XX в., привели к парадоксу, для разрешения которого понадобилось введение принципиально новых представлений. Предположим, что мы плывем на корабле, движущемся прямолинейно и равномерно относительно берега. Все законы движения здесь остаются здесь такими же, как на берегу. Общая скорость движения будет определяться суммой движения на корабле и движения самого корабля. При скоростях, далеких от скорости света, это не приводит к отклонению от законов классической механики. Но если наш корабль достигнет скорости, близкой к скорости света, то сумма скорости движения корабля и на корабле может превысить скорость света, чего на самом деле не может быть, так как в соответствии с экспериментом Майкельсона – Морли «скорость света всегда одинакова во всех системах координат независимо от того, движется ли излучающий источник или нет, и независимо от того, как он движется».

Что бы преодолеть возникшие трудности, Х.Лоренц в1904 г. Предложил считать, что движущиеся тела сокращаются в направлении своего движения (причем коэффициент сокращения зависит от скорости тела) и что в различных системах отсчета измеряются кажущиеся промежутки времени. На следующий год А.Эйнштейн истолковал кажущееся время в преобразованиях Лоренц как истинное.

Эйнштейн использовал мысленный эксперимент, который получил название «поезд Эйнштейна». «Представим себе наблюдателя, едущего в поезде и измеряющего скорость света, испускаемого фонарями на обочине дороги, т.е. движущегося со скоростью C в системе отсчета, относительно которой поезд движется со скоростью V. По классической теореме сложения скоростей наблюдатель, едущий в поезде, должен был приписать свету, распространяющемуся в направлении движения поезда, скорость C - V» Однако скорость света выступает как универсальная постоянная природы. Этот вывод, казалось бы, противоречит обыденному опыту, но наука не обязательно должна следовать здравому смыслу. В науке главное это соответствие теории, т.е. практики эксперименту, который проверяет практику. Пространство и время традиционно рассматривались философией как основные формы существования материи. Характеристиками пространства считались однородность – одинаковость свойств во всех точках и независимость пространства от направления движения. В истории науки известны две концепции пространства: пространство это неизменное вместилище материи, так полагал Ньютон, и пространство, свойства которого связаны со свойствами тел, находящихся в нем (взгляд Лейбница). Из специальной теории относительности, именно такое название она получила, следует, что длинна тела, расстояние (между двумя материальными точками) и длительность происходящих в нём процессов не являются абсолютными, а относительными величинами. Расчёты показали, что при приближении к скорости света все процессы в системе замедляются, а продольные (вдоль движения) размеры тела сокращаются и при приближении к скорости света 3000 тыс. км/сек. размеры тела превращаются в точку. Именно это найденное Эйнштейном объединение принципа относительности Галилея с относительностью одновременности получило название принципа относительности Эйнштейна. Но в специальной теории относительности свойства пространства и времени рассматриваются без учёта гравитационных полей.

Общая теория относительности.

Общая теория относительности связала гравитацию, т.е. тяготение с электромагнетизмом и механикой. Она заменила Ньютонов механистический закон всемирного тяготения на полевой закон тяготения. Теория относительности показала единство пространства и времени, выражающееся в совместном изменении их характеристик в зависимости от концентрации масс и их движения. Время и пространство перестали рассматриваться независимо друг от друга. В теории относительности два понятия закон сохранения массы и закон сохранения энергии потеряли свою независимость друг от друга и оказались объединенными в один закон:

E=mc2,

Где, С – скорость света.

Итак, теория относительности основывается на постулатах постоянства скорости света и одинаковости законов природы во всех физических системах, а основные результаты, к которым она приходит, таковы: относительность свойств пространства-времени; относительность массы и энергии; эквивалентность тяжелой и инертной масс (следствие отмеченного ещё Галилеем, что все тела, независимо от их состава и массы, падают в поле тяготения с одним и тем же ускорением).

В1967 г. Была выдвинута гипотеза о наличии тахионов – частиц, которые двигаются со скоростью, большей скорости света. Если эта гипотеза когда-нибудь подтвердится, то, возможно, что из очень не уютного для обычного человека мира относительности, в котором постоянна только скорость света, мы снова вернемся в более привычный мир, в котором абсолютное пространство напоминает надежный дом со стенами и крышей. Но, так как это лишь гипотеза, а именно, научное предположение, о реальности которой можно будет говорить еще не скоро.

Космологические модели Вселенной.

Предмет космологии.

Предметом космологии является изучение строения, происхождения и эволюции Вселенной как целого. Космологию можно называть наукой о космосе. В наше время космосом называют все, находящееся за пределами атмосферы Земли, не так как было в Древней Греции. Космос тогда принимался как «порядок», «гармония», в противоположность хаосу – «беспорядку». Таким образом, масс и их движения. Во-первых, формулируемые физикой универсальные законы функционирования мира считается действующими во всей Вселенной. Во-вторых, производимые астрономами наблюдения тоже признаются распространенными на всю Вселенную. И, в-третьих, истинными признаются те выводы, которые не противоречат возможности существования самого наблюдателя, т.е. человека (так называемый антропный принцип). К настоящему времени сложились определенные представления о происхождении и эволюции Вселенной. Одним из основных затруднений при изучении астрономических и космологических явлений и объектов является то, что над ними нельзя провести контрольных экспериментов. Можно наблюдать лишь естественный ход событий. Поэтому поразительным является не безграничное разнообразие наблюдаемых астрономических событий, а возможность, анализируя эти явления, делать выводы относительно эволюции звезд и галактик на протяжении миллиардов лет.