AllPhysics.ruВведение
Специальная теория относительности (СТО) давно стала наукой прикладной, широко используемой в современной инженерной практике. Достаточно указать на расчеты при проектировании ускорителей элементарных частиц, атомных реакторов, на вычисление энергетических выходов различных ядерных реакций и многое другое.
Возникла СТО после триумфального, более чем двухсотлетнего развития классической физики, когда в конце XIX века неожиданно обнаружилось несовершенство физической теории как в теоретическом, так и в прикладном аспектах. В теоретическом - противоречие между структурами электродинамики Максвелла и механики Ньютона (отсутствие основополагающего принципа относительности в электродинамике при наличии его в механике). В прикладном - невозможность объяснить ряд новооткрытых фактов -опыт Майкельсона (попытка обнаружить движение Земли относительно светоносного эфира - особой упругой среды, возмущения которой представляют собой поперечные электромагнитные волны), опыт Физо (измерение скорости распространения света в движущейся воде с целью обнаружить увлечение ей светоносного эфира), аберрация света, действие униполярных машин, непрерывное излучение энергии радиоактивными элементами без заметного их изменения, позже - распад мезонов при больших скоростях и многое другое.
СТО строится для инерциальных систем отсчета (ИСО) - систем, по отношению к которым выполняется закон инерции. ИСО относится к числу научных абстракций, идеальных моделей. Как известно, вся физика вообще строится на научных абстракциях, моделях (простейшие из них: материальная точка (частица), абсолютно твердое тело, идеальный газ, идеальная жидкость, точечный заряд, упругое тело и т.д.). Метод идеализации (моделей) открывает широкие возможности для использования математического анализа и в то же время не ставит преград для приложения теории к реальным объектам и явлениям, поскольку модели постоянно совершенствуются.
Реально существуют лишь прототипы инерциальных систем отсчета, связанные с конкретными телами (с Землей, с Солнцем, с космическим кораблем, с поездом, с лабораторией исследователя и т.п.). Если движение исследуемого объекта относительно некоторой конкретной системы отсчета описывается ньютоновой механикой с достаточной для практики степенью точности, то такую систему отсчета обычно и считают инерциальной. Важно, что закон инерции (первый закон Ньютона) гарантирует существование инерциальной системы отсчета в указанном смысле для любой предложенной задачи механики.
Нередко система отсчета, связанная с каким-либо конкретным телом проявляет себя как инерциальная для одной задачи, и в то же время оказывается неинерциальной для другой,
В классической механике пространство и время абсолютны - одинаковы во всех системах отсчета вообще.
В специальной теории относительности предполагается, что в одной отдельно взятой ИСО метрические свойства пространства и времени такие как в классической механике. Именно, пространство отдельно взятой ИСО евклидово (теорема Пифагора), трехмерное, однородное, изотропное, непрерывное, односвязное. Время одномерное, однородное, непрерывное, однонаправленное. Все эти качества являются следствием многовековой практики человечества.
Пример: плоскость колебаний математического маятника малой длины практически неподвижна относительно Земли; колебание такого маятника с достаточной точностью теоретически описывается законами Ньютона (уравнением 
); но плоскость колебаний такого же маятника большой длины (маятник Фуко) заметно поворачивается относительно Земли, так что его колебания не описываются законами Ньютона. В этом последнем случае одна и та же система отсчета "Земля" оказывается уже неинерциальной; поэтому нужно дополнительно учитывать силу инерции Кориолиса (уравнение движения 
; центробежная сила инерции учтена, т.к. она, суммируясь с силой гравитационного притяжения к центру Земли, образует силу тяжести 
; сила инерции,возникающая из-за равномерного вращения Земли, отсутствует).
); но плоскость колебаний такого же маятника большой длины (маятник Фуко) заметно поворачивается относительно Земли, так что его колебания не описываются законами Ньютона. В этом последнем случае одна и та же система отсчета "Земля" оказывается уже неинерциальной; поэтому нужно дополнительно учитывать силу инерции Кориолиса (уравнение движения ; центробежная сила инерции учтена, т.к. она, суммируясь с силой гравитационного притяжения к центру Земли, образует силу тяжести ; сила инерции,возникающая из-за равномерного вращения Земли, отсутствует). Инерциальной системой отсчета для маятника Фуко оказывается система, начало которой в точке на Земле, а оси направлены на неподвижные звезды.