Суть и аспекты принципа относительности

Принцип относительности — это утверждение о том, что все инерциальные системы отсчета эквивалентны и фи­зические законы во всех инерциальных системах имеют одинаковый вид.

Примером лучшей инерциальной системы может служить система, связанная с невращающимся космическим кораб­лем, летящим с выключенными двигателями вдали от тяго­теющих тел. Это последнее требование (удаленность) не принципиально. Просто чем дальше от тяготеющих тел и чем меньше их масса, тем больших размеров может быть система отсчета. Таким образом, из всех обитателей Земли только космонавты знакомы с жизнью в инерциальной си­стеме отсчета.

Система, связанная с Землей, для решения многих задач может с достаточной степенью точности считаться инерци­альной, а неизотропность пространства при этом «взвали­вается» на гравитационное поле.

Система отсчета, движущаяся с постоянной скоростью относительно инерциальной системы, инерциальна. Все инерциальные системы отсчета эквивалентны.

Другая формулировка:

Никакими физически­ми опытами невозможно обнаружить равномерное движение относительно инерциальной системы отсчета.

Приведенные утверждения выража­ют суть так называемого принципа от­носительности.

С телом, движущимся с постоянной скоростью относительно инерциаль­ной системы, можно связать простран­ственную решетку, снабженную часа­ми. Утверждается, что пространство в этой структуре должно быть однород­но и изотропно, а время однородно.

Однако это неочевидное утвержде­ние. Если тело движется с постоянным ускорением, то с ним можно свя­зать кубическую решетку из твердых стержней. Но простран­ство в этой системе не будет ни однородным (часы в разных точ­ках будут идти в разном темпе), ни изотропным. Это один аспект принципа относительности.

Другой аспект связан с тем, что все инерциальные системы эквива­лентны. Это означает, в частности, что если мы в какой-то конкретной системе создали некоторое уст­ройство, функционирующее опре­деленным образом, то такое же устройство, созданное в другой си­стеме, при прочих равных условиях, будет функционировать точно так же.

Наблюдатель в инерциальной системе отсчета никоим об­разом (какие бы исследования над физическими система­ми он ни производил) не может определить, движется его система относительно другой инерциальной системы или покоится.

Это, конечно, очень сильное утверждение. Оно касается не только известных физических явлений, но и явлений, кото­рые могут быть обнаружены в будущем.

Принцип относительнос­ти впервые был осознан Галилеем в виде утвер­ждения о том, что равно­мерное движение относи­тельно земли не может быть обнаружено изнутри системы (пассажиры в закрытой каюте корабля не могут определить, плывет корабль или стоит у причала). Ньютоновская механика исходила из этого принципа, и она подтверждала его, но сам он считался справедли­вым лишь применительно к механике. Включение электродинамики и всей физики в сферу действия принципа относительнос­ти (специальная теория относительности) откры­ло совершенно неожи­данные свойства про­странства и времени. Материал с сайта http://worldof.school

Система отсчета, связанная с космическим кораблем, — наилучшее приближение к инерциальной системе в земных условиях

Движение мяча наблюдателям, находящимся на земле и в вагоне поезда, представляется по-разному. Однако закон, управляющий этим движением, в обеих системах отсчета одинаков!