Пространство и время в классической физике

Принцип относительности классической механики

Понятия пространства и времени, выработанные в классиче­ской физике, представляют, с одной стороны, результат обобще­ния повседневного опыта, с другой — следствие научного анали­за простейших механических движений. Развитие механики по­этому теснейшим образом связано с определенным пониманием пространства и времени.

Основным законом классической механики является, как из­вестно, второй закон Ньютона, связывающий силу, действующую на тело, с приобретаемым телом ускорением: F = m(dx2/dt2)

Для описания механического движения, следовательно, необхо­димо измерение координат движущегося тела, что требует введе – ния понятия тела отсчета, с которым связывается система коор­динат, образуя систему отсчета. Встает естественный вопрос: для всякой ли системы отсчета будет справедлив основной закон ме­ханики?

Системы отсчета могут находиться в различных состояниях: они могут покоиться, двигаться равномерно и прямолинейно или, наконец, двигаться ускоренно одна относительно другой. Если две системы отсчета покоятся относительно друг друга, то это означает, что они представляют физически одну и ту же сис­тему; различие между ними сводится к чисто геометрическому переносу начала координат. Поэтому остаются два физически различных типа систем отсчета: инерциальные системы (движу­щиеся равномерно, прямолинейно относительно друг друга) и неинерциальные (движущиеся с ускорением).

Для последних приведенная формулировка второго закона Ньютона не сохраняется. При переходе от одной системы от­счета к другой, движущейся ускоренно по отношению к пер­вой, появляются добавочные силы, так называемые силы инер­ции.

Поэтому в инерциальных системах отсчета переход от одной системы к другой не меняет вида второго закона Ньютона — он справедлив для всех таких систем. Приведенное утверждение со­ставляет содержание принципа относительности классической механики, или принципа относительности Галилея. Этот прин­цип утверждает, таким образом, физическую эквивалентность всех инерциальных систем отсчета: состояние равномерного, прямолинейного движения никак не сказывается на происходя­щих в системе механических процессах, и никакими механиче­скими экспериментами, проводимыми внутри системы, нельзя определить, покоится она или движется равномерно и прямоли­нейно. В современной физике законы классической механики и формулируются как справедливые для всего класса инерциаль­ных систем. Но в период обоснования классической механики перед ее творцами неизбежно вставал вопрос: а существуют ли Вообще инерциальные системы? Ведь если дана хотя бы одна та-

система, то может существовать бесчисленное их множество, ибо любая система, движущаяся равномерно и прямолинейно относительно данной, тоже будет инерциальной. Но как найти эту «хотя бы одну» инерциальную систему? Например, является

Страницы: 1 2 3 4

Сентябрь 14, 2010 | |

COMMENTS

 

Comments are closed.