Пространство и время в классической физике

таковой система отсчета, связанная с Землей? Мы знаем, что на Земле с достаточной степенью точности соблюдается прин­цип инерции, и тем не менее Земля — система неинерциальная: она вращается вокруг Солнца и вокруг собственной оси. Но мо­жет быть, инерциальная система связана с Солнцем? Тоже, стро­го говоря, нет, ибо Солнце вращается вокруг центра Галактики. Но если ни одна реальная система отсчета не является строго инерциальной, то не оказываются ли фикцией основные законы механики?

Поиски ответа на этот вопрос и привели к понятию абсолют­ного пространства. Оно представлялось совершенно неподвиж­ным, а связанная с ним система отсчета — строго инерциальной. Именно по отношению к абсолютному пространству законы ме­ханики и выполняются совершенно строгим образом. Ярче всего эти взгляды выразил И. Ньютон в своих «Математических нача­лах натуральной философии»:

«I. Абсолютное, истинное математическое время само по се­бе и по самой своей сущности, без всякого отношения к че­му-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью.

И. Абсолютное пространство по самой своей сущности без­относительно к чему бы то ни было внешнему остается всегда одинаковым и неподвижным» [Кудрявцев, 1948, т. 1, с. 230]. Ньютон отдавал себе при этом ясный отчет, что фактически вос­принимаются всегда относительные пространство и время и от­носительное движение. Однако это не опровергало в его глазах наличия абсолютных пространства и времени, ибо невозмож­ность их непосредственного обнаружения в эксперименте объ­яснялась как раз принципом относительности Галилея.

Преобразования Галилея и пространственно-временное представления классической физики

Принцип относительности Галилея, с одной стороны, опи­рался, а с другой — требовал вполне определенных представле­ний о пространстве и времени. Чтобы сделать это обстоятельство вполне ясным, мы дадим сейчас более строгую формулировку Принципа относительности. Переход от одной инерциальной системы к другой представляет собой некоторое преобразование координат, получившее название преобразований Галилея, и принцип относительности классической механики может быть математически строго сформулирован как принцип ковариант­ности законов механики относительно преобразований Гали­лея.

Пусть мы имеем две системы отсчета К и К’ движущиеся рав­номерно и прямолинейно относительно друг друга. Примем, что система К неподвижна, а система К’ движется относительно К со скоростью v. Оси координат в обеих системах можно считать па­раллельными, а начала координат — совпадающими в началь­ный момент времени t = 0 (если эти условия не выполнены, то систему можно преобразовать чисто геометрически путем пово­рота осей и переноса начала координат) (см. сх. 12.1).

Для простоты мы изображаем на чертеже лишь две оси. Вы­разим координаты материальной точки А в системе К’ через ее

Страницы: 1 2 3 4

Сентябрь 14, 2010 | |

COMMENTS

 

Comments are closed.