Принцип відносності Галілея

СТВ та релятивістська електродинаміка

Принцип відносності

Теорія відносності — це теорія, що описує універсальні про­сторово-часові властивості фізичних процесів. Ми розгляда­тимемо лише спеціальний випадок: властивості простору-ча­су в областях, де полями тяжіння можна знехтувати. Звідси йтермінологія —спеціальна теорія відносності (СТВ).

СТВ виникла при невдалих спробах виявити рух Землі відносно так званого ефіру. Гіпотеза про існування останньо­го повинна була врятувати класичний принцип відносності Галілея. який вважався на той час безперечним. Розглянемо ці питання більш докладно.

Принцип відносності Галілея

Принцип відносності Галілея, що був сформульований ще в 1636 p.. стверджує: всі закони та рівняння механіки сформульовані для однієї інерціальної системи від­ліку не змінюються при переході до іншої довільної інерціальної системи відліку.

У такому вигляді це положення справедливе і по сьогод­нішній день через те. що не існує експериментів, які б свідчи­ли про наявність якоїсь виділеної системи відліку всі інерціальні системи відліку рівноправні. У цьому розумінні Галілей геніальним чином зрозумів одну з основ сучасної фізики.

Однак завжди, коли мають на увазі принцип відносності Галілея. перелічують можливі варіанти переходу від однієї інерціальної системи відліку до іншої. Очевидно, ми перехо­димо знов таки до інерціальної системи відліку, якщо:

• зміщуємо початок системи відліку на деяку постійну відстань (у загальному випадку — на постійний вектор:

а) (1)

• повернемо систему відліку в просторі навколо її почат­ку; зобразимо де за допомогою матриці поворотів :

(2)

• зсунемо початок відліку часу на деяку постійну вели­чину t₀:

(3)

• перейдемо до системи координат, що рухається рівномір­но та прямолінійно вздовж осі x¹:

(4)

Ці перетворення називають перетвореннями Галілея. З них безпосередньо випливає закон додавання швидко­стей у класичній механіці:

(5)

Відмітимо в перетвореннях Галілея останню рівність во­на свідчить про абсолютний характер часу: згідно з перетво­реннями Галілея час іде однаково в усіх інерціальних систе­мах відліку. Такий саме абсолютний характер має в класич­ній фізиці й простір. Перетворення Галілея є узагальнення повсякденного досвіду, який базуються на деяких припущен­нях, що важко перевірити експериментальне (для швидко­стей руху, які маємо у своєму розпорядженні), а саме:

• Довжина деякого тіла однакова в довільній парціаль­ній системі відліку.

• Час у різних інерціальних системах відліку плине одна­ково.

• Маса тіл, а також сили взаємодії залишаються незмін­ними.

Два перших пункти виражають абсолютиста поняття просто­ру і часу в класичній фізиці. З цих тверджень випливає·, то рівняння та закони механіки не змінюються при переході від однієї інерціальної системи відліку до іншої. Тобто не існує якої-небудь виділеної, спеціальної системи відліку всі інерціальні системи рівноправні.

Поиск по сайту: