Отвори го главното мени

Во физиката, принцип на релативноста е услов равенките што ги опишуваат законите на физиката да имаат иста форма во сите прифатливи рамки на упатување.

На пример, во рамките на специјалната релативност на Максвел равенки имаат иста форма во сите инерцијални референтни рамки. Во рамките на општата релативност, Максвел равенките или равенките на  Ајнштајн областа имаат иста форма во произволни референтни рамки.

Неколку принципи на релативноста успешно се применуваат низ науката, без разлика дали имплицитно (како во Њутновата механика) или експлицитно (како во специјалната релативност на Алберт Ајнштајн и општата релативност ).

Основни концептиУреди

Одредени принципи на релативноста се широко прифатени во повеќето научни дисциплини. Еден од најраспространетите е верувањето дека секој закон на природата треба да биде ист во секое време; и научните истражувања генерално претпоставуваат дека законите на природата се исти, без оглед на лицето кое ги мери. Овие видови принципи се вклучени во научното истражување на најосновните нивоа.

Секој принцип на релативност пропишува симетрич-ност во природниот закон: тоа е, законите мора да изгледаат исти за еден набљудувач како што прават на друг. Според теоретскиот резултат наречен Нотерова теорема, секоја таква симетрија, исто така, ќе значи конзервација закон.[1][2] На пример, ако двајца набљудувачи во различни периоди ги гледаат истите закони, тогаш количината наречена енергија ќе биде зачувана. Во оваа смисла, принципите на релативност прават предвидливи предвидувања за тоа како се однесува природата и не се само изјавите за тоа како научниците треба да пишуваат закони. 

Специјален принцип на релативностУреди

Според првиот постулат на специјалната теорија на релативноста:[3]

Special principle of relativity: If a system of coordinates K is chosen so that, in relation to it, physical laws hold good in their simplest form, the same laws hold good in relation to any other system of coordinates K' moving in uniform translation relatively to K.

—Albert Einstein: The Foundation of the General Theory of Relativity, Part A, §1

  •  Специјален принцип на релативност: Ако се избере координатен систем K, така што, во врска со него, физичките закони се одржуваат добро во наједноставната форма, истите закони се добри во однос на кој било друг координатен систем K 'кој се движи во униформен превод релативно до К. 


    - Алберт Ајнштајн: Основата на општата теорија на релативноста, Дел А, §1

Овој постулат дефинира инерцијална референтна рамка.

Специјалниот принцип на релативност наведува дека физичките закони треба да бидат исти во секоја инерцијална референтна рамка, но дека тие може да се разликуваат од оние кои не се инерцијални. Овој принцип се користи и во Њутновата механика и во теоријата на специјалната релативност. Неговото влијание во последното е толку силно што Макс Планк ја нарече теоријата по принципот.

Принципот бара физичките закони да бидат исти за секое тело кое се движи со постојана брзина како што е за тело во мирување. Последица е тоа што набљудувачот во инерцијална референтна рамка не може да определи апсолутна брзина или насока на патување во вселената и може да зборува само за брзина или насока во однос на некој друг објект.Принципот не се проширува на не-инерцијалните референтни рамки, бидејќи тие рамки, според општото искуство, се чини дека не ги почитуваат истите закони на физиката. Во класичната физика, фиктивни сили се користат за да се опише забрзување во не-инерцијалните референтни рамки.

Во Њутновата механикаУреди

Специјалниот принцип на релативност првпат беше експлицитно изговорен од Галилео Галилеј во 1632 година во неговиот дијалог во врска со Двата главни светски системи, користејќи ја метафората на бродот на Галилео.

Њутн механика додаде во специјалниот принцип неколку други концепти, вклучувајќи закони на движење, гравитација и тврдење на апсолутно време. Кога се формулира во контекст на овие закони, специјалниот принцип на релативноста наведува дека законите на механиката се инвариантни според Галилејската трансформација.

Во специјалната релативностУреди

Џозеф Лармор и Хендрик Лоренц откриле дека Максвеловите равенки, камен темелник нс електормагнетизмот, биле инбарианти само со одредена промена на единици на време и должина. Ова оставило некаква конфузија меѓу физичарите, од кои мноумина мислеле дека еден светлосен етер не е во согласност со принципот на релативност, на начинот на кој тој бил дефиниран од Анри Пуанкаре:

  •          Принципот на релативност, според кој законите на физичките феномени треба да бидат исти, без разлика дали за набљудувач фиксиран, или за набљудувач носени заедно во еднообразно движење на преводот; така што ние не сме и не можеме да имаме никакви средства да разбереме дали или не сме носиме заедно во такво движење.

    - Анри Пуанкаре, 1904

The principle of relativity, according to which the laws of physical phenomena should be the same, whether for an observer fixed, or for an observer carried along in a uniform movement of translation; so that we have not and could not have any means of discerning whether or not we are carried along in such a motion.

—Henri Poincaré, 1904[4]

Во нивните трудови од 1905 година за електродинамиката, Анри Пуанкаре и Алберт Ајнштајн објаснија дека со трансформациите на Лоренц принципот на релативност има совршено место. Ајнштајн го подигнал (специјалниот) принцип на релативност на постулатот на теоријата и ги извлекол Лоренцовите трансформации од овој принцип во комбинација со принципот на независност на брзината на светлината (во вакуум) од движењето на изворот. Овие два принципа се помириле едни со други (во третманот на Ајнштајн, иако не во Понкаре) со преиспитување на фундаменталното значење на просторот и временските интервали.

Силата на специјалната релативност лежи во нејзиното издвојување од едноставни основни принципи, вклучувајќи инвариантност на законите на физиката под промена на инерцијалните референтни рамки и инвариантност на брзината на светлината во вакуум. (Видете исто така: Лоренцова коваријанса.)

Всушност, можно е да се извлечат лоренцовите трансформации само од принципот на релативност и да се добие константа на брзината на светлината како последица. Користејќи ја само изотопијата на просторот и симетријата што го имплицира принципот на специјална релативност, може да се покаже дека простор-време трансформацијата помеѓу инерцијалните рамки се или Галилеј или Лорензијан. Во случајот Лорензија, тогаш може да се добие конзервација на релативистички интервал и постојаност на брзината на светлината..[5]

Општ принцип на релативностУреди

Општ принцип на релативност вели: 

  • Сите референтни системи се еквивалентни во однос на формулирањето на основните закони на физиката.


       - C. Молер Теорија на релативноста, стр. 220

Тоа е, физичките закони се исти во сите референтни рамки - инертен или не-инертен. Забрзаната наелектризирана честичка може да емитира синхротронно зрачење, иако честичка во мирување не. Ако сега ја разгледаме истата забрзана наелектризирана честичка во својата не-инерцијална рамка за одмор, таа емитира радијација во мирување. 

Физиката во не-инерцијалните референтни рамки историски се третира со координатна трансформација, прво, во инерцијална референтна рамка, изведувајќи ги потребните пресметки во него, и користејќи друга да се врати во неинерцијалната референтна рамка. Во повеќето такви ситуации, истите закони на физиката можат да се користат ако се земат предвид одредени предвидливи фиктивни сили; пример е рамномерно ротирачка референтна рамка, која може да се третира како инерцијална референтна рамка ако се додаде фиктивна центрифугална сила и сила Кориолисова.

Проблемите кои се вклучени не се секогаш толку тривијални. Специјалната релативност предвидува дека набљудувачот во инерцијална референтна рамка не гледа објекти што тој би ги опишал како да се движат побрзо од брзината на светлината. Сепак, во не-инерцијалната референтна рамка на Земјата, третирањето на место на Земјата како фиксна точка, ѕвездите се забележуваат да се движат на небото, кружејќи еднаш околу Земјата дневно. Бидејќи ѕвездите се далеку светлосни години, ова набљудување значи дека, во не-инерцијалната референтна рамка на Земјата, секој што гледа во ѕвездите гледа објекти кои се појавуваат, за нив, да се движат побрзо од брзината на светлината..

Бидејќи не-инерцијалните референтни рамки не се придржуваат кон специјалниот принцип на релативност, таквите ситуации не се само-контрадикторни.

Општата релативностУреди

Општата релативност била развиена од Ајнштајн во годините 1907 - 1915. Општата релативност претпоставува дека глобалната Лоренцова коваријанса на специјална релативност станува локална Лоренцова коваријанса во присуство на материјата. Присуството на материјата "curves" простор-време, и оваа искривување влијае на патот на слободни честички (па дури и на патот на светлината). Општата релативност ја користи математиката на диференцијалната геометрија и тензорите со цел да ја опише гравитацијата како ефект на геометријата на простор-време. Ајнштајн ја засновал оваа нова теорија за општ принцип на релативноста, и ја именувал теоријата по основниот принцип.

ПоврзаноУреди

Забелешки и препоракиУреди

  1. Deriglazov, Alexei (2010). Classical Mechanics: Hamiltonian and Lagrangian Formalism. Springer. стр. 111. ISBN 978-3-642-14037-2. https://books.google.com/books?id=zEz5-HEu3D0C. 
  2. Schwarzbach, Bertram E.; Kosmann-Schwarzbach, Yvette (2010). The Noether Theorems: Invariance and Conservation Laws in the Twentieth Century. Springer. стр. 174. ISBN 0-387-87868-8. https://books.google.com/books?id=e8F38Pu0YgEC. 
  3. Einstein, A., Lorentz, H. A., Minkowski, H., and Weyl, H. (1952). Arnold Sommerfeld. уред. The Principle of Relativity: A Collection of Original Memoirs on the Special and General Theory of Relativity. Mineola, NY: Dover Publications. стр. 111. ISBN 0-486-60081-5. https://books.google.com/?id=yECokhzsJYIC&pg=PA111. 
  4. Poincaré, Henri (1904–1906). „The Principles of Mathematical Physics“. Congress of arts and science, universal exposition, St. Louis, 1904. 1. Boston and New York: Houghton, Mifflin and Company. стр. 604–622. 
  5. Yaakov Friedman, Physical Applications of Homogeneous Balls, Progress in Mathematical Physics 40 Birkhäuser, Boston, 2004, pages 1-21.

Дополнителна литератураУреди

Надворешни врскиУреди