Галілея принцип відносності
принцип фізичного рівноправ'я інерціальних систем відліку (Див. Інерціальна система відліку) в класичній механіці, який проявляється в тому, що закони механіки у всіх таких системах однакові. Звідси випливає, що ніякими механічними дослідами, що вживаються в будь-якої інерціальній системі, не можна визначити, спочиває чи ця система або рухається рівномірно і прямолінійно. Це положення було вперше встановлено Г. Галілеєм в 1636. Подібність законів механіки для інерціальних систем Галілей ілюстрував на прикладі явищ, що відбуваються під палубою корабля, покоїться або рухається рівномірно і прямолінійно (щодо Землі, яку можна з достатнім ступенем точності вважати інерціальній системою відліку): «Примусьте тепер корабель рухатися з будь-якою швидкістю і тоді (якщо тільки рух буде рівномірним і без качки в ту і іншу сторону) у всіх названих явищах ви не знайдете ні найменшого зміни і по жодному з них не зможете встановити, чи рухається корабель або стоїть нерухомо. Кидаючи яку-небудь річ товаришеві, ви не повинні будете кидати її з більшою силою, коли він буде перебувати на носі, а ви на кормі, ніж коли ваше взаємне положення буде зворотним; краплі, як і раніше, будуть падати в нижній посудину, і жодна з них не впаде ближче до корми, хоча, поки крапля знаходиться в повітрі, корабель пройде багато п'ядей »(« Діалог про дві найголовніші системи світу птоломєєвой і коперниковой », М. - Л. 1948, с. 147).
Математично Г. п. О. висловлює інваріантність (незмінність) рівнянь механіки відносно перетворень координат рухомих точок (і часу) при переході від однієї інерціальної системи до іншої - перетворень Галілея.
Нехай є дві інерціальні системи відліку, одну з яких, # 931 ;, домовимося вважати спочиває; друга система, # 931; ', рухається по відношенню до # 931; з постійною швидкістю u так, як показано на малюнку. Тоді перетворення Галілея для координат матеріальної точки в системах # 931; і # 931; ' матимуть вигляд:
(Штриховані величини відносяться до системи # 931; ', нештріхованние - до # 931;). Т. о. час в класичній механіці, як і відстань між будь-якими фіксованими точками, вважається однаковим у всіх системах відліку.
З перетворень Галілея можна отримати співвідношення між швидкостями руху точки і її прискореннями в обох системах:
У класичній механіці рух матеріальної точки визначається другим законом Ньютона:
де m- маса точки, a F - рівнодіюча всіх доданих до неї сил. При цьому сили (і маси) є в класичній механіці інваріантами, т. Е. Величинами, які не змінюються при переході від однієї системи відліку до іншої. Тому при перетвореннях Галілея рівняння (3) не змінюється. Це і є математичний вираз Г. п. О.
Г. п. О. справедливий лише в класичній механіці, в якій розглядаються руху зі швидкостями, багато меншими швидкості світла. При швидкостях, близьких до швидкості світла, рух тіл підкоряється законам релятивістської механіки Ейнштейна (див. Відносності теорія), які інваріантні по відношенню до інших перетворень координат і часу - Лоренца перетворенням (при малих швидкостях вони переходять в перетворення Галілея).
Інерціальна система відліку # 931; ' (З координатними осями x '. Y'. Z ') рухається відносно іншої інерціальної системи # 931; (З осями х. У. Z) в напрямку осі х з постійною швидкістю u. Координатні осі обрані так, що в початковий момент часу (t = 0) відповідні осі координат збігаються в обох системах.
Велика Радянська Енциклопедія. - М. Радянська енциклопедія. 1969-1978.
ОТО в даний час - найуспішніша теорія гравітації, добре підтверджена спостереженнями. Перший успіх загальної теорії відносності полягав у поясненні аномальної прецесії перигелію Меркурія. Потім, в 1919 році, Артур Еддінгтон повідомив про спостереження відхилення світла поблизу Сонця в момент повного затемнення, що якісно і кількісно підтвердило передбачення загальної теорії відносності. З тих пір багато інших спостережень і експерименти підтвердили значну кількість передбачень теорії, включаючи гравітаційне уповільнення часу, гравітаційне червоне зміщення, затримку сигналу в гравітаційному полі і, поки лише побічно, гравітаційне випромінювання. Крім того, численні спостереження інтерпретуються як підтвердження одного з найбільш таємничих і екзотичних передбачень загальної теорії відносності - існування чорних дір.
Незважаючи на приголомшливий успіх загальної теорії відносності, в науковому співтоваристві існує дискомфорт, пов'язаний, по-перше, з тим, що її не вдається переформулювати як класичний межа квантової теорії, а по-друге, з тим, що сама теорія вказує межі своєї застосовності, так як передбачає появу непереборних фізичних расходимостей при розгляді чорних дір і взагалі сингулярностей простору-часу. Для вирішення цих проблем було запропоновано низку альтернативних теорій, деякі з яких також є квантовими. Сучасні експериментальні дані, проте, вказують, що будь-якого типу відхилення від ОТО повинні бути дуже малими, якщо вони взагалі існують.
Закон збереження енергії - фундаментальний закон природи, встановлений емпірично і полягає в тому, що для ізольованою фізичної системи може бути введена скалярна фізична величина, що є функцією параметрів системи і називається енергією, яка зберігається з плином часу. Оскільки закон збереження енергії відноситься не до конкретних величин і явищ, а відображає загальну, придатну всюди і завжди, закономірність, то його можна назвати не законом. а принципом збереження енергії.
З фундаментальної точки зору, відповідно до теореми Нетер, закон збереження енергії є наслідком однорідності часу, тобто незалежністю законів фізики від моменту часу, в який розглядається система. У цьому сенсі закон збереження енергії є універсальним, тобто властивим системам найрізноманітнішої фізичної природи. При цьому виконання цього закону збереження в кожній конкретно взятій системі обгрунтовується підпорядкуванням цієї системи своїми специфічними законами динаміки, взагалі кажучи розрізняються для різних систем.
У різних розділах фізики з історичних причин закон збереження енергії формулювався незалежно, в зв'язку з чим були введені різні види енергії. Кажуть, що можливий перехід енергії одного типу в інший, але повна енергія системи, яка дорівнює сумі окремих видів енергій, зберігається. З огляду на умовності поділу енергії на різні види, такий розподіл не завжди може бути вироблено однозначно.
Для кожного виду енергії закон збереження може мати свою, відмінну від універсальної, формулювання. Наприклад, в класичній механіці був сформульований закон збереження механічної енергії, в термодинаміці - перший початок термодинаміки, а в електродинаміки - теорема Пойнтінга.
З математичної точки зору закон збереження енергії еквівалентний твердженням, що система диференціальних рівнянь, що описує динаміку даної фізичної системи, володіє першим інтегралом руху, пов'язаних з симетричністю рівнянь щодо зсуву в часі.