Principiul relativității
Principiul relativității stabilește că legile unei teorii fizice trebuie să fie valabile în orice cadru de referință omogen. Este valabil în general în știință și a fost aplicat implicit, ca în mecanica clasică , sau într-un mod evident, ca în relativitatea specială și generală . Principiul diferă de teoria relativității , care se bazează pe ea, și constituie o axiomă a fizicii.
Dacă s-ar găsi un sistem de referință privilegiat, care ar invalida principiul relativității, corpul teoriilor fizice fundamentale ar fi compromis, nu numai relativitatea specială și generală, ci și, de exemplu, fizica cuantică . Cu toate acestea, unele versiuni ale teoriei șirurilor pot admite un cadru de referință privilegiat, dar numai într-o altă dimensiune decât cea a spațiului-timp .
Principii simple ale relativității
Unele principii ale relativității, cunoscute și cu expresii mai explicative, ca principii ale invarianței , sunt prezente în multe discipline. Cele mai importante stabilesc că fiecare lege naturală este imuabilă în timp și este independentă de persoana care o măsoară; aceste principii constituie o bază importantă a cercetării științifice în sine.
În fizica teoretică , de exemplu, teorema lui Noether afirmă că: „ legile care guvernează forțele sunt aceleași în fiecare timp și în fiecare loc, adică sunt invariante sub o traducere spațio-temporală. ” Dacă condiția temporală a acestui principiu este valid, atunci este valabil și principiul conservării energiei , în timp ce dacă se verifică condiția spațială, legea conservării impulsului este valabilă. Acest exemplu demonstrează modul în care principiile invarianței sunt extrem de eficiente pentru descrierea legilor naturii, deoarece fiecare simetrie continuă a fizicii corespunde unei legi de conservare.
Principiul special al relativității
Principiul special al relativității afirmă că:
- « Legile fizice sunt aceleași în toate cadrele de referință inerțiale . "
Aceasta obligă orice lege fizică să nu varieze dacă este aplicată unui corp care se deplasează cu o viteză constantă sau unui corp staționar. O consecință importantă este că un observator aparținând unui cadru de referință inerțial nu poate asocia o viteză absolută sau o direcție absolută propriei sale mișcări în spațiu, ci poate lua în considerare doar viteza și direcția în raport cu alte corpuri.
Toate acestea nu sunt valabile pentru sistemele non-inerțiale, deoarece acestea din urmă nu par, cel puțin pentru experiența zilnică, să prevadă aceleași legi fizice, de fapt este suficient să ne gândim că există interacțiuni aparente , care sunt percepute dacă cineva suferă o accelerație sau o decelerare datorată mișcării neuniforme a sistemului de referință.
Acest principiu este folosit în mecanica clasică și relativitatea specială .
Mecanica clasică
Principiul relativității mișcării a fost stabilit în mod explicit de Galileo Galilei în 1639 în lucrarea sa Dialog despre cele mai mari două sisteme ale lumii . Atunci când este formulat în acest context, principiul special al relativității afirmă că:
- « Legile fizice sunt invariante în ceea ce privește transformările lui Galileo . "
Elaborarea ulterioară a mecanicii clasice a contribuit apoi la integrarea principiului cu alte concepte fizice, printre care cele ale spațiului și timpului absolut sunt foarte importante.
Relativitate restrânsă
Spre sfârșitul secolului al XIX-lea , Joseph Larmor și Hendrik Lorentz au descoperit că ecuațiile lui Maxwell , care reprezintă baza electromagnetismului , nu erau invariante pentru transformările lui Galileo, dar erau invariante pentru transformările lui Lorentz . Acest lucru a adus o uimire considerabilă fizicii, deoarece o teorie care nu respectă transformările galileene încalcă și noțiunea de timp și spațiu absolut. Mulți fizicieni, inclusiv Larmor și Lorentz, au înlocuit principiul relativității galilean cu conceptul de eter , adică un sistem de referință imobil care a permis propagarea undelor electromagnetice.
În 1905 Albert Einstein, în celebrul său articol Despre electrodinamica corpurilor în mișcare , a asumat principiul relativității ca axiomă și, aruncând noțiunile de eter și spațiu și timp absolut, a înlocuit transformările lui Galileo cu cele ale lui Lorentz, stabilind invarianța legilor fizice în sistemele de referință inerțiale și constanța vitezei luminii în vid pentru orice observator, indiferent de mișcarea sa față de sursă, fapt deja contemplat de ecuațiile lui Maxwell , care prevedeau invarianța vitezei luminii în vid.
Poincarè a identificat setul de transformări care lasă nealterată geometria spațiu-timp a lui Minkowski : aceste transformări sunt incluse în simetria lui Poincarè și generează un grup de simetrie omonim .
Principiul general al relativității
Principiul general al relativității afirmă că:
- «Legile fizice sunt aceleași pentru toate sistemele de referință. "
De obicei, în cazul sistemelor de referință non-inerțiale, se efectuează mai întâi o transformare a coordonatelor , trecând la un sistem de referință inerțial; calculele necesare sunt apoi efectuate și, în cele din urmă, cu o altă transformare a coordonatelor, reveniți la sistemul de pornire. În multe situații, se pot utiliza aceleași legi fizice ale sistemelor inerțiale, dar ținând cont de prezența interacțiunilor aparente : un exemplu este acela al unui sistem de referință care se mișcă cu mișcare circulară uniformă , care poate fi considerat un sistem inerțial dacă avem în vedere forțe aparente, cum ar fi forța centrifugă și forța Coriolis .
Relativitatea generală
Relativitatea generală, dezvoltat de Einstein în anii între 1905 și 1907 [ necesită citare ] , prezice că covarianța Lorentz globală prezentă în teoria relativității speciale devine o covarianță Lorentz locală . De fapt, materia îndoaie spațiu-timp și această curbură influențează traiectoriile corpurilor în mișcare și ale razelor de lumină, care se deplasează de-a lungul geodeziei . Relativitatea generală folosește geometria diferențială și tensorii pentru a descrie gravitația ca efect al geometriei spațiu-timp . Einstein a bazat și această teorie pe principiul general al relativității, de unde și adjectivul „ general ” atribuit acestuia.
Elemente conexe
- Covarianța Lorentz
- Relativitatea galileană
- Relativitate restrânsă
- Relativitatea generală
- Teoria relativității
linkuri externe
- ( FR )[1] - Henri Poincaré, Sur la dynamique de l'électron , editat de Anatoly A. Logunov, Academia de Științe din Moscova.
- (EN) Living Reviews in Relativity - Un jurnal online de fizică care se ocupă cu toate domeniile de cercetare privind relativitatea.
- (EN) Reflections on Relativity - Un curs online complet despre relativitate.
- (EN) Relativitatea Explicată în cuvinte de patru litere sau mai puțin , de pe muppetlabs.com.
- ( EN ) Briefing despre teoria relativității a lui Einstein , pe sysmatrix.net . Adus la 22 februarie 2007 (arhivat din original la 20 februarie 2007) .
- ( RO ) Despre electrodinamica corpurilor în mișcare , pe fourmilab.ch .
- ( RO ) Special Relativity Simulator , pe adamauton.com .
- ( EN ) Un tutorial de relativitate la Caltech - Introducere în conceptele de relativitate specială și generală.
- ( EN ) Relativity Gravity and Cosmology , pe web.mit.edu .
- (EN) Relativitatea în clipurile de film și animațiile de pe phys.unsw.edu.au.
| Controlul autorității | Tezaur BNCF 21439 · GND (DE) 4177693-8 · NDL (EN, JA) 00.571.478 |
|---|
