Принцип эквивалентности
Специальный принцип относительности утверждает, что во всех инерциальных системах физические процессы протекают одинаково и для формулировки законов физики можно пользоваться любой из них.
Встает вопрос: почему инерциальные системы находятся в столь привилегированном положении? Нельзя ли попытаться обобщить принцип относительности на любые системы отсчета, тем более что, как мы уже говорили, строго инерциальных систем отсчета и не существует? На первый взгляд кажется, что подобная задача неосуществима, ибо любая неинерциальная система обнаруживает это свое свойство по опытно проверяемым в ней эффектам. Следовательно, находясь в замкнутой неинерциальной системе, физик может опытами, проведенными внутри нее, установить движение этой системы. Но может ли? Вот здесь и проявилась гениальная интуиция Эйнштейна, усмотревшего в давно известном равенстве инертной и гравитационной масс ключ к решению стоявшей перед ним задачи.Рассмотрим следующий мысленный эксперимент. Возьмем в качестве неинерциальной системы свободно падающий в поле тяготения земли лифт (так называемый лифт Эйнштейна). Сможет ли наблюдатель внутри лифта определить, что его система отсчета ускоренно движется? Эйнштейн показывает, что никакими экспериментами внутри лифта нельзя сделать выбор между двумя утверждениями: 1) лифт ускоренно движется и исчезло поле тяготения и 2) лифт покоится в поле тяготения.
Отправляясь от мысленного эксперимента с лифтом, Эйнштейн сформулировал принцип эквивалентности, утверждающий физическую неотличимость поля тяготения и поля, создаваемого ускоренным движением. Этот принцип представляет результат превращения случайного в классической физике равенства инертной и гравитационной масс в фундаментальный закон. Разумеется, принцип эквивалентности носит локальный характер и строго справедлив лишь в бесконечно малых областях пространства-времени.
Но для построения общей теории относительности как раз вполне достаточно локальной справедливости принципа эквивалентности, что позволило Эйнштейну сформулировать общий Принцип относительности, утверждающий ковариантность законов природы в любых системах отсчета, как инерциальных, так и неинерциальных. Это потребовало иной, более общей формулировки законов физики и оказалось связанным с необходимостью дальнейшего изменения наших представлений о пространстве-времени. На этот раз речь шла о геометрии.
Еще по теме Принцип эквивалентности:
- 2. Территориальное проявление действия и использования экономических законов — основа регионального народнохозяйственного прогнозирования
- Принцип определенности
- 1.2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ, ПРАВИЛА, ПРИНЦИПЫ
- Проблемы теории познания. Обоснование принципа единства сознания и деятельности
- Свойства и принципы функционирования знаков и знаковых систем
- Принципиальная модель торфяного болота как природного носителя водоочистительной функции
- Принцип эквивалентности и земные приливы
- 2АЛ Принцип эквивалентности и его роль в создании релятивистской теории гравитации
- 3.7. ЗАКОН ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ДИДАКТИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
- Принцип относительности классической механики
- Принцип эквивалентности
- Принципиальная простота