Галилејски принцип релативности: врата у нову научну стварност

Историја науке човечанства је стални покрет у узлазној линији, у коме се, ипак, може идентификовати низ наглих момената. Ове кључне тачке одговарају радовима и открићима оних научника који су отворили нове странице у једној или другој дисциплини. Једна од ових страница је принцип Галилејске релативности и пратећи почетак формирања механичке слике света.

Галилео и његов круг научних интереса

Име једног од највећих научника прошлог миленијума, Галилео Галилеи, познато је већини савремених људи углавном у свјетлу његовог сукоба с Католичком црквом због покушаја да се поткријепи хелиоцентрични сустав. У међувремену, он је био свеобухватно развијен научник. Експерименти Галилеја у астрономији дали су човечанству открића Јупитерових сателита, планете Нептун и присуство кратера и удубљења на Месецу. Са становишта филозофије, Галилео је научно поткријепио погрешне погледе Аристотела на Универзум као скуп идеалних сфера у којима се Земља налази у центру. Из истраживања овог научника потиче научни метод главна улога у којој колекција игра и обрада информација да потврди или оповргне одређене хипотезе. Међутим, главно место у Галилејевим списима дато је истој физици.

Галилејски принцип релативности: праисторија

До средине КСВИ века, доминантан систем у изградњи света био је Птоломејев систем, чији је главни постулат сматран статичним положајем Земље у центру Универзума и динамичким кретањем свих других небеских тела око ње. Овај систем је допуњен природно-филозофским одредбама Аристотела, од којих је један од најважнијих да је брзина тела у фрее фалл пропорционално његовој маси. Коперник је пажљиво проучавао радове готово свих својих претходних истраживача, проводио различите експерименте како би поткријепио фундаментално другачији хелиоцентрични модел. У овом случају, вође Католичке цркве, које нису жељеле пропустити идеолошки и научни примат, инсистирале су на томе да је овај систем у сукобу са стварношћу која их окружује. На пример, они су тврдили да ако се Земља стварно помера, онда тешки предмети никада неће пасти строго вертикално. Све на свом мјесту поставило је принцип релативности Галилеја.

Референтни системи за механичко кретање

Да би разумели принцип Галилејске релативности, потребно је имати на уму да су у том периоду (као што је случајно, више од три стотине година касније) научници настојали све физичке промјене свести на разумљиву механику. Посебну улогу у томе одиграле су координатне системе, примат у проучавању којих је припадао француском филозофу Р. Дескартесу. Овде је најбитније да је положај одређеног тела у одређеном временском периоду одређен са два (на равни) или са три координате. Међутим, да би се креирао овај виртуелни координатни систем, неопходна је фиксна референтна тачка, односно други систем. У овом авиону Галилео је почео да размишља. механичко кретање.

Инерцијални системи

У својим студијама, Галилео је скренуо пажњу првенствено на такозване инерцијалне системе. Данас, чак и обичан ученик може оклевати да каже да су такви системи они који су у међусобном односу, било у стању потпуног одмора или у процесу равномерног праволинијског кретања. Инерцијални системи у класичној физици играју улогу стуба из којег се може кретати ка реализацији истине у односу на све процесе који се одвијају у окружењу.

Суштина принципа релативности Галилео

У његовом најпознатијем раду, у којем се системи Птоломеја и Коперника пореде из различитих углова, Галилео посебну пажњу посвећује формулацији концепта релативности. Да би његове позиције постале јасне просечном човеку, научник ради кроз примере. Стога позива читатеља да визуално представи кабину брода, која стоји непомично. У затвореном простору, лептири и мухе лете у различитим правцима, вода капље из капи воде из једног брода у други. У том тренутку, када брод почне да се креће равномерно, ништа се неће променити у кабини: муве ће се кретати истом брзином, а вода ће ићи од горњег брода до доње. Отуда и чувени Галилеов принцип: сви инерцијални системи су међусобно слични, тј. Када се крећу из једног таквог система у други, једначине класичне механике не пролазе никакве промене.

Принцип Галилеа и не-инерцијални системи

Што се тиче инерцијалних система, принцип релативности је био разумљив и није га нико оспорио. Али, да ли ће она такође деловати у не-инерцијалним референтним системима, тј. У оним где се један систем креће у односу на други (који је, пак, инерцијалан) са неким убрзањем? Галилео, због својих ограничених знања и несавршених инструмената истраживања, није могао одговорити на ово питање. Након тога, Ајнштајн је убедљиво доказао да убрзање у не-инерцијалним системима има директан утицај на процесе који се одвијају унутар система. Ово је био један од доказа о ограниченом принципу релативности Галилеја.

Недостаци и ограничења принципа Галилеа

Италијански научник је своје истраживање учинио правом револуцијом у научном свијету. Међутим, током времена, један број његових одредби, укључујући и ноторни принцип релативности, показао је своја ограничења и био мање-више ревидиран. Један од таквих примера је приказан горе. Такође можете нагласити да је у свим истраживањима Галилеа време узето у екстремно малим празнинама, док су те празнине сматране једнакима за оба система. Међутим, исти Ајнштајн је почео да разматра време као још једну координату за референтне системе, и доказао је могућност његове неједнакости, ако говоримо о брзинама које се приближавају брзину светлости. Истовремено, ако размотримо краткотрајне догађаје, Галилејев принцип релативности потпуно се потврђује.

Развој принципа релативности Галилеја

Настава Галилеја у протеклих пет стотина година прошла је дуг и трновит пут. Ако су на почетку главни противници били теолози, онда су касније Галилејев принцип релативности вишеструко оспоравали истакнути научници. Многи су претпоставили да се, уз напредне инструменте, кретање може детектовати у инерцијском систему. На крају, амерички физичар А. Мицхелсон крајем КСИКС века спровео је експеримент користећи интерферометар који је он измислио. Овај уређај је омогућио откривање и најмањег одступања, али се и овде испоставило да је резултат негативан. Користећи то искуство, Ајнштајн је коначно формулисао Галилејски принцип релативности за све инерцијалне системе: ниједан физички уређај и метода не могу детектовати кретање унутар датог система. Овај принцип је постао један од темеља његове посебне теорије релативности.