Cтраница 2
Развитие этих представлений мы имеем в так называемой общей теории относительности, которая рассматривает не только равномерное, но и ускоренное движение систем отсчета. [16]
Однако в небольших объемах пространства, в которых гравитационное поле может считаться практически однородным, оно может быть приближенно имитировано ускоренным движением системы отсчета. Если хотят отметить это обстоятельство, то говорят, что принцип эквивалентности имеет локальный характер. [17]
Физический смыслхсил инерции только в том, что они учитывают ускорение тела, равномерно и прямолинейно движущегося относительно неинерциальнои системы отсчета-ускорение, имеющее место вследствие ускоренного движения системы отсчета. Прибавление сил инерции к внешним силам, действующим на тело, равносильно вычитанию из суммы внешних сил той их части, которая определяет центростремительное и кориолисово ускорение тела ( в случае вращающейся системы отсчета) или ускорение ие-инерциальной системы отсчета ( при поступательном ее движении) Оставшаяся часть внешних сил определяет ускорение относительно неинерциальнои системы отсчета. [18]
Из этого принципа следует, что механическими опытами нельзя обнаружить прямолинейное и равномерное движение системы отсчета относительно Солнца и звезд. Но ускоренное движение системы отсчета относительно Солнца и звезд может сказаться на результатах механических опытов, как это имеет место, например, в опыте Фуко. [19]
Это и есть сила инерции для рассматриваемого случая. Она не является результатом взаимодействия тел и обусловлена ускоренным движением системы отсчета. [20]
Теория относительности делает значительный шаг вперед по сравнению с классической физикой, для которой пространство и время были самостоятельными, не связанными друг с другом категориями. Рассматривая время и пространство в их неразрывной связи, теория относительности дает более глубокие представления о пространстве и времени, являющиеся по сравнению с представлениями классической физики дальнейшим приближением к соотношениям объективного мира. Развитие этих представлений мы имеем в так называемой общей теории относительности, которая рассматривает не только равномерное, но и ускоренное движение систем отсчета. Общая теория относительности приходит к выводу о зависимости свойств пространства и времени от распределения материальных масс. Таким образом, метафизическое представление об абсолютном времени и абсолютном пространстве, существующих независимо от материи и наряду с нею ( вместилище тел и чистая длительность, как утверждал Ньютон), заменяется представлениями, рассматривающими пространство и время как формы существования материи, в соответствии с концепцией диалектического материализма. [21]
Такое название не совсем правильно передает существо дела. Действительно, сила есть мера взаимодействия тел и поэтому должна определяться только самими телами и ничем другим. В этом смысле сила инерции не может называться силой, т.к. она возникает не как результат взаимодействия тел, а как кинематическое явление, связанное с ускоренным движением системы отсчета. Достаточно автомобилю, в котором едет экспериментатор, двинуться с ускорением, как для объяснения всех явлений природы этому экспериментатору придется предположить, что мгновенно на все тела в мире подействовала сила fj, возникшая только из-за того, что человек нажал на акселератор автомобиля. [22]
Какой же вывод отсюда следует. Очевидно, что связанная с равномерно и прямолинейно движущимся поездом система отсчета столь же удобна, как и связанная с Землей. Как в той, так и в другой системе отсчета тело в отсутствие внешних взаимодействий либо покоится, либо движется с постоянной скоростью. При ускоренном движении системы отсчета тело уже не сохраняет состояния покоя или равномерного движения. [23]
Рассмотрим с этой точки зрения третью, введенную выше систему отсчета - земную невращающуюся. Следовательно, хотя земная невращающаяся система отсчета движется с ускорением в коперниковой системе отсчета, но это движение поступательное. Поскольку земная невращающаяся система отсчета движется в коперниковой системе отсчета с ускорением, мы уже не имеем оснований утверждать, что она является инерциальнои. Во всяком случае доводы, которые мы приводили для доказательства инерциальности систем отсчета, движущихся относительно коперниковой прямолинейно и равномерно, неприменимы в случае ускоренного движения систем отсчета. [24]
Маятник должен отклониться назад, чтобы возникла сила натяжения с горизонтальной составляющей, направленной вперед. Эта составляющая и сообщает маятнику ускорение. Однако во многих случаях бывает проще рассматривать явления непосредственно в движущейся системе отсчета, не переходя к инерциальной. Кроме того, иногда затруднительно разделить полную силу, действующую в неинерциальной системе отсчета, на реальную силу, возникающую из-за взаимодействия тел, и фиктивную силу инерции, связанную с ускоренным движением системы отсчета. [25]
Это и есть принцип эквивалентности. Предположим, что внешние силы, сообщающие лифту ускорение а в отсутствие гравитационного поля, исчезли. Тогда система отсчета, связанная с лифтом, будет инерциальной. Но эквивалентность поля тяжести и ускоренного движения системы отсчета под действием внешних сил означает, что и в свободно падающем в поле тяжести лифте законы физики такие же, как и в инерциальной системе отсчета. Другими словами, ускорение системы отсчета, свободно падающей в поле тяжести, полностью компенсирует действие силы тяжести. Это связано с тем, что всем без исключения телам гравитационное поле сообщает одно и то же ускорение. [26]