Timpul si spatiul in fizica clasica. Sistem de referinta
Orice fenomen din natura este compus dintr-un sir de evenimente ce se petrec in spatiu si timp. Prin eveniment intelegem ce se petrece la un moment de timp dat intr-un anume loc din spatiu.
In mecanica Newtoniana (clasica) spatiul este considerat omogen si izotrop, adica toate punctele si toate directiile spatiului sunt echivalente. Pentru a fixa pozi 959i83j tia unui obiect in spatiu initial se fixeaza un reper. Spatiul insusi consta intr-o multime de repere si traiectorii, care pot fi evidentiate numai datorita existentei unor corpuri in acele locuri. Unul dintre corpuri se alege drept origine, apoi se alege un sistem de axe (de regula al lui Descartes, cu axele perpendiculare intre ele). Distantele intre doua puncte ale spatiului se pot masura prin procedeul cu rigla gradata folosit la geometrie, unde presupunem intotdeauna corpurile care se afla in acele puncte in repaus fata de sistemul de coordonate.
Este admis din experienta faptul ca proprietatile geometrice ale unui corp nu se modifica la trecerea de la un sistem de coordonate la altul, avand o alta origine si alta orientare a axelor, presupunand ca fata de ambele sisteme de referinta corpul se afla in repaus. Ca un exemplu, ecuatia unei elipse are o forma fata de un sistem de referinta ale carui axe coincid cu directiile semiaxelor elipsei, si o alta forma, mai complicata, fata de un sistem de referinta cu o alta orientare a axelor, tocmai pentru a pastra nemodificate caracteristicile geometrice ale elipsei. La geometrie s-a stabilit ca distanta dintre doua puncte (ca si unghiul dintre doua directii) este invarianta fata de transformarile de coordonate carteziene:
Afirmatia este valabila si pentru distanta dintre doua corpuri, atata timp cat acestea se afla in repaus fata de sistemul de coordonate.
In fizica intervine miscarea, pentru care se introduc notiunile
fundamentale de timp si deplasare (spatiu). Prin sistem de referinta 
intelegem orice sistem de coordonate care este
fixat de orice punct din spatiu, avand trei axe de coordonate si fiind dotat cu
cate un ceas in fiecare punct din spatiu. In realativitatea restransa se
presupune ca toate aceste ceasuri merg in acelasi ritm.
Pentru a stabili daca un eveniment a
avut loc la un moment dat intr-un punct
din spatiu, trebuie emis un semnal (de obicei luminos) in momentul inceperii
evenimentului din acel punct spre originea sistemului de referinta. Datorita
vitezei finite de propagare a semnalului, ceasul din originea va receptiona semnalul cu o intarziere care depinde
de distanta dintre origine si punctul unde a avut loc evenimentul.
In fizica clasica se presupune apriori (fara demonstratie) existenta semnalelor care se propaga cu viteza infinita, astfel incat in acest caz intarzierea nu apare, si se presupune existenta unui singur ceas plasat in originea sistemului de referinta, sau in oricare alt loc.
In fizica, la fel ca in geometrie, un sistem
de referinta este o constructie artificiala in scop practic, de aceea nu
prezinta importanta alegerea locului originii si a directiei axelor de
coordonate. Legile naturii nu trebuie sa depinda de alegerea , ceea ce
in termeni filozofici s-ar traduce prin caracterul
obiectiv al legilor fizicii si nu prin relativitatea cunoasterii. In
consecinta, generalizand principiile mecanicii clasice, ar trebui ca
referentialele care se deplaseaza rectiliniu si uniform unele fata de celelalte
sa fie echivalente in privinta tuturor legilor si conceptelor fizicii. Altfel
spus, legile fizicii nu trebuie sa depinda de pozitia si miscarea observatorului
(presupusa uniforma).
In fizica sistemele de referinta se
deplaseaza unul fata de celalalt. Pentru a confrunta rezultatele masuratorilor
obtinute in doua astfel de sisteme vom compara valorile numerice ale marimilor
care determina fenomenul urmarit, obtinute cu ajutorul aparatelor plasate
intr-un
cu valorile corespunzatoare aceluiasi fenomen, inregistrate cu aparate
identice, plasate in alt ce se deplaseaza rectiliniu si uniform fata de
primul. Aceste valori vor fi diferite. Problema fundamentala a teoriei
relativitatii restranse este tocmai de a gasi cum se transforma rezultatele
obtinute intr-un in rezultatele care s-au obtinut, sau care
s-ar putea obtine in alt . Din acest
punct de vedere denumirea de teoria
relativitatii nu este in conformitate cu continutul sau, care cauta sa
arate tocmai invarianta legilor fizicii fata de legile de transformare a
marimilor fizice la trecerea de la un la altul.
|
