Теория пространства, времени и тяготения - Фок В.А.
Скачать (прямая ссылка):
вообще говоря, различной. Так, например, при описании движения тел
относительно Земли можно пользоваться как системой отсчета с осями,
ориентированными на три неподвижные звезды, так и системой с осями,
скрепленными с Землей; в последнем случае необходимо ввести в уравнения
движения также и силы Кориолиса.
Существуют системы отсчета, в которых законы движения имеют особенно
простой вид и которые ближе всего соответствуют (в известном смысле)
природе. Мы имеем в виду инерциальные системы отсчета, в которых тело при
отсутствии действующих на него сил движется прямолинейно и равномерно.
(Здесь возникает вопрос, как убедиться в отсутствии сил, действующих на
тело; мы будем считать, что силы, отсутствуют, если все тела, от которых
они могут исходить, достаточно удалены от данного тела.) С очень большой
точностью инерциальной является гелиоцентрическая система отсчета. В
инер-циальной системе мы будем почти всегда пользоваться декартовыми
координатами, так как в них законы евклидовой геометрии, а также законы
механики (в частности прямолинейность и равномерность движения тела, не
подверженного действию сил) формулируются наиболее просто. Самое же
понятие инерциальной системы допускает, конечно, переход к любым другим
(криволинейным) координатам, причем, если формулы перехода не содержат
явно времени, то можно считать, что первоначальные и преобразованные
координаты относятся к одной и той же инерциальной системе.
В дорелятивистской физике понятие инерциальной системы связывалось только
с законами механики. Мы видели, однако, что в определении понятий,
относящихся к пространству и времени, Фундаментальную роль играют законы
распространения света. Поэтому б ыее правильно будет связывать понятие
инерциальной системы не только с законами механики, но и с законами
распространения света.
26
ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
[гл. I
Обычная форма уравнений Максвелла относится к какой-то инерциальной
системе отсчета. Само собой разумеется (и это всегда предполагалось, даже
и до теории относительности), что существует по крайней мере одна система
отсчета, которая является инерциальной в смысле механики и в которой в то
же время справедливы уравнения Максвелла. К этой инерциальной системе
относится и закон распространения фронта электромагнитной волны в форме
Систему отсчета, в которой закон распространения фронта электромагнитной
волны имеет вид (5.01), можно назвать 'инерциальной в электромагнитном
смысле. Просто инерциальной системой мы будем называть систему отсчета,
инерциальную как в механическом, так и в электромагнитном смысле.
Таким образом, инерциальная система отсчета, по принятому здесь
определению, характеризуется следующими двумя свойствами:
1. В инерциальной системе тело при отсутствии сил движется прямолинейно и
равномерно (инерциальность в обычном механическом смысле).
2. В инерциальной системе уравнение распространения фронта
электромагнитной волны имеет вид (5.01) (инерциальность в отношении
поля).
Мы говорили здесь о законе распространения фронта электромагнитной волны
и, тем самым, как бы отдавали предпочтение электромагнитному полю перед
другими полями. Это предпочтение, однако, только кажущееся. На самом
деле, предельная скорость распространения полей любой природы должна быть
одной и той же, в силу чего уравнение (5.01) имеет универсальный
характер. Этот вопрос будет подробнее освещен в следующем параграфе.
§ 6. Основные положения теории относительности
(Основной постулат теории относительности (называемый также принципом
относительности) утверждает независимость явлений от неускоренного
движения замкнутой системы, внутри которой они происходят.
Попытаемся уточнить содержание этого постулата *).
Пусть имеется замкнутая система материальных тел, внутри которой
происходят различного рода процессы (механические, электромагнитные и
любые другие). Будем описывать состояние этой системы тел (включая
входящие в нее поля электромагнитной и другой природы) по отношению к той
или иной системе отсчета (к тому или иному "базису" в смысле § 2).
Рассмотрим два базиса **). Пусть
*) См. Л. И. Мандельштам [*>[.
**) Чтобы не путать "систему тел" с "системой отсчета", мы будем здесь
вместо "системы отсчета" говорить "базис".
(5.01)
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
27
первый представляет инерциальную систему отсчета, а второй движется
относительно первого прямолинейно и равномерно. Фиксируем начальное
состояние системы по отношению к первому базису (под словом "начальное"
мы разумеем здесь "относящееся к начальному моменту времени по часам
данного базиса"). Вообразим себе теперь второй экземпляр нашей системы
тел, начальное состояние которого |Ю отношению ко второму базису в
точности такое же, как начальное состояние первого экземпляра системы по
отношению к первому базису. (Слово "начальное" понимается каждый раз в
соответствующем смысле.) Тогда можно поставить вопрос о сравнении
дальнейшего .хода процессов в первом экземпляре системы по отношению к
