Ich bin mir meiner Zweifel nicht ganz sicher und werde die Fragen aufstellen, bei denen ich Probleme habe.
Existiert ein absolutes Inertialsystem? Wenn ja, wie definieren wir es? Wie können wir sagen, dass seine Beschleunigung null ist ... ich meine null in Bezug auf was? Wenn nicht, was sind dann ungefähr Trägheitsrahmen und warum werden sie so genannt?
Am wichtigsten ist , was sind die Auswirkungen der Annäherung von Rahmen wie beispielsweise unserer Erde, die tatsächlich nicht träge als Trägheitsrahmen sind?
Ich habe versucht, Antworten auf andere Fragen zu finden, die auf der Website vorhanden sind, aber die meisten von ihnen scheinen über meinem derzeitigen Wissensstand zu liegen, einschließlich kosmischer Hintergrundstrahlung und was nicht.
PS- Ich bin ein Schüler der 12. Klasse und weiß nicht viel über Relativitätstheorie oder Quantenkram.
Erstens ist ein Trägheitsobjekt eines, das keinen aktiven Kräften ausgesetzt ist. Wörtlich bedeutet Trägheit nicht aktiv, aus dem Lateinischen, der Sprache, in der Newton die Principia schrieb. Newton war der Ansicht, dass eine aktive Kraft Kontakt erfordert. Idealerweise würden wir Trägheit so definieren, dass es keine Kontaktwechselwirkungen mit anderer Materie gibt (einschließlich Wechselwirkungen mit Licht oder Photonen). Dies ist streng genommen nicht möglich, aber wir können uns ihm beliebig nahe kommen:
Wir können jetzt Newtons erstes Gesetz als lokales Gesetz umformulieren:
Newtons erstes Gesetz wurde in der Newtonschen Mechanik benötigt, um den "absoluten Raum" zu bestimmen, aber die Relativitätstheorie ersetzt dies durch die Idee eines lokalen Trägheitsbezugssystems, basierend auf N1*:
In dieser Definition ist implizit enthalten, dass Trägheitsreferenzrahmen lokal sind. Das heißt, ein Trägheitsbezugssystem beschreibt nur einen endlichen Bereich der Raumzeit, in dem Abweichungen von der Ruhe oder gleichförmige Bewegung nicht messbar sind und vernachlässigt werden können. Die Größe dieses Bereichs hängt von der Genauigkeit der Messung ab, aber es ist erwähnenswert, dass eine Zeitsekunde einer Entfernung von einer Lichtsekunde entspricht. In Bezug auf normale Zeitskalen bezieht sich lokal auf ziemlich kurze Zeitintervalle.
Einstein verwendete eine andere Definition "die Gesetze der Physik in ihrer einfachsten Form", aber Newtons erstes Gesetz ist konkreter und reicht aus, um Trägheitsreferenzrahmen zu definieren.
Die Erde kann als Trägheitskörper betrachtet werden, und wenn Sie die Rotation entfernen, definiert sie ein Trägheitsbezugssystem, das jedoch nur für kurze Zeit funktioniert. Für eine vollständige Beschreibung der Raumzeit müssen Sie Trägheitsreferenzrahmen zusammenfügen. Das Ergebnis verwendet dieselbe Mathematik, Differentialgeometrie, wie für gekrümmte Oberflächen, die in ausreichend kleinen Bereichen als nahezu flach angesehen werden können. Auf diese Weise bilden wir eine „gekrümmte“ Raumzeit, aber es muss verstanden werden, dass dies eine mathematische Definition der Krümmung ist – es bedeutet nicht, dass die Raumzeit tatsächlich im gleichen Sinne gekrümmt ist wie eine gekrümmte Oberfläche.
"Inertial" bedeutet "orthogonal", was wiederum Folgendes bedeutet: Ein Frame {e1,e2,e3,e4} ist orthogonal (oder inertial), wenn e1.e1=-1 , e2.e2 = e3.e3 = e4.e4 = 1, und alle anderen inneren Produkte, die Sie bilden können (wie e2.e3 oder e1.e4), sind Null.
An diesem Kriterium ist nichts Relatives. Die obigen Gleichungen gelten entweder oder nicht. So kann sich jeder darauf einigen, welche Frames inertial sind.
(Dies beantwortet natürlich nicht Ihre wichtigste Frage.)
SvenGabelbart