Physikalische Gesetze sind unabhängig davon unveränderlich. Es kann ein Trägheitsrahmen und auch ein Nicht-Trägheitsrahmen sein. Nun ist es so, dass Sie in einem Trägheitsbezugssystem kein Experiment durchführen können, um zu testen, ob Sie sich in Bewegung befinden, aber das ist ein separates Thema.
Selbst wenn Sie einen sich beschleunigenden Bezugsrahmen haben und testen, ob Sie sich bewegen, sind die Gesetze der Physik immer noch unveränderlich. Es passiert einfach so, dass Sie umziehen. Sie verlassen sich immer noch auf die unveränderliche Natur der Gesetze, sonst könnten Sie nicht testen, ob Sie sich bewegen oder nicht. Ich frage mich, warum Einstein nicht einfach alle Bezugsrahmen gesagt und Trägheit weggelassen hat. Lag es vielleicht daran, dass er sich in dieser Theorie mit Trägheitssystemen befasste?
Man muss zuerst definieren, was Physik ist und was ein "Gesetz" in der Physik ist:
Physik ist die wissenschaftliche Disziplin, die Beobachtungen und Messungen in der Natur untersucht und nach mathematischen Modellen sucht, die zu Daten und Beobachtungen passen und auch, das ist wichtig, neue Daten und Beobachtungen vorhersagen. (Andernfalls, wenn nicht vorhersagend, ist es nur eine Karte der Daten und Beobachtungen). Die Physik verwendet Mathematik als Werkzeug, und die Modelle werden Theorien genannt.
Ein Gesetz, Prinzip, Postulat in einer Theorie der Physik ist eine axiomatische Aussage, die diejenigen Lösungen des mathematischen Modells aufgreift, die neue Daten vorhersagen. Wenn die Vorhersagen falsch sind, wird die Theorie falsifiziert und ein neues oder verbessertes Modell sollte gefunden werden.
Es werden also die axiomatischen Gesetze der speziellen Relativitätstheorie und das axiomatische Gesetz der Lichtgeschwindigkeit verwendet, die es der speziellen Relativitätstheorie ermöglichen, in allen Rahmen vorhersagbar zu sein. (Die Allgemeine Relativitätstheorie hat verschiedene "Axiome", ihre Prinzipien; an der Grenze niedriger Massen/Energien reduziert sie sich auf die spezielle Relativitätstheorie).
Und natürlich hängen Postulate, Prinzipien und Gesetze von der Definition der verwendeten Begriffe ab.
Ein Trägheitssystem ist definiert als: „ Ein Trägheitsbezugssystem ist ein Bezugssystem, in dem ein Körper in Ruhe in Ruhe bleibt und sich ein Körper in Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit in einer geraden Linie bewegt, sofern keine äußere Kraft auf ihn einwirkt.“
Sie müssen also sehen, dass "physikalische Gesetze unabhängig davon unveränderlich sind". des Bezugsrahmens kann nicht richtig sein, wenn die Gesetze vom Bezugsrahmen abhängen?
Ein beschleunigter Rahmen versetzt schließlich einen ruhenden Körper in Bewegung, ist also nicht dasselbe wie ein Trägheitsrahmen. Es werden zusätzliche Funktionen benötigt, um seine Bewegung zu beschreiben, die nicht durch die Gesetze innerhalb des Rahmens gegeben sind. Die Gesetze sind konstruktionsbedingt rahmenabhängig.
Es ist die Definition, die Sie dem Wort "Gesetz" geben, die sich von der Art und Weise unterscheidet, wie die physikalischen Theorien sie verwenden. Ein Gesetz/Axiom, das besagt: "Die Gesetze der Physik haben in allen Trägheitsbezugssystemen dieselbe Form", kann nicht auf Nicht-Trägheitssysteme ausgedehnt werden, wenn die Theorie richtig ist. Und die spezielle Relativitätstheorie wurde durch keines der Experimente entkräftet, die sie entkräften könnten.
Das erste Postulat ist eine Aussage über das Relativitätsprinzip , wie es zuerst von Galileo artikuliert wurde.
In gewissem Sinne ist die Physik in Bezug auf willkürlich referenzierte Körper unveränderlich. Im schlimmsten Fall verwenden Sie nur unterschiedliche Oberflächenformen dessen, was im Grunde die gleichen physikalischen Prinzipien sind. Es gibt nur eine objektive Realität, und auch nichtträge Objekte besetzen sie. Diese Tatsache hat jedoch keinen wirklichen physikalischen Inhalt, abgesehen von der Grundidee, dass die Wissenschaft eine reale Welt beschreibt. Meistens ist es nur eine Aussage über die innere Konsistenz der Mathematik. Das Galileische Relativitätsprinzip ist tatsächlich eine starke Einschränkung dessen, was experimentell bestimmt werden kann und was die physikalischen Gesetze sein können. Es ist eine überraschende und nicht offensichtliche Tatsache unserer Welt, dass lineare Bewegungen relativ zu den Fixsternen nicht lokal in einem Labor nachgewiesen werden können (ohne aus den Fenstern zu schauen), aber Drehbewegung relativ zu den Fixsternen sein kann. Dazu gibt es einen interessanten Abschnitt imFeynman Lectures (I-16-1, hier online ).
Da dies von HSM kam, ist es erwähnenswert, dass man die spezielle Relativitätstheorie auf viele Arten aus verschiedenen Postulaten ableiten konnte, aber Einsteins Postulate machten angesichts seines damaligen Publikums Sinn, weil sie das Dilemma, mit dem die Physiker damals konfrontiert waren, prägnant zusammenfassten. Einerseits konnte niemand eine explizite Verletzung des Relativitätsprinzips nachweisen. Andererseits schien die gemessene Lichtgeschwindigkeit von allem anderen unabhängig zu sein. Es hat einen rhetorischen Reiz, wenn man sagt: „Anstatt zu versuchen, diese Tatsachen mit einem bereits bestehenden Modell der Welt in Einklang zu bringen, nehmen wir einfach an, dass sie wahr sind (weil sie es anscheinend sind) und sehen, wohin uns das führt.“
(Das Ausmaß, in dem er tatsächlich die spezielle Relativitätstheorie aus diesen Postulaten ableitete, ist umstritten. Zumindest verließ er sich auch auf ein großes Maß an physikalischer Intuition – obwohl dasselbe für Euklids Postulate und Beweise gilt.)
Als weitere historische Anmerkung führte Einstein später ein "allgemeines Relativitätsprinzip" ein, das das Galileische Prinzip auf beliebige Bezugsrahmen verallgemeinern soll. Es ist aus dem oben genannten Grund weitgehend auf der Strecke geblieben: Anders als das Galilei-Prinzip hat es eigentlich keinen physikalischen Inhalt. Vielleicht wird es in Zukunft, wenn wir verstehen, wie es dazu kam, dass Drehbewegungen nachweisbar sind und lineare Bewegungen nicht, als Beschreibung einer zugrunde liegenden Symmetrie der Physik zurückkehren, die in unserer kosmischen Nachbarschaft gebrochen ist. Aber wir sind noch nicht da.
Jon Kuster
Konifold