W fizyce jaka jest zasada względności?

Zasada względności zakłada, że ​​prawa fizyki będą działać w ten sam sposób w podobnych warunkach, niezależnie od położenia lub prędkości obserwatora. Nie należy mylić zasady względności z teoriami względności ogólnej lub szczególnej, chociaż teorie te wykorzystują tę zasadę jako podstawę. Teorie te zostały opracowane w XX wieku; zasada względności została zrozumiana znacznie wcześniej i zilustrowana przez Galileusza w słynnym przykładzie znanym jako „statek Galileusza”. Zastosowanie zasady względności wobec światła przez Einsteina doprowadziło do jego przełomowych teorii względności.

Przez wieki naukę ograniczał Ptolemeuszowy model wszechświata, w którym wierzono, że wszystkie gwiazdy i ciała planetarne krążą wokół Ziemi. Kopernik uświadomił sobie w 1500 roku, że słońce jest bardziej prawdopodobnym ciałem centralnym, ale temu przekonaniu sprzeciwiały się władze religijne i naukowe. Argumentowali, że gdyby Ziemia była w ruchu, spowodowałoby to skutki, które ludzie mogliby zaobserwować. Na przykład obiekt upuszczony z budynku wylądowałby gdzieś na zachód od budynku, ponieważ planeta obracała się na wschód podczas upadku obiektu.

Galileusz, pisząc w 1632 r., Obalił ten argument elokwentnym eksperymentem myślowym „Statek Galileusza”. W tym przykładzie ludzie podróżujący gładkimi morzami na szybkim statku nie byliby w stanie stwierdzić, czy statek był w ruchu, czy był w spoczynku, gdyby byli zamknięte w kabinie bez okien. Wszelkie przedmioty w kabinie, w tym latające owady, ryby w misce i rzucona piłka, poruszałyby się tak samo bez względu na ruch zewnętrzny statku. Innymi słowy, ich ruch byłby związany z otoczeniem, a nie z czynnikami zewnętrznymi. Ta sama zasada dotyczy Ziemi, dlatego ludzie nie są przewracani przez siłę obrotu planety.

Sir Isaac Newton, pracujący później w tym samym wieku, zastosował zasadę względności do innych ciał planetarnych i ogólnie mechaniki ruchu. Pomogło mu to sformułować własne teorie, które stały się podstawą wielu współczesnych nauk. Przez stulecia postęp nauki był zasadniczo daleki od pocieszającej idei, że istnieje jakiś stabilny, niezmienny punkt odniesienia, od którego można zmierzyć wszystkie rzeczy. Zamiast tego nauka wielokrotnie udowodniła, że ​​nie ma „stałego” punktu odniesienia; wszystko musi być mierzone w stosunku do czegoś innego.

Nawet na początku XX wieku wielu naukowców uważało, że przestrzeń kosmiczna jest wypełniona stabilnym medium zwanym „eterem”. Einstein i inni naukowcy zdali sobie jednak sprawę, że zasada względności dotyczy wszystkich praw fizyki, prowadząc do słynnych teorii względności. Istotą tych teorii jest to, że materia, energia, czas, a nawet sama przestrzeń nie są stałymi, ale mogą się zmieniać w odpowiednich warunkach. Einstein zdał sobie sprawę, że prędkość światła była jedyną uniwersalną stałą, którą można było wykorzystać do zmierzenia i potwierdzenia tych teorii. Klasyczny model statku Galileusza był czasem stosowany do statków kosmicznych w celu zilustrowania zasady, zgodnie z którą ruch obiektu w przestrzeni można zmierzyć tylko w odniesieniu do innych obiektów.