Локальная система отсчёта в теоретической физике: определение, применение в гравитационных полях, принцип эквивалентности Эйнштейна и общая теория относительности.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Термин теоретической физики
Theoretical physics term
В теоретической физике локальная система отсчета (локальный кадр отсчета) — это система координат или система отсчета, которая предназначена для работы только в небольшом или ограниченном участке пространства или пространства-времени. Этот термин чаще всего используется применительно к локальным инерциальным системам отсчета в небольших областях гравитационного поля. Хотя гравитационные приливные силы приводят к заметному отклонению геометрии фона от евклидовой на больших участках, если ограничиться достаточно малым участком, содержащим группу объектов, свободно падающих в практически однородном гравитационном поле, их физику можно описать как физику этой группы в пространстве, свободном от внешних гравитационных эффектов.
In theoretical physics, a local reference frame (local frame) refers to a coordinate system or frame of reference that is only expected to function over a small region or a restricted region of space or spacetime. The term is most often used in the context of the application of local inertial frames to small regions of a gravitational field. Although gravitational tidal forces will cause the background geometry to become noticeably non Euclidean over larger regions, if we restrict ourselves to a sufficiently small region containing a cluster of objects falling together in an effectively uniform gravitational field, their physics can be described as the physics of that cluster in a space free from explicit background gravitational effects.
Принцип эквивалентности
При построении своей общей теории относительности Эйнштейн сделал следующее наблюдение: свободно падающий объект в гравитационном поле не сможет обнаружить существование этого поля, проводя локальные измерения («падающий человек не ощущает гравитации»). Затем Эйнштейн смог завершить свою общую теорию, предположив, что физика искривлённого пространства-времени должна переходить в физику простой инерционной механики (в данном случае – специальной теории относительности) на малых участках и в малых свободно падающих системах отсчёта. Эйнштейн назвал это «самой счастливой идеей в моей жизни».
When constructing his general theory of relativity, Einstein made the following observation: a freely falling object in a gravitational field will not be able to detect the existence of the field by making local measurements ("a falling man feels no gravity"). Einstein was then able to complete his general theory by arguing that the physics of curved spacetime must reduce over small regions to the physics of simple inertial mechanics (in this case special relativity) for small freefalling regions. Einstein referred to this as "the happiest idea of my life".
Лабораторная рама
В физике лабораторная система отсчёта, или просто лабораторная система, — это система отсчёта, связанная с лабораторией, в которой проводится эксперимент (реальный или мысленный). Это система отсчёта, в которой лаборатория неподвижна. Как правило, именно в этой системе отсчёта производятся измерения, поскольку предполагается (если не оговорено иное), что они выполняются с помощью лабораторных приборов. Примером приборов в лабораторной системе могут служить детекторы частиц на детектирующем комплексе ускорителя частиц.
In physics, the laboratory frame of reference, or lab frame for short, is a frame of reference centered on the laboratory in which the experiment (either real or thought experiment) is done. This is the reference frame in which the laboratory is at rest. Also, this is usually the frame of reference in which measurements are made, since they are presumed (unless stated otherwise) to be made by laboratory instruments. An example of instruments in a lab frame, would be the particle detectors at the detection facility of a particle accelerator.