Однородность пространства

Симметрия в физике
Преобразование Соответствующая
инвариантность
Соответствующий
закон
сохранения
Трансляции времени Однородность
времени
…энергии
C, P, CP и T-симметрии Изотропность
времени
…чётности
Трансляции пространства Однородность
пространства
…импульса
Вращения пространства Изотропность
пространства
…момента
импульса
Группа Лоренца (бусты) Относительность
Лоренц-ковариантность
…движения
центра масс
~ Калибровочное преобразование Калибровочная инвариантность …заряда

Одноро́дность простра́нства — одинаковость свойств пространства во всех его точках[1]. Она означает, что нет такой точки в пространстве, относительно которой существует некоторая «выделенная» симметрия, все точки пространства равноправны[2]. Все физические явления в одних и тех же условиях, но в различных местах пространства протекают одинаково[3].

Более точное определение однородности пространства использует понятие замкнутой системы. В незамкнутой системе свойства пространства не одинаковы во всех его точках. Например, для альпиниста положения его у подножья и на вершине Эльбруса отнюдь не эквивалентны.[4]

Однородность пространства означает, что если замкнутую систему тел перенести из одного места пространства в другое, поставив все тела в ней в те же условия, в каком они находились в прежнем положении, то это не отразится на ходе всех последующих явлений.[4]

Пространство обладает свойством однородности лишь в инерциальных системах отсчёта. В неинерциальных системах отсчёта пространство неоднородно[5].

Результаты любого физического эксперимента в одних и тех начальных условиях не зависят от места в пространстве, где он был произведён. К примеру, измерим период колебаний маятника, полученный результат обозначим как Т1. Теперь перенесем маятник в соседнюю комнату, и проведем то же измерение. Результат запишем как Т2. Оказывается, что Т12, то есть исход эксперимента не зависит от нашего положения, это и есть проявление однородности пространства.

Однородность — одно из ключевых свойств пространства в классической механике. Оно означает, что параллельный перенос в нём замкнутой системы отсчета как целого не изменяет механических свойств системы, и, в частности, не влияет на результат измерений[6][7].

Из свойства однородности пространства следует фундаментальный физический закон сохранения импульса, из свойств однородности и изотропности пространства и однородности времени следует закон инерции[5].

Следует различать однородность и изотропность пространства.

В общей теории относительности пространство неевклидово и его геометрия меняется с течением времени в зависимости от энергии, которой обладает находящаяся в нём материя. Степень искривления пространства, то есть отклонение от однородности, сильнее там, где материя обладает большей энергией[8].

ПримечанияПравить

  1. Савельев И. В. Курс общей физики. Том 1. Механика. Молекулярная физика. — М., Наука, 1987. — Тираж 233000 экз. — с. 75
  2. Айзерман М. А. Классическая механика. — М., Наука, 1980. — Тираж 17500 экз. — c. 11
  3. Мощанский В. Н. Формирование мировоззрения учащихся при изучении физики. — М., Просвещение, 1976. — Тираж 80000 экз. — с. 82
  4. 1 2 Сивухин Д. В. Механика. - М., Наука, 1979. - с. 200
  5. 1 2 Ландау Л. Д., Лившиц Е. М. Механика. — М., Наука, 1965. — с. 13-14
  6. Яворский Б. М. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. — М., Оникс, 2007. — Тираж 5100 экз. — ISBN 978-5-488-01248-6 — с. 122
  7. Бутиков Е. И., Быков А. А., Кондратьев А. С. Физика для поступающих в вузы. — М., Наука, 1982. — Тираж 300000 экз. — с. 71
  8. Чуянов В. А. Физика от «А» до «Я». — М., Педагогика-Пресс, 2003. — Тираж 5100 экз. — ISBN 5-94054-026-0 — с. 324