Strona głównaPytania → Czy układy inercjalne istnieją?

Czy układy inercjalne istnieją?

Pytanie

Pyta Józef Ciupalski

Nie rozumiem założenia ogólnej względności które mówi, że “…prawa fizyki są jednakowe we wszystkich układach inercjalnych…”. Odnoszę wrażenie, że takie układy po prostu nie istnieją, a założenie jest sztuczne, nie mówiąc już o fakcie, że sama czasoprzestrzeń jest zakrzywiona. Dowód: Przyjmijmy, że istnieje jakikolwiek układ poruszający się ruchem jednostajnym prostoliniowym. Bezpośrednią konsekwencją takiego założenia jest fakt, że położenie wahadła i jego prędkość, w rozważanym układzie, są dokładnie znane i wynoszą zero, co jest sprzeczne z zasadą nieoznaczoności Heisenberga. (Z założenia bowiem przyspieszenie w układzie jest równe zero.)

Odpowiedź

Odpowiada Andrzej Okołów

Wydaje się, że rzeczywiście zakrzywienie czasoprzestrzeni (a dokładniej, niejednorodne pole grawitacyjne) wyklucza istnienie układów inercjalnych i pozwala jedynie na istnienie tzw. lokalnych układów inercjalnych, czyli takich, które są w przybliżeniu inercjalne i to tylko w pewnym ograniczonym obszarze i w ograniczonym przedziale czasu. Niemniej jednak, gdy pole grawitacyjne jest bardzo słabe, tzn. nie wpływa w istotny sposób na przebieg obserwowanych zjawisk, wtedy stosowanie układów inercjalnych do opisu i analizy tych zjawisk jest w pełni usprawiedliwione – taki opis jest zazwyczaj prostszy od opisu zjawisk w układach nieinercjalnych i daje poprawne wyniki.

Przedstawiony w pytaniu dowód nie jest przekonujący. Po pierwsze, położenie i prędkość wahadła w układzie inercjalnym nie muszą być równe zeru. Po drugie, wszystkie teorie klasyczne (np. mechanika i grawitacja newtonowska, elektrodynamika klasyczna, szczególna i ogólna teoria względności) są sprzeczne z mechaniką kwantową (w szczególności z zasadą nieoznaczoności Heisenberga), ale stanowią wystarczająco dokładny opis rzeczywistości w sytuacjach, w których zjawiska kwantowe są zaniedbywalne.