Понятия пространства и времени, их относительность

Механика — часть физики, которая изучает закономерности механического движения и причины, вызывающие или изменяющие это движение.

Механическое движение — это изменение с течением времени взаимного расположения тел или их частей.

Развитие механики как науки начинается с III в. до н. э., когда древнегреческий ученый Архимед (287—212 до н. э.) сформулировал закон равновесия рычага и законы равновесия плавающих тел. Основные законы механики экспериментально установлены итальянским физиком и астрономом Г. Галилеем (1564-1642). Английский ученый И. Ньютоном (1643—1727) в своем знаменитом труде «Математические начала натурально философии» дал теоретическое обобщение накопленных к тому времени экспериментальных фактов и сформулировал основные законы механики.

Механика Галилея — Ньютона называется классической механикой. В ней изучаются законы движения макроскопических тел, скорости которых малы по сравнению со скоростью света в вакууме. Законы движения макроскопических тел со скоростями, сравнимыми со скоростью с, изучаются релятивистской механикой, основанной на специальной теории относительности, сформулированной А.Эйнштейном (1879 — 1955). Для описания движения микроскопических тел (отдельные атомы и элементарные частицы) законы классической механики неприменимы — они заменяются законами квантовой механики.

Мы будем рассматривать движение макроскопических тел со скоростями, значительно меньшими скорости с. В классической механике общепринята концепция пространства и времени, разработанная И. Ньютоном и господствовавшая в естествознании на протяжении XVII—XIX вв. Механика Галилея — Ньютона рассматривает пространства и время как объективные формы существования материи, но в отрыве друг от друга и от движения материальных тел, что соответствовало уровню знаний того времени.

Абсолютное пространство — в классической механике — трёхмерное евклидово пространство, в котором выполняется принцип относительности и преобразования Галилея.

Евклидово пространство – это пространство, в котором выполняется теорема Пифагора в том виде, в каком она изучается в средней школе.

Абсолютное время – «истинное математическое время» ньютоновской механики, которое, по определению И. Ньютона, «само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно, и иначе называется длительностью»

Пространство и время в классической механике – понятия неопределяемые. Все рассуждения по поводу пространства и времени в классической механике являются объяснениями, но не определениями в математическом смысле. Иногда встречается следующая формулировка:

· все физические процессы протекают в пространстве и во времени;

· время – порядок последовательности;

· пространство – порядок положения.

При изучении механики мы будем рассматривать следующие идеализированные объекты.

Материальная точка - тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь. Материальная точка имеет массу, но не имеет геометрических размеров.

Абсолютно твердое тело – тело, деформацией которого в условиях данной задачи можно пренебречь. Абсолютно твердое тело можно рассматривать как систему материальных точек, жестко связанных между собой.