V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
5 1.
Po vzniku speciální teorie relativity stalo jasné, každý fyzikální zákon který chce činit nároky
na obecnost správnost, musí vyhovovat principům STR.htm 10) [15. jejich působení pohyb těles nebo na
elektromagnetické jevy. Reformulaci základních zákonů klasické
Newtonovy dynamiky provedl Einstein hned při sestavování své speciální teorie relativity; kromě
takových jevů jako dilatace času kontrakce délek objevily dalši zajímavé efekty závislost
hmotnosti rychlosti, vztah ekvivalence hmotnosti energie další tím související důsledky.
Jiná situace Newtonovým gravitačním zákonem, který nejen není relativisticky invariantní,
ale přímém rozporu druhým základním principem STR principem existence konečné
maximální možné rychlosti šíření interakcí.
Speciální teorie relativity však umožnila lépe pochopit hluboké souvislosti mezi jednotlivými zákony
elektrodynamiky (viz §1. takto zapsaných rovnicích explicitně figurují též složky metrického
tenzoru gik jejich derivace podle souřadnic.
Teprve spojení principem ekvivalence, který fiktivní setrvačné síly neinerciálních soustavách
staví roveň skutečně existujícím gravitačním silám, dává obecnému principu relativity hluboký
fyzikální význam: vede obecně invariantní teorie zdánlivých setrvačných sil Einsteinově teorii
gravitace. Rovnice (2.2a) nazývá rovnice geodetiky (zde však
samozřejmě jedná přímku vyjádřenou jen křivočarých souřadnicích). Newtonův gravitační zákon vyjádřený pomocí
Poissonovy rovnice 4πGρ neobsahuje žádné časové derivace. Newtonův gravitační zákon založen představě okamžitého působení na
dálku nutně tedy jen přibližným zákonem použitelným pouze při malých rychlostech příliš
velkých hmotnostech (aby gravitační pole bylo slabé). pomocí metriky) lze zachytit zdánlivé síly působící na
hmotná tělesa neinerciálních vztažných soustavách Podobně všechny ostatní fyzikální zákony
(např. zákony elektrodynamiky) lze vyjádřit obecně invariantním tvaru platném libovolné
vztažné soustavě viz §2.
Vidíme tedy, pomocí veličin gik (tj.
Zákony elektrodynamiky žádnou reformulaci nepotřebovaly, Maxwellovy rovnice již svém
klasickém tvaru jsou Lorentz-invariantní (na základě elektrodynamiky vlastně STR vznikla). rámci speciální teorie relativity lze tak vybudovat obecně invariantni
teorii zdánlivých setrvačných sil jejich vlivu všechny obecné fyzikální zákony (kromě gravitace). Podle tohoto zákona tedy
gravitační pole ϕ(x,y,z,t) nějakém místě (x,y,z) okamžiku dáno okamžitým rozložením
hmoty (x,y,z,t) celém prostoru tomtéž okamžiku Změna distribuci hmoty nějakém místě
se projeví okamžitě gravitačním poli celém prostoru rozruch Newtonově gravitačním poli se
šíří nekonečně rychle.: OBECNÁ TEORIE RELATIVTITY fyzika gravitace
metrického tenzoru jeho derivace; nazývají Christoffelovy koeficienty afinní konexe (jejich
význam bude ukázán §2.
http://astronuklfyzika.cz/Gravitace2-1.2008 12:14:35]
.6).4.10.
Obecný princip relativity vzatý izolovaně však fyzikálně bezobsažný, protože každý fyzikální
zákon lze formálně přepsat tak, aby vyhovoval obecnému principu relativity (měl stejnou formu ve
všech vztažných soustavách) aniž nějak rozšíří nebo prohloubí fyzikální význam tohoto zákona.Ullmann V.4). Přítomnost složek gik fyzikálních zákonech
vyjadřuje vliv zdánlivých setrvačných sil, např
