Această poveste arată că simetria de translaţie este strâns legată de caracterul relativ al mişcării, aşa cum este arătat prin principiul inerţiei. Să spunem că aţi călători cu un tren în linie dreaptă la viteză constantă. Cum poţi să-ţi dai seama că te afli în mişcare?
CUPRINS
2.2 Simetria şi inerţia
Poţi să te uiţi la peisajul din afară, dar este irelevant, pentru că noi putem argumenta că de fapt copacii şi vacile se mişcă în timp ce d-voastră staţi pe loc. Marţienii spun că atât trenul, cât şi peisajele sunt în mişcare. Adevărata problemă este dacă vă puteţi detecta mişcarea fără a vă raporta la orice obiect extern. Puteţi auzi repetitivul ţăcănit al trenului când trece de la o traversă la alta, dar, din nou, aceasta este doar o referinţă la un obiect exterior - toate acestea dovedesc că sunteţi în mişcare faţă de drum, dar nu există nicio cale de a demonstra că vă aflaţi în mişcare, într-un sens absolut.
Presupunând că nu are loc nicio interacţiune cu lumea exterioară, există vreun experiment pe care îl puteţi face şi să dea un rezultat diferit atunci când trenul este în mişcare şi apoi când se află în repaus? Ar putea exista, dacă simetria de translaţie ar fi încălcată. Dacă legile fizicii sunt diferite în diferite regiuni, atunci mişcarea trenului v-ar duce dintr-un loc cu anumite legi în altul cu legi diferite. Trecerea prin aceste regiuni ar fi precum trecerea peste traversele căii ferate. Puteţi să detectaţi tranziţia de la o regiune la alta simplu, fără nicio referire la un obiect extern, deoarece, experimentele din interiorul trenului dau rezultate diferite. Mai curând decât ţăcănitul şinelor, aţi detecta creşteri şi descreşteri a unor mărimi precum constanta gravitaţională G, viteza luminii şi masa electronului. Putem concluziona că următoarele două ipoteze sunt strâns legate.
Principiul inerţiei
Rezultatele experimentului nu depind de mişcarea la viteză constantă şi în linie dreaptă a aparatului.
Simetria de translaţie
Legile fizicii sunt aceleaşi în orice punct al spaţiului. Mai exact experimentele nu dau rezultate diferite doar pentru că le efectuaţi în locuri diferite.
O stare de repaus absolut
Să presupunem că simetria de translaţie este încălcată. Legile fizicii diferă dintr-o regiune a spaţiului în alta. Călătorind în nava noastră spaţială, măsurăm fluctuaţiile legilor fizicii privind acul de pe un contor care măsoară o mărime fundamentală precum constanta gravitaţională. Dăm un scurt impuls motoarelor navei şi le oprim apoi din nou. Acum vedem că acul se mişcă mai încet; evident, ne ia mai mult timp să trecem dintr-o regiune în alta. Continuăm cu impulsurile date motoarelor navei, până când fluctuaţiile se opresc în întregime. Acum ştim că suntem într-o stare de repaus absolut. O încălcare a simetriei de translaţie rezultă într-o încălcare a principiului inerţiei.
Auto-verificare
Presupunem că faceţi un experiment să vedeţi cât timp îi ia unei pietre să cadă de la un metru. Acest experiment are rezultate diferite dacă îl efectuăm pe Lună. Încalcă acest lucru simetria de translaţie?
