Почему импульс должен сохраняться в специальной теории относительности?

Это скорее философский вопрос, чем реальный вопрос физики, но я не вижу ясной причины, по которой релятивистский импульс или энергия в этом отношении должны сохраняться.

Проще говоря, принцип эквивалентности утверждает, что законы физики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета. Но что делает данное утверждение законом физики?

Почему нельзя просто сказать, что импульс сохраняется только для в ≪ с ? Является ли такое сохранение результатом специальной теории относительности или требованием, которое мы добавляем и используем для определения импульса в релятивистских условиях?

Как мы судим, является ли какое-либо данное утверждение универсальным законом физики?

Это интересный вопрос, чтобы помочь ответить на него, не могли бы вы сказать мне, что вы принимаете в качестве доказательства сохранения импульса в ньютоновской физике? Ведь причины схожи.
@shaihorowitz, учитывая определение силы как скорости изменения импульса во времени, если результирующая сила, действующая на объект, равна нулю, то производная по времени от линейного импульса равна нулю, что означает, что она сохраняется. И он сохраняется при преобразованиях Галилея, учитывая, что он отличается на аддитивную постоянную. Вот мои доводы в пользу ньютоновской механики.
То, что законы физики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета, является одним из постулатов специальной теории относительности. Принцип эквивалентности - это нечто другое.
en.wikipedia.org/wiki/… «В отличие от классической механики и специальной теории относительности, обычно невозможно однозначно определить полную энергию и импульс в общей теории относительности, поэтому тензорные законы сохранения являются только локальными утверждениями (см. Энергия ADM, однако) ." В общем случае мы не можем сказать, что импульс глобально сохраняется в ОТО — мы не можем в общем случае выразить импульс глобально в ОТО.

Ответы (4)

Сохранение импульса можно вывести из инвариантности лагранжиана относительно пространственных переносов. Это следует из теоремы Нётер, поэтому применимо и к специальной теории относительности. Кроме того, вы можете использовать теорему Нётер для получения формы релятивистского импульса.

Что касается определения того, является ли что-то законом физики: это можно сделать только экспериментально. Вы должны показать, что предполагаемый закон физики соответствует результатам экспериментов. Постулат относительности состоит в том, что такие законы не зависят от системы отсчета, но это утверждение может быть подтверждено только экспериментально.

Я проверил ответ, но хотел бы отметить, что законы физики были сначала открыты из наблюдений над данными и экспериментов , поэтому они были названы законами, а затем была выбрана математическая модель, теория, чтобы законы были проявляется в его расчетах.
@annav Это зависит от примера. Законы термодинамики черных дыр, хотя и поддающиеся косвенной проверке с помощью акустических экспериментов с черными дырами, были выведены до какого-либо эмпирического подтверждения. Или, если взять менее спорный пример, я сомневаюсь, что FGR был получен из экспериментов до появления теории.
@JG, что такое FGR, золотое правило Ферми? Я говорю об основных законах, используемых в качестве аксиом в физических теориях. Если бы не было сохранения энергии импульса углового момента, были бы разные физические теории для подгонки и предсказания данных.
@annav конечно, эксперименты можно проводить до или после формулировки закона. Но дело в том, что только эксперименты могут показать, что утверждение действительно является законом физики.
Но дело в том, что в ньютоновской механике есть величина, которую мы «называем» импульсом, то есть масса, умноженная на скорость. Но мне кажется, что в специальной теории относительности мы сначала предполагаем сохранение импульса, чтобы затем определить новую сохраняющуюся величину, а затем «назвать» эту новую величину релятивистским импульсом. И мне не очевидно, почему мы это делаем. Это своего рода предполагает сохранение количества до определения самого количества. Почему бы не взять произведение массы на скорость, не назвать его импульсом и просто сказать, что оно не сохраняется при любых условиях?
Я понимаю, что в этом есть польза и что новый импульс заключает в себе старый импульс в пределе низкой скорости, но есть ли вообще какой-то уникальный способ получить такую ​​вещь? Существует ли уникальная величина, которая заключает в себе нижний предел скорости, соответствует данным наблюдений и сохраняется?
@ user626542 Я думал, что уже объяснил это, возможно, это было не так ясно, как я думал. Мы используем теорему Нётер, чтобы вывести сохраняющуюся величину, соответствующую пространственной трансляционной симметрии лагранжиана. Мы называем эту величину «импульсом», независимо от того, используем ли мы релятивистский или нерелятивистский лагранжиан.
@user626542 user626542 В ньютоновской механике также имеет место то, что мы идентифицируем количество, чтобы назвать импульс именно потому, что оно сохраняется. Количество м в не является чрезвычайно естественным, интересным или значимым независимо от того, сохраняется ли он в каком-либо классе сценариев. Мы наблюдаем, что эта величина сохраняется (экспериментально или в контексте модели), а затем даем ей имя, потому что это полезно. То же самое верно и для энергии.

Ответ Дейла хорошо описывает, откуда происходит сохранение импульса, но я подумал, что было бы полезно подчеркнуть, что импульс не обязательно должен сохраняться в релятивистской модели, так же как он не должен сохраняться в нерелятивистской модели. В специальной (или даже в общей) теории относительности нет ничего, что требовало бы пространственной трансляционной симметрии, поэтому ток Нётер, соответствующий этой симметрии, в общем случае не будет сохраняться.

Насколько нам известно, при учете всех взаимодействий импульс является сохраняющейся величиной; тем не менее, этого не требуют постулаты специальной или общей теории относительности, и это не исключает использования эффективных моделей, в которых импульс не сохраняется (например, частица, движущаяся через фоновое пространство-время Шварцшильда в ОТО).

При изучении СТО в качестве основных предположений, лежащих в основе теории, возникли однородность и изотропность. Значит ли это, что из-за этих двух мы получаем трансляционную симметрию, а из-за трансляционной симметрии мы получаем сохранение импульса? Я слышал (в видео Veritasium об односторонней скорости света), что есть некоторые формулировки СТО, которые не предполагают изотропию (т.е. скорость света различна в разных направлениях). Буду ли я прав в таких формулировках, если скажу, что импульс не обязательно сохраняется, потому что у нас больше нет трансляционной симметрии?

Краткий ответ? Потому что группа Лоренца является подгруппой группы Пуанкаре. К последним относятся переводы .

«Физика одинакова во всех инерциальных системах отсчета».

Это закон физики, потому что это то, что мы видим, когда смотрим на мир, в котором живем.

В основе любой теории физики лежит взгляд на окружающий нас мир, а затем попытка найти основные принципы, соответствующие тому, что мы видим.

Исходя из этого принципа и других основных предположений, можно доказать, что энергия и импульс сохраняются.

Почему импульс должен сохраняться в специальной теории относительности?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v