Являются ли принципы пространственно-временной однородности и изотропии независимыми друг от друга?

Эйнштейн при выводе преобразований Лоренца использовал принципы пространственно-временной однородности и изотропии. Вытекает ли изотропия пространства-времени из однородности пространства-времени или они совершенно независимы друг от друга?

Возможный дубликат: physics.stackexchange.com/q/24881/2451 и ссылки в нем.

Ответы (4)

Пожалуйста, посмотрите книгу Кэрролла по GR в главе 8.1. или в бесплатных конспектах лекций Глава 8.

Краткая версия: они независимы.

Пространство однородно + изотропно в 1 точке --> Пространство однородно + изотропно везде

Пространство изотропно в каждой точке --> Пространство однородно + изотропно везде

Если вы не можете иметь изотропию повсюду без однородности, то не означает ли это, что они не полностью независимы друг от друга?
Но если вы спросите, связаны ли «всюду изотропный» и «однородный». Тогда, конечно, первое подразумевает второе. Если вы не можете получить доступ к книге, загляните на preposterousuniverse.com/grnotes Глава 8.

Изотропия — это собственный принцип, соответствующий обобщенной вращательной/бустерной симметрии, присущей пространству-времени Минковского. Можно построить математическую структуру на однородности без изотропии, но такая система не является векторным пространством, с которым мы привыкли иметь дело, поэтому ее трудно (по крайней мере мне) представить.

Преобразования Лоренца гораздо более тесно связаны с изотропией — свободой менять базис и по-прежнему описывать ту же физическую ситуацию. Вы могли бы распознать это как обобщение вращательной инвариантности.

Намагниченный кусок железа однороден, потому что он везде одинаков, но он не изотропен, потому что намагниченность придает ему предпочтительное направление. Таким образом, вы можете иметь однородность без изотропии.

Однако я не думаю, что у вас может быть изотропия без однородности. Или, как указали Крис и Унгераде, изотропия невозможна везде, если система не является однородной. Конечно, вы можете иметь систему, изотропную относительно одной точки и не однородную.

Вы можете иметь изотропию в одной точке без гомогенности. Я считаю, что двух точек изотропии достаточно, чтобы гарантировать однородность.
Однако я не думаю, что у вас может быть изотропия без однородности. <-- это неправильно.
Я предполагал, что изотропия означает изотропию везде , а не только изотропию в одной точке. Однако я допускаю, что система может быть изотропной в одной точке, не будучи однородной.
Я отредактировал свой ответ, чтобы учесть ваши комментарии и комментарии Криса. Спасибо :-)

Принципы однородности пространства-времени и изотропии зависят друг от друга. Причина зависимости друг от друга относится к области однородности пространства-времени. Однородность пространства-времени является результатом симметрии, а то, что делает пространство-время симметричным, — это просто Законы Природы. Следовательно, наше пространство-время, или оболочка, в которой мы живем, однородно и изотропно.