Veliko Galileo: načelo relativnosti in mehanske preobrazbe

Veliki italijanski znanstvenik in naravoslovec Galileo Galilei je imel trajni zgodovinski vpliv na razvoj ne le specifičnih znanosti: fizike, mehanike, astronomije, temveč je razvil tudi nekatera temeljna načela za razvoj znanosti kot celote, Galilejev princip relativnosti, preoblikovanje Galilea je pomembno vplivalo na oblikovanje sedanje slike sveta.

Znanstvena motivacija za odkritje načela relativnosti Galileja je bilo vprašanje zvestobe formul, ki odražajo pospešek gibanja teles. Kot je znano, pri odsotnosti pospeševanja gibanja sistema glede na nek drug referenčni okvir bo pospešitev telesa glede na oba sistema trajna.

Odkar so v skladu z Newtonovi zakoni v skladu z Newtonovi zakoni trdili, da gre za pospešek, ki je glavni parameter, ki opisuje kinematiko teles (Newtonova zakon 2), potem so sile lahko odvisne le od položaja in velikosti hitrosti teles. Galileo je to odvisnost postavil pod vprašaj, da bi v tem primeru vse enačbe mehanike imele enako obliko v katerem koli referenčnem okviru. Trditev, ki jo je napovedala Galileo, načelo relativnosti, trdi, da zakoni mehanike ne morejo biti odvisni od sistema, v katerem jih preučujejo. To načelo lahko enostavneje predstavimo na naslednji način.

Če na primer izvedemo poskus istočasno v dveh prostorih, kjer se eden premika glede na drugega, bo rezultat našega poskusa enak za obe sobi.

Zahteve, ki jih je oblikovalo Galileo, načelo relativnosti, so bile zaznane kot postulat. Ti zakoni Galilea so skupaj z zakoni Newtona, pa tudi s preoblikovanjem, pomembno vplivali na razvoj mehanike kot znanosti.

Preoblikovanje Galileja na področju mehanike je prav tako praktično spremenilo mnoge prevladujoče zamisli o mehanskih procesih. Še zlasti prevzemajo zakone preoblikovanja koordinat, ki se pojavljajo med prehodom iz enega referenčnega okvira v drugega, zato se napoveduje "absolutni čas". V tem primeru je Galileo trdil, da se načelo relativnosti pojavlja kot poseben primer Lorentzovega koncepta in se uporablja le za majhne hitrosti (seveda glede na hitrost svetlobe).

Treba je reči, da je bil pred Galileom fizik praktično univerzalen v skladu z delom Aristotela, v njem so bili potrjeni metafizični ideji o naravi in človeku. V zvezi s fiziko je Aristotel na primer trdil, da je hitrost padca telesa neposredno sorazmerna z njeno težo in da se vsako gibanje zgodi samo toliko časa, kolikor ga vpliva "spodbuda". Galileo je zavrnil te sklepe in oblikoval pravilne, ki odražajo prave procese padca in odvisnost hitrosti od mase telesa, ko se premika.

Formulirano mehansko načelo relativnosti Galilea je bilo najprej predlagano v knjigi "Dialog o dveh sistemih sveta". V najpreprostejši predstavitvi zveni takole: za predmete, ki se premikajo enakomerno, to gibanje ne vpliva samo na tiste predmete, ki ne sodelujejo v tem gibanju. Ta izjava je omogočila znanstveniku, da popolnoma opusti nekatere postulate astronomskega heliocentrizma, v katerih je navedeno, da zgolj dejstvo vrtenja Zemlje vpliva na potek dogodkov, ki se pojavijo na njem.

Kaj je ohranilo Galileo, načelo relativnosti, njegove mehanistične preobrazbe, filozofsko razmišljanje je postalo osnova za odkrivanje številnih zakonov fizike po smrti velikega znanstvenika. Ti vključujejo na primer zakone ohranjanja energije, zakone nihalnega nihanja in porazdelitev frekvence, je napovedal in celo uvedel v obtok tako temeljni fizični koncept kot trenutek sile.