Układy odniesienia

Układ współrzędnych

 Układ kartezjański

 Układ biegunowy

Zaawansowane rozważania

Inne

I zasada dynamiki Newtona

Zasady dynamiki

Teoria względności - wstęp 

Indeks pojęć

Definicje układu odniesienia

(Uwaga: ten rozdział jest raczej dla zaawansowanych)

Układ odniesienia jest dość podstawowym pojęciem w fizyce. Jednak poprawne jego zdefiniowanie wcale nie jest takie proste, ani oczywiste.

Do definicji pojęcia układu odniesienia zazwyczaj podchodzi się na dwa sposoby:

	sposób praktyczny - fizyczny
	sposób matematyczny

Podejście fizyczno - praktyczne polega na związaniu tego pojęcia z jakimś ciałem (Jeśli ciało ma wymiary, to z jakimś punktem tego ciała). Ten punkt będzie miał współrzędne XYZ równe (0,0,0). Do tego trzeba jeszcze wprowadzić metodę pomiaru czasu i ustalić chwilę czasu, którą umownie będzie uważali za zero (czasowe zero) - np. domniemany moment narodzin Chrystusa (domniemany, bo nie ma jasności co do dokładnej daty i godziny tego zdarzenia).

Podejście matematyczne polega z kolei na uznaniu po prostu metody wyznaczenia punktu w czasoprzestrzeni, którego współrzędne będą wynosiły (0,0,0) i chwili początkowej o wartości 0. Nie muszą one (przynajmniej teoretycznie) wiązać się ściśle z określonym ciałem.

W teorii względności układy odniesienia opisują świat za pomocą pojęcia zwanego zdarzeniem. Zdarzenie to po prostu jakiś rozróżnialny od innych "punkt" w czasoprzestrzeni, czyli umiejscowiony gdzieś w czasie i przestrzeni moment.

Problemy związane z pojęciem układu odniesienia

Wbrew pozorom, układ odniesienia nie jest pojęciem prostym i oczywistym. Patrząc na powyższe sformułowania tego pojęcia możemy postawić cały szereg niebanalnych pytań, które sobie stawia również Autor tego opracowania:

	Czy aby na pewno każdy układ odniesienia ma "dostęp" do całej czasoprzestrzeni innych układów? - a może są takie zdarzenia, które w niektórych układach odniesienia są nieopisywalne? - przykład: gdybyśmy związali nasz układ odniesienia z cząstką, która w pewnym momencie ulega rozpadowi? - to "co robić" ze zdarzeniami, które zaszły już po rozpadzie cząstki? A może z jakichś przyczyn niektóre układy odniesienia nie mogą sensownie opisać wszystkich zdarzeń, mimo że widoczne są one w innych układach odniesienia (można tu np. przytoczyć problem z horyzontem zdarzeń w czarnej dziurze...)
	Jakie reguły wyznaczania współrzędnych czasoprzestrzennych należy przyjąć? - Lorentz i Einstein wyznaczali współrzędne zdarzeń za pomocą sygnałów świetlnych. "Wyszła im" z tego Teoria Względności. Może inne reguły (np. inne medium niż sygnały świetlne) doprowadzą do innego spojrzenia na te same sytuacje, a w związku z tym inne "definicje" czasu i przestrzeni? Tylko jak opracować taką metodę porządkowania zdarzeń Wszechświata?
	Jakie zależności opisu zdarzeń powinny być "obowiązkowo" spełnione? Przykład - w mechanice niutonowskiej "obowiązkowym" wydawał się absolutny czas. Jednak już w teorii względności okazało się, że kolejność zachodzenia tych samych zdarzeń w rożnych układach odniesienia może być różna. Podobnie czas trwania tych samych procesów w jednym układzie może być inny niż w innym, a względna jest także długość odcinka. Zasada względności Einsteina postawiła pewną "tamę" dalszemu "uwzględnianiu" wszystkiego. Ale przecież jeszcze fizyka nie powiedziała w tej materii swojego ostatniego słowa...
	Czy opisane wyżej dwa sposoby definiowania układu odniesienia są równoważne? - Może w ogóle np. w ogóle nie ma sensu rozważać upływu czasu, jeśli nie jest on powiązany z jakimś ciałem (to przeciwko podejściu "matematycznemu"), bo w absolutnej pustce trudno mówić o czasie. Ale z drugiej strony, wiążąc się w naszej definicji z materią, nie sposób nie zauważyć, że przecież materia się przekształca, rozpada.  - Więc czyżby należało konsekwentnie uznać również fakt "rozpadu układu odniesienia" (jeśli wiążemy się pojęciem "fizyczno - praktycznym")?