چارچوب مرجع کیست؟ توضیح بده.
در فیزیک و اخترشناسی، چارچوب مرجع به مجموعه‌ای از مختصات و یک مجموعه ساعت‌ها (یا معادل آن) گفته می‌شود که برای اندازه‌گیری مکان، جهت‌گیری و سایر ویژگی‌های فیزیکی اجسام استفاده می‌شود. این مفهوم در بسیاری از زمینه‌های فیزیک، از مکانیک کلاسیک گرفته تا نسبیت خاص و عام، اهمیت دارد.چارچوب‌های مرجع می‌توانند لَخت (غیر شتاب‌دار) یا غیر لَخت (شتاب‌دار) باشند. در یک چارچوب مرجع لَخت، قوانین حرکت نیوتن صادق هستند و اجسام بدون هیچ نیروی خارجی با سرعت ثابت حرکت می‌کنند. در یک چارچوب مرجع غیر لَخت، نیروهای مجازی مانند نیروی گریز از مرکز و نیروی کوریولیس ظاهر می‌شوند که می‌توانند حرکت اجسام را تحت تأثیر قرار دهند.انتخاب چارچوب مرجع می‌تواند بر نحوه مشاهده و توصیف پدیده‌های فیزیکی تأثیر بگذارد. برای نمونه، در نسبیت خاص، چارچوب‌های مرجع مختلف می‌توانند منجر به اندازه‌گیری‌های متفاوتی از زمان و طول شوند. این به دلیل پدیده‌های اتساع زمان و انقباض طول است که در سرعت‌های نزدیک به سرعت نور رخ می‌دهند.در فیزیک، برای سنجیدن مکان، سمت، زمان و دیگر ویژگی‌های یک پدیده، چارچوب مرجع به شکل مجموعه‌ای از محورها استفاده می‌شود.در بررسی حرکت هر ذره نیز باید یک چارچوب مرجع تعیین شود که این چارچوب در فیزیک به عنوان ناظر تعبیر می‌شود. در مورد هر حرکت، چارچوب ویژه‌ای متناسب با نوع حرکت باید بکار رود. این مسئله نه تنها در مورد حرکت بلکه در مورد تمام رویدادها و پدیده‌های فیزیکی مطرح است.برای نمونه برای اینکه بتوان در الکترومغناطیس مقدار نیروی وارد بر یک جسم باردار را محاسبه کرد، ابتدا باید یک چارچوب متناسب با دستگاه تعریف کرده، سپس پدیده را بررسی نمود. اگر این چارچوب مرجع تغییر بکند و به عنوان مثال منتقل شود این مسئله به‌وسیله قواعد تبدیل بیان می‌شود.کلیات.در فیزیک و اخترشناسی، چارچوب مرجع یک دستگاه مختصات انتزاعی است که مبدأ، گرایش، و تجانس آن توسط مجموعه‌ای از نقاط مرجع مشخص می‌شود - نقظه‌ای که بردار مکان آن هم از نظر ریاضی (با مقادیر مختصات عددی) و هم از نظر فیزیکی (با نشانگرهای مرسوم) مشخص می‌شود.برای "n" بُعد، نقطه مرجع برای تعریف کامل یک چارچوب مرجع کافی است. با استفاده از دستگاه مختصات دکارتی، یک چارچوب مرجع ممکن است با یک نقطه مرجع در مبدأ و یک نقطه مرجع در فاصله یک واحد در امتداد هر یک از "n" مختصات دستگاه مختصات دکارتی تعریف شود.در نظریه نسبیت، از چارچوب‌های مرجع برای تعیین رابطه بین یک مشاهده‌گر در حال حرکت و پدیده تحت مشاهده استفاده می‌شود. در این زمینه، این اصطلاح اغلب به چارچوب مرجع مشاهده‌ای (یا قاب مرجع مشاهده‌ای) تبدیل می‌شود، که دلالت بر این دارد که ناظر در چارچوب در حالت سکون است، اگرچه لزوماً در مبدأ آن قرار ندارد. یک چارچوب مرجع نسبیتی شامل (یا دلالت بر) زمان مختصات است، که با چارچوب‌های مرجع مختلف بردار مکان با یکدیگر برابر نیست؛ بنابراین وضعیت با ناوردایی گالیله‌ای متفاوت است، که در آن همه زمان‌های مختصات ممکن اساساً معادل هستند.تعریف.نیاز به تمایز بین معانی مختلف «چارچوب مرجع» منجر به اصطلاحات مختلفی شده است. به عنوان مثال، گاهی اوقات نوع دستگاه مختصات به عنوان اصلاح‌کننده اضافه می‌شود، مانند "چارچوب مرجع دکارتی". گاهی بر حالت حرکت تأکید می‌شود، مانند در "دستگاه مرجع چرخان". گاهی اوقات بر نحوه تبدیل آن به چارچوب‌های که مرتبط تلقی می‌شوند، مانند "دستگاه مرجع لخت" تأکید می‌شود. گاهی اوقات چارچوب‌ها با مقیاس مشاهداتشان متمایز می‌شوند، مانند چارچوب‌های مرجع "ماکروسکوپی" و "میکروسکوپی".در این مقاله، اصطلاح "چارچوب مرجع مشاهده‌ای" زمانی استفاده می‌شود که تأکید بر "حالت حرکت" باشد تا بر انتخاب مختصات یا ویژگی مشاهدات یا دستگاه مشاهده. به این معنا، یک چارچوب مرجع مشاهده‌ای امکان مطالعه تأثیر حرکت بر کل خانواده دستگاه‌های مختصاتی را که می‌توانند به این چارچوب متصل شوند، فراهم می‌کند. از سوی دیگر، یک "دستگاه مختصات" ممکن است برای بسیاری از اهدافی که وضعیت حرکت دغدغه اصلی نیست، استفاده شود. به عنوان مثال، یک دستگاه مختصات ممکن است برای بهره‌برداری از تقارن یک دستگاه اتخاذ شود. در یک دیدگاه وسیع‌تر، فرمول‌بندی بسیاری از مسائل در فیزیک از "مختصات تعمیم‌یافته"، "مد نرمال" یا "مقدارویژه و بردارویژه" استفاده می‌کند که تنها به‌طور غیرمستقیم با فضا و زمان مرتبط هستند. به نظر می‌رسد که جدا کردن جنبه‌های مختلف یک چارچوب مرجع برای بحث زیر مفید است؛ بنابراین، ما چارچوب‌های مرجع مشاهده‌ای، دستگاه‌های مختصات، و تجهیزات مشاهده‌ای را به عنوان مفاهیم مستقل، جدا می‌کنیم، همان‌طور که در زیر آمده است:انتخاب اینکه چه چیزی را اندازه‌گیری کنیم و با چه دستگاه مشاهده‌ای، موضوعی جدا از وضعیت حرکت ناظر و انتخاب دستگاه مختصات است.