andan bağımsız olarak tanımlanmamışsa, bir koordinat sistemi serbest bir cismin uzaydaki uçuşunu karmaşık zig-zag biçiminde tanımalayabilir. Nitekim, eylemsizlik sistemleri anlaşılır bir biçimde şöyle verilebilir: Eylemsizlik referans sisteminde, mekanik yasaları kendi basit formunu alır.

Eylemsizlik referansında Newton un birinci kuralı sağlanır. Her serbest hareket sabir bir büyüklük ve yöne sahiptir. Newton un ikinci kuralı parçacıklar için:

F, net kuvvet ve vektörel bir büyüklüktür; m parçacığın kütlesi ve a, sistemde yer alan bir gözlemci tarafından ölçülen vektörel bir değer olan parçacık ivmesidir. F kuvveti parçacık üzerindeki elektromanyetik, çekimsel veya nükleer tüm kuvvetlerin toplamıdır. Newton un ikinci yasası dönen referans sistemini içerir; bir eksen etrafında "Ω" açısal hızıyla dönüşü içerir:

Yukarıdaki formül eylemsizlik sistemiyle aynı görünmektedir, fakat F′ kuvveti sadece F kuvveti değil diğer ek terimlerden de meydana gelmektedir:

Sistemin açısal dönüşü, dönüş ekseniyle aynı yönde olan ve dönmenin açısal hızıyla eşit büyüklükte olan Ω vektörüyle tanımlanır. X vektör çarpımını belirtmektedir, x vektörü cismin konumunu, v vektörü ise, dönen gözlemciye göre cismin hızını belirtir (hareketsiz bir gözlemci tarafından görülen hızdan farklıdır).
F′ kuvvetindeki ekstra terimler bu sistem için gerçek olmayan kuvvetlerdir (İlk ekstra terim Coriolis kuvveti, ikincisi santrifüj kuvveti ve üçüncüsü Euler kuvveti). Bu terimler şu özelliklere sahiptir: Bu terimler, "Ω" = 0 olduğunda ortadan kaybolmaktadırlar. Yani, eylemsizlik sistemi için sıfırdırlar; Ω değerine bağlı olarak, her dönen sistemde farklı büyüklük ve yönde olmaktadırlar; dönen sistemlerde yaygındırlar (Durum ne olursa olsun her parçacığı etkilerler); bunlar tanımlanabilir fiziksel kaynaklar içerisinde belirgin bir kaynağa sahip değildirler. Tüm gerçek olmayan kuvvetler mesafeyle azalmaz (nükleer ve elektrik kuvvetleri dahil değil). Örneğin, bir dönen sistemi içerisinde dönme ekseninden yayılan merkezkaç kuvveti eksenden uzaklaştıkça artar.

Tüm gözlemciler gerçek F kuvvetleri konusunda hemfikirdir; sadece eylemsiz olmayan gözlemciler için gerçek olmayan kuvvetler vardır. Eylemsizlik sistemi içerisinde fizik yasaları daha basittir fakat, gereksiz kuvvetler yoktur.

Newton zamanında sabit yıldızlar bir referans sistemi olarak kabul edildi; mutlak uzaya göre sabit durdukları varsayıldı. Referans sistemlerinde, sabit yıldızlara göre durmakta veya bu yıldızlara göre düzgün bir ötelenme-yer değiştirme olmaktadır. Newton'ın hareket yasaları tutmak gerekiyordu. Buna karşılık, sabit yıldızlar, sabit yıldızlara göre döndürülmesi çerçeveleri olmanın önemli bir durum ile ilgili hızlanan çerçeveler, ancak, onların basit formu tutun vermedi hareket kanunları için, hayali güçlerin eklenmesiyle takviye gerekiyordu örnek, Coriolis kuvveti ve merkezkaç kuvveti. İki ilginç deneyler bu kuvvetler dolayısıyla onlar Eylemsiz olmayan bir gözlemciye açığa keşfedilen nasıl göstermek için Newton tarafından geliştirilen edilmiştir: ağırlık merkezinin kendi etrafında dönen iki küre birbirine bağlayan kordon gerginlik örnek ve döner bir kovada su yüzeyinin eğrilik örneği. Her iki durumda da, Newton'un ikinci yasasının uygulama kendi gözlemlerine (; dönen kepçenin durumunda parabolik su yüzeyi küre durumunda gerilim) hesaba merkezkaç ve Coriolis kuvvetleri yürütmesini olmadan dönen gözlemci için işe yaramaz.

Bildiğimiz gibi, sabit yıldızlar sabit değildir. Samanyolu galaksisi içerisinde yer almaktadırlar, özdevinim göstermektedirler. Bunlar galaksimizin dışında olup (nebulae gibi bulutsu uzak yıldız topluluğu), kısmen evrenin genişlemesi, ve kısmen olağandışı hızlarından dolayı kendilerine özgü hareketleri vardır. (Andromeda galaksisi Samanyolu ile 117 km / s hızla çarpışma rotasındadır). Referans eylemsizlik sistemleri kavramı ne sabit yıldızlara ne de mutlak alana bağlı değildir. Aksine, bir eylemsizlik sisteminin belirlenmesi çerçevesinde fizik yasalarının sadeliğine dayanmaktadır. Özellikle, gerçek olmayan kuvvetlerin yokluğu onların tanımlayıcı özelliğidir.

Uygulamada, bir gereklilik olsa da, referans bir atalet çerçeve sanki sabit yıldızlara dayalı bir referans çerçevesi kullanılarak çok az farklılık tanıttı. Örneğin, çünkü Güneş'in konusundaki dönme Dünya'nın merkezkaç ivme galaktik merkezi hakkında Güneş'in daha yaklaşık otuz milyon kat daha fazladır.

Daha fazla göstermek için, şu soruyu düşünün: "Evreni döndürebilir miyiz ?" Fizik yasalarını kullanarak Samanyolu galaksisinin şeklini açıklamayı deneyebiliriz, cevaplamak için. [11] (Diğer gözlemler mikrodalga anizotropi gibi, (yani, daha büyük farklılıklar veya daha az ölçüm belirsizliği sağlamak) daha kesin olabilir arka plan radyasyonun ya da Büyük Patlama nükleosentez. [12] [13]) Sadece nasıl düz Samanyolu disktir bir referans Eylemsiz dönme hızına bağlıdır. Biz Eylemsiz dönme tamamen dönme belirgin oranda özniteliği, farklı bir "düzlük" Biz bu dönme bölümünü varsayalım eğer gerçekten evrenin dönüşü nedeniyle ve galaksinin dönme dahil edilmemelidir daha tahmin ediliyor kendisi. Fizik kanunları dayanarak bir model olan bir parametre Evrenin dönme hızı ayarlanır. Fizik kanunlarının daha doğru onsuz daha dönüşüyle bir model gözlemler kabul ediyorsanız, biz tüm diğer ilgili deneysel gözlemlere tabi dönüş için en uygun değeri seçmek için eğimlidir. Dönme parametresinin hiçbir değer başarılı ve teori gözlemsel hata içinde değilse, fiziksel bir hukuk değişiklik olarak kabul edilir. (Örneğin, karanlık madde galaktik dönme eğrisi açıklamak için çağrılır.) Şimdiye kadar, gözlemler evrenin herhangi bir rotasyon (çok yavaş olduğunu gösteriyor hiçbir hızlı 1012 60 her seferinde daha · yıl (10-13 rad / yıl) [14] ), ve tartışmalar herhangi rotasyon olup olmadığı üzerinde devam eder. Rotasyon bulundu Ancak, evrenin bağlı bir çerçeve içinde gözlemler yorumlanması gibi rotasyon doğasında hayali güçleri için düzeltilmelidir gerekir. Besbelli, böyle bir yaklaşım (en az değişiklik gerekir veya) "fizik yasalarını uyguladığımız yerler bir eylemsizlik referans sistemidir" görüşünü benimser.

Kuantum etkileri önemli olduğunda, kuantum referans sisteminde ek kavramsal karmaşıklıklar ortaya çıkmaktadır.

Özel görelilikteki ve Newton mekaniğindeki eylemsizlik sistemlerinin karşılaştırılması ve mutlak uzayın rolü.

Basit fizik yasalarının olduğu sistemler

Özel göreliliğin ilk önermesine göre, tüm fiziksel yasalar eylemsizlik sisteminde en basit formunu basit şeklini almaktadır. ve düzgün ötelenme-yer değiştirmeyle ilgili çoklu eylemsizlik sistemler mevcuttur:

Özel görelilik ilkesi: koordinatları K bir sistem buna göre, böylece seçilirse, fizik kanunları kendi basit şekliyle iyi tutun, aynı kanunlar nispeten homojen çeviri hareketli koordinat başka sisteme K 'ile ilgili olarak iyi tutun K.

Basitlik ilkesi Newton fiziği içinde de özel görelilik olarak kullanılabilir; Ayrıca Blagojević ve Nagel e göre:
Newton Mekaniği yasaları her zaman en basit biçiminde değildir. Örneğin, bir gözlemci yeryüzüne göreli dönen bir disk üzerine yerleştirilir, Eğer Newton mekaniğinin yasaları her zaman ... onların basit formu tutmayın, o / o çevre doğru bir 'kuvvet' onu iterek / onu hissedecek diğer organlarla herhangi bir etkileşim neden değildir disk. Burada, ivme, ancak sözde atalet kuvveti, normal kuvvetin sonucu değildir. Newton yasaları sadece eylemsiz sistemler olarak adlandırılan referans çerçeveleri, bir ailenin kendi basit şekliyle tutun. Bu gerçek, görelilik Galile ilkesinin özünü temsil eder:
Mekaniğin yasaları, tüm eylemsiz sistemlerinde aynı formdadır.

--Milutin Blagojević: Yerçekimi ve Gösterge Simetrileri, Sayfa 4

Pratik açıdan bakıldığında, atalet referans çerçevelerinin denklik eşit hareket eden bir kutu içinde bilim adamları herhangi bir deney ile mutlak hız belirlemek anlamına gelir (aksi takdirde farklılıklar mutlak standart referans çerçevesi kuracak). [18] [19] Bu tanıma göre, ışık hızının sabitliği ile desteklenmiş, referans eylemsizlik çerçeveleri Lorentz dönüşümleri bir alt olan simetri dönüşümleri, Poincaré grubuna göre kendi aralarında dönüştürmek. [20] sınırlayıcı olarak görülebilir Newton mekaniği, içinde ışığın hızı sonsuz olduğu özel görelilik durum, referans eylemsizlik çerçeveleri simetrilerinin Galile grup tarafından ilişkilidir.

Newton kabul mutlak uzay iyi sabit yıldızlı referans sabit göreceli bir çerçeve tarafından yaklaşık oturtulması. Bir atalet çerçeve daha sonra mutlak boşluğa üniforma ötelenme biriydi. Ancak, bazı bilim adamları (Mach tarafından "izafiyetçiler" olarak adlandırılan [21]), hatta Newton anda mutlak uzay formülasyonunun bir kusur olduğunu ve değiştirilmesi gerektiğini hissettim.
Nitekim, referans ifadesi eylemsiz çerçeve (Almanca: Inertialsystem) daha operasyonel tanımı gereği "mutlak uzay ve zaman" Newton'un tanımlarını değiştirmek için, 1885 yılında Ludwig Lange tarafından icat edildi [22] [23] Iro, Lange tarafından başvurulan gibi. önerilen: [24]

Bir kütle noktası üç farklı (non eş düzlemsel) yönlerde aynı noktadan atılan hangi bir referans çerçevesi doğrusal yollar o atılır her zaman takip atalet çerçeve olarak adlandırılır.

Lange ın önerisinin bir tartışması Mach da bulunabilir.

Newton mekaniği "mutlak uzay" kavramının yetersizliği Blagojević tarafından yazıldığından:

-- Milutin Blagojević: Yerçekimi ve Gösterge Simetrileri, Sayfa 5

Operasyonel tanımların yarar özel görelilik kuramında çok daha gerçekleştirildi. Lange tanımı da dahil olmak üzere bazı tarihsel arka plan özetinde diyor DiSalle tarafından sağlanmaktadır.

Asıl soru, "referans çerçevesi nedir göre hareket kanunları tutmak mı?" yanlış poz için ortaya çıkar. Hareket yasaları için esasen onları oluşturmak için referans çerçeveleri bir sınıf ve (prensipte) bir prosedür belirler.

Newton mekaniğinin, referans bir eylemsiz veya eylemsiz referans çerçevesi ülke içinde, hareket Newton'un birinci yasası geçerli olduğu biridir. Ancak, özel görelilik ilkesi, tüm fiziksel dahil Eylemsiz kavramını genelleştirir yasalar değil, sadec