慣性系の存在

特殊相対性理論の仮定になっている慣性系の”存在”は明らかなのでしょうか？存在の証明は？
最初から存在しないものについて、考えるのは、意味のないことだと思います。またある系が慣性系であるかどうかを、どのように判断するのでしょうか？あまり物理に詳しくないので易しく教えてもらえるとたすかります。具体的には次のような疑問です。

慣性系の定義自体、静止するか、直線等速度運動をするかということ自体ある、座標のようなものを前提にしているのではないでしょうか？またある系が、慣性系かどうかは慣性力があるかないかで決まるような気がするのですが、どうでしょう。

No.1 回答者： angkor_h 回答日時： 2022/09/01 16:36

慣性系というのは、定義です。

例えば、
メリーゴーランドに乗れば、体が外側に持っていかれる力を感じますが、
地上に立っている場合、地球の自転や公転による力は感じません。
これは、局所的に見れば、地上は慣性系と見て差し支えない、
という事です。

静止というのも、周囲に対して(相対的には)移動していない、
という定義になります。

宇宙自体が膨張(移動)しており、
地球も重ねて、太陽を公転、自身が回転しているので、
絶対的な静止そのものが存在しないのです。

慣性力というのは、今の運動を継続する力なので、
慣性力がない、という状態自体がありえないのです。
また、運動しているか否かでさえ、相対的なことなのです。

この回答へのお礼

回答ありがとうございました。わかりました。

お礼日時：2022/09/02 10:31

No.2 回答者： endlessriver 回答日時： 2022/09/01 17:53

こんなことをするとヤラカシ大王と思われる。

ということが分からないんだ。
それでもやりたいとか、やらねばならないとか・・・

No.3 回答者： finalbento 回答日時： 2022/09/01 18:46

他の質問にも書いたと思いますが、慣性系とは「存在するか否か」を論じる対象ではありません。

「静止または等速直線運動をしている立場の事を慣性系と名付けます」と言う単なるネーミングです。そして物理学の立場から言えば、慣性系の立場にある物体が実際に存在している必要はありません。むしろ「そんなものが実在するわけない事は初めから分かりきっている」と言っても差し支えないと思います。重要なのは「慣性系と言う立場を考える事ができる」と言う事実です。慣性系と言う立場を考える事ができるからこそ、慣性系ではない立場についても論じる事ができます。

質問文の中にあるように慣性系とは「ある座標」の存在を前提にしています。そして「そう言う座標を考える事ができる」「そう言う座標から見た式を立てる事ができる」と言う事に意味があるのであって「そんな座標にいる人が一人も存在しなければ無意味」とはなりません。

それから「最初から存在しないものについて考えるのは意味のないこと」では決してありません。他の質問にも書きましたが、質点と言う「実在しない事が分かりきっている存在」を考える事によって大きさのある物体の運動等を論じる事ができるようになります(剛体や理想気体も概ね同様)。そして慣性系の立場にある人が実際にいようがいまいが、慣性系について立てた式によって現実の世界が記述できるなら物理学においては「有用な概念」と言う事になります。

この回答へのお礼

よくわかりました。ありがとうございました。でも存在するかわからないものを考えて、結果が意味をもつというのも不思議ですね。

お礼日時：2022/09/02 10:30

No.4 回答者： s_hyama 回答日時： 2022/09/02 18:06

結局、アインシュタインは特殊相対論では満足せず、質量の等価原理によって局所慣性系で曖昧にしましたよね。

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%AD%89%E4%BE%A1 …

でもそもそもが、光速度を基準にした場合質量の等価原理なんかに拘らないで、アインシュタイン自身エネルギーや運動量の方が質量より本質だといってるので、光の運動量が変わらなければ、それは慣性系だにすれば、惑星の楕円運動も慣性系のということでいいのではないでしょうか？
https://blog.goo.ne.jp/s_hyama/e/dd632f606e5cf94 …