物理 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.5 回答者： finalbento 回答日時： 2022/09/02 13:11

お礼コメントにあった「存在するかわからないものについての考察が意味を持つと言うのも不思議」と言う感想に対してですが、先に書いたように「実際には存在しない事が分かっている」と言うものであってもそれを考える意味がある場合があります。

度々書きましたが、質点などと言うものはこの世に存在しないはずです。しかしながら物体の運動を論じる場合には質点と言う概念は必要不可欠です。早い話、質問文の問題でも(大きさを持つ物体であるはずの)二つのおもりを質点とみなしていますし、また台自体の運動を考える場合には台も質点として扱っています。それから乗客を乗せたバスの運動を考える場合、乗客や運転手を含めたバス全体を質点として取り扱います(バスが横転してゴロゴロ転がるような運動を考える場合には質点とは考えませんが)。このように「実在しない事が明らか」と言うものの概念であっても物理学においては有用な場合が少なくありません。

No.4 回答者： haru27 回答日時： 2022/09/01 15:36

慣性系というのは循環系とも違うのでしょうねえ

慣性系と言うのは宇宙から出入りしないエネルギー

という事でしょうか？

循環・リサイクル系は実現すると願います

それが実現しなかったら人間の意味もなくなるし

未来は熱死　雲散霧消するでしょう

何とかして完全リサイクル系を実現しなければ

今まで人間が味わって来た四苦八苦は報われないでしょう

労働の苦　家事・育児・介護の苦　病気の苦　死の恐怖

その様なものが報われるためには　性質とは何かを

問わなければなりません。

No.3 回答者： finalbento 回答日時： 2022/09/01 13:09

慣性系とはそもそもの話、あるかないかを論じる対象ではありません。

あくまでも「このような系があると考えましょう」と言うものです。そして実際には「慣性系である」と言う立場にあるものは一つもないわけですから、そう言う意味では事実上「慣性系は存在しない」と言っていいかもしれません。

しかしながら「存在しないなら考える意味はない」と言う事にはなりません。早い話、質点や剛体は実際にはこの世に存在しませんが、質点や剛体を考えなければ物体の運動を記述する術が何もなくなります。慣性系も同様に「そう言う系を便宜上考えておく」ぐらいに考えればいいのではと思います。

PS:「慣性系は存在するのか」をまともに考えて行くと「存在するとはどう言う事なのか」と言う話になって物理学とは言えなくなります。

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。存在するかわからないものについての考察が、意味を持つというのも不思議な感じです、

お礼日時：2022/09/02 10:35

No.2 回答者： endlessriver 回答日時： 2022/09/01 11:59

論点が定まっていない気がするのでテキトーにまとめる。

1.　慣性系は定義できない。

　これは質量、力の定義と同じです。「直線等速度運動」するとい
　うのは慣性系の性質です。

　定義できないものを述べるというのは変ですが、何かと問うてい
　けば最後は何も無くなり、未定義の概念と物理量および論証不可
　能な原理から出発するしかない。

2.　慣性系について

　慣性系が必要になっているのは、力学や電磁気学です。特殊相対
　性理論はそれらの物理が異なる慣性系間で満たすべき法則を規定
　します。したがって、特殊相対論は必然的に慣性系の話になりま
　す。

3.　慣性系の存在

　何事も、何をもって存在というか難しいですが、理論に明確な矛
　盾が無いうちは正しい、存在すると考えているだけで「存在」す
　るかしないかということにあまり意味は無い。

この回答へのお礼

わかりました。ありがとうございました。

お礼日時：2022/09/02 10:36

No.1 回答者： t_fumiaki 回答日時： 2022/09/01 11:46

慣性系は無いですよ。

ニュートンが運動方程式を作って運動について思索したとき、「そもそも運動の基準をどこに置けば良いか」で悩み、仕方がないので、宇宙空間のどこかに絶対静止の基準座標が在ると仮定し、その座標に対して等速運動してる系を慣性系と名付けた、架空の系です。
これが慣性系の定義です。

以後、ニュートン自身は絶対静止の基準座標について生涯悩み続けて、晩年は、それに取りつかれて精神を病んで亡くなりました。

宇宙規模で考える場合は、慣性系は役に立たず、一般相対論で論ずるのが今の主流です。

これが、地上のある地域とか狭い範囲で考えるなら、慣性系で考えても誤差が小さいの有効な方法です。

この回答へのお礼

わかりました、ありがとうございました。

お礼日時：2022/09/02 10:36