Однородность пространства

Одноро́дность простра́нства — одинаковость свойств пространства во всех его точках[1]. Она означает, что нет такой точки в пространстве, относительно которой существует некоторая «выделенная» симметрия, все точки пространства равноправны[2]. Все физические явления в одних и тех же условиях, но в различных местах пространства протекают одинаково[3].

Более точное определение однородности пространства использует понятие замкнутой системы. В незамкнутой системе свойства пространства не одинаковы во всех его точках. Например, для альпиниста положения его у подножья и на вершине Эльбруса отнюдь не эквивалентны.[4]

Однородность пространства означает, что если замкнутую систему тел перенести из одного места пространства в другое, поставив все тела в ней в те же условия, в каком они находились в прежнем положении, то это не отразится на ходе всех последующих явлений.[4]

Пространство обладает свойством однородности лишь в инерциальных системах отсчёта. В неинерциальных системах отсчёта пространство неоднородно[5].

Результаты любого физического эксперимента в одних и тех начальных условиях не зависят от места в пространстве, где он был произведён. К примеру, измерим период колебаний маятника, полученный результат обозначим как Т₁. Теперь перенесем маятник в соседнюю комнату, и проведем то же измерение. Результат запишем как Т₂. Оказывается, что Т₁=Т₂[comm 1], то есть исход эксперимента не зависит от нашего положения, это и есть проявление однородности пространства.

Однородность — одно из ключевых свойств пространства в классической механике. Оно означает, что параллельный перенос в нём замкнутой системы отсчета как целого не изменяет механических свойств системы, и, в частности, не влияет на результат измерений[6][7].

Из свойства однородности пространства следует фундаментальный физический закон сохранения импульса, из свойств однородности и изотропности пространства и однородности времени следует закон инерции[5].

Следует различать однородность и изотропность пространства.

Если пространство изотропно вокруг каждой своей точки, то оно однородно в каждой своей точке. Это следует из того, что в случае изотропного пространства каждую его точку вращениями вокруг различных центров можно перевести в любую другую точку.[8]

В общей теории относительности пространство неевклидово и его геометрия меняется с течением времени в зависимости от энергии, которой обладает находящаяся в нём материя. Степень искривления пространства, то есть отклонение от однородности, сильнее там, где материя обладает большей энергией[9].