La homogeneidad del espacio es la identidad de las propiedades del espacio en todos sus puntos [1] . Significa que no existe tal punto en el espacio con respecto al cual exista alguna simetría "distinguida", todos los puntos del espacio son equivalentes [2] . Todos los fenómenos físicos en las mismas condiciones, pero en diferentes lugares del espacio proceden de la misma manera [3] .
Una definición más precisa de la homogeneidad del espacio utiliza el concepto de sistema cerrado . En un sistema no cerrado, las propiedades del espacio no son las mismas en todos sus puntos. Por ejemplo, para un escalador, sus posiciones al pie y en la cima del Elbrus no son en modo alguno equivalentes. [4] Entonces, el estado del espacio (homogeneidad) en un sistema abierto depende del estado del sujeto (en el ejemplo, esta es la posición del escalador en relación con la cima).
La homogeneidad del espacio significa que si un sistema cerrado de cuerpos se traslada de un lugar del espacio a otro, colocando todos los cuerpos en él en las mismas condiciones en que se encontraban en la posición anterior, entonces esto no afectará el curso de todos. fenómenos posteriores. [cuatro]
El espacio tiene la propiedad de homogeneidad sólo en marcos de referencia inerciales . En marcos de referencia no inerciales el espacio no es uniforme [5] .
Los resultados de cualquier experimento físico bajo las mismas condiciones iniciales no dependen del lugar del espacio donde se realizó. Por ejemplo, midamos el período de oscilación del péndulo , el resultado se denotará como T 1 . Ahora vamos a mover el péndulo a la siguiente habitación y hacer la misma medida. Escribimos el resultado como T 2 . Resulta que T 1 =T 2 [comm 1] , es decir, el resultado del experimento no depende de nuestra posición, esto es una manifestación de la homogeneidad del espacio.
La homogeneidad es una de las propiedades clave del espacio en la mecánica clásica . Esto significa que la transferencia paralela de un marco de referencia cerrado en su conjunto no cambia las propiedades mecánicas del sistema y, en particular, no afecta el resultado de las mediciones [6] [7] .
La ley física fundamental de conservación de la cantidad de movimiento se deriva de la propiedad de homogeneidad del espacio, y la ley de inercia se deriva de las propiedades de homogeneidad e isotropía del espacio y homogeneidad del tiempo [5] .
Es necesario distinguir entre homogeneidad e isotropía del espacio .
Si el espacio es isotrópico alrededor de cada uno de sus puntos, entonces es homogéneo en cada uno de sus puntos. Esto se sigue del hecho de que en el caso de un espacio isótropo, cada uno de sus puntos puede transferirse a cualquier otro punto mediante rotaciones alrededor de diferentes centros. [ocho]
En relatividad general , el espacio no es euclidiano y su geometría cambia con el tiempo dependiendo de la energía que tenga la materia en él. El grado de curvatura del espacio, es decir, la desviación de la uniformidad, es más pronunciada donde la materia tiene más energía [9] .