Quelle est la relation entre la gravité et linertie?

Einstein nous a dit que la gravité et linertie sont identiques.

Oui, Einstein a dit que la gravité et linertie sont identiques, bien que les gens disent vous au contraire. Cest une erreur courante dérivée en partie de léquation dEinstein de la masse gravitationnelle avec la masse dinertie (dans son principe déquivalence), mais surtout simplement parce que la gravité et laccélération ressemblent à des phénomènes différents.

On pourrait dire que la gravité et linertie sont identiques, et que le champ gravitationnel et laccélération sont des paires inductives (similaires au champ électromagnétique et au courant électrique.) Un champ gravitationnel induit une accélération et une accélération induit un champ gravitationnel.

Extrait de larticle dEinstein de 1918: Sur les fondements de la théorie générale de la relativité … http://einsteinpapers.press.princeton.edu/vol7-trans/49

« Linertie et la gravité sont des phénomènes de nature identique. » – Albert Einstein

Dans une lettre écrite par Einstein en réponse à Reichenbacher …. http://einsteinpapers.press.princeton.edu/vol7-trans/220

«Je passe maintenant aux objections contre la théorie relativiste du champ gravitationnel. Ici, M. Reichenbacher oublie tout d’abord l’argument décisif, à savoir que l’égalité numérique de la masse inertielle et gravitationnelle doit être rattachée à une égalité d’essence . Il est bien connu que le principe déquivalence accomplit exactement cela. Il soulève (comme Herr Kottler) lobjection contre le principe déquivalence selon lequel les champs gravitationnels pour les domaines spatio-temporels finis en général ne peuvent pas être transformés. Il ne voit pas que cela na aucune importance. Ce qui importe, cest seulement quon se justifie à tout instant et à volonté (selon le choix dun système de référence) pour expliquer le comportement mécanique dun point matériel soit par gravitation, soit par inertie.Plus nest pas nécessaire; pour atteindre l équivalence essentielle dinertie et de gravitation il nest pas nécessaire que le comportement mécanique de deux ou plusieurs masses doivent être explicables comme un simple effet dinertie par le même choix de coordonnées. Après tout, personne ne nie, par exemple, que la théorie de la relativité restreinte rend justice à la nature du mouvement uniforme, même si elle ne peut pas transformer ensemble tous les corps sans accélération en un état de repos par un seul et même choix de coordonnées. – Albert Einstein

Du livre dAlbert Einstein: Le sens de la relativité, p. 58

«… En fait, grâce à cette conception, nous arrivons au unité de la nature de linertie et de la gravitation . Car selon notre manière de voir, les mêmes masses peuvent apparaître soit sous laction de linertie seule (vis-à-vis de K), soit sous laction combinée de linertie et de la gravitation (vis-à-vis de K ). La possibilité de dexpliquer légalité numérique dinertie et de gravitation par lunité de leur nature donne à la théorie générale de la relativité, selon ma conviction, une telle supériorité sur les conceptions de la mécanique classique, que toutes les difficultés rencontrées doivent être considérées comme petites par rapport au progrès. – Albert Einstein

Ici et ailleurs, Einstein insiste spécifiquement sur léquivalence de la gravité et de linertie, et pas seulement sur léquivalence de la masse gravitationnelle et inertielle.

… Mais est-ce là que nous sommes laissés en suspens: que gravité et inertie sont à la fois identiques et égales? Est-ce que linertie de la gravité? Ou est la gravité par inertie?

Oui, cest un peu là où nous sommes laissés en suspens.

Quelle est la prochaine étape au-delà de dire que la gravité et linertie sont toutes deux identiques et égales?

La prochaine étape serait de résoudre détailler la physique de linertie. Vous pouvez rechercher des choses comme «source dinertie» pour avoir une idée de la façon dont certains physiciens dans le passé ont abordé ce problème. Mon sentiment est que lorsque le mystère de l’inertie sera plus ou moins résolu, l’affirmation d’Einstein sur l’équivalence de la gravité et de l’inertie sera validée.

Commentaires

• Merci beaucoup pour cela. Je ‘ suis en train de publier un roman où le personnage principal a un intérêt similaire au mien. Dans le dernier paragraphe, il propose sa thèse de doctorat «Mesures dans le principe déquivalence utilisant la lentille gravitationnelle pulsar binaire pour évaluer les idées de masse inertielle et gravitationnelle en quatre dimensions.  » Il semble quil est en suivant parfaitement les conseils de votre dernier paragraphe pour une étude plus approfondie sur le terrain.
• Bien fait. Il serait intéressant de voir ce que vous (il) trouve dans sa thèse.
• Cet article vient dêtre publié aujourdhui: nbcnews.com/mach/science/ … On dirait que ces gars ont battu mon personnage de livre dans létude. Eh bien.

Einstein nous a dit que la gravité et linertie sont identiques. Et du fait que deux masses différentes tombent au même rythme, je crois que nous pouvons dire que la gravité et linertie sont égales …

Comme dans le commente, ce nest pas une interprétation exacte du principe déquivalence tel quEinstein la dabord réfléchi. Plutôt, que «la gravitation et la masse dinertie sont égales», cest ainsi quil devrait se lire. Il existe deux caractéristiques distinctes dun corps: la masse gravitationnelle et la masse inertielle. La première mesure « la force de couplage » dun corps à un champ gravitationnel tel que Newton la conçu – elle mesure la force exercée par un champ gravitationnel « normalisé » sur un corps. Ce dernier mesure la « résistance au poussé » dun corps; il mesure limpulsion que vous devez donner à un corps pour changer sa vitesse dune quantité standardisée. En termes plus expérimentaux: le premier mesure combien un corps va étirer un ressort la balance suspendue à la balance dans un champ gravitationnel normalisé. Ce dernier est lié à la rapidité avec laquelle un corps se déplace après avoir été poussé par une machine à pousser par impulsion normalisée donnée. À première vue, ce sont des expériences très différentes et deux très différentes Et pourtant, des corps dinerties différentes tombent à la même accélération dans un champ gravitationnel. Si cela est vraiment vrai, alors la seule façon dont cela peut se produire est si les deux propriétés différentes – masse dinertie et masse gravitationnelle – sont précisément proportionnelles à Nous pouvons alors organiser nos définitions de sorte que la constante de proportionnalité soit lunité et appeler les deux égales.Mais le résultat clé qui permet cette égalité est la proportionnalité, et la démonstration de la proportionnalité était le résultat confirmé par lexpérience dEötvös.

Quelle est la prochaine étape au-delà dire que la gravité et linertie sont toutes deux identiques et égales?

Après avoir beaucoup réfléchi, cela a conduit Einstein à la théorie générale de la relativité. Dans de nombreuses explications profanes, il est souvent sous-entendu que le principe déquivalence est le résultat clé qui conduit à GTR et que GTR devrait en quelque sorte sauter comme évident pour le lecteur. Ce nest pas du tout vrai. Léquivalence était un indice très précoce. Ayant été le sujet le plus important des premiers articles dEinstein vers 1907, il retombe dans larrière-plan par la suite et sa présence dans GTR est en fait assez subtile.

Une façon de traiter le soupçon déquivalence est de refléter quil existe une autre situation importante en physique classique où la force sur un corps est proportionnelle à sa masse et qui se trouve dans des cadres de référence non inertiels (tels que dans lascenseur spatial à accélération constante souvent vanté). Du point de vue dun observateur non inertiel, les corps subissent des forces sans source évidente proportionnellement à leur masse inertielle, exactement comme cela se produit pour la gravité.

Alors peut-être que la surface de la Terre nest pas un cadre inertiel? En effet, en relativité générale classique, cest exactement ce qui se passe. La relativité générale postule que lespace et le temps forment une courbe en général (dans un sens très technique – ne vous attendez pas à saisir cette notion avec de simples images visuelles; voir aussi here ) et que le mouvement des corps libres se fait le long des géodésiques de cette variété. Si quelque chose ne se déplace pas le long dune géodésique, alors une force proportionnelle à son inertie la masse doit agir pour donner naissance à ce mouvement non géodésique. De plus, la relativité générale postule quune notion dénergie généralisée donne lieu à cette courbure. Ainsi, à la surface dun corps massif comme la Terre, lénergie de stress de la Terre donne lieu à une courbure de lespace-temps telle que les géodésiques sont toutes des trajectoires accélérant vers le centre de la Terre, à une accélération $ g $ à la surface de la Terre.

Cependant, la physique non gravitationnelle « gâche ça » et « se met en travers du chemin ». Un corps tombant vers le centre de la Terre ne peut pas le faire pour des raisons de physique du solide: des objets solides comme la surface de la Terre et les pieds ne peuvent pas se traverser. On trouve donc un équilibre là où la Terre repousse la plante de nos pieds (ou nos fesses et jambes si nous sommes assis) de sorte que nous accélérons constamment vers le haut loin du mouvement géodésique à hauteur de $ g $ mètres par seconde carrée accélération.

Mais si nous supprimons ces processus physiques à létat solide, en laissant tomber un corps du bord dune table, disons, alors il subira brièvement un mouvement géodésique tel que nous, dans notre cadre de référence non inertiel (stationnaire par rapport à la surface de la Terre), voyez le corps subir une accélération indépendante de sa masse inertielle.

Commentaires

•  » en laissant tomber un corps du bord dune table, disons, puis il subira brièvement un mouvement géodésique tel que nous, dans notre référentiel non inertiel (stationnaire par rapport à la Terre ‘ s surface), voir le corps subissant une accélération indépendante de sa masse dinertie.  » Par là, voulez-vous dire t le corps tombe le long de la courbe de lespace-temps entre la table et le sol?
• @foolishmuse Je veux dire quil suit le chemin géodésique à travers lespace et le temps jusquà ce quil touche le sol, oui

Eh bien, linertie et la gravité sont les mêmes au niveau fondamental.

Inertie – Un corps en raison de sa masse (énergie), crée un plongeon despace autour delle. Ce plongeon oblige une force à modifier létat du corps. Doù linertie.

Gravité – La même inclinaison (courbe) due à la masse (énergie) du corps se manifeste comme la gravité pour dautres corps.

Donc, leur origine est la même et cest courbe de lespace.

Linertie nest rien dautre que la gravité du corps agissant sur lui-même contre tout changement détat. Par conséquent, la masse gravitationnelle et inertielle sont les mêmes.

À mon avis, la gravité et linertie sont les mêmes phénomènes. Ce sont les deux faces dune même médaille.

La courbe de lespace par masse / énergie dun corps se manifeste comme la gravité pour dautres corps.

La même courbe de lespace se manifeste comme linertie du corps, lorsque nous essayons de changer son état de repos, ou de mouvement uniforme.

Je serais heureux si quelquun casse cette vue conceptuellement ou mathématiquement.

Commentaires

• Cest fascinant et je ‘ nai jamais entendu cette explication. Vous dites que linertie est causée par la courbe dans lespace autour de la masse.Lorsque je pousse une masse (et que je fais face à linertie), tout ce que je fais est de la pousser  » vers le haut de la colline  » de la courbe dans espacer. Est-ce ce que vous dites? Donc vraiment la gravité et linertie sont exactement les mêmes?
• @foolishmuse: vous ne poussez pas la masse vers le haut dans ce cas, vous poussez la colline (ou le pendage, ou la courbe) elle-même. Oui, ce sont les mêmes phénomènes, la seule différence est la façon dont nous en parlons. Nous parlons de la gravité comme de linfluence de la courbure spatiale dun corps sur un autre. Linertie est linfluence de la courbure spatiale dun corps sur lui-même, contre le changement de son état de mouvement / repos. Les deux sont causés par la courbure de lespace. Cest pourquoi les deux masses sont identiques car cest la même masse qui provoque les deux. Vous navez pas besoin de prêter attention à -ve votes, il y a des gens proches desprit.
• Merci. Maintenant, lautre partie de votre réponse précédente sur laquelle jai besoin dun peu plus est la façon dont vous ‘ avez assimilé la masse et lénergie en ce qui concerne la flexion de lespace-temps. Je comprends comment la masse et lénergie sont la même chose sous e = mc2. Ce que je me demande ‘ m, cest si cest lénergie qui cause la flexion de lespace-temps? Ou est-ce la masse? Ou ne peuvent-ils pas être séparés pour cette discussion et ce qui cause la flexion de lespace-temps est quelque chose qui sappelle la massénergie?
• @foolishmuse: Vous navez jamais entendu cela parce que cela nest probablement mentionné dans aucun livre ou littérature de physique. Cest ma propre pensée. Je serais impressionné si quelquun pouvait le désapprouver conceptuellement ou mathématiquement.
• @foolishmuse: Dans ce cas, lénergie et la masse de repos ne peuvent probablement pas être séparées. Mais cela devient un peu compliqué (ou pas clair pour moi) lorsque vous commencez à inclure lénergie cinétique. Mais cela ne devrait pas avoir dimportance en termes de compréhension du concept de base dinertie / gravité. Vous voudrez peut-être explorer davantage en incluant KE dans le processus. Jai besoin de réfléchir davantage mais je ne pense pas que léquivalence gravité / inertie va changer.

La gravité et linertie ne sont pas les mêmes. Linertie est le «changement» du centre de gravité. Si la gravité et linertie sont les mêmes, alors il ny a pas de différence entre une balle rapide et une balle courbe!