A gravitáció nem erő?

A websterek az erőt kifejezetten gravitációs interakcióként definiálják (4b meghatározás). Mindannyian azt tanítottuk a középiskolában, hogy a gravitáció erő.

Tekintettel a hatóságok közötti konszenzus hiányára, egy oktatóbb, kevésbé ellentmondásos és ugyanolyan igaz állítás lehet:

Általában a relativitáselméletben a gravitáció egy fiktív erő.

A klasszikus mechanikában a fiktív erőket nem tekintik” valós “erőknek. Azonban senki, még a relativisták sem, azt állítják, hogy “a Coriolis-erő nem erő”.

A gravitáció kérdésének, hogy erő vagy sem, semmi köze az általános relativitáselmélethez. Ha úgy gondolja, hogy a tehetetlenségi erők erők, akkor a gravitáció erő. Ha úgy gondolja, hogy a tehetetlenségi erők nem erők, akkor a gravitáció nem erő.

Megjegyzések

• A koncepciót jobban átadja, ha lecseréli az ” fiktív ” ” inerciális ” , ” látszólagos ” vagy ” ál ” . GR alatt gravitáció mint erő látszólagos erő , amely egy gyorsított referenciakeretben keletkezik. A centrifugális erő ” fiktív erő ” , de hasznos konstrukció lenne, ha a referenciakerete a a forgó kerékpár abroncsának pereme belsejében. Az erők fiktív ként való megjelölése nem azt jelenti, hogy tiltott vagy haszontalan fogalom, csupán azt, hogy a választott referenciakeret műtárgya.

A GR-ben mindig két nézőpont van – helyi és globális. Helyi szempontból egy pont szomszédságába néz, és szabadon eső keretet készít, majd a mozgás teljes egészében egyenes vonalú, állandó sebességgel, így nem látja a gravitációt. ez, a gravitáció nem “erő”, vagyis nem tesz általában kovariáns hozzájárulást a részecske-tér útvonalak helyi görbületéhez.

Globális szempontból egy bejövő képet lát részecske a végtelenségtől, amelyet egy mező térít el, és azt mondod, hogy erő hatott, ha a részecske elhajlott. Ebben a nézőpontban minden kitérés definíció szerint erő.

A globális nézőpont az a módszer, ahogyan a gravitációt a kvantumtérelméletben vagy a húrelméletben kezeljük. A helyi nézőpont Einstein betekintése, és nem meglepő, hogy ezt nyilvános megjegyzéseiben hangsúlyozná.

A válasz: “Az erő filozófiai meghatározásától függ, hogy helyi vagy globális nézet.”Jobban szeretem a globális nézetet, mivel ez inkább kvantum, ezért azt mondom, hogy a gravitáció erő, de nem értek egyet azokkal az emberekkel, akik a másik nézetet vallják, mivel az is értékes.

Nos, ha arról beszélünk, amit Einstein mondott, akkor az, ahogyan Einstein a gravitációs mezőt és a gravitációs erőt definiálta a GTR-ben, az az, hogy a kapcsolat adja , összetevőivel a Christoffel szimbólumokkal: $$ \ Gamma ^ {\ alpha} _ {\ mu \ nu} = \ frac {1} {2} g ^ {\ alpha \ beta} \ left [g _ {\ mu \ beta, \ alpha} + g _ {\ nu \ alpha, \ beta} -g _ {\ mu \ nu, \ beta} \ right] $$ ahol vesszők részleges származékokat jelölnek, és a $ g _ {\ mu \ nu} $ metrika játszik le a gravitációs potenciál szerepe.

De ez egészen más, mint a newtoni gravitációs erő.

A newtoni mechanikában „valódi” erők és „tehetetlenségi” (aka ” fiktív “) erők, a különbség az, hogy tehetetlenségi erőket eltüntethet egy inerciális keret elfogadásával. Például Newton törvényei egyenletesen forgó ref-ben az erenciakeretek olyan centrifugális és Coriolis-erőket vezetnek be, amelyek arányosak a tárgy tárgyával, és amelyek inerciális, így nem forgó keretre váltva eltávolíthatók.

Más szavakkal, a tehetetlenségi erők “hibája” a nem inerciális referenciakeret kiválasztásának.

A fenti meghatározás szerint a gravitáció inerciális erő. A newtoni esethez hasonlóan a referenciakeret megváltoztatásával is eltűnhet, de van egy nagy különbség is: a newtoni keretrendszerben az inerciakeretek globálisak és így az inerciális erők eltűnnek mindenütt . A GTR-ben ez már nem így van: általában csak helyi inerciakeretek vannak, ezért csak lokálisan tudod eltüntetni.

Vigyázat : Az általános relativitáselmélet modern kezelése nem fogadja el ezt a meghatározást. Sokan közülük (pl. Misner, Thorne és Wheeler) szándékosan nem azonosítják sem a gravitációt, sem a “gravitációs mezőt” minden egyes matematikai objektummal, nem az összefüggéssel, a görbülettel és semmi mással. De akkor (MTW esetében) technikailag nem helyes azt mondani, hogy a gravitáció is téridő görbület, hanem inkább “homályos, kollektív módon” utal “ezekre a geometriai konstrukciókra.

A gravitáció nem erő. Úgy néz ki, mint egy erő, mert a nem -az nulla nyugalmi tömegnek mindig nem nulla időszerű összetevője van a térsebesség-sokaságban lévő 4-sebességű tangensvektorához képest, amely a világvonalához kapcsolódik. A térben bármi vonatkozásában az időkoordinátája kisebbnek vagy nagyobbnak tűnhet ezeknek a dolgoknak a vonatkozásában, de soha nem lesz nulla. Amíg van tömeged, nem tudod megállítani az idő áramlását számodra, még gyorsulással sem, lapos vagy akár ívelt téridőben.

Mivel nem tudsz időben megállni, ha a time szóköz görbe egy olyan hatalmas tárgy, mint a Föld, a görbe idő n keresztüli mozgása folyamatosan ütközni fog ellene. Az igazi erő az elektromágneses vonzerő a Föld kéregszemcséi (és a szék ülése, a ház földje stb. Között), amely megakadályozza, hogy egészen a Föld közepéig haladj.

Jó könyvek, amelyek segítettek ennek igazán megértésében (és a csodálatos ábra a Calmarius felhasználó által 18. július 13-án, 12: 31-ig adott válaszban): Stephen Hawking A téridő nagyméretű szerkezete , Gravitáció t írta Misner, Thorne és Wheeler, Téridő és a geometria Carrol, Lee Bevezetés a sima elosztócsövekbe Lee, valamint ültek topológia és differenciálcsatornák tanfolyamain a helyi egyetemen.

A fene, csak nézze meg a gravitáció borítóját : a hangyák egy almán mászkálnak az egyenlítőtől kezdve kezdeti tangensvektoraik teljesen párhuzamosak nak egymással az alma egyenlítőjénél. Ahogy előrefelé kúsznak, soha nem változtatnak irányt a saját referenciakeretükben, mi történik, ha nem tudják megállítani a saját bejárást, mint nem akadályozhatja meg a saját idő múlását? Alma tetején találkoznak vel! Egyetlen erő sem vonzotta őket, csak követték az utat az alma görbe felületén, és összeütköztek, mintha valami úgynevezett “gravitáció” vonzotta volna őket.

Úgy gondolom, hogy ez a gravitációs nézet sokkal pontosabb, mint az “erő” nézet, mert az eddigi összes kísérlet megerősíti ez sokkal jobb pontosság. Ugyanis lerombolták a newtoni “gravitációs erőt”. Ilyen nem létezik. Ráadásul a méréseink pontosságának növelése nem helyreállítja a gravitáció, mint olyan erő megértését, mint a valódi erők, hanem még tovább tolja el tőle.Ezért a “négy” “erő” egyesítésének gondolata matematikailag ostobaság, és vagy béna kísérlet a tudomány népszerűsítésére, vagy a legtöbb fizikusnak valóban meg kell tanulnia egy kis matematikát. Nem ismerem a húrelméletet és az összeset a többi “kvantumgravitációs” hóbort, de ha valóban a “négy erő egyesítéséből” adódik, akkor a kukába kell dobni őket, és valakinek el kell kezdenie ütni a matematikai könyveket.

Megjegyzések

• Üdvözöljük a Physics.SE oldalon! Javaslom a következőket: 1) Tegye a túrát ( mathematica.stackexchange.com/tour )! 2) Ha jó kérdéseket és válaszokat lát, szavazzon rájuk kattintva a szürke háromszögekre , mert a rendszer hitelessége azon a hírnéven alapszik, amelyet a felhasználók megosztottak tudásukat. 3) Ha jó kérdése van, tegye fel! Ne feledje, ha így tesz, és a zöld pipára kattintva kielégítő választ kap az elfogadásához.
• Azt javaslom, hogy változtassa meg az első mondatot ” gravitációra nem erő a klasszikus einsteini képben ” vagy valami hasonló. Ez egy jó válasz (+1 BTW), és a geometria szempontjából a gravitációt intellektuálisan rendkívül kielégítőnek találom, de egyre inkább azt tapasztalom, hogy a nézetem ” idős embernek tűnik. ‘ s nézőpont “. Bármit is gondolunk mi, geometrikusok, nem hagyhatjuk figyelmen kívül ‘ azt a tényt, hogy ennek a generációnak a jelentős része ‘ s fizikai erőre gondol, egy bozon közvetít egy lapos, üres háttérben. Én személy szerint filozófiai úton küzdök ” üres háttérrel “, de nem hiszem. …
• …. pontos képet lehet adni arról, hogy mit gondol a fizikai közösség, anélkül, hogy az erő nézőpontját megemlítenénk lehetséges alternatívaként. Amíg egy működőképes kvantum gravitációs elméletet nem fogadunk el, egyszerűen nem tudjuk, hogy ‘ nem tudjuk-e, vagy nem ‘ t. BTW: Nagyon tetszik a mondatod arról, hogy a hangyák csak ütköznek egymással – nekem ‘ emlékeznem kell arra.

A GR keretein belül a gravitáció valóban nem erő, mivel a Newton első törvényének következménye a második helyett.

A téridő minden egyes pontjához saját sebességtér tartozik, és szükséged van a párhuzamos transzportra (és így egy kapcsolatra, azaz gravitációs mezőre), hogy még azt is meg tudd határozni, mire gondolsz, amikor azt mondod, hogy egy test gyorsulás nélkül mozog. / p>

Az önkényes másodrendű rendszerek általánosabb beállításában (azaz ha megfeledkezünk Newton törvényeiről) a gyorsulási mezők tere affin szerkezetet hordoz. A kapcsolat a nulla pont kiválasztásának egyik módja, és tegye vektortérré, hogy megkapja az erők (vagy inkább a gyorsulási mezők) összeadásának fogalmát. Ebből a szempontból a gravitáció valóban olyan erő lenne, mint bármely más, de különleges, amennyiben választja sen, mint amelyet nullának hívnak.

Kommentárok

• Ez ismét a lokális vagy globális kérdés.
• GR szerint a gravitáció nem erő, de akkor hatalmas tárgyak omlanak össze magukban. Ezután új matematikai gyógymódot kell kitalálnia és feltörnie, például gyengén erős erőt, amely atomi léptékben hat, amely a tömegű részecskéket kitolja és összeomlik. Hackeresebb és csúnyább lesz. Rettenetes konvolúció és homályosság.

Ha a gravitáció erő lenne, akkor nem lenne gravitációs idő tágulás.

Tehát tegyük fel, hogy a gravitáció olyan erő, amely mindent lefelé húz. Van egy tornyunk, amelynek alul és felül egy megfigyelő van.

A tetején lévő megfigyelő két golyót ejt, és $ t $ -ot vár a két csepp közé. Az alsó megfigyelő ugyanezt az időintervallumot méri a $ t $ értékkel a két zuhanás között.

De a valóságban van különbség a két idő között, az alsó megfigyelő kisebb időt mért a tágulás miatt. Ezt a hatást sok kísérlet megerősíti. Az idő tágulásához gyorsuló referenciakeretre van szükségünk.

Az időbővítés oka, hogy egy megfigyelő egyidejűségi síkja más megfigyelők mellett más sebességgel söpör el, mint az órája.

A következő ábrán megadhatja lásd egy gyorsuló megfigyelő kék színnel kiemelt világvonalát (állandó megfelelő gyorsítással gyorsulva). A sugárirányú vonalak egyidejűségi síkjai az óráján 0,2 s, 0,4 s … értéken. A többi hiperbola olyan pontok világvonala, amelyek nyugalomban maradnak Ennek a megfigyelőnek a keretén belül ezek is gyorsulnak, de más ütemben: A piros pontok azok az események, amikor az egyes pontok órája 1 másodpercet ér.

Láthatja, amikor a kék megfigyelő órája eléri az 1-et, ugyanabban a pillanatban, amikor a a jobb oldalon lévő pontok már régen 1 másodperccel teltek el, míg a bal oldali órák lemaradtak. A kitáguláshoz nincs szükség görbületre, csak gyorsuljon fel.

Összefoglalva tehát, ha a Földön áll, akkor valójában egy felfelé gyorsuló referenciakeretben vannak, és a gravitáció csak egy fiktív erő, ugyanaz az erő, amelyet egy autóban vagy vonaton érez, amikor felgyorsul.

Akkor miért nem esik szét a Föld, ha a dolgok felfelé gyorsulnak rajta? Mivel a tér-idő görbe. Úgy ívelt, hogy a Föld közepe felé esnek inerciális megfigyelők. De mi, akik “lebegünk” ezen a területen, felgyorsulunk ebben az ívelt koordináta-rendszerben.

Megjegyzések

• Nem ‘ ne kövesse itt a logikáját. Ha hisz az ekvivalencia elvében, akkor gravitációs idő tágulást kap. De nem ‘ nem látom, hogy ez logikusan kapcsolódik-e ahhoz a kérdéshez, hogy a gravitáció erő-e.
• @BenCrowell az én logikám az erőtér vs. görbület dolog. Mindkettő kielégíti az ekvivalencia elvét. Nem érezheted, ha egy titokzatos erő mozgatja az összes részecskét a testedben. Ahogyan nem is érezheti, amikor szabadesésben van. Ha a gravitáció erőtér, és a földön állsz, akkor nem gyorsulsz, mivel az erők eltörlik egymást. Ugyanez történik a torony tetején lévő megfigyelővel is. Nincs relatív mozgás, az órák szinkronban vannak. De a valóságban az órák nincsenek szinkronban. Tehát gyorsuló keretben kell lennie, és a gravitáció csak fiktív erő lehet.

A gravitáció egy erő. Úgy tűnik, hogy még egy bejegyzéssel fel kell világosítanom az embereket itt, mielőtt elmegyek.

A mező gravitációs és elektromágneses megjelenítésének módja a következő:

• Képzelje el a zárt tér akváriumként. Betette a tintát az akváriumba. Minél sűrűbb a tinta, annál nagyobb a gravitáció. Ez a fény által bejárt görbe tér / út vizualizálása. A tömegű részecske körül tinta van, gömb alakú eloszlásban. Bármely d sugarú gömb alakú felületnek ugyanannyi a tinta, mivel bármelyik gömb alakú felület arányos a négyzet távolságával, bármely térerőnek a képletében fordított négyzet távolsága van. Olyan tárgyak, amelyek tömegesen ütköznek a tintával, és sűrűbb tintával mozognak a területre. Minél több a tömegű részecske, annál sűrűbb a tinta / mező az adott területen.

Így jeleníti meg a 4. dimenziót.

Most engedje el Ha szubjektíven választja a referenciakeretet, ha nem a globális referenciakeretet választja, akkor figyelmen kívül hagyja az univerzum összes / globális részecskéjének festékét, és csak az objektumot tartalmazza a lokálisban. Ez azt jelenti, hogy van egy abszolút referenciakeret, a referenciakeret veszi figyelembe az univerzum összes masszív részecskéjének “tintáját” / gravitációját. De nem juthatunk el az abszolúció ezen szintjéig, így valóban viszonylag abszolút értéket kapunk. Ez azt jelenti, hogy csak a jelentős tömegeket vesszük figyelembe számításunk során, és figyelmen kívül hagyjuk a kicsieket. Ez történik, ha a napot választja keretnek referenciákat. Nem veszi figyelembe a tinták / gravitáció kis eloszlását a csillagoktól és galaxisoktól, amelyek túlságosan távol vannak a naptól. Olyan számításokat kap, amelyek hibákat tartalmaznak, de még mindig nagyon pontosak.

Amikor az ember gyorsul, ha van tömege , az ember kölcsönhatásba lép a gravitáció / mező globális eloszlásával, és az ember a kiindulási helyzetbe (és a teljes rendszer ezen kezdeti állapotába) húzódik. Ez az inerciális erő forrása. Ez valós és független a referenciakeret választásától . A referenciakeret kiválasztása egyszerűen annyit jelent, hogy a globális tintából mennyit szeretne figyelmen kívül hagyni és hibaként elfogadni a számítás során. Ha a globális tinta túl sok (a föld tömege, a nap tömege), akkor inerciális hiba, és vigyázzon rá a számítógépében

Ez a mechanika is, amely következetesen okoskodik az ikerparadoxonról. Ön rögzíti a referenciakeretet az univerzum összes tömegű részecskéinek globális referenciakeretéhez, majd az egyik testvér “többet” mozgat, és “több” tintával / gravitációval lép kölcsönhatásba, mint a “több” álló helyzetű, amely kölcsönhatásba lép a “kevesebb” -nel. gravitáció. A ikerparadoxon következetesen indokolt és logikus . Abszolút relatív sosem indokolhatja ezt az alapvető jelenséget.

Newtons második törvénye a gravitációs állapotok törvényével egy teszt részecske számára $ m $:

$ m_i \ frac {d ^ 2 \ vec {x}} {dt ^ 2} = G \ frac {m_g M} {r ^ 2} \ vec {e_r} $.

Ahol $ m_i $ a tehetetlenségi tömeg és $ m_g $ a gravitációs tömeg.Kísérletből sokáig ismert, hogy $ m_i = m_g $ (a legpontosabb pontosságig), de ez azt jelenti, hogy a fenti egyenlet független a teszt részecske tömegétől: tehát a pályája csak attól függ, hogy M “hány gravitációs mező “és a kezdeti feltételek. Tehát minden ugyanazon alapállapotú tárgy azonos sebességgel esik (a régi toll-érme-kísérlet).

Ez lehetőséget nyújt a gravitáció geometriai tulajdonságként történő leírására. Az általános relativitáselméletben a szabadon eső részecskék pályái geodetika (szabad mozgások) az M. tömeg által létrehozott, bejáratott térben. Az általános relativitáselméletnél nincs szükség gravitációs erőre, mert a gravitációs mező hatását teljes egészében leírják a a négy dimenziós téridő. Tehát az általános relativitáselméletben nincs gravitációs erő a klasszikus jelentésben.

Talán egy utolsó pont az „Általános relativitás és a newtoni fizika” felé: A gravitációs erő newtoni mozgási és kifejezésegyenlete a pontosan alacsony energia az általános relativisztikus geodéziai egyenlet határa. Ha azt jelenti, hogy kis tömegek / alacsony energiák esetén megidézi a Relativiy Általános kifejezéseket, akkor megkapja a newtoni fizika egyenleteit. Ebben az értelemben azt mondanám, hogy a klasszikus gravitációs erő a gravitáció sokkal összetettebb elméletének alacsony energiahatára. A klasszikus gravitációs erő nem alkalmas a gravitáció összes hatásának fizikai hatásként történő leírására. Alacsony energiáknál / kis tömegeknél a newtoni / klasszikus fizika remekül leírja természetünket, de magasabb energiáknál különleges és általános relativitás-képességre van szükség a természetünk / kísérleteink leírására.

“Mi a gravitáció valójában” fizikai kérdés. Erővel történő leírása (a klasszikus fizikai értelemben) nem alkalmas a természet leírására, ahogy látjuk és mérjük.

Einstien-nek igaza van egy dologban, a gravitáció nem olyan erő, amelyet az F = ma határoz meg, de a gravitáció egy erő, ha az erőt energiából eredőnek definiálja.

Az energia el van rejtve az F = egyenletben ma kétszer. Egyszer az Erőben és egyszer a gyorsulásban. Így fejeződik ki az energia ebben az egyenletben. Ha mozgásról van szó, akkor az energia is részt vesz. Nem tudom, de ha tér-idő görbületről van szó, akkor a tér-idő görbületnek képesnek kell lennie energia létrehozására.

Az “erő” a tömegre ható energia eredménye. “Tömeg” a tömeg gravitációs súlya határozza meg. A gravitáció energia vagy energiaforrás.

Az F = ma energiabeviteli értéke “a” és energiakimenete “F”

Ha az egyenletből energia jön ki, akkor az energiának be kell mennie, az energiának mindkét oldalon kell lennie.

A tömeg az a közeg, amelyet az energia gyorsulás szempontjából történő kiszámításához használunk, és ez a gravitáció gyorsulása. amelyet a “tömeg” kiszámításához használnak.

Tehát a gravitációból származó energiát állandó gyorsulásként fejezzük ki. Az energia és a tömeg szorzata adja meg a tömegtömeget. A tömegként tárolt energia átkerülhet egy másikba Az energia formája szükséges eszközökkel. De úgy tűnik, hogy a gravitáció képes az energiát tömegessé tenni.

Tehát ha Einstein nem foglalkozik a gravitáció energiájával, akkor nehezen fogja megérteni azt. Bármi is legyen a gravitáció forrása, a gyorsulás a gyorsulás és nem az erő. Az erő gyorsulás által mért tömeg, ahol a gravitáció csak gyorsulás.

A lényeg az, hogy a tömeg ugyanabban az ütemben gyorsul fel, ami mindenkor más-más erőt generál, ami hatalmas erőváltozásokat eredményez.

Hogyan lehet a gravitáció állandó és mégis korlátlan számú erőt alkalmazhat egy adott pillanatban? A gravitáció nem az erő, hanem a gyorsulás generálja az erőt.

Ugyanez a viselkedés figyelhető meg az elektromágneses mezőkben, és megmagyarázza a gravitáció sok viselkedését. Ha a gravitáció mezője eltér, akkor is összefügg, mivel magyarázza a giroszkópos hatásokat is. Fémtömeg forgatása közben a centrifugális erő különbséget eredményez a forgó fém külső és belső térben. Azáltal, hogy feltöltődik, a fém igazodik a “gravitációs mezőhöz”. Lehet valami más, de a tömeg a gravitációban úgy viselkedik, mint a tömeg a mágneses mezőkben.