アインシュタインは、重力は物体間に作用する力としてではなく、時空の曲率として見ることができると述べました。 （実際、アインシュタインが言ったことは、重力は時空の曲率であり、力ではないということでしたが、重力が実際に何であるかという問題は、物理的な問題ではなく、哲学的な問題です）
コメント
- 時空の曲率は、力の最新の説明です。しかし、力はまだそこにあります。ニュートンによって定義された力は、$ F = ma $を介して巨大な物体の加速から読み取ることができるものです。リンゴはまだ加速しているので、'は、理由が曲がった時空であることがわかっていても、まだ力があります。
- @LubošMotl力の単位はどうですか力の単位Nが時空の曲率であることをどのように示すことができますか
- 他の基本的な力でも（空間の歪みの観点から）そのように見えることがあります。重力に特有なのは、それがすべての物体に作用することです。したがって、重力の幾何学は実際には実際の物理空間の幾何学であると言えます。さらなる洞察は、固体物理学の分野にあります。
- 実話、私のガールフレンドは別の車の後ろに入るバスに乗っていて、彼女は前の座席で腕を打ちました。 '力は架空のものでしかなかったので、'腕を痛めることはできなかったと言ったとき、彼女は最も満足していませんでした（内部）。重力は場の量子論ではないかもしれません（あるいは、重力子がほとんど発見されていることを受け入れなかったために以前に問題を抱えていたかもしれません）I ' m not特に@LubosMotlによって指摘されている古典的な定義を使用すると、力が少なくなることを確認してください。
- @ german、Curvatureは"潮汐力に対応します"（潮汐加速）。力ではありません。曲率の単位はニュートンではなく、'メートルあたりの加速度（$ s ^ {-2} $）です。
回答
Webstersは、特に力を重力相互作用として定義しています（定義4b）。私たちは皆、高校で重力が力であると教えられました。
当局間のコンセンサスが欠如していることを考えると、より啓発的で、物議を醸すことが少なく、同様に真実の声明は次のようになります。
一般相対性理論では、重力は架空の力。
古典力学では、架空の力は「実際の」力とは見なされません。しかし、相対性理論でさえも、「コリオリの力は力ではない」と主張する人は誰もいません。
重力が力であるかどうかの問題は、一般相対性理論とは何の関係もありません。慣性力が力であると信じるなら、重力は力です。慣性力が力ではないと思われる場合、重力は力ではありません。
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GRには、常にローカルとグローバルの2つの視点があります。ローカルな視点では、ポイントの近くを見て、自由落下するフレームを作成します。その後、動きは完全に一定の速度で直線になり、重力が見えなくなります。このように見ると、つまり、重力は「力」ではありません。つまり、重力は粒子の時空経路の局所的な曲率に一般的に共変の寄与をしません。
グローバルな観点では、次のフィールドによって偏向された無限大からの粒子。粒子が偏向された場合、力が作用していると言います。この観点では、すべてのたわみは定義上力です。
グローバルな観点は、場の量子論または弦理論で重力が扱われる方法です。地元の見解はアインシュタインによる洞察であり、彼が公の発言でそれを強調するのは当然のことです。
答えは、「力の哲学的定義に依存します。ローカルビューまたはグローバルビュー。「私はグローバルビューが好きです。それはより量子的であるため、重力は力であると言いますが、それはまた価値があるので、他のビューをとる人々に反対しません。
回答
ええと、アインシュタインが言ったことについて話しているとしたら、アインシュタインがGTRで重力場と重力を定義した方法は、それが接続によって与えられるということです。 、クリストッフェル記号によるコンポーネント：$$ \ Gamma ^ {\ alpha} _ {\ mu \ nu} = \ frac {1} {2} g ^ {\ alpha \ beta} \ left [g _ {\ mu \ beta、\ alpha} + g _ {\ nu \ alpha、\ beta} -g _ {\ mu \ nu、\ beta} \ right] $$ここで、コンマは部分導関数を示し、メトリック$ g _ {\ mu \ nu} $が再生されます重力ポテンシャルの役割。
しかし、これはニュートンの重力とはかなり異なります。
ニュートンの力学では、「実際の」力と「慣性」（別名」があります。架空の “）力。違いは、慣性フレームを採用することで慣性力をなくすことができることです。たとえば、均一に回転するrefのニュートンの法則慣性系は、作用を受ける物体の質量に比例する遠心力とコリオリの力を導入し、慣性系、つまり非回転系に変化して除去することができます。
言い換えると、慣性系は非慣性座標系を選択する際の「障害」。
上記の定義により、重力は慣性力です。ニュートンの場合と同様に、参照フレームを変更することで非表示にすることができますが、大きな違いもあります。ニュートンフレームワークでは、慣性フレームはグローバルであるため、慣性力は非表示になります em>どこでも。 GTRでは、それはもはや当てはまりません。一般にローカル慣性フレームしかないため、ローカルでのみ非表示にすることができます。
注意：一般相対性理論の現代的な扱いでは、この定義は採用されていません。それらの多く（Misner、Thorne、Wheelerなど）は、意図的に「重力」または「重力場」を識別していません。特定の数学的なオブジェクトでは、接続でも、曲率でも、その他のものでもありません。しかし、（MTWの場合）重力が時空間曲率であると言うのは技術的に正しくなく、むしろ「漠然とした、集合的な方法で」を指します。 「これらすべての幾何学的構造に。
答え
重力は力ではありません。重力以外のオブジェクトがあるため、力のように見えます。 -ゼロ静止質量は、時空間マニフォールド内のワールドラインへの4つの速度の接線ベクトルに対して常にゼロ以外の時間のような成分を持ちます。言い換えると、どのくらい速くまたは遅く移動するかは重要ではありません。空間を介して何かに関連して、あなたの時間座標はそれらのものに関して小さくまたは大きく見えるかもしれませんが、決してゼロになることはありません。質量がある限り、平らな時空や曲がった時空でさえ、加速することによってさえ、あなたのために時間の流れを止めることはできません。
時間内に停止できないため、スペース時間が湾曲している場合地球のような巨大な物体によって、曲がった時間を通るあなたの動きはあなたをそれにぶつけ続けます。本当の力は、地球の地殻粒子（および椅子の座席、家の地面など）の間の電磁引力であり、地球の中心まで行くのを妨げます。
これを本当に理解するのに役立った良い本（そして7月18日13時12時31分にユーザーCalmariusによる回答の素晴らしい図）は、スティーブンホーキングによる時空の大規模構造、重力 Misner、Thorne、Wheeler、 Spacetime and Geometry 、Carrol、 Introduction to Smooth Manifolds 、Lee、その他、トポロジーと可微分多様体のコースに参加私の地元の大学で。
ええと、重力のカバーを見てください：赤道から始まるリンゴの上を這うアリを示しています。それらの初期接ベクトルは、リンゴの赤道で互いに完全に平行です。前方に這うとき、自分の基準枠内で方向を変えることはありません。同じように、自分の這うのを止められない場合はどうなりますか。自分の時間が過ぎていくのを止めることはできませんか？彼らはリンゴの上部で会う！力は彼らを引き付けませんでした。彼らはリンゴの湾曲した表面を通り抜けるだけでした。いわゆる「重力」が彼らを引き付けたかのように、互いにぶつかりました。
これまでのすべての実験で確認されているため、この重力のビューは「力」のビューよりもはるかに正確であると思います。これははるかに優れた精度です。つまり、彼らはニュートンの「重力」を暴きました。そのようなものは存在しません。さらに、測定の精度を上げても、重力を真の力のような力として理解することはできませんが、重力からさらに遠ざけることができます。 そのため、「「4つの」「力」を統合する」という考えは数学的に意味がなく、科学を普及させるための不十分な試みであるか、ほとんどの物理学者が実際にいくつかの数学を学ぶ必要があります。弦理論などすべてを知りません。他の「量子重力」の衰退ですが、それらが本当に「4つの力の統合」の結果である場合、それらはゴミ箱に捨てられる必要があり、誰かが本当に数学の本を叩き始める必要があります。
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- 最初の文を"に変更することをお勧めします。古典的なアインシュタインの絵"やそのようなものの力ではありません。これは良い答え（+1 BTW）であり、幾何学の観点から重力は知的に非常に満足のいくものだと思いますが、私の見解は"老人のように見えることがますます増えています'の視点"。私たちの幾何学者が何を考えようとも、'この世代の物理学者のかなりの割合が本当の力を考えているという事実を無視することはできません。'平らな空の背景のボソンによって媒介されます。私は個人的に"空の背景"と哲学的に苦労していますが、'は信じていません。 …
- ….可能な代替案として力の視点に言及することなく、物理的なコミュニティが何を考えているかを正確に把握することができます。実行可能な量子重力理論が受け入れられるまで、'それがそうであるかどうかはわかりません' t。ところで、私は蟻が互いにぶつかるだけのあなたの文章が本当に好きです-私は'それを覚えておく必要があります。
回答
GRの枠組みでは、重力は「ニュートンの第2法則ではなく、第1法則の結果であるため、実際には力ではありません。
時空間の各点には独自の速度空間が付加されており、体が加速せずに動くと言ったときの意味を定義できるようにするには、平行輸送（したがって重力場とも呼ばれる接続）が必要です。
任意の2次システムのより一般的な設定（つまり、ニュートンの法則を忘れた場合）では、加速場の空間はアフィン構造を持ちます。接続は、ゼロ点を選択する1つの方法です。力（または加速場）の追加の概念を持つことができるように、それをベクトル空間にします。この観点から、重力は確かに他の力と同じですが、それが選択される限り特別ですゼロと呼ばれるものとしてセン。
コメント
- これもローカルとグローバルの問題です。
- GRによると、重力は力ではありませんが、巨大な物体は崩壊します。次に、原子スケールで作用する弱い強い力など、新しい数学的救済策とハックを発明する必要があります。この力は、質量のある粒子を引っ張ったり崩壊させたりすることから押し出します。それはよりハッキーで醜くなります。ひどい畳み込みと難読化。
答え
重力が力だったとしたら、重力の時間はありません。
それでは、重力が力であり、すべてを下に引っ張ると仮定しましょう。下部と上部に1人のオブザーバーがいるタワーがあります。
上部のオブザーバーは、2つのドロップの間に$ t $を待っている2つのボールをドロップします。下のオブザーバーは、2つの落下の間でまったく同じ時間間隔$ t $を測定します。
しかし、実際には2つの時間の間に差があり、下のオブザーバーは膨張のために測定する時間が短くなります。この効果は、多くの実験によって確認されています。時間の遅れを得るには、加速する基準系が必要です。
時間の遅れの理由は、観測者の同時性の平面が、自分の時計の速度とは異なる速度で他の観測者を通過するためです。
次のグラフでは、次のことができます。青で強調表示された加速する観測者の世界線を参照してください（一定の固有加速度で加速します）。放射状の線は、彼の時計の0.2秒、0.4秒、…での同時性の平面です。他のハイパーボーラは、静止したままの点の世界線です。このオブザーバーのフレームでは、それらも加速していますが、速度は異なります。赤い点は、各ポイントの時計が1秒に達したときのイベントです。
青いオブザーバーの時計が1に当たったとき、同時に時計が1になったことを確認できます。右側のポイントは1秒前に通過しますが、左側の時計は遅れています。拡張するために曲がる必要はなく、加速するだけです。
つまり、地球上に立つと、実際には、上向きに加速する加速基準フレーム内にあり、重力は架空の力であり、加速するときに車や電車で感じるのと同じ力です。
では、地球が崩壊しないのはなぜですか。時空が曲がっているので、物事は上向きに加速しています。曲がっているので、慣性的な観測者は地球の中心に向かって落下します。しかし、この分野で「ホバリング」している私たちは、この湾曲した座標系で上向きに加速しています。
コメント
- 私はしません'ここであなたの論理に従ってください。等価原理を信じるなら、重力時間の遅れが起こります。しかし、'それが、重力が力であるかどうかの問題に論理的にどのように関連しているかわかりません。
- @BenCrowell私の論理は、力場と曲率のこと。それらは両方とも等価原理を満たしています。不思議な力があなたの体のすべての粒子を動かすかどうかを感じることはできません。あなたが自由落下しているときにそれを感じることができないのと同じように。重力が力場であり、地面に立っている場合、力が互いに打ち消し合うため、加速していません。塔の頂上にいるオブザーバーでも同じことが起こります。相対運動はなく、時計は同期しています。しかし実際には、時計は同期していません。したがって、加速するフレーム内にいる必要があり、重力は架空の力にすぎません。
回答
重力は力。出発する前に、別の投稿でここの人々を再び啓蒙する必要があるようです。
重力と電磁気のフィールドを視覚化する方法は次のとおりです：
- 想像してみてください水族館としての閉じ込め空間。水槽の中にインクを入れました。インクの密度が高いほど、重力が大きくなります。これは、光が移動する湾曲した空間/パスを視覚化したものです。質量のある粒子は、その周りに球形に分布したインクを持っています。半径dの球面には、同じ量のインクが含まれます。球面の面積は距離の2乗に比例するため、式では、フィールドフォースの距離は2乗になります。大量のオブジェクトがインクに衝突し、濃いインクのある領域に移動します。質量のある粒子が多いほど、その領域のインク/フィールドの密度が高くなります。
これにより、4次元を視覚化できます。
では、次に進みましょう。慣性力の説明に。グローバルな参照フレームを選択しない場合に主観的に参照フレームを選択すると、ユニバース/グローバル内のすべての巨大な粒子からのインクが無視され、ローカルのみにオブジェクトが含まれます。これは、絶対的な基準系があることを意味します。それは、宇宙のすべての巨大粒子の「インク」/重力を考慮に入れる基準系です。しかし、このレベルの赦免には到達できないため、実際には比較的絶対的になります。つまり、計算では重要な質量のみを考慮し、小さな質量は無視します。これは、太陽をフレームとして選択した場合に発生します。太陽から遠すぎる他の星や銀河からのインク/重力の小さな分布を無視します。エラーを含むが、それでも非常に正確な計算が得られます。
加速するとき、質量がある場合、人は重力/場の全体的な分布と相互作用し、人を初期位置（およびシステム全体のこの初期状態）に引き寄せます。これが慣性力の源です。これは現実であり、基準系の選択に関係ありません。 。参照フレームの選択は、単にグローバルインクからどれだけ無視し、計算のエラーとして受け入れたいかです。グローバルインクが多すぎる場合（地球の質量、太陽の質量）、慣性誤差を計算し、計算で処理します
これは、双子のパラドックスについて一貫して推論するためのメカニズムでもあります。参照フレームを、宇宙内の質量を持つすべての粒子のグローバル参照フレームに固定すると、1人の兄弟が「より多く」移動し、「より少ない」と相互作用する「より多くの」静止したものよりも「より多くの」インク/重力と相互作用します。重力。 双子のパラドックスは一貫して推論され、論理的になりました。絶対に相対的なものは、この基本的な現象について推論することはできません。
回答
テスト粒子の重力状態の法則によるニュートンの第2法則$ m $：
$ m_i \ frac {d ^ 2 \ vec {x}} {dt ^ 2} = G \ frac {m_g M} {r ^ 2} \ vec {e_r} $。
ここで、$ m_i $は慣性質量、$ m_g $は重力質量です。実験から、$ m_i = m_g $（極端な精度で）であることが長い間知られていますが、これは上記の方程式が試験粒子の質量に依存しないことを意味します。したがって、その軌道は重力を生成する質量M “のみに依存します。フィールド」と初期条件。したがって、同じ初期条件を持つすべてのオブジェクトは同じ速度で落下します（古い羽毛コイン実験）。
これにより、重力を幾何学的特性として説明する可能性が開かれます。一般相対性理論では、自由落下粒子の軌道は、質量Mによって生成された曲がりくねった空間の測地線（自由運動）です。一般相対性理論では、重力場の効果は、 4次元時空。したがって、一般相対性理論では、古典的な意味での重力はありません。
「一般相対性理論とニュートン物理学」の最後のポイントかもしれません。ニュートンの運動方程式と重力の表現は、正確な低エネルギーです。一般相対論的地理方程式の限界。つまり、小さな質量/低エネルギーに対する一般的な相対性の表現を無効にすると、ニュートン物理学の方程式が得られます。その意味で、古典的な重力は、はるかに複雑な重力理論の低エネルギー限界であると言えます。古典的な重力は、重力のすべての効果を物理的効果として説明するのに適しているわけではありません。低エネルギー/小質量では、ニュートン/古典物理学は私たちの性質をうまく説明しますが、高エネルギーでは、私たちの性質/実験を説明するために特別相対性理論と一般相対性理論が必要です。
「重力の現実」とは物理的な質問。 （古典的な物理的意味で）力でそれを説明することは、私たちがそれを見て測定するときに自然を説明するのには適していません。
答え
Einstienは正しいことの1つです。重力は、F = maで定義される力ではありませんが、力をエネルギーの結果として定義する場合、重力は力です。
エネルギーは方程式F =に隠されています。 ma2回。フォースに1回、加速に1回。このようにして、この方程式でエネルギーが表現されます。運動が関係している場合、エネルギーが関係しています。
アインシュタインは、重力を引き起こす時空の曲率について正しいのでしょうか。わかりませんが、時空の曲率であれば、時空の曲率はエネルギーを生み出すことができなければなりません。
「力」は、質量に作用するエネルギーの結果です。「質量」は、重力における質量の重みによって定義されます。曲率は、エネルギーまたはエネルギー源です。
F = maには、「a」のエネルギー入力と「F」のエネルギー出力があります。
エネルギーが方程式から外れる場合、エネルギーは入り、エネルギーは両側にある必要があります。
質量は、加速の観点からエネルギーを計算するために使用される媒体であり、曲率です。これは「質量」の計算に使用されます。
したがって、曲率からのエネルギーは一定の加速度として表されます。エネルギーと質量の積が質量の重量を与えます。重量として保存されたエネルギーは、別のエネルギーに転送できます。必要な手段によるエネルギーの形。しかし、重力はエネルギーを質量に入れることができるようです。
したがって、アインシュタインが重力のエネルギーに対処していなければ、彼はそれを理解するのに苦労したでしょう。重力の源が何であれ、重力は加速であり、力ではありません。力は加速度による質量ですが、重力は単なる加速度です。
それについてのことは、すべての質量が同じ速度で加速することです。これにより、常にすべてのものに異なる力が発生し、結果として力に大きな変動が生じます。
重力を一定に保ちながら、任意の瞬間に無制限の数の力を加えるにはどうすればよいですか？重力は力ではなく、力を生成するのは加速度です。
同じ振る舞いが電磁場で観察され、重力の多くの振る舞いを説明します。重力の場が異なる場合でも、それはそのまま関連しています。ジャイロスコープ効果についても説明します。金属塊を回転させると、遠心力によって回転する金属の外側と内側の電荷に差が生じます。帯電することにより、金属は「重力場」と整列します。何か違うかもしれませんが、重力の質量は磁場の質量と同じように振る舞います。
