Wat is de relatie tussen zwaartekracht en inertie?

Einstein vertelde ons dat zwaartekracht en traagheid identiek zijn.

Ja, Einstein zei dat zwaartekracht en traagheid identiek zijn, ondanks dat mensen in de commentaren vertellen jij integendeel. Dit is een veel voorkomende fout die gedeeltelijk is afgeleid van Einsteins gelijkstelling van zwaartekrachtmassa met traagheidsmassa (in zijn equivalentieprincipe), maar meestal simpelweg omdat zwaartekracht en versnelling op een ander fenomeen lijken.

Je zou kunnen zeggen dat zwaartekracht en traagheid identiek zijn, en dat het zwaartekrachtveld en de versnelling inductieve paren zijn (vergelijkbaar met het elektromagnetische veld en de elektrische stroom.) Een zwaartekrachtveld veroorzaakt versnelling en versnelling induceert een zwaartekrachtveld.

Uit Einsteins paper uit 1918: On the Foundations of the General Theory of Relativity … http://einsteinpapers.press.princeton.edu/vol7-trans/49

“Inertie en zwaartekracht zijn fenomenen die identiek van aard zijn.” – Albert Einstein

In een brief schreef Einstein in antwoord op Reichenbacher …. http://einsteinpapers.press.princeton.edu/vol7-trans/220

“Ik kom nu op de bezwaren tegen de relativistische theorie van het zwaartekrachtveld. Hier vergeet de heer Reichenbacher allereerst het doorslaggevende argument, namelijk dat de numerieke gelijkheid van traagheids- en zwaartekrachtmassa moet worden herleid tot een gelijkheid van essentie . Het is algemeen bekend dat het gelijkwaardigheidsbeginsel precies dat bewerkstelligt. Hij (zoals de heer Kottler) werpt het bezwaar op tegen het gelijkwaardigheidsbeginsel dat zwaartekrachtvelden voor eindige ruimte-tijddomeinen in het algemeen niet kunnen worden weggetransformeerd. Hij ziet niet in dat dit van geen enkel belang is. Wat alleen belangrijk is, is dat men op elk moment en naar believen (afhankelijk van de keuze van een referentiesysteem) gerechtvaardigd is om het mechanische gedrag van een materieel punt uit te leggen, hetzij door zwaartekracht, hetzij door inertie.Meer is niet nodig; om de essentiële gelijkwaardigheid van traagheid en zwaartekracht te bereiken, is het niet nodig dat het mechanische gedrag van twee of meer massas moeten verklaard kunnen worden als louter een effect van traagheid door dezelfde coördinatenkeuze. Niemand ontkent immers bijvoorbeeld dat de speciale relativiteitstheorie recht doet aan de aard van uniforme beweging, ook al kan ze niet alle versnellingsvrije lichamen samen transformeren naar een rusttoestand door een en dezelfde coördinatenkeuze. – Albert Einstein

Uit het boek van Albert Einstein: The Meaning of Relativity, pg 58

“… In feite komen we door deze opvatting uit op de eenheid van de aard van traagheid en zwaartekracht . Want volgens onze manier van kijken kan het lijken alsof dezelfde massas ofwel alleen onder invloed van traagheid (ten opzichte van K) of onder de gecombineerde werking van traagheid en zwaartekracht (ten opzichte van K ’) staan. De mogelijkheid om de numerieke gelijkheid van traagheid en gravitatie uit te leggen door de eenheid van hun aard geeft aan de algemene relativiteitstheorie, volgens mijn overtuiging, zon superioriteit ten opzichte van de opvattingen van de klassieke mechanica, dat alle ondervonden moeilijkheden als klein moeten worden beschouwd in vergelijking met de vooruitgang. ” – Albert Einstein

Hier en op andere plaatsen benadrukt Einstein specifiek de gelijkwaardigheid van zwaartekracht en traagheid, en niet alleen de gelijkwaardigheid van zwaartekracht en traagheidsmassa.

… Maar is dit waar we blijven hangen: dat zwaartekracht en traagheid beide identiek en gelijk zijn? Is zwaartekracht inertie? Of is het traagheidszwaartekracht?

Ja, dat is een soort van waar we blijven hangen.

Wat is de volgende stap dan te zeggen dat zwaartekracht en traagheid beide identiek en gelijk zijn?

De volgende stap zou zijn het oplossen van grotere detail de fysica van inertie. U kunt zoeken naar zaken als “bron van inertie” om een idee te krijgen van hoe sommige natuurkundigen in het verleden dit probleem hebben aangepakt. Ik heb het gevoel dat wanneer het mysterie van traagheid min of meer is opgelost, Einsteins bewering over de gelijkwaardigheid van zwaartekracht en traagheid zal worden gevalideerd.

Reacties

• Hartelijk dank hiervoor. Ik ‘ ben bezig met het publiceren van een roman waarin de hoofdpersoon een vergelijkbare interesse heeft als de mijne. In de laatste paragraaf stelt hij zijn proefschrift voor: “Metingen in het equivalentieprincipe met behulp van binaire pulsar gravitatielenzen om ideeën van traagheids- en gravitatiemassa in vier dimensies te evalueren. ” Het lijkt erop dat hij dat is perfect het advies van je laatste paragraaf opvolgend voor verdere studie in het veld.
• Mooi gedaan. Het zou interessant zijn om te zien wat jij (hij) in zijn proefschrift vindt.
• Dit artikel is zojuist vandaag gepubliceerd: nbcnews.com/mach/science/ … Het lijkt erop dat deze kerels mijn boekpersonage verslaan voor de studie. Nou ja.

Einstein vertelde ons dat zwaartekracht en traagheid zijn identiek. En gezien het feit dat twee verschillende massas met dezelfde snelheid vallen, denk ik dat we kunnen zeggen dat zwaartekracht en traagheid gelijk zijn …

Zoals in de opmerkingen, dit is geen nauwkeurige weergave van het equivalentieprincipe zoals Einstein er eerst over nadacht. Die “zwaartekracht en traagheidsmassa zijn gelijk” is eerder hoe het zou moeten lezen. Er zijn twee verschillende kenmerken van een lichaam: zwaartekrachtmassa en traagheidsmassa. De eerste maatstaf “is de” koppelingssterkte “van een lichaam aan een zwaartekrachtveld zoals Newton het bedacht – het meet hoeveel kracht een” gestandaardiseerd “zwaartekrachtveld op een lichaam uitoefent. De laatste meet de weerstand tegen duwen van een lichaam; het meet hoeveel impuls je aan een lichaam moet geven om zijn snelheid met een gestandaardiseerde hoeveelheid te veranderen. In meer experimentele termen: de eerste meet hoeveel een lichaam een veer zal strekken evenwicht wanneer het aan de balans wordt gehangen in een gestandaardiseerd zwaartekrachtveld. Dit laatste heeft te maken met hoe snel een lichaam beweegt nadat het is geduwd door een bepaalde gestandaardiseerde impulsschuifmachine. Op het eerste gezicht zijn dit heel verschillende experimenten en twee heel verschillende eigenschappen. En toch vallen lichamen met verschillende traagheid met dezelfde versnelling in een zwaartekrachtveld. Als dit echt waar is, dan is de enige manier waarop dit kan gebeuren als de twee verschillende eigenschappen – traagheidsmassa en zwaartekrachtmassa – precies evenredig zijn met We kunnen dan onze definities zo rangschikken dat de evenredigheidsconstante eenheid is en de twee gelijk noemen.Maar het belangrijkste resultaat dat deze gelijkheid mogelijk maakt, is proportionaliteit, en het bewijs van evenredigheid was het resultaat dat werd bevestigd door het Eötvös-experiment.

Wat is de volgende stap verder dan te zeggen dat zwaartekracht en traagheid beide identiek en gelijk zijn?

Na veel meer nadenken leidde dit Einstein naar de algemene relativiteitstheorie. In veel lekenverklaringen wordt vaak gesuggereerd dat het gelijkwaardigheidsbeginsel het belangrijkste resultaat is dat tot GTR leidt en dat GTR er op de een of andere manier voor de lezer uit springt. Dit is helemaal niet waar. Gelijkwaardigheid was een zeer vroege hint. Omdat het het allerbelangrijkste onderwerp was in de vroege artikelen van Einsteins van ongeveer 1907, krimpt het daarna terug naar de achtergrond en zijn aanwezigheid in GTR is eigenlijk vrij subtiel.

Een manier om met de hint van gelijkwaardigheid om te gaan, is door te reflecteren dat er een andere belangrijke situatie is in de klassieke fysica waar kracht op een lichaam evenredig is met zijn massa en dat is in niet-inertiële referentiekaders (zoals in de vaak aangeprezen constant versnellende ruimtelift). Vanuit het standpunt van een niet-inertiële waarnemer ervaren lichamen krachten zonder duidelijke bron in verhouding tot hun traagheidsmassa, precies zoals gebeurt bij de zwaartekracht.

Dus misschien is het oppervlak van de aarde geen traagheidsframe? In de klassieke algemene relativiteitstheorie is dit inderdaad precies wat er gebeurt. De algemene relativiteitstheorie stelt dat ruimte en tijd in het algemeen een kromme vormen (in een zeer technische betekenis – verwacht dit begrip niet te begrijpen met eenvoudige visuele afbeeldingen; zie ook hier ) spruitstuk en dat de beweging van vrije lichamen langs geodeten in dit spruitstuk loopt. Als iets niet langs een geodetische verbinding beweegt, dan is een kracht evenredig met zijn traagheid massa moet inwerken om deze niet-geodetische beweging te veroorzaken. Bovendien stelt de algemene relativiteitstheorie dat een gegeneraliseerde notie van energie aanleiding geeft tot deze kromming. Dus aan het oppervlak van een massief lichaam zoals de aarde, de stress-energie van de aarde geeft aanleiding tot ruimtetijdkromming zodat de geodeten alle trajecten zijn die versnellen naar het centrum van de aarde, met een versnelling van $ g $ op het aardoppervlak.

Niet-zwaartekrachtfysica “verprutst dit” en “zit in de weg”. Een lichaam dat naar het centrum van de aarde valt, kan dat niet doen vanwege de fysica van de vaste stof: vaste dingen zoals aardoppervlakken en voeten kunnen niet door elkaar heen. Er wordt dus een evenwicht gevonden waar de aarde de zolen van onze voeten terugduwt (of onze billen en benen als we “zitten), zodat we constant omhoog accelereren, weg van de geodetische beweging, met een snelheid van $ g $ meter per vierkante seconde versnelling.

Maar als we deze fysische processen in vaste toestand wegnemen, door bijvoorbeeld een lichaam van de rand van een tafel te laten vallen, dan zal het gedurende korte tijd een geodetische beweging ondergaan zodat we, in ons niet-traagheidsreferentiekader (stationair ten opzichte van het aardoppervlak), zie hoe het lichaam een versnelling ondergaat onafhankelijk van zijn traagheidsmassa.

Opmerkingen

• ” door bijvoorbeeld een lichaam van de rand van een tafel te laten vallen, dan zal het een korte geodetische beweging ondergaan zodat we in ons niet-traagheidsreferentieframe (stationair ten opzichte van de aarde ‘ s oppervlak), zie hoe het lichaam een versnelling ondergaat onafhankelijk van zijn traagheidsmassa. ” Hiermee bedoel je t dat het lichaam langs de kromme van de ruimtetijd tussen de tafel en de grond valt?
• @foolishmuse Ik bedoel dat het het geodetische pad door ruimte en tijd volgt totdat het de grond raakt, ja

Nou, traagheid en zwaartekracht zijn hetzelfde op fundamenteel niveau.

Inertie – Een lichaam vanwege zijn massa (energie), creëert er een dip van ruimte omheen. Die dip maakt dat er een kracht nodig is om een verandering in de toestand van het lichaam aan te brengen. Daarom veroorzaakt traagheid.

Zwaartekracht – Dezelfde dip (curve) als gevolg van massa (energie) van het lichaam manifesteert zich als zwaartekracht voor andere lichamen.

Dus hun oorsprong is hetzelfde en dat is kromming van de ruimte.

Inertie is niets anders dan de zwaartekracht van het lichaam die op zichzelf inwerkt tegen elke verandering van toestand. Daarom zijn zwaartekracht en traagheidsmassa hetzelfde.

Ik ben van mening dat zwaartekracht en traagheid dezelfde verschijnselen zijn. Het zijn twee kanten van dezelfde medaille.

Kromming van de ruimte door massa / energie van een lichaam manifesteert zich als zwaartekracht voor andere lichamen.

Dezelfde kromming van de ruimte manifesteert zich als traagheid van het lichaam, wanneer we proberen zijn rusttoestand of uniforme beweging te veranderen.

Ik zou blij zijn als iemand dit concept conceptueel of wiskundig zou breken.

Opmerkingen

• Dit is fascinerend en ik ‘ heb deze uitleg nog nooit gehoord. U zegt dat traagheid wordt veroorzaakt door de kromming in de ruimte rond de massa.Wanneer ik een massa duw (en geconfronteerd wordt met traagheid), duw ik het alleen maar ” de heuvel op ” van de curve in ruimte. Is dat wat je zegt? Dus echt zwaartekracht en traagheid zijn precies hetzelfde?
• @foolishmuse: je duwt de massa in dit geval niet omhoog, je duwt de heuvel (of de dip of de bocht) zelf. Ja, het is hetzelfde fenomeen, het enige verschil is hoe we erover praten. We praten over zwaartekracht als de invloed van de ruimtekromming van het ene lichaam op het andere. Inertie is de invloed van de ruimtekromming van een lichaam op zichzelf, tegen de verandering van zijn staat van beweging / rust. Beide worden veroorzaakt door kromming van de ruimte. Dat is de reden waarom de twee massas hetzelfde zijn, omdat het dezelfde massa is die de twee veroorzaakt. Je hoeft geen aandacht te schenken aan -ve stemmen, er zijn een paar bekrompen mensen.
• Bedankt. Het andere deel van je eerdere antwoord waar ik wat meer over nodig heb, is de manier waarop je ‘ massa en energie hebt gelijkgesteld met betrekking tot de buiging van de ruimtetijd. Ik begrijp hoe massa en energie hetzelfde zijn onder e = mc2. Wat ik ‘ m me afvraag, is of het de energie is die het buigen van de ruimtetijd veroorzaakt? Of is het de massa? Of kunnen ze niet worden gescheiden voor deze discussie en wat de oorzaak is van het buigen van ruimtetijd wordt massa-energie genoemd?
• @foolishmuse: Je hebt dit nooit gehoord omdat dit waarschijnlijk in geen enkel boek of natuurkundeliteratuur wordt genoemd. Het is mijn eigen denken. Ik zou onder de indruk zijn als iemand het conceptueel of wiskundig kan afkeuren.
• @foolishmuse: Energie en rustmassa kunnen in dit geval waarschijnlijk niet worden gescheiden. Maar dit wordt een beetje ingewikkeld (of niet duidelijk voor mij) als je kinetische energie gaat opnemen. Maar dit zou er niet toe moeten doen in termen van begrip van het basisconcept van inertie / zwaartekracht. Misschien wilt u verder verkennen door KE in het proces op te nemen. Ik moet meer nadenken, maar ik denk niet dat de gelijkwaardigheid van zwaartekracht / traagheid zal veranderen.

Zwaartekracht en inertie zijn niet hetzelfde. Inertie is de “verandering” van het zwaartepunt. Als zwaartekracht en inertie hetzelfde zijn, dan is er geen verschil tussen een snelle bal en een gebogen bal!