Care este relația dintre gravitație și inerție?

Einstein ne-a spus că gravitația și inerția sunt identice.

Da, Einstein a spus că gravitația și inerția sunt identice, în ciuda faptului că oamenii din comentarii spun tu contrar. Aceasta este o eroare comună derivată parțial de echivalarea lui Einstein a masei gravitaționale cu masa inerțială (în principiul său de echivalență), dar mai ales pentru că gravitația și accelerația arată ca un fenomen diferit.

Ați putea spune că gravitația și inerția sunt identice și că câmpul gravitațional și accelerația sunt perechi inductive (asemănătoare cu câmpul electromagnetic și curentul electric.) Un câmp gravitațional induce accelerație, iar accelerația induce un câmp gravitațional.

Din lucrarea lui Einstein din 1918: Despre fundamentele teoriei generale a relativității … http://einsteinpapers.press.princeton.edu/vol7-trans/49

„Inerția și gravitația sunt fenomene identice în natură.” – Albert Einstein

Într-o scrisoare pe care Einstein a scris-o ca răspuns la Reichenbacher …. http://einsteinpapers.press.princeton.edu/vol7-trans/220

„Acum mă întorc la obiecțiile împotriva teoriei relativiste a câmpului gravitațional. Aici, Herr Reichenbacher uită în primul rând argumentul decisiv și anume că egalitatea numerică a masei inerțiale și gravitaționale trebuie trasată la o egalitate a esenței . Este bine cunoscut faptul că principiul echivalenței realizează exact acest lucru. El (ca Herr Kottler) ridică obiecția împotriva principiului echivalenței că câmpurile gravitaționale pentru domeniile spațiu-timp finite în general nu pot fi transformate. El nu reușește să vadă că acest lucru nu are nicio importanță. Ceea ce este important este doar că cineva este justificat în orice moment și după bunul plac (în funcție de alegerea unui sistem de referință) pentru a explica comportamentul mecanic al unui punct material fie prin gravitație, fie prin inerție.Nu este nevoie de mai mult; pentru a realiza echivalența esențială a inerției și a gravitației nu este necesar ca comportamentul mecanic al a două sau mai multe mase trebuie să fie explicabile ca un simplu efect de inerție prin aceeași alegere a coordonatelor. La urma urmei, nimeni nu neagă, de exemplu, că teoria relativității speciale face dreptate naturii mișcării uniforme, chiar dacă nu poate transforma împreună toate corpurile fără accelerație într-o stare de repaus prin aceeași alegere de coordonate. ” – Albert Einstein

Din cartea lui Albert Einstein: The Meaning of Relativity, pg 58

„… De fapt, prin această concepție ajungem la unitatea naturii inerției și a gravitației . Căci conform modului nostru de a-l privi, aceleași mase pot părea fie sub acțiunea de inerție singură (față de K), fie sub acțiunea combinată de inerție și gravitație (față de K ’). Posibilitatea de a explica egalitatea numerică a inerției și a gravitației prin unitatea naturii lor oferă teoria generală a relativității, conform convingerii mele, o astfel de superioritate față de concepțiile mecanicii clasice, încât toate dificultățile întâmpinate trebuie considerate ca fiind mici în comparație cu progresul. ” – Albert Einstein

Aici și în alte locuri, Einstein subliniază în mod specific echivalența gravitației și inerției și nu doar echivalența masei gravitaționale și inerțiale.

… Dar aici suntem lăsați atârnați: gravitația și inerția sunt identice și egale? Inerția gravitațională este? Sau este gravitația de inerție?

Da, cam așa suntem lăsați agățați.

Care este următorul pas dincolo de a spune că gravitația și inerția sunt identice și egale?

Următorul pas ar fi rezolvarea în mai mare detaliază fizica inerției. Puteți căuta lucruri precum „sursa de inerție” pentru a vă face o idee despre modul în care unii fizicieni din trecut au abordat această problemă. Sentimentul meu este că atunci când misterul inerției este mai mult sau mai puțin rezolvat, afirmația lui Einstein asupra echivalenței gravitației și inerției va fi validată.

Comentarii

• Vă mulțumesc foarte mult pentru acest lucru. Am ‘ în proces de publicare a unui roman în care personajul principal are un interes similar cu al meu. În paragraful final, el propune teza sa de doctorat „Măsurări în principiul echivalenței utilizând lentila gravitațională pulsară binară pentru a evalua ideile de masă inerțială și gravitațională în patru dimensiuni. ” Se pare că el este urmând perfect sfaturile din ultimul paragraf pentru studii suplimentare în domeniu.
• Frumos. Ar fi interesant să vezi ce găsești tu (el) în teza sa.
• Acest articol tocmai a fost publicat astăzi: nbcnews.com/mach/science/ … Se pare că acești semeni au învins personajul meu de carte la studiu. Ei bine.

Einstein ne-a spus că gravitația și inerția sunt identice. Și din faptul că două mase diferite cad în același ritm, cred că putem spune că gravitația și inerția sunt egale …

La fel ca în comentarii, aceasta nu este o redare exactă a principiului echivalenței, deoarece Einstein a meditat mai întâi asupra acestuia. Mai degrabă, că „gravitația și masa inerțială sunt egale” este modul în care ar trebui citit. Există două caracteristici distincte ale unui corp – masa gravitațională și masa inerțială. Prima măsură „forța de cuplare” a unui corp „la un câmp gravitațional așa cum a conceput-o Newton – măsoară cât de multă forță exercită un câmp gravitațional„ standardizat ”asupra unui corp. Acesta din urmă măsoară rezistența unui corp la „împingere”; măsoară cât de mult impuls trebuie să-i dați unui corp pentru a-i modifica viteza cu o cantitate standardizată. În termeni mai experimentali: primul măsoară cât de mult un corp va întinde un arc echilibru atunci când este agățat de balanță într-un câmp gravitațional standardizat. Acesta din urmă este legat de cât de repede se mișcă un corp după ce este împins de o mașină de împins impulsuri standardizată dată. Pe față, acestea sunt experimente foarte diferite și două foarte diferite Cu toate acestea, corpuri de diferite inerții cad la aceeași accelerație într-un câmp gravitațional. Dacă acest lucru este adevărat, atunci singurul mod în care acest lucru se poate întâmpla este dacă cele două proprietăți diferite – masa inerțială și masa gravitațională – sunt exact proporționale cu Putem apoi să ne aranjăm definițiile astfel încât constanta de proporționalitate să fie unitate și să le numim egale.Dar rezultatul cheie care permite această egalitate este proporționalitatea, iar demonstrația proporționalității a fost rezultatul confirmat de experimentul Eötvös.

Care este următorul pas dincolo spunând că gravitația și inerția sunt identice și egale?

După mult mai multe meditații, acest lucru l-a condus pe Einstein către teoria generală a relativității. În multe explicații laice este adesea implicat faptul că principiul echivalenței este rezultatul cheie care duce la GTR și că GTR ar trebui cumva să iasă la iveală pentru cititor. Acest lucru nu este deloc adevărat. Echivalența a fost un indiciu foarte timpuriu. După ce a fost subiectul foarte important trompetat în ziarele timpurii ale lui Einsteins din 1907, acesta se restrânge în fundal ulterior și prezența sa în GTR este de fapt destul de subtilă.

Un mod de a face față indiciului echivalenței este să reflectăm că există o altă situație importantă în fizica clasică în care forța asupra unui corp este proporțională cu masa sa și care se află în cadre de referință non-inerțiale (cum ar fi în ascensorul spațial deseori susținut cu accelerare constantă). Din punctul de vedere al unui observator non-inerțial, corpurile experimentează forțe fără sursă evidentă proporțional cu masa lor inerțială, exact așa cum se întâmplă pentru gravitație.

Deci poate că suprafața Pământului nu este un cadru inerțial? Într-adevăr, în relativitatea generală clasică, exact asta se întâmplă. Relativitatea generală postulează că spațiul și timpul formează o curbă generală (într-un foarte sens tehnic – nu vă așteptați să înțelegeți această noțiune cu imagini vizuale simple; vezi și aici ) colector și că mișcarea corpurilor libere este de-a lungul geodeziei în acest colector. Dacă ceva nu se mișcă de-a lungul unei geodezii, atunci o forță proporțională cu inerțialul său masa trebuie să acționeze pentru a da naștere acestei mișcări non-geodezice. Mai mult, relativitatea generală postulează că o noțiune generalizată de energie dă naștere acestei curburi. Deci, la suprafața unui corp masiv precum Pământul, energia de stres a Pământului dă naștere la o curbură spațiu-timp astfel încât geodezicele să fie toate traiectorii care accelerează spre centrul Pământului, la o accelerație de $ g $ pe suprafața Pământului.

Cu toate acestea, fizica non-gravitațională „încurcă acest lucru” și „se împiedică”. Un corp care cade spre centrul Pământului nu poate face acest lucru din motive de fizică în stare solidă: lucrurile solide, cum ar fi suprafețele Pământului și picioarele, nu pot trece unul pe altul. Deci, se găsește un echilibru în care Pământul se împinge înapoi pe tălpile picioarelor noastre (sau pe fundul și picioarele noastre dacă stăm), astfel încât să accelerăm constant în sus, departe de mișcarea geodezică până la tonul de $ g $ metri pe secundă pătrată accelerație.

Dar dacă luăm aceste procese fizice în stare solidă, prin aruncarea unui corp de la marginea unei mese, să zicem, atunci aceasta va suferi pe scurt mișcare geodezică astfel încât noi, în cadrul nostru de referință non-inerțial (staționar față de suprafața Pământului), vedeți corpul care suferă o accelerație independentă de masa sa inerțială.

Comentarii

• ” prin scăderea unui corp de la marginea unei mese, să zicem, apoi va suferi pe scurt mișcare geodezică astfel încât noi, în cadrul nostru de referință non-inerțial (staționar față de Pământ ‘ s suprafață), vedeți corpul care suferă o accelerație independentă de masa sa inerțială. ” Prin aceasta înțelegeți t dacă corpul cade de-a lungul curbei spațiu-timp între masă și sol?
• @foolishmuse vreau să spun că urmează calea geodezică prin spațiu și timp până când lovește solul, da

Ei bine, inerția și gravitația sunt aceleași la nivel fundamental.

Inerția – Un corp datorat masei sale (energie), creează o scufundare de spațiu în jurul său. Această scufundare face necesară o forță pentru a face o schimbare în starea corpului. Prin urmare, cauzează inerție.

Gravitația – Aceeași scădere (curbă) datorată masei (energiei) corpului se manifestă ca gravitație pentru alte corpuri.

Deci, originea lor este aceeași și asta este curbarea spațiului.

Inerția nu este altceva decât gravitația corpului care acționează asupra sa împotriva oricărei schimbări de stare. Prin urmare, masa gravitațională și inerțială sunt aceleași.

Opinia mea este că gravitația și inerția sunt aceleași fenomene. Sunt două fețe ale aceleiași monede.

Curbarea spațiului prin masa / energia unui corp se manifestă ca gravitație pentru alte corpuri.

Aceeași curbare a spațiului se manifestă ca inerția corpului, când încercăm să-i schimbăm starea de repaus sau mișcarea uniformă.

Aș fi fericit dacă cineva aruncă această vedere conceptual sau matematic.

Comentarii

• Acest lucru este fascinant și eu ‘ nu am auzit niciodată această explicație. Spuneți că inerția este cauzată de curba din spațiul din jurul masei.Când împing o masă (și mă confrunt cu inerția) tot ce fac cu adevărat este să o împing ” pe deal ” al curbei din spaţiu. Asta spui? Deci gravitatea și inerția sunt exact aceleași?
• @foolishmuse: nu împingeți masa în sus în acest caz, ci împingeți dealul (sau scufundarea sau curba) în sine. Da, este același fenomen, singura diferență este modul în care vorbim despre ele. Vorbim despre gravitație ca o influență a curburii spațiale a unui corp asupra altuia. Inerția este influența curburii spațiale a unui corp asupra sa, împotriva schimbării stării sale de mișcare / repaus. Ambele sunt cauzate de curbura spațiului. De aceea cele două mase sunt aceleași pentru că este aceeași masă care le provoacă pe cele două. Nu trebuie să fiți atenți la voturile -ve, există unii oameni cu minte apropiată acolo.
• Mulțumesc. Acum, cealaltă parte a răspunsului dvs. anterior, despre care am nevoie de ceva mai mult, este modul în care ‘ ați echivalat masa și energia în ceea ce privește îndoirea spațiului-timp. Înțeleg cum masa și energia sunt același lucru sub e = mc2. Ce mă întreb ‘ este dacă energia este cea care provoacă îndoirea spațiului-timp? Sau este masa? Sau nu pot fi separați pentru această discuție și ceea ce cauzează îndoirea spațiu-timpului este ceva numit masenergie?
• @foolishmuse: Nu ați auzit niciodată acest lucru, deoarece probabil că acest lucru nu este menționat în nicio carte sau literatura de fizică. Este propria mea gândire. Aș fi impresionat dacă cineva îl poate dezaproba conceptual sau matematic.
• @foolishmuse: Energia și masa de odihnă, în acest caz, probabil că nu pot fi separate. Dar acest lucru devine puțin complicat (sau nu este clar pentru mine) atunci când începeți să includeți energia cinetică. Dar acest lucru nu ar trebui să conteze în ceea ce privește înțelegerea conceptului de bază al inerției / gravitației. Poate doriți să explorați mai departe prin includerea KE în proces. Trebuie să gândesc mai mult, dar nu cred că echivalența gravitației / inerției se va schimba.

Gravitația și inerția nu sunt la fel. Inerția este „schimbarea” centrului de greutate. Dacă gravitația și inerția sunt aceleași, atunci nu există nicio diferență între o minge rapidă și o minge curbată!