Если гравитация не является силой, то почему мы учим в школе, что это так?

Я немного изучил общую теорию относительности Эйнштейна и понимаю, что в ней утверждается, что гравитация — это не сила, а скорее эффект объектов, искривляющих пространство-время. Если это так, то почему в средней школе нас учат, что это сила?

Хотя это хороший вопрос, это не вопрос концептуальной физики, и любой данный ответ может быть только мнением. Голосование за закрытие.
Возможные дубликаты: physics.stackexchange.com/q/61899/2451 и ссылки там.
Дело не в физике, а в подходах к образованию. Большая часть образования строится на упрощениях и маленькой лжи — их обычно достаточно для понимания, которое вам требуется в средней школе (и большую часть жизни в жизни). Настоящие дела редко приходят раньше колледжа.
Хотя я согласен с тем, что это вопрос физического образования , а не вопрос физики , он подразумевает более важный вопрос « Почему физику традиционно преподают таким образом», который имеет отношение как к физикам, так и к тем, кто изучает физику. Настолько уместный и фактически фундаментальный, что я считаю, что это один из лучших вопросов, которые можно задать на этом сайте.
Я согласен с тем, что сказал @dotancohen. Вы не можете ожидать, что нарисуете многоугольник, и тогда любой вопрос, который хоть немного выходит за рамки, является материалом «голосование закрыто». Иногда кто-то попадает в очередь, и тогда необходимо оценить добавленную стоимость сайта. Не поднимай Шелдона. Я думаю, что это может быть помечено как дубликат, как заявил Qmechanic. (дублирование не снижает ценность сайта. Это просто способ связать вопросы).
Я считаю, что дубликаты похожи на символические ссылки. Я часто добираюсь до хороших вещей, гуглив дубликаты!
Это модель. Возможно/вероятно/определенно/не знаю, эйнштейновская физика и квантовая физика тоже просто модели.
Идея о том, что «центробежная сила» — это сила, еще менее верна, но во многих ситуациях она по-прежнему полезна.
@dotancohen, независимо от вашего энтузиазма по поводу этого вопроса, вопрос «почему X так учат» явно и объективно не является вопросом концептуальной физики и, следовательно, выходит за рамки этого сайта. Вы можете не соглашаться, но вы не можете изменить этот простой факт.
@Mindwin, поскольку этот вопрос объективно не является вопросом концептуальной физики, ваше мнение о том, что он «чуть-чуть» выходит за пределы, просто глупо. Как я уже писал, это хороший вопрос (и интересный тоже), но, опять же, вопрос «Почему X учат таким образом» объективно не является вопросом концептуальной физики.
@AlfredCentauri Немного глупостей — это хорошо. И под капотом этого вопроса есть концептуальная физика. Я согласен с Qmechanic в том, что это дубликат связанного вопроса, но все еще в рамках сайта IMO. Тот факт, что сообщество не закрыло вопрос голосованием, также подтверждает это. Это не черно-белый или оттенки серого, это глубина цвета 2 ^ 32.
Это из-за одной из многих двусмысленностей в английском языке: некоторые формы энергии (часто опосредованные материей), которые проявляют силу, относятся к силам AS, а другие нет, кроме как в переносном смысле. (Вы можете сказать о ком-то, кто необычайно спонтанен и энергичен, что «они — сила природы», но вы поймете, что намекаете на их поведение, а не на их истинную природу.) Физически гравитация — это форму пространства, насколько мы смогли последовательно описать его в пространственных масштабах, к которым у нас есть некоторый сенсорный доступ.

Ответы (11)

Потому что ньютоновская гравитация , где она действительно считается силой, является достаточно хорошим приближением к ситуациям, которые вы рассматриваете в средней школе (и за ее пределами).

Общие релятивистские эффекты очень слабы в обычных масштабах, на которые мы, люди, смотрим, и было бы излишним вводить полномасштабный механизм общей теории относительности (который требует значительно более сложной математической обработки, чем обычные ньютоновские силы) для обработки ситуаций, когда ошибка вызванные только использованием ньютоновской версии, пренебрежимо малы.

Кроме того, даже в общей теории относительности вы все еще можете рассматривать воздействие на движущиеся частицы как «силу», точно так же, как вы можете рассматривать центробежную силу как фиктивную силу, которая появляется во вращающихся системах координат, см. также ответы на вопрос « Почему? » нужно ли нам по-прежнему думать о гравитации как о силе?

Очень хороший ответ. Должен помнить об этом, когда приводится подобная «ложь детям» аргументы.
Это не столько "ложь", сколько "упрощение". Кроме того, весьма вероятно, что общая теория относительности не является полной картиной гравитации, поскольку она несовместима с квантовой механикой.
Даже если это «ложь», на самом деле это ложь о значении слова «сила». Это ложь о реальности только в той мере, в какой вы скрываете тот факт, что, например, ньютоновская гравитация неверно определяет орбиту Меркурия. Поскольку слово «сила» — это всего лишь терминология, я не уверен, что действительно важно «лгать» о нем в смысле использования разных значений в разных контекстах. Вы можете называть гравитацию бананом, если хотите, если ваша теория определяет, как работают бананы. Это становится проблемой только в том случае, если вы позволяете людям ожидать, что это определение верно и в отношении фруктов.
... так что, как вы говорите, центробежная сила - это сила в «теории вращающихся систем отсчета», а в «теории инерционных систем отсчета» такой силы нет. Совершенно бессмысленно болтать о том, что это не «настоящая» сила, помимо проведения этого различия. Особенно стоя на планете.
@SteveJessop Нет, ты точно не имеешь в виду банан. Наверняка вы имеете в виду самку трубкозуба .
Аппроксимации, связанные с используемыми масштабами, могут вводить в заблуждение, поэтому я думаю, что лучше использовать номинальное описание, а не антропное. Зачем изучать то, что вам придется отменить?
Но неужели так сложно «отменить» представление о гравитации как о силе? Я предполагаю, что каждый здесь прошел через это в какой-то момент, когда столкнулся с общей теорией относительности.

Даже если мы ограничимся ньютоновской концепцией мира, сил не существует . Существенная вещь, которая недостаточно подчеркивается при обучении физике, состоит в том, что физика (во всем своем чуде) есть не что иное, как математическая модель реальности, которую мы воспринимаем. Рассматриваете ли вы ньютоновскую механику, теорию относительности или квантовую механику.

Ни координат, ни векторов, ни чего подобного в реальности нет. Мы используем эти математические инструменты, чтобы придать смысл и связать — и, надеюсь, объяснить — измерения и наблюдения, которые мы делаем. Этот подход имел огромный успех как в более или менее прямых приложениях (вспомните НАСА или многие передовые технологии), так и в теоретических достижениях, таких как квантовая механика (где правильное обобщение гамильтоновского формализма каким-то волшебным образом объясняет вещи на уровне частиц). ).

В частном случае сил обратите внимание, что вы никогда не измеряете силу. То, что вы измеряете, — это его последствия (чаще всего смещение или изменение тока или многое другое), и вы интерпретируете это изменение, используя ньютоновскую модель, как действие силы.

«Все модели ошибочны. Некоторые из них полезны».
«Нет номеров». - из фильма ЛЮСИ
Провокационно подчеркивать, что «сил не существует» на подобном научном форуме. Что значит существование чего-то? Существуют ли атомы? Существует ли дерево? Существует ли число 2? Существует ли Интернет? Это философские и онтологические вопросы, а не физические, и они подчинены многим различным позициям и теориям. Я полагаю, что утверждение «силы не существуют» само по себе является упрощением, предназначенным в качестве учебного пособия.
Говоря о ньютоновской механике, я бы использовал слово «существует» для вещей, которые можно измерить. Силы не могут быть измерены; они выводятся с помощью ранее существовавшей ньютоновской теории путем измерения перемещений (т. е. расстояний). Если у вас нет теории, у вас нет сил. Вам не нужна теория, чтобы зафиксировать присутствие дерева, так что деревья существуют, если только вы не отрицаете реализм (и в таком случае зачем вообще заниматься физикой). Цифры 2 не существует, но это не касается физики,
Вы верите, что дерево существует, потому что можете его видеть и чувствовать. Чувство работает с силами, в конечном счете, и зрение (например, электрические силы внутри нервов). Итак, откуда вы знаете, что дерево действительно существует и не является результатом какой-то другой, более фундаментальной сущности? Все это заканчивается вопросом, способны ли мы, человеческие существа, вообще схватывать окружающую нас реальность, или же мы просто видим то, что способны обрабатывать наше тело и разум... С философской точки зрения это очень интересно, но для обучения это имеет большое значение. бесполезно имхо.
Как я намекнул в своем предыдущем комментарии, решаем ли мы верить своим чувствам — это выбор; если мы этого не делаем (т. е. отрицаем реализм), то обсуждать физику не имеет смысла. И областью такого выбора является философия. Вы говорите, что «чувство работает с силами»; Я говорю нет. «Сила» — это математическая сущность в рамках ньютоновской теории. Это часть математической модели, предсказания которой описывают наши измерения с поразительной точностью, но это не более чем модель.
@MartinArgerami «В реальности нет ни координат, ни векторов, ни чего-либо подобного». Можем ли мы сказать то же самое о массе, энергии и заряде?
@adosar: Да. Подумай об этом. Как измерить «массу»? Со шкалой? По его действию на другое тело? В обоих случаях вы измеряете перемещение (т.е. расстояние) и используете теорию для определения массы. То же самое с энергией, то же самое с зарядом. Мы почти никогда ничего не измеряем напрямую и всегда интерпретируем наши измерения в свете теории.
@MartinArgerami Итак, мы можем сказать, что теория Ньютона была всего лишь приближением к теории гравитации Эйнштейна? И что теория Эйнштейна более верна, потому что математика, которую он использовал, более точна?
Физика всегда будет приближением. Единственный способ проверить наши теории «в действительности» — это сравнить их с измерениями. Они всегда будут приблизительными (и в любом случае всегда есть вероятность того, что какое-то новое измерение не будет соответствовать теории), поэтому нет никакой возможности быть уверенным, что наша теория описывает то, что происходит «на самом деле». Я предлагаю вам взглянуть на книгу Вигнера « Необоснованная эффективность математики в естественных науках » .
Физика — это не просто «математическая модель реальности, которую мы воспринимаем». Это неверно. Если Вселенная непротиворечива среди множества наблюдателей, она должна действовать в соответствии с некоторым взаимоприемлемым набором четко определенных законов. Принимая это за разумное определение математики, Вселенная должна быть математической. Задача состоит в том, чтобы просто выяснить, какие законы. Ньютоновская гравитация правильная? Да, это приближение общей теории относительности при низкой энергии. Является ли общая теория относительности аппроксимацией некоторой квантовой теории? Вероятно. Однако должна быть одна единственная теория, из которой все остальные являются приближениями.
"Это должно"? Это не имеет для меня смысла; в психологии много последовательности, и никто не пытается использовать математику для ее описания. Физические теории построены на основе вещей, которые мы можем измерить. Мы понятия не имеем, насколько важны вещи, которые мы можем измерить, а теории (или, по крайней мере, их применимость) ограничены недостатком точности наших измерений. И поэтому не очевидно, что описывать Вселенную математическими терминами, что человечеству потребовалось более 2000 лет культуры, чтобы кто-то подумал, что «очевидно», что математика - это правильный язык для ее описания.
@MartinArgerami Я не писал, что это «очевидно», поэтому не уверен, что вы отвечаете на мой комментарий. Однако, чтобы ответить на ваш вопрос, что означает существование? Одно определение - это когда два произвольных независимых наблюдателя могут договориться об измерениях события. Тогда должен существовать единый универсальный закон, определяющий/определяющий исход события. Бывший. если Боб измеряет черную дыру, а Алиса почему-то не может, существует ли она? Не с этим определением. Тогда по определению то, что заставляет что-то существовать, — это его способность быть измеренной, а не наша способность это измерить.
«Тогда должен существовать единый универсальный закон, определяющий исход события». Это "очевидно" в ваших рассуждениях. И нет, вовсе нет. Удивительно, как физики, используя очень абстрактную математику, могут описать поведение многих очень точных измерений. Но это не что иное, как чудо. Вигнер назвал это «неразумным». Ваше утверждение предполагает, что Вселенная ведет себя когерентно, изотропно и т. д. Это кажутся хорошими предположениями, но это всего лишь предположения. (продолжение)
И причина, по которой применяются более сложные математические модели, частично заключается в том, что физики умеют «менять правила». Поведение субатомных частиц не подчиняется общим «законам» физики, как они понимались до 19 века. Что (гениальные) физики сделали, так это изменили то, как мы интерпретируем меры, и вы получили квантовую механику. А что касается вашей концепции «существования», если и Алиса, и Боб получают одинаковую меру, как это гарантирует, что Чарли получит одну и ту же меру?
@MartinArgerami «очевидный», «абстрактный», «точный», «необоснованный»: субъективные термины. Квантовая механика появилась раньше нас. Давайте представим, что законы различаются от наблюдателя к наблюдателю. Загадка: если А делает η , B уходит в черную дыру. Если А делает ξ , B остается вблизи A. По законам B A ξ , по законам А А делает η . Могут ли A и B взаимодействовать после η или же ξ случилось? Что измеряет С? Парадокс. Исход событий должен быть последовательным для любого данного наблюдателя, поэтому должен существовать универсальный закон, который диктует результаты. С удовольствием продолжу общение в чате, если хотите.
(давно здесь не был). QM — человеческое изобретение, так что наверняка его не было «там» до того, как появились мы. Это настолько человеческое изобретение, что вместо того, чтобы пытаться описать что-то внутреннее, оно формулируется в терминах измерений. Что касается «законов различаются от наблюдателя к наблюдателю», вы когда-нибудь слышали об относительности? Они отличаются. Вы утверждаете, что вселенная совершенно когерентна; и я согласен с этим с точки зрения личных ощущений, но это не точка зрения, которую вы можете защищать с научной точки зрения. Это предположение, которое мы делаем, потому что оно, кажется, работает именно так.

Тим Б. считает, что это пример лжи детям. Я полностью не согласен; на мой взгляд, это пример идеализации, которой должна заниматься каждая модель в любой отрасли науки. Как однажды написал Джордж Э.П.Бокс:

По сути, все модели ошибочны, но некоторые из них полезны.

Это не ложь, это называется заниматься наукой. Следовательно, учение о том, что гравитация — это сила, становится нечестным только в том случае, если учителю не удается указать на тот факт, что ньютоновская гравитация — это просто модель гравитационного взаимодействия, и что практически все модели ошибочны, включая ОТО и квантовую гравитацию. Короче говоря, я думаю, что гравитация предоставляет прекрасную педагогическую возможность обсудить практику науки и философию науки в классе; и поэтому, если все сделано правильно, это не может считаться примером лжи детям.

Здесь есть небольшая тонкость. Насколько известно, возможно открыть теорию всего (ToE), которая не только объясняет все явления, о которых мы знаем в настоящее время, но фактически объясняет все явления, о которых мы можем когда-либо узнать, и все сущности. мы можем когда-либо взаимодействовать с.

Но даже если какая-то исследовательская программа обнаружит ToE, мы, по сути, никак не сможем узнать, что это ToE. Чтобы полностью не задушить физику, мы всегда должны предполагать, что могут быть и другие явления, о которых еще никто не знает, даже если предпочитаемый в настоящее время ToE, кажется, объясняет все известные явления.

Конечно, мы были в такой ситуации раньше; долгое время считалось, что ньютоновская механика — это ТОС, способная объяснить практически всю физику. Как же мы ошибались и как повезло, что некоторые мыслители отказались признать, что физика по существу «сделана»!

+1 Хотя это и не касается физики, это отличный момент, который не учитывается другими ответами. Замечательный комментарий CF JS к одному из ответов: «Все модели неверны. Некоторые из них полезны».
Итак, когда «ребенок» (возраст 3-127 лет, как кто-то упомянул) понимает, что все, чему его учат, является приближением, моделью, концепцией, «ложью», упрощением, аналогией и т. д. Что они должны думать тогда? Это похоже на старый анекдот, когда один доктор говорит другому: «Когда мы перестанем заниматься медициной и начнем заниматься ею по-настоящему ?» Когда появляется реальность?
Если ей преподают правильно, люди должны знать, что физика — это только модели. Но они оказались очень полезными, и во многих случаях вы даже принимаете небольшие ошибки для простоты. «Реальность» в физике — это эксперименты, в которых вы можете проверить, насколько хорошо ваша модель предсказывает результат эксперимента.

Это пример «лжи детям».

https://en.wikipedia.org/wiki/Ложь-детям

Поскольку некоторые темы могут быть чрезвычайно трудными для понимания без опыта, одновременное введение ученику или ребенку полного уровня сложности может быть непосильным. Следовательно, элементарные объяснения упрощаются таким образом, что урок становится более понятным, хотя и неправильным с технической точки зрения. Ложь детям должна в конечном итоге быть заменена более изощренным объяснением, которое ближе к истине.

... где «ребенок» определяется как человек в возрасте от 3 до 127 лет, который либо еще не знал физики, либо имел ее, но решил специализироваться на гуманитарных науках, праве, инженерии, информатике, кулинарии, продажах, живописи, ремонте автомобилей, Политика, религия - ну почти все.
@WoJ Да, в значительной степени. Есть несколько хороших объяснений концепции «лжи детям», написанных Джеком Коэном, Яном Стюартом и Терри Пратчеттом. Это намеренно провокационное название того, что на самом деле является очень распространенной практикой.
Бритва Дотана : Незначительная неточность может избавить от длинных объяснений.
@dotancohen Мне нравится эта бритва! В нем даже достаточно коварных словечек вроде «незначительный», чтобы не быть ложью детям само по себе!
Исходя из этого, каждая модель является ложью для детей.
@gerrit Только в том случае, если модель представлена ​​​​как абсолютно правильная.
@TimB И хороший учитель физики научит детей концепции моделей, и когда умный любознательный ребенок спросит дальше, он должен сказать этому ребенку, что ньютоновская модель лишь приблизительно верна, но достаточно хороша для повседневного использования.
@gerrit, хороший учитель физики скажет каждому ребенку, что ньютоновская физика верна лишь приблизительно, и объяснит, что то же самое верно для всей физики и, в более общем смысле, для всей науки. Сохранение таких основных идей для любознательных детей не имеет абсолютно никакого смысла.
@goblin Может быть.
с комментарием @WoJ могу смело сказать, что этот ответ не точен!

Я хотел бы подойти к этому вопросу с несколько иной точки зрения и отметить, что большинство физиков считают, что гравитация на самом деле является силой. Великий триумф современной физики элементарных частиц, стандартная модель, содержит сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия. Эти силы представлены в стандартной модели наличием носителей силы (калибровочных бозонов со спином 1): глюонного, W- и Z-бозона и фотона соответственно, которые связываются с частицами с зарядом (электрослабым или цветным). Стандартная модель — это квантовая теория поля. При исследовании структуры вещества при высоких энергиях это представление необходимо. Однако при низких энергиях можно построить эффективные теории гораздо проще. Уравнения Максвелла являются одним из примеров. Точно так же большинство физиков считают, что уравнения общей теории относительности (Эйнштейна) s уравнения) являются низкоэнергетическим решением квантовой полевой теории гравитации. Таким образом, естественно предположить, что при некотором большом масштабе энергии уравнения Эйнштейна нарушаются (например, при приближении к центру черной дыры). Проблема в том, что переносчик силы для гравитации (гравитон) должен быть частицей со спином 2, в отличие от других носителей силы, и оказывается очень трудным построить непротиворечивую квантовую теорию поля калибровочных частиц со спином 2. В настоящее время теория струн является ведущим кандидатом на роль такой теории. в отличие от других носителей силы, и оказывается очень трудным построить непротиворечивую квантовую теорию поля калибровочных частиц со спином 2. В настоящее время теория струн является ведущим кандидатом на роль такой теории. в отличие от других носителей силы, и оказывается очень трудным построить непротиворечивую квантовую теорию поля калибровочных частиц со спином 2. В настоящее время теория струн является ведущим кандидатом на роль такой теории.

Таким образом, в процессе обучения на физика человек сначала узнает, что гравитация — это сила Ньютона, затем, что это на самом деле результат пребывания в искривленном пространстве, согласно Эйнштейну, а затем, что это действительно должна быть сила! Кому мы присвоим этот последний урок, похоже, еще предстоит решить.

Также стоит подчеркнуть, что, хотя полностью непротиворечивая, УФ-полная теория гравитации сложна, гравитон на самом деле является особенностью низкоэнергетической теории эффективного поля для гравитации. Так что имеет смысл говорить о гравитонах даже без полной квантовой теории гравитации. +1 за подчеркивание того, что гравитация - это сила (даже в общей теории относительности), несмотря на разговорное мнение, что ОТО почему-то говорит, что это не так.
Спасибо за разъяснение этого момента. Я должен был сказать, что теория струн является ведущим кандидатом на УФ-полную теорию гравитации, которая включает гравитон при работе с низкими энергиями.
Неабелевы «силы» на самом деле не являются силами в ньютоновском смысле, только на языке современной квантовой теории поля, которая по существу приравнивает «силу» к калибровочной теории поля. Классическая теория Янга-Миллса обычно не используется, и на то есть веская причина — у нас нет классических эквивалентов этим «силам», и неясно, становятся ли они силами в классическом пределе, особенно для слабого взаимодействия.
«Сначала человек узнает, что гравитация — это сила, от Ньютона, затем от Эйнштейна, что это на самом деле результат пребывания в искривленном пространстве, а затем, что это действительно должна быть сила!» Превосходно!

Если мы посмотрим на нашу школьную программу, то почти вся физика, которую мы изучаем, — это ньютоновская физика. Все, от силы до законов движения, основано на ньютоновских идеях.

А общая теория относительности — это современная концепция, которая на самом деле более верна. Но вы знаете, что ОТО сложно понять ребенку. Поэтому, чтобы сделать курс простым, эти вещи преподаются нам как сила.

А также до Эйнштейна все считали гравитацию силой. Поэтому классическая традиция до сих пор продолжается в наших книгах. Которые нуждаются в серьезной доработке.

Чтобы дать вам пример, даже в химии атом преподается детям как своего рода солнечная система. Что явно не так.

Я знаю две причины, почему мы должны считать гравитацию силой. Первый чисто классический и ньютоновский: приливные силы. Гравитация несет исключительную ответственность за создание приливных сил, и их нельзя считать фиктивной силой, тогда как обычное ускорение, вызванное гравитацией, в каком-то смысле всегда можно считать фиктивным. Вы знаете, что приливные силы являются реальными силами, потому что они построены непосредственно с использованием тензора кривизны Римана, который нельзя заставить исчезнуть, просто заменив координаты. Сравните это с ускорением свободного падения, которое в общей теории относительности характеризуется коэффициентами связи Г б с а . В отличие от тензора Римана коэффициенты связи не являются тензорными, и их можно обратить в нуль с помощью замены координат (такой выбор координат называется нормальными координатами Римана ), что выявляет фиктивный характер этой силы. С более практической точки зрения приливные силы следует считать реальными, потому что они приводят к таким вещам, как нагрев недр планет или спагеттизация бедного астронавта, случайно упавшего в черную дыру.

Вторая причина, по которой можно считать гравитацию силой, больше связана с квантовой обстановкой. В квантовой теории поля понятие «силы» обычно заменяется понятием «калибровочное взаимодействие», т. е. бозон, который взаимодействует с сохраняющимся током. Когда люди говорят, что существует четыре фундаментальные силы, они обычно используют слово сила именно в этом смысле. Как квантовая теория, гравитация ведет себя очень аналогично электромагнитному, слабому и сильному взаимодействию, хотя, конечно, есть различия в деталях. Заметим также, что, когда мы берем классический предел многих гравитонов низкой энергии (частиц, несущих силу для гравитационного взаимодействия), мы получаем гравитационную волну. И какие силы создают гравитационные волны? Приливные силы!

Так что я бы сказал, что остроумная фраза о том, что «гравитация — это не сила», — это настоящая ложь детям, которая появляется в педагогических введениях в общую теорию относительности.

Хороший ответ, Асперанс. Да, я соглашусь, что "гравитация не сила" - это самая настоящая ложь детям.

Я думаю, что многие люди здесь слишком умны, чтобы увидеть этот момент:

потому что у вас нет лучшего выбора . Обучать детей в средней школе общей теории относительности просто непрактично и невыполнимо. (эм... ожидая, что они уже знают какой-то тензор? и понимают пространство-время?)

Кроме того, как упоминалось многими другими, ньютоновский подход не так уж и плох. Во многих случаях подход Ньютона дает очень хорошие числовые ответы, которых достаточно для многих целей.

Кроме того, история ньютоновской гравитации дает детям прекрасный материал для изучения научных методов, например, как и почему ученые измерили гравитационную постоянную? даже в этом вопросе мы принимаем тот факт, что наука никогда не является полной историей природы , как однажды сказал Фейнман:

«Каждая часть или часть всей природы всегда есть лишь приближение к полной истине или к полной истине, насколько мы ее знаем. На самом деле все, что мы знаем, есть только некоторое приближение, потому что мы знаем, что мы еще не знаем всех законов». - Ричард Фейнман

и это позволит детям понять, почему мы должны продолжать заниматься наукой, и поощрит их делать это :)

Я не совсем согласен, но это очень хороший взгляд на вещи! Действительно приятный ответ.

Почему нас учат в средней школе о силах?

Я бы согласился с ответом Шинга; речь идет о педагогике: детям легко думать и визуализировать силу, можно толкнуть стул или потянуть за резинку; когда вы вращаете камень, привязанный к веревке, по кругу, вы можете почувствовать центробежную силу.

Это также следует за историческим развитием дисциплины, что означает, что вы изучаете, как работает наука, с помощью индуктивного метода, а также с помощью теории и вдохновенных догадок: в конце концов, Планк на самом деле просто угадал кванты в попытке решить проблему. Проблема излучения черного тела.

Это также язык, закодированный в том, как физика мыслится и концептуализируется: сила выражается в терминах импульса, а затем переход к лагранжеву формализму — это обобщенные импульсы; а затем снова в QM, заменив их операторными эквивалентами.

Почему GR не сила

Другая причина в том, что переход к ОТО не отрицает и не фальсифицирует ньютоновскую механику; в локальной системе отсчета существует ньютоновское приближение, в котором гравитация будет проявляться, как обычно, как сила.

На глобальной картине можно увидеть, что она следует геодезической, и стоит напомнить себе, что это частица, следующая по «прямой» линии на искривленной поверхности; так что это обобщение первого закона Ньютона.

В некотором смысле проблема заключается в слове «есть»; вместо того, чтобы думать, что это означает только одну вещь, лучше думать, что это двусмысленность между несколькими описаниями:

Этот шар окрашен в синий цвет; круглый ; лежит на земле: несколько is, чтобы описать несколько разных точек зрения на одну и ту же ситуацию.

Потому что теория гравитации Ньютона намного проще, чем общая теория относительности, и может быть легко принята учащимися средней школы. Подумайте, что они подумают, если вы представите им тензоры?

В конце концов, когда мы учим математику, мы не делаем все сразу. Сначала дети учатся считать, затем складывать и вычитать целые числа, затем отрицательные числа, затем дроби. Они изучают математику по частям, и обычно в том же порядке, в котором ее изобрело человечество.

Ньютон говорил, что тела движутся прямолинейно с постоянной скоростью, если на них не действуют силы. Все, что изменяет их прямолинейную постоянную скорость, является силой. Это полезная концепция.

Зачем начинать говорить им, что гравитация превращает прямые линии в кривые?

Если гравитация не является силой, то почему мы учим в школе, что это так?

Потому что это сила. Это просто не сила в ньютоновском смысле, где работа = сила х расстояние. Когда вы роняете кирпич, «сила» гравитации не добавляет кирпичу никакой энергии. Вместо этого он преобразует потенциальную энергию в кинетическую энергию. Это отличается от того, что вы делаете, если вы ускоряете кирпич по горизонтали. Затем вы работаете над этим. Вы добавляете в него энергии. Вы также работаете над кирпичом, когда поднимаете его. Вы прилагаете силу, умноженную на расстояние, против гравитации, и в результате вы добавляете энергию кирпичу*. Затем, когда вы бросаете кирпич, эта потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию. Как только кирпич падает на землю, эта энергия рассеивается, и вы начинаете цикл заново. Этот процесс мало чем отличается от того, что вы бы сделали, если бы оторвали электрон от протона, так что не

Я немного изучил общую теорию относительности Эйнштейна и понимаю, что в ней утверждается, что гравитация — это не сила, а скорее эффект объектов, искривляющих пространство-время. Если это правда

Боюсь, это не совсем правда. Кривизна пространства-времени связана с приливной силой, а «наклон пространства-времени» — с силой гравитации. См. здесь наклоненные световые конусы .

тогда почему нас учат в средней школе, что это сила?

Опять же, потому что это так. Они просто не рассказывают вам всю историю, вот и все. Задайте вопрос о поднятии кирпича и о том, как это соотносится с отрывом электрона от протона. Посмотрите на дефицит массы и продолжайте задавать вопросы!

* Строго говоря, вы также добавляете энергию Земле, но в то время как импульс распределяется поровну, энергия — нет. Земля получает такую ​​маленькую долю, что мы ее игнорируем.

Если гравитация не является силой, то почему мы учим в школе, что это так?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v