Что подразумевается под положительной и отрицательной гравитацией/энергией/кривизной пространства-времени?

Это очень вводящее в заблуждение утверждение, которое продолжает рекламироваться в научно-популярных книгах и средствах массовой информации.

Я спрашивал об этом ранее здесь.

Суммарная энергия Вселенной

Из того, что я вижу, существует много споров по поводу того, что вообще означает полная энергия в контексте общей теории относительности, поэтому утверждения об «отрицательной энергии гравитации», уравновешивающей положительную энергию материи, в основном бессмысленны.

Боюсь, ответа нет, но я бы добавил свою наивную просьбу к просьбе Мумтаз. Это правда, что я слышал это заявление об «отрицательной энергии» из научно-популярной телепрограммы, но, поскольку оно было сделано самим Стивеном Хокингом, его нельзя игнорировать. Казалось, он предположил, что при совместном появлении пространства и энергии-массы для формирования вселенной космический компонент воплощал в себе отрицательную энергию, необходимую для уравновешивания положительного компонента массы-энергии.

Я нахожу это трудным, поскольку я понимаю «пространство» как разделение материальных тел, которые в силовых полях притяжения (гравитации, сильных и слабых ядерных сил и т. д.) представляют собой положительную потенциальную энергию (плюс-минус космологическая постоянная).

Возможно, Хокинг имеет в виду, что потенциальная энергия в космосе, таким образом, обеспечивает сток кинетической и лучистой энергии и поэтому может быть описана как резервуар отрицательной энергии. Однако условие «из ничего» подразумевало бы, что этот резервуар можно каким-то образом точно заполнить, поглотив всю кинетическую и лучистую энергию в конечном состоянии разделения. Такая теория, безусловно, должна что-то сказать о подходе к этой конечной точке. Имеет ли это?

На самом деле у меня нет знаний, чтобы разбираться в таких вопросах, но эта презентация Алана Гута дала мне хотя бы некоторое представление о том, что значит сказать, что энергия гравитационного поля отрицательна (что Гут называет «чудом физики»). .

Начиная с 0:52:00 в этом видеоклипе Гут представляет этот мысленный эксперимент...

... где считается само собой разумеющимся, что внутри «полой оболочки массы» нет гравитационного поля (и, следовательно, нет гравитационной энергии ). Затем Гут постулирует расположение шкивов вне оболочки и сжатие оболочки , поэтому она заключает в себе меньший объем.

Если бы эти гипотетические шкивы были соединены с динамо-машиной, они бы генерировали энергию от «схлопывания». Итак, на третьей диаграмме выше, поскольку пространство между первоначальным и конечным (теперь меньшим ) закрытым объемом теперь содержит гравитационное поле, и поскольку весь мысленный эксперимент представляет собой «закрытую систему», внутри которой общая энергия остается постоянной, (положительное ) энергия, «извлекаемая» из процесса, должна равняться (отрицательной) энергии новой гравитации в заштрихованном выше объеме.

Это объяснение работает для меня.