Есть ли «трение» в пространстве-времени?

Итак, если все тела погружены в пространство-время и движутся сквозь него, есть ли какое-то «трение» планет с пространством-временем? Например, Земля испытывает трение при движении вблизи Солнца из-за кривизны и общей теории относительности и теряет энергию?

Если планета теряет энергию из-за трения, можно ли измерить эту потерю энергии?

Ответы (3)

Я думаю, что вопрос предполагает, что вы думаете о пространстве-времени, как если бы это была, например, субстанция, подобная жидкости, через которую мы движемся. Мы не так рассматриваем пространство-время, по крайней мере, в чистой общей теории относительности.

Но вопрос, который вы задаете, обманчиво прост и вызывает ряд сложных вопросов. И я не думаю, что мы на самом деле можем точно ответить на них, потому что я не уверен, что у нас есть окончательный ответ на самый основной вопрос, скрытый в вашем ответе: что такое пространство-время?

есть ли какое-то «трение» планет с пространством-временем?

Существует «вид» трения, но, возможно, лучше подобрать слово «взаимодействие», так как я предпочитаю избегать понятия классических сил трения.

Мы говорим, что когда объект движется сквозь пространство-время, он искажает пространство-время — растягивает его, сжимает. Масса создает искажения, которые мы называем гравитацией.

Это немного глубже.

Мы также знаем, благодаря замечательным экспериментам LIGO, что эти гравитационные эффекты действительно волнообразно искажают пространство. И объект может терять энергию (фактически должен), когда создает такие волны.

Что приводит нас к этому:

если планета теряет энергию из-за трения, можно ли измерить эту потерю энергии?

Нет (наверное, надо сказать, не на нашем технологическом уровне). Он крошечный.

Гравитационные волны, которые мы измерили (которые наиболее близки к вашим потерям на трение), возникают из-за столкновений огромных черных дыр, и создаваемые ими возмущения настолько малы, что ученые LIGO раздвигают границы измерений, чтобы вообще их обнаружить. Планета — крошечная вещь по сравнению с этими черными дырами, и она едва ли делает вмятину в пространстве-времени по сравнению с ними.

Но стоит сказать, что наше нынешнее понимание пространства-времени является несколько базовым. У нас нет четкого представления о том, как квантовый мир вписывается в грандиозный масштаб релятивистского пространства-времени. В настоящее время у нас есть две модели: одна — пространство-время небольшого масштаба, заполненное морем виртуальных частиц, а другая — чистое пустое пространство-время со странной идеализированной гравитационной массой в нем. У нас нет единой теории, связывающей их, поэтому у нас нет настоящей теории пространства-времени (или, возможно, нужно что-то более глубокое, чем это — никто не знает).

Отличный ответ. Ты заставляешь меня задуматься о временных масштабах. LIGO, а до этого двойной пульсар Халса-Тейлора, доказали, что существуют системы, время жизни которых против гравитационного распада составляет 10 9 -- 10 годы. Было бы интересно вычислить сравнимое время жизни для системы Солнце-Юпитер или Земля-Луна и посмотреть, будет ли их время жизни против коллапса из-за излучения гравитационных волн больше похоже на 10 100 лет или больше похоже на 10 1000 годы.
Может быть, скрытые переменные составляют море пространства-времени, окружающие частицы (конечно, не окружающие в пространстве). Если это так, то квантовая механика является следствием этой структуры, и гравитация не может быть квантована в этом случае.
Я думаю, что гравитационные волны можно рассматривать как гравитационный эквивалент электромагнитного «тормозного излучения». Название («прорывное излучение») подразумевает эффект, напоминающий трение; ведь масса тормозится. Но в то время как трение нагревает среду, тормозное излучение или гравитационные волны этого не делают; вся кинетическая энергия, теряемая движущимися массами, излучается.
Еще одно отличие состоит в том, что линейное движение вообще не замедляется, в отличие от движения, лежащего в основе обычного трения. Пространство-время (насколько нам известно) не оказывает сопротивления движению через него как таковое — это ускорение, которое приводит к потерям, потому что оно создает волны.
@PeterA.Schneider *"тормозное излучение"
@ jpmc26 А, да. Я думаю, ничего не ломается ;-).
Масса создает гравитационное искажение ткани пространства-времени независимо от того, находится ли масса в движении или нет (гравитационные эффекты не зависят от скорости). Движение массы — это то, что создает гравитационные волны — если масса достаточно велика — но последующая потеря энергии ничтожна. Если бы энергия терялась из-за какой-либо формы трения, как бы она ни называлась, орбитальная скорость каждой планеты постоянно уменьшалась бы, чего не наблюдается, хотя небольшие эффекты могут быть замаскированы орбитальной скоростью планеты, постоянно меняющейся между апогеем и перигеем из-за физика эллиптических орбит
@PeterA.Schneider Я бы никогда так не прочитал. У меня всегда было впечатление, что «Bremse» в «Bremsstrahlung» относится к тому, что вы ставите на пути движущегося заряда, а не к трению. Я согласен, они очень похожи, хотя, насколько я понимаю, это один из пунктов, где ОТО весьма заметно отличается от Гравитоэлектромагнетизма. В GEM гравитационное излучение точно такое же, как и тормозное излучение, поэтому вы можете использовать формулу Лармора или аналогичные формулы. И вы получаете уровень мощности, который слишком высок, например , для Халса Тейлора. Кроме того, в GR нет диполей, но...
.... в GEM, в котором есть гравитационные уравнения Максвелла, вы, безусловно, можете. Это один из немногих моментов, когда две теории были экспериментально разделены. Кстати: излучение в GEM все еще очень мало: IIRC это около 3 ГВт для Земли, что звучит много, но это было бы совершенно неизмеримо, когда вы выясняете, сколько времени потребуется для значительного воздействия на орбиту Земли.
@WetSavanna Поскольку тормозное излучение включает циклотронное или синхротронное излучение, где на самом деле ничего не «мешает», я думаю, что разумно предположить, что «тормозные ...» относятся только к «замедлению», то есть в более общем смысле к ускорению, несколько парадоксально ;-). Остальная часть вашего комментария выходит за рамки моего уровня знаний.
Что касается «Мы не можем измерить потерю энергии планетой»: какова именно семантика этого измерения? Собрать всю потерянную энергию и «взвесить» ее? Конечно нет. Таким образом, «измерение» на самом деле всегда будет расчетом; и мы — или, скорее, кто-то — можем очень хорошо (я предполагаю) рассчитать потерю энергии Земли с течением времени. Разница с черными дырами в том, что мы не можем обнаружить даже их следов, но мы достаточно уверены, что они там, как если бы мы оставили горящий фонарик на Луне.
@ PeterA.Schneider Единственный способ узнать, как AFAIK, - это измерить вращение или уменьшение орбитальной скорости планеты, как мы это делаем с системой Халса-Тейлора. Так что есть определенный принципиальный путь. Другим способом было бы использование массива датчиков типа LIGO на некотором расстоянии от планеты: опять же, это то, что LIGO сделал для взаимно вращающихся (а затем столкнувшихся) черных дыр. Но амплитуда гравитационных волн была бы невероятно мала для любой солнечной планеты.
@PeterA.Schneider Извините за остальную часть моего комментария. Я просто говорю, что, хотя гравитационные волны и электромагнитное тормозное излучение похожи, экспериментальные факты о гравитационных волнах — это один из способов, по которым мы можем отличить общую теорию относительности от некоторых других теорий гравитации. В частности, GEM точно так же, как построение гравитационных уравнений Максвелла из закона обратных квадратов Ньютона, точно так же, как уравнения EM Максвелла обобщают закон Кулона. Это очень крутая теория, простая, и для большинства экспериментальных результатов с точностью, которую мы...
... может измерять, как и GR. Но дипольных антенн ОТО быть не может, и формула Лармора дает заметно отличающиеся от ОТО результаты. Мне также придется поискать, кто придумал слово «тормозное излучение»: у меня сложилось впечатление, что это был один из парней 19-го века, разбивающих электроны в рентгеновские мишени — может быть, даже сам Рентген — отсюда и название «тормозной». У меня всегда был звук автокатастрофы.

Помимо видимой материи в космосе, космос « насыщен » электромагнитным излучением (ЭМИ). Однако, поскольку плотность ЭМИ очень мала , плотность планеты очень велика , а заряд планеты по существу нейтрален , существует чрезвычайно малое «взаимодействие» между планетой и ЭМИ. Нужен очень массивный объект, чтобы генерировать едва заметные «волны трения» в космосе.

Мы не можем понять природу эйнштейновского пространства-времени в планетарном масштабе. Вся материя, включая планеты, состоит из частиц, и чтобы ответить на этот вопрос, мы должны рассмотреть связь между пространством-временем и частицами, такими как кварки.

Ясно, что у частицы есть масса, а значит, инерция. Но что такое инерция? По-видимому, это то, что имеет в виду спрашивающий, когда говорит о «трении». Частица обладает инерцией или трением, если хотите, потому что она связана с полем пространства-времени, постулированным Джеймсом Кларком Максвеллом в 19 веке в уравнениях Максвелла.

Современная теория рассматривает инерцию как результат взаимодействия или связи, которая связывает кварк с полем пространства-времени. Так что да, все частицы обладают инерцией, и инерция является причиной того, что частица имеет массу: масса — это просто измерение количества энергии, необходимой для разрыва связи.

Есть ли «трение» в пространстве-времени?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v