Как искривленное пространство-время искривляет траектории света и движущихся объектов?

Я не понимаю, почему свет следует чему-то вроде синей линии, а не зеленой линии на прикрепленном изображении.

введите описание изображения здесь

  • Рис. 1. Свет огибает искривленное пространство-время.

Насколько мне известно. нечто подобное происходит и с Землей, когда она не может вырваться из искривленного Солнцем пространства. В противном случае он оставил бы Солнечную систему по прямой линии.

введите описание изображения здесь

  • Рисунок 2. Солнце искривляет пространство-время вокруг себя, поэтому Земля не может убежать .

Я думал об этих космических искривлениях. Может быть, я ошибаюсь, но я думаю, что их можно описать с помощью 4-х координат, где 4-е измерение — это искривление пространства-времени, или глубина гравитационного колодца, или что-то в этом роде.введите описание изображения здесь

  • Рис. 3. Путешествие в искривленном пространстве-времени с 4 координатами.

Итак, если мы путешествуем через искривленное пространство-время, мы чувствуем, что расстояние больше, и путешествие занимает больше времени, чем мы ожидали, потому что мы путешествуем также и в 4-м измерении, а не только в обычных 3-х измерениях. Но с этой моделью мы не должны оказаться в другой области пространства, чем планировали, если будем двигаться вперед по прямой.

Что мне не хватает?

Обратите внимание, что я не разбираюсь в физике, поэтому, пожалуйста, попробуйте объяснить ее на человеческом языке! хД

Чтобы подойти к этому вопросу с точки зрения, отличной от моего предыдущего ответа, что может заставить зеленую линию отклоняться назад к ее первоначальному пути? Я знаю, что если бы вы закрыли рукой массу в середине, вы бы предположили, что там ничего не было и что линия продолжала бы двигаться по прямой линии, но если вы можете принять, что свет изначально изгибается влево, тогда вам, вероятно, придется поместить другую массу справа, чтобы согнуть ее обратно, а затем массу слева, чтобы выпрямить ее, чтобы выровнять ее первоначальный путь. Это помогает?
@BenSandeen Интересно. Так вы говорите, что он изгибается только в одном направлении? Всегда ли он увеличивает фон? Если это так, то отрицательная масса в (почти) том же направлении может отклонить ее назад или другую массу в противоположном направлении.

Ответы (2)

Основная идея состоит в том, что он идет по пути наименьшего сопротивления. Свет «хочет» пройти кратчайший путь, который (почти) всегда является прямой линией. Однако, поскольку пространство-время искривлено, эта прямая тоже искривлена! На изображении показаны два гипотетических световых пути, один из которых соответствует кривизне пространства-времени, а другой — нет.

Сначала рассмотрим рисунок слева. Сначала может показаться, что та, которая идет прямо (желтая линия), будет преодолевать меньшее расстояние, потому что она выглядит как прямая линия на доске. Однако это не прямая линия, потому что пространство-время, в котором она находится, искривлено. Точно так же, хотя красная линия кажется длиннее, это не так, потому что на самом деле она следует прямой линии в пространстве-времени, в котором находится.

Если мы «раскроем» пространство-время, то ясно увидим, что желтая линия на самом деле длиннее двух. Поскольку свет «хочет» минимизировать расстояние, которое он проходит, он в конечном итоге пойдет по пути красной линии. Причина, по которой он «хочет» выбрать кратчайший путь, мне не под силу объяснить, но ее можно решить с помощью вариационного принципа .

Искривленное пространство-время вокруг очень плотного тела материи

Интересный. Что я подумал о том, что мы можем видеть объекты, упакованные в искривленное пространство-время, намного меньше, чем они есть на самом деле, когда мы входим в ту же область пространства. Например, если что-то находится внутри черной дыры, мы не можем увидеть это снаружи, потому что пространство-время там настолько искривлено, что свет не успевает пройти через него. Согласно вашему ответу, искривленное пространство-время работает не так, как я думаю, или ваш левый рисунок — с точки зрения внешнего мира, а правый — с точки зрения внутреннего мира, поскольку мы «видим» его с точки зрения кривизны.
Я считаю, что правильный способ интерпретации рисунков состоит в том, что левый показывает, как пространство-время выглядит для нас, а правый показывает, как само пространство-время думает, что оно искривлено.

Я думаю, как только вы признаете, что гравитация может искривлять пространство-время, несложно признать, что свет будет просто следовать этим изогнутым линиям. настоящий вопрос для меня: почему гравитация может искривлять пространство-время? Я имею в виду, что я полностью понимаю это при рассмотрении двух объектов, несущих массу, но это труднее понять, когда мы говорим об электромагнитных волнах ... я думаю, что если бы этот механизм был понят, это проложило бы путь к объединению гравитации с электромагнетизмом.

Я думаю, это должен быть комментарий. О, я вижу, с 1 баллом трудно комментировать.
Также я могу ошибаться, но я не думаю, что гравитация искривляет пространство-время. Масса искривляет пространство-время, и это искривление мы называем гравитацией.
Как искривленное пространство-время искривляет траектории света и движущихся объектов?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v