Как измерить правильное расстояние?

Правильное расстояние от р к р + Δ р в метрике Шварцшильда определяется выражением

л "=" р р + Δ р 1 1 р с р д р .

Если статический наблюдатель, радиальная координата которого р посылать свет в радиальном направлении (например, с помощью оптоволоконного кабеля), тогда временной интервал координат будет

Δ т "=" р р + Δ р 1 1 р с р д р .

Надлежащий временной интервал, который измерял бы этот наблюдатель, должен быть

Δ т "=" 1 р с р Δ т "=" 1 р с р р р + Δ р 1 1 р с р д р .

Таким образом, пространственное расстояние, которое измерил бы этот наблюдатель, должно быть

д "=" с Δ т "=" с 1 р с р р р + Δ р 1 1 р с р д р .

Ведьма отличается от правильного расстояния л .

Так как же мы на самом деле измеряем правильное расстояние?

Ответы (1)

В координатах Шварцшильда ( т , р , θ , ф ) правильное радиальное расстояние определяется вдоль р с т , θ , ф постоянный. Первое уравнение правильное. Второе уравнение для интервала координатного времени также верно.

Однако третье уравнение, выражающее собственный временной интервал по сравнению с координатным временным интервалом, не является таковым. Причина в том, что правильный интервал времени по сравнению с интервалом времени координат требует других координат р , θ , ф быть постоянным. Вместо этого в интеграле р варьируется от р к р + Δ р .

Если вы предполагаете Δ р быть бесконечно малым, т. д р , вы восстанавливаете правильное выражение для правильного интервала времени, которое вы можете проинтегрировать и снова получить первое уравнение для правильного расстояния.

Примечание. В формулах используются натуральные единицы измерения, т. е. с "=" г "=" 1 . Чтобы быть последовательным, вы должны иметь с "=" 1 также в последнем утверждении.

В третьем выражении интеграл относится к радиальной координате фотона, а не к координате наблюдателя, которая постоянна
Собственное время неподвижного наблюдателя не является собственным временем других неподвижных наблюдателей на пути фотона. Поэтому к описанию следует подходить дифференцированно.