Как масса искривляет пространство-время?

В интерпретации О. О. Эйнштейна речь шла о деформации геометрии пространства, заканчивающейся искривлением пространства-времени.

Я думал, что масса может сделать это, взаимодействуя с другой массой и вызывая гравитационные волны, которые искривляют пространство. Но проф сказал мне, что это не так. Например, гравитационные волны, возникающие между Землей и Солнцем, являются лишь очень незначительным эффектом, который вызывает спиральное движение Земли к Солнцу, что малоэффективно.

Итак, масса устанавливает геометрию пространства и времени. Но остается вопрос, как масса делает это (искривляет пространство-время)?

Это определяющая характеристика «массы» в ОТО. Вот что он делает. Если вы спрашиваете, как вывести уравнения поля ОТО, то я не думаю, что есть какой-либо ответ.

Ответы (1)

В общей теории относительности искривление пространства-времени является интерпретацией модели гравитации: начиная с предположений, что гравитация эквивалентна ускорению, а скорость света постоянна, разрабатывается математическая основа, описывающая гравитацию. Математический вывод этой модели состоит в том, что расстояния между точками зависят от распределения массы и энергии. Простой способ описать это — сказать, что пространство-время искривлено.

В ОТО кажущаяся сила гравитации объясняется искривлением пространства-времени. Разумно спросить, существует ли более фундаментальная теория, которая может объяснить кривизну. Теория струн предоставляет одну возможность. В теории струн можно вывести существование частицы, которая могла бы быть гравитоном, и вывести из этого уравнения поля, описывающие гравитацию. Другими словами, теория струн может предсказать точно такие же математические формулы, которые возникают из искривленного пространства-времени в ОТО. Однако в очень малых масштабах теория струн вносит ряд поправок в теорию поля, предполагая, что кривизна пространства-времени на самом деле является аппроксимацией струнной теории гравитации, справедливой в больших масштабах.

Как вы думаете, могут ли виртуальные частицы в квантовом вакууме взаимодействовать с гравитонами, искривляя пространство-время?
Уравнения являются моделью. «кривизна пространства-времени» — это интерпретация уравнений.
Ньютон объявил орбиты планет действием на расстоянии. Но Эйнштейну не очень нравились «жуткие действия на расстоянии». Но действительно ли его теория ОТО такова?
Да, ОТО — это классическая теория, поскольку она не включает квантовую механику. В ОТО есть «действие на расстоянии», наличие массы вызывает искривление (дальнего) пространства-времени. Мгновенного действия на расстоянии нет (и в КМ тоже). Не существует полной и последовательной квантовой теории гравитации, но теория струн является одним из претендентов.
Это не отвечает на вопрос «Как масса искривляет пространство-время».
Нет ответа, кроме комментария Роба: «Это определяющая характеристика «массы» в ОТО». ОТО — это модель, образованная различными уравнениями. Интерпретация этих уравнений заключается в том, что пространство-время искривлено. ОТО не дает механизма искривления пространства, только описание. Механизма может не быть, или он может исходить из какой-то квантовой теории гравитации, например струн.