Ссылка: Элементы ньютоновской механики Дж. М. Кнудсена; Спрингер; стр. 108-113.
Я сомневаюсь в значении очевидного различия между Гравитацией и Инерцией. В книге Кнудсена он говорит, что гравитация и инерция не являются разными свойствами материи, по принципу эквивалентности.
Не могли бы вы привести пример того, как мы можем проверить кажущееся различие между гравитацией и инерцией (которые мы затем можем рассматривать как разные аспекты материи, разные системы отсчета)? Почему гравитация считалась той или иной системой отсчета и почему это «наскучило Эйнштейну»? Что именно хотел сказать Кнудсен:
Гравитация и инерция кажутся не отдельными свойствами материи, а скорее двумя различными аспектами более фундаментального и универсального свойства пространства и материальных частиц.
Я знаю математику, стоящую за этим, но мне трудно представить хороший пример, кроме мысленного эксперимента с «ящиком Эйнштейна» и понимания того, что «гравитация и ускорение — одно и то же».
Если вы хотите помочь мне еще больше:
Я действительно хочу знать, почему эта конкретная идея (принцип эквивалентности) приводит Эйнштейна к проверке необходимости более общей структуры, я имею в виду: как мы можем начать с ящика Эйнштейна (принцип эквивалентности, который работает для постоянного гравитационного поля — «небольшого лаборатория") и достичь рамок римановой геометрии с проблемой гравитации?
Пожалуйста, не стесняйтесь использовать математические аргументы, если хотите.
Я постараюсь ответить на этот вопрос качественно, но последовательно.
Изменяя системы отсчета, гравитацию можно сделать похожей на инерцию, а инерцию можно сделать похожей на гравитацию. Очевидным примером этого, как вы упомянули в своем исходном посте, является мысленный эксперимент с коробкой Эйнштейна. Представьте себе ученого, запертого в закрытом пустом лифте далеко в космосе, вдали от планет, звезд и галактик (в основном от всего, что имеет гравитационное поле). Лифт равномерно ускоряется в каком-то направлении в . По сути, согласно принципу эквивалентности, не существует НИКАКОГО эксперимента, который ученый может провести, чтобы определить, находится ли он на стационарном лифте на поверхности Земли (с нормальным ) или он находится в пустом пространстве, ускоряясь вверх.
На самом деле это не совсем так; поскольку лифт и ученые не являются точечными частицами, будут некоторые очень маленькие, обнаруживаемые эффекты из-за локальной кривизны гравитационного поля. Тем не менее, приведенный выше аргумент остается в силе, если мы аппроксимируем гравитационное поле Земли на поверхности однородным.
Другое применение: если кто-то прыгнет с Эйфелевой башни во время секунды, когда они находятся в свободном падении, они будут фактически невесомыми. Акселерометр не сможет сказать, свободно ли человек парит в космосе (инерционный эффект) или свободно падает вблизи поверхности Земли (гравитационный эффект). Если бы человека заключили в коробку, которая всегда магически окружала его, когда он находился в свободном падении или в пустом пространстве, то не было бы никакого эксперимента, который мог бы выявить разницу. (Опять же, пренебрегая эффектами конечного размера).
В более продвинутом смысле это имеет отношение к геодезии. Популярная интерпретация общей теории относительности гласит, что наличие материи искривляет пространство-время, а частицы, движущиеся под действием гравитационного поля, на самом деле «просто» следуют кривизне пространственно-временного многообразия. Это кратко выражается геодезическим уравнением:
Вам не нужно точно знать, что это означает, просто знайте, что первый член представляет эффект инерции, а второй член представляет эффект гравитации или искривления пространства-времени (символы Кристоффеля). имеют отношение к кривизне многообразия). По сути, уравнение всегда должно выполняться (равно нулю), но путем изменения системы отсчета можно изменить относительный вклад каждого из двух членов. Таким образом, гравитацию и инерцию можно превратить друг в друга, просто изменив систему отсчета. Между ними нет «реальной» разницы (эффекты одинаковы вплоть до смещения системы отсчета), и, таким образом, они унифицированы.
МНРая
Метафизика99