Вызвано ли искривление пространства локальной плотностью энергии в этой области? Может ли гравитация быть отдельным явлением, возникающим только из-за искривления пространства? Например, если плотность энергии в определенной области заставляет эту область пространства «искривляться», но эффект, который мы понимаем как гравитация (заставляющий все, что имеет массу, притягиваться друг к другу) возникает только как следствие этого пространства. будучи изогнутым. Я думаю, мне кажется, что кривизну пространства могут вызывать и другие вещи, кроме массы (электромагнитные поля, чрезвычайно высокая плотность фотонов на небольшой площади, или, по крайней мере, я так думаю, но я не уверен насчет фотонов, и если вращение черной дыры вызывает перетаскивание кадра (что, как я предполагаю, означает, что окружающая физическая метрика пространства, вероятно, является каким-то механизмом, или мысленный эксперимент, в котором вы можете сжать пространство настолько плотно, что оно станет черной дырой, даже если в нем нет никакой материи. Думаю, это еще один вопрос, который я мог бы задать.
Согласно общей теории относительности Эйнштейна, завершенной в 1915–1916 годах, гравитация действительно является проявлением (ничего иного, как) искривления пространства, и у меня есть некоторые сомнения относительно вашего неявного заявления о том, что вы сделали это открытие «независимо» от Эйнштейна. Согласно точным уравнениям общей теории относительности, так называемые уравнения Эйнштейна
С другой стороны, для кривизны и гравитации не имеет значения, достигается ли один и тот же тензор энергии напряжения — плотность массы, энергии, количества движения и компоненты давления и напряжения — электромагнитным полем, тем или иным материалом. Однако «создать» искривление пространства без какого-либо материального (или энергетического) носителя пока невозможно. Уравнения явно показывают, что тензор Риччи равен нулю, если в пространстве нет плотности энергии/импульса. Так что нельзя создать «черную дыру из ничего».
Тем не менее, черные дыры могут высосать весь материал и сделать пространство-время вокруг Риччи-плоским; тензор Риччи (или Эйнштейна) почти всюду в пространстве равен нулю. Эта Риччи-плоскость все еще существенно нарушается в сингулярности черной дыры, что является причиной того, что черные дыры все еще несут ненулевую массу/энергию.
Вопрос становится все более непроницаемым по мере того, как вы продолжаете читать его, поэтому, что именно вы хотели сделать с эффектом перетаскивания кадров, осталось для меня (и я думаю, что не только для меня) неизвестным. Перетаскивание рамки — это особый новый гравитационный эффект, возникающий в гравитационном поле, создаваемом вращающимися телами.
Согласно ОТО, вблизи Земли для объектов, которые движутся не очень быстро, гравитация, которую мы испытываем, составляет примерно 99,9999% из-за искривления времени и 0,0001% из-за искривления пространства. Космос около Земли чрезвычайно плоский; основной эффект массы Земли состоит в том, чтобы вызвать поле замедления времени, а замедление времени искривляет геодезические таким образом, что это выглядит как «сила 1 к R в квадрате». Таким образом, любой, кто упрощает общую теорию относительности до «гравитация вызвана искривленным пространством», почти полностью ошибается.
Вам не нужны полные уравнения поля Эйнштейна, чтобы увидеть это. Если вы хотите принять сферическую невращающуюся массу, вы можете просто использовать метрику Шварцшильда и взять пределы низкой скорости и слабого поля. В итоге вы получите просто плоское пространство-время Минковского (которое имеет невесомость) ПЛЮС временной термин, описывающий замедление времени. И все же эта упрощенная метрика по-прежнему дает ньютоновскую гравитацию. Это означает, что гравитация в ньютоновском пределе ПОЛНОСТЬЮ вызвана полем замедления времени. Фраза «гравитационное замедление времени» дает причинно-следственную связь с точностью до наоборот; нам, вероятно, следует говорить о «гравитации, замедляющей время». Причина, по которой ваша задница прижимается к сиденью, заключается в том, что время движется быстрее у вас в голове, чем у ваших ног.
Предостережения: этот анализ НЕдействителен вблизи черных дыр (где вы не можете предположить слабое поле) или для света (что нарушает предположение о низкой скорости). Но для людей или планет это очень близко к правильному.
Кривизна есть кривизна, а кривизна — это одна из тех вещей, которые могут вызывать кривизну, а гравитационные источники изменяют то, как различные виды и области кривизны взаимодействуют друг с другом. Они взаимодействуют так сами по себе и по-другому, когда источники находятся рядом.
Например, масса, энергия, импульс, напряжение и давление являются источниками кривизны, но не только они создают кривизну, кривизна сама по себе может создавать дальнейшую и дополнительную кривизну. Гравитационная волна может распространяться или даже распространяться в вакууме пустого пространства, лишенного всякой массы, энергии, импульса, напряжения и давления.
Область вне симметричной невращающейся статической звезды искривлена, даже в тех частях, которые далеки от какой-либо массы, энергии, импульса, напряжения или давления. Пространство остается искривленным, потому что существующая кривизна имеет точную форму, чтобы сохраняться (или иным образом вызывать будущую кривизну точно такую же, как она сама).
Таким образом, кривизна допускает, а иногда требует большей и/или будущей кривизны, точно так же, как бегущая электромагнитная волна допускает и/или даже требует наличия большего количества электромагнитных волн в другом месте и/или позже. Вакуум допускает искривление вдали от источников гравитации точно так же, как он допускает электромагнитные волны вдали от электромагнитных источников. Электромагнитные источники позволяют электромагнитным полям вести себя по-разному (а именно, приобретать или терять энергию, а также двигаться по-разному, приобретать и терять импульс и напряжение). Точно так же гравитационные источники позволяют кривизне реагировать на себя иначе, чем в противном случае.
Представьте себе плоскую область пространства в форме шара, а затем представьте искривленное пространство типа воронки, где две области площади поверхности расположены дальше друг от друга, чем если бы они были плоскими (например, версия воронки в более высоком измерении, а на поверхности воронки два круга из конкретная окружность находится дальше, если измерять вдоль воронки, чем если бы два круга одинакового размера были на плоском листе). Само по себе пространство-время не позволяет себе соединить эти два типа областей вместе, но это несоответствие как раз того рода или несовпадения, которое устраняет добавление некоторой массы или энергии прямо на границу. Таким образом, без массы эти две области не могут выстроиться в линию, а с массой — могут. Так же, как электромагнитное поле может иметь излом, если там есть заряд.
Итак, ваша кривизна любит распространяться определенным образом, и если вы хотите, чтобы она отклонялась от этого, вам нужны масса, энергия, импульс, напряжение и/или давление. И вам понадобится правильный тип, чтобы он совпадал, тип, который вы хотите, может быть доступен, а может даже не существовать, поэтому не все виды кривизны будут разрешены. Но смысл источника в том, что он изменяет баланс между близлежащей кривизной, а не влияет на будущую кривизну. Так что есть своего рода баланс, и есть вещи, которые могут его нарушить. Те вещи, которые искажают этот естественный вакуумный баланс, называются гравитационными источниками.
Искривление пространства-времени — это то, что мы наблюдаем. Наличие гравитационных источников, которые могут изменить нормальный или обычный способ эволюции кривизны, — это совсем другое. Мы можем строить теории о том, как развиваются источники, а затем кривизна вынуждена эволюционировать вместе с ней, и в этом суть гравитации, о гравитационных взаимодействиях (источник и кривизна вместе), изменяющих то, как развивается кривизна, меняющих эволюцию, которую кривизна иначе развивались бы по другому пути.
Питер Бернхард