Почему мы вообще можем наблюдать искривление/искривление пространства?

Я не понимаю, почему мы вообще можем видеть и измерять искривление/искривление пространства.

Пространство, как я понимаю, определяет расстояния между объектами, поэтому, если пространство было «сжато» или искривлено, разве расстояния не должны быть сжаты или искривлены таким же образом (как смятие листа бумаги)?

Тогда, однако, наши единицы измерения и системы отсчета должны быть также сжаты, чтобы не было никаких видимых изменений в нашем познании.

Это также исключает варп-двигатели, если только они не образуют червоточину в гиперпространстве (аналогично двум точкам, соприкасающимся друг с другом на смятом листе бумаги)...

Что мне не хватает?

Так что, я думаю, я упустил из виду тот момент, что искривление пространства — это не искривление в смысле изгиба или скручивания, а фактическое изменение размера и трансформация пространства, где расстояния или углы могут заметно измениться для нас внутри. Проклятые физики, похоже, вы намеренно используете слова в другом значении, как ботаники с их ягодами и орехами!

Ответы (3)

Я не понимаю, почему мы вообще можем видеть и измерять искривление/искривление пространства.

Поверхность Земли искривлена, и это можно наблюдать на огромном количестве снимков Земли из космоса, которые сейчас существуют.

Однако кривизну поверхности также можно «увидеть» посредством измерений на самой поверхности.

Например, если начать с Северного полюса и двигаться по «прямой линии» (большому кругу) к экватору, затем двигаться по экватору на восток на четверть окружности, а затем двигаться на север (всегда по большому кругу). круг), можно было бы в конечном итоге достичь отправной точки на Северном полюсе.

Но посмотрите, получился бы «треугольник» с внутренними углами в сумме 270 градусов! Это один из способов измерения внутренней кривизны.

Проще говоря, внутренняя кривизна математически характеризуется тензором кривизны Римана и наблюдается через геодезическое отклонение .

Мне кажется, что преобразование плоской поверхности в сферическую в качестве примера искривления пространства вводит в заблуждение, потому что преобразование фактически меняет отношение точек на поверхности и, следовательно, системы отсчета, и в лучшем случае является примером внешней кривизны. Кроме того, нет гомеоморфного преобразования прямоугольной поверхности в поверхность сферы (точки сливаются), но искривление пространства должно быть гомеоморфным, потому что пространство является системой отсчета для измерения расстояния, которое является внутренним инвариантным свойством пространства, как мы его воспринимаем.

Кривизна влияет на то, как объекты во Вселенной движутся и взаимодействуют друг с другом, и эти эффекты можно измерить.

Возьмем, к примеру, явление гравитационного линзирования. Поскольку искривление пространства-времени может отклонять путь света, мы потенциально можем наблюдать свет, исходящий от объектов, которые находятся непосредственно за другими объектами. Вот хорошая картинка .

Другой пример: планеты вращаются вокруг Солнца и друг вокруг друга из-за искривления пространства-времени, и мы, безусловно, можем измерить эти эффекты. В частности, мы можем измерить период обращения определенной планеты и сравнить его с тем, что говорит нам общая теория относительности о периоде, когда Солнце искривляет пространство-время определенным образом.

Когда мы измеряем кривизну, мы не буквально отправляемся в какую-то далекую точку в космосе, помещаем туда часы и линейки и «измеряем», насколько искривляется пространство-время, считая секунды и деления на линейке. Мы делаем прогнозы о том, как кривизна должна вызывать определенные явления, а затем проверяем эти прогнозы.

Ну, я знаю об отклонении света, однако я не понимаю, почему мы можем видеть это отклонение. Я представляю свет как линию на листе бумаги, а искривление пространства как смятие этого листа, которое меняет форму этой линии с внешней точки зрения, но не относительно самого листа, если предположить, что поверхность листа жесткая. . Муравей, идущий по листу, все равно прошел бы то же самое расстояние, если бы следовал по линии, независимо от того, насколько лист смят (пока нет коротких путей через новые точки касания).
@Archimedix Ах, в таком случае, похоже, у вас неправильное представление о кривизне в GR. То, что вы описываете, можно назвать «внешней кривизной», то есть кривизной, которую имеет пространство-время, если смотреть из многомерного пространства-времени, в которое оно встроено. Пространство-время также имеет нечто, называемое «внутренней кривизной», и именно об этой кривизне мы обычно говорим. Эта кривизна является чем-то, чьи эффекты могут быть измерены кем-то в пространстве-времени, независимо от того, встроено ли пространство-время в нечто более высокое измерение.
@Archimedix Чтобы проиллюстрировать одно простое различие, если вы нарисуете треугольник на цилиндре / свернутой бумаге, углы добавятся к 180 градусов. Цилиндр (внутренне) плоский. Но если нарисовать треугольник на сфере, их не будет, а муравей, ползающий по его поверхности, может сказать, просто измерив углы. Сфера изогнута. Представьте, что кривизна больше искривляется, растягивается или сжимается, чем сминается. Хотя в более чем 2 размеры, это становится более сложным.
I imagine light to be like a line on a sheet of paper, and space warping like the crumpling of that sheet...- Лучшим (и более адекватным) изображением был бы муравей, идущий по поверхности яблока (изображение Уилера?). Яблоко имеет углубление вокруг стебля, и муравей отклоняется к стеблю, пытаясь идти прямо вперед. Смятие листа бумаги (или резины) — это не то, о чем говорят математики, когда обсуждают «искривленное пространство». Постарайтесь освободиться от неправильного образа.

Общая теория относительности имеет дело с искривлением пространства-времени, а не только с кривизной пространства. Вы не можете игнорировать время, потому что часы затронуты во всей Вселенной. События в пространстве-времени — это то, что мы измеряем, и они не зависят от наблюдателей.

Теперь давайте перейдем к сути: вы спрашиваете, почему мы можем измерить эффекты искривления пространства-времени классическим способом, когда кривизна пространства-времени также влияет на системы отсчета.
Простой ответ: Любая конкретная кривизна Пространства-времени не оказывает одинакового влияния на все во Вселенной. Марс не подвержен такому же влиянию, как наша система отсчета на Земле, на которую влияет Солнце (для простоты игнорируя кривизну, вызванную Землей, и множество других факторов).

Почему мы вообще можем наблюдать искривление/искривление пространства?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v