Почему согласно общей теории относительности мы падаем на землю, а не парим во время свободного падения? [дубликат]

Вот что я понимаю из общей теории относительности:

Тело, свободно падающее на поверхность земли, будет находиться в инерциальной системе отсчета (без воздуха) с нулевой результирующей силой, действующей на него. Это вызвало бы невесомость и было бы эквивалентно телу в пространстве-времени (без ускорения) без гравитационных масс вокруг него (и, следовательно, без гравитации). Таким образом, любой физический эксперимент в этих двух системах отсчета даст одинаковые результаты, что сделает их неразличимыми. Но вопрос в том, почему свободно падающее тело у поверхности Земли находится в движении в инерциальной системе отсчета, а не в покое. Почему мяч, брошенный со скалы, приходит в движение, а не остается там подвешенным?

Приводит ли шар в движение геодезическая, сформированная из-за искривления пространства-времени вблизи Земли, или каждое тело на Земле имеет начальную скорость, которая сохраняется после начала свободного падения (и, следовательно, инерциальной системы отсчета)? Но я также знаю, что тело будет ускоряться по мере приближения к центру тяжести Земли и, следовательно, не будет оставаться в равномерном движении. Предположим, что туннель прорыт диаметрально через поверхность, тело будет совершать Простое Гармоническое Движение по этому туннелю, ускоряясь вверх и вниз между концами туннеля. Как геодезическая играет роль в сообщении ускорения, которое мы так называем ускорением под действием силы тяжести в ньютоновской механике?

Может быть, поскольку движение ускоряющегося тела следует за искривлением пространства-времени, искривление пространства-времени автоматически сообщает телу ускорение?

Я весьма озадачен.

Абишек: « …Почему мяч, брошенный со скалы, приходит в движение, а не остается там подвешенным? » — Из вопроса «Почему?» могут возникнуть более конкретные и конструктивные вопросы «Как?». Я бы предложил спросить: «Как мы определяем, удерживается ли какой-либо данный компонент земной поверхности, такой как скала, (от падения) или в какой степени?», и: «Как мы определяем, удерживаются ли некоторые объект или участник, такой как мяч, движется свободно, или до какой степени это не так?» и «Как мы определяем (наиболее вероятное) распределение масс, зарядов, полей в данном испытании?».
@user12262 user12262 «Как» можно понять, используя уравнения, изложенные во всех этих теориях. Уравнения поля Эйнштейна, уравнения Максвелла и т. д. прекрасно описывают вопросы, которые вы упомянули. Но мой разум озабочен физической реальностью этого. Что вызывает эти явления, может быть понято и принято нашим мозгом. Вот тут-то и появляется «почему».
Абишек: « Как» этого можно выяснить, используя уравнения, изложенные всеми этими теориями ». — Действительно; при условии, что для каждого отдельного термина с самого начала изложено определенное операционное «как». (Таким образом, мнимые уравнения индуцируются как теоремы соответствующей теории.) « Но [...] Что вызывает эти явления, которые могут быть поняты и приняты нашим мозгом ». FWIW, я вполне доволен вопросом: «Учитывая данные совпадения , какие величины мы могли бы определить (и, таким образом, измерить)?».

Ответы (3)

Инерциальная система отсчета у поверхности Земли движется к центру Земли с ускорением 9,81 мс. − 1 . Система отсчета, стационарная относительно поверхности, не является инерционной в ОТО. Вместо этого в этой неинерциальной поверхностной системе координат мы испытываем «фиктивную» силу, которую называем гравитацией. Кривизна пространства-времени ответственна за приливные эффекты, т.е. различные инерциальные системы отсчета не движутся параллельно, потому что они стремятся встретиться в центре Земли. Мы можем (временно — пока не упадем на землю) избавиться от фиктивной силы гравитации, прыгнув со скалы, но мы не можем устранить приливную силу, которая заставляет разные части вашего тела двигаться в несколько ином направлении. Вы (очень) слегка сжимаетесь приливной силой, и это сжатие создается массой Земли.

Вы забываете суть относительности: падающий человек находится в движении относительно вас . По его словам, он не испытывает никаких сил, поэтому он назвал бы себя покоящимся, как это сделал бы человек, парящий в космосе. К геодезии отношения не имеет. Для него он будет просто парить вокруг. Так что же заставляет его касаться земли? Он может возразить, что земля движется к нему вверх, а он парит на своем месте. Это может показаться абсурдным, но теория относительности говорит, что это возможно. Падающий человек видит Землю, движущуюся относительно него, а не самого себя, движущегося относительно Земли.

В другом сценарии человек просто видел бы, как земля движется в простом гармоническом движении, ускоряясь по мере приближения центра к нему и замедляясь по мере удаления центра от него. Имейте в виду, что это в системе отсчета падающего человека, где он парит, а Земля движется вокруг него. В вашей системе отсчета или системе отсчета любого другого человека на Земле вы были бы в состоянии покоя, а он колебался бы.

Конечно, все это можно объяснить с помощью геодезических расчетов, но понимание принципа эквивалентности придаст вам очарование общей теории относительности.

Я согласен с вами (и с Эйнштейном) в утверждении, что это Земля ускоряется по направлению к телу, а не наоборот, потому что это принцип эквивалентности. Рассмотрим это: два тела находятся в свободном падении диаметрально противоположно центру тяжести Земли. Теперь, если земля соотв. по направлению к ним земная поверхность расширяется с обоих концов? Согласно этому аргументу, если бы наблюдатели находились в свободном падении по периметру Земли, Земля надувалась бы, как воздушный шар, пытаясь соответствовать. по отношению к каждому из них?
Это было бы инфляцией, если бы пространство-время было плоским. Геометрия не плоская, поэтому каждая точка земной поверхности может двигаться с ускорением от центра без увеличения поверхности или удаления от центра.
Да, это то, что заставило Эйнштейна задуматься о включении кривизны в ОТО. Даже описанную выше ситуацию можно объяснить геодезическими. На самом деле падающий наблюдатель действительно отслеживает геодезическую линию в вашей системе отсчета. Но, с точки зрения вашего вопроса, всего с одним наблюдателем легче учитывать принцип эквивалентности сам по себе.
@ Дейл, ты прав.
@ Дейл, так что это начало иметь для меня какой-то смысл. Но у меня возникают еще два вопроса: Q1) Предположим, что тело медленно спускается в ракете, стреляющей вниз, в туннеле, вырытом через поверхность Земли, и выключает ракету, как только она достигает центра тяжести Земли. Мой мозг говорит, что он останется там в подвешенном состоянии, а COG и тело локально станут инерционными (я предполагаю, что тело имеет точечную массу, иначе приливная сила разорвет его на части). Это то, что на самом деле произошло бы?
Q2) Предположим, что точечная масса находится в свободном пространстве без гравитационных масс вокруг нее. Теперь на расстоянии в пространстве-времени появляется очень тяжелая масса. Таким образом, пространство-время искривится, и гравитация будет распространяться со скоростью света, пока не достигнет нашей точки массы. Из инерциальной системы отсчета точечной массы тяжелая масса стартовала бы согласно. к ней. Что меня озадачивает, так это то, какое неотъемлемое свойство этой массы заставляет ее соответствовать? Всякая ли масса (и энергия) в силу самого бытия имеет тенденцию соотв. в пространстве-времени по отношению к любой другой массе (которая есть не что иное, как гравитация)?
@Abhishek сейчас занят, постараюсь ответить на ваши вопросы в ближайшее время.
@Abhishek, комментарии слишком длинные, чтобы ответить на все твои сомнения. приведенная выше ссылка приведет вас в более интерактивный чат, который можно использовать для обширных дискуссий.
Привет @PNS. Боюсь, у меня недостаточно представителей, чтобы болтать там. Любая идея, как мы можем это сделать?
Хорошо... Я думаю, вам нужен еще один голос, чтобы сделать это. Итак, может быть, вы можете задать свои сомнения как еще один вопрос? Я отвечу на это.
@Abishek этот сайт не предназначен для обсуждения. Он предназначен для прямого формата вопросов и ответов. Поскольку вы больше заинтересованы в дискуссиях, возможно, вам больше подойдет такой сайт, как physicsforums.

Общая теория относительности — это теория геометрии, а не сил. Основная проблема здесь заключается в том, что расстояние между вещами в свободном падении изменяется ускоренно, или, другими словами, геодезические поверхности таких тел ускоряются относительно друг друга.

Почему мяч, брошенный со скалы, приходит в движение, а не остается там подвешенным?

Мяч не может оставаться в подвешенном состоянии, потому что «упал» означает свободное падение, и поэтому геодезические ускорения мяча и земли ускоряются друг к другу.

Может быть, поскольку движение ускоряющегося тела следует за искривлением пространства-времени, искривление пространства-времени автоматически сообщает телу ускорение?

Ну "ускорение" в этом смысле нуждается в информации относительно чего, например относительно земли. Тогда да, можно так сказать. Искривление пространства-времени, которое, согласно Эйнштейну, связано с существованием плотности энергии, например Земли, означает отклонение геодезических, см. выше. В нашей ускоренно расширяющейся Вселенной предметы (галактики) удаляются друг от друга с ускорением или в окрестностях Земли с ускорением падают к ней.

Кривизну пространства-времени можно довольно хорошо визуализировать с помощью аналогии с резиновым листом, см. здесь:

https://www.google.com/search?rlz=1C1CHBF_deDE873DE873&ei=4-v6Xq-cHIeqa_Wdh5AN&q=gravity+visualized+youtube&oq=gravity+visualized+you&gs_lcp=CgZwc3ktYWIQARgAMgQIABATOgQIABBHOggIABAWEB4QE1DxmwNYsqYDYOq4A2gAcAF4AIABXogB0AKSAQE0mAEAoAEBqgEHZ3dzLXdpeg&sclient=psy-ab

Почему согласно общей теории относительности мы падаем на землю, а не парим во время свободного падения? [дубликат]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v