Я хотел бы предварить это, сказав, что это не обязательно должен быть полный вопрос, хотя он может им стать, а скорее подтверждение моего понимания концепции.
Ньютон сказал бы, что человек, стоящий на земле, представляет собой инерциальную систему отсчета. В этом сценарии, если какой-либо объект, скажем, яблоко, выбрасывается над землей, наблюдатель предположил бы, что яблоко ускорилось к земле из-за гравитации.
Эйнштейн, с другой стороны, предположил бы, что человек, стоящий на земле, НЕ является инерциальной системой отсчета, и что само яблоко представляет собой инерциальную систему отсчета. В более широком смысле инерциальная система отсчета — это система, в которой на объект не действуют никакие силы, например, объект в глубоком космосе или в свободном падении, не ПРИТЯГИВАЕМЫЙ гравитацией, а скорее следующий геодезической через искривленное пространство-время, просто как яблоко делает, когда оно следует геодезической а по направлению к Земле.
Если мы примем это за Инерциальную систему отсчета, логический вывод состоит в том, что яблоко, расположенное над Землей, не ускоряется по направлению к Земле, а, скорее, в Инерциальной системе отсчета, от которой мы измеряем истинное ускорение, Земля ускоряется. вверх (радиально наружу).
Мое понимание радиально направленного наружу ускорения, которое я хотел бы подтвердить или опровергнуть, таково:
Из-за искривления пространства-времени «будущее» Земли в пространстве-времени искривлено за счет собственной материи внутрь, или, проще говоря, оно должно схлопываться само в себя. Однако из-за жесткости (может быть, это неправильный термин, но я полагаю, очевидно, что я имею в виду... Могу уточнить) планеты, она не коллапсирует внутрь. Это приводит к тому, что Земля, относительно инерциальной системы отсчета, ускоряется от своего будущего пути в пространстве-времени со скоростью 9,8 м/с/с, точно с той скоростью, с которой она сжималась бы внутрь, если бы это было не так.
**Примечание: прошу прощения за довольно многословный вопрос, но для меня это было очень широкое понятие, и я боюсь, что мое образование недостаточно утонченно, чтобы быть в состоянии кратко объяснить это.
Моя благодарность за разъяснения по этому вопросу.
Ньютон не сказал бы, что человек, стоящий на Земле, представляет собой инерциальную систему отсчета. Инерциальная система отсчета — это система, в которой применяется первый закон Ньютона, т. е. объект движется по прямой линии с постоянной скоростью. Поскольку наблюдатель, бросающий яблоко, наблюдает за яблоком, чтобы ускорить его, система отсчета наблюдателя не является инерциальной.
Однако вы правы или, вернее, почти правы, говоря, что рама яблока инерциальна. Если бы вы падали рядом с этим яблоком (игнорируя сопротивление воздуха), то вы бы заметили, что яблоко остается неподвижным рядом с вами. Хорошим примером этого являются астронавты на Международной космической станции. Они свободно падают, поэтому, как показывают бесчисленные видеоролики, все, что они выпускают, остается рядом с ними или удаляется с постоянной скоростью.
Я говорю почти правильно , потому что в общей теории относительности инерциальные системы отсчета обычно только локально инерциальны. Яблоко кажется неподвижным относительно вас, но на самом деле оно медленно приближается к вам, потому что вы и яблоко движетесь по разным направлениям к центру Земли. Чем дальше от вас яблоко, тем больше будет это относительное движение.
Но я предполагаю, что ваш реальный интерес заключается в описании ускорения земной поверхности, и вы совершенно правы в том, что оно ускоряется. Технически его правильное ускорение не равно нулю. Собственное ускорение рассчитывается с использованием несколько сложного уравнения, но в основном это ускорение относительно свободно падающего объекта, а, как вы говорите, относительно яблока поверхность Земли ускоряется наружу на РС .
Другое удобное определение состоит в том, что правильное ускорение — это ускорение, которое ощущает наблюдатель в своей системе отсчета. Например, я вешу 68 кг и прямо сейчас в состоянии покоя испытываю силу Ньютонов, то есть просто направленная вверх сила, действующая на меня со стороны моего стула. Мое правильное ускорение - это просто эта сила, деленная на мою массу, т.е. РС .
Точно так же поверхность Земли выталкивается камнем / чем-то, что находится непосредственно под поверхностью, которое выталкивается материалом, находящимся непосредственно под ним, и так далее до центра Земли (где гравитация равна нулю, поэтому на самом деле центр Земли приблизительно является инерциальной системой отсчета).
Кажется странным говорить о чем-то стационарном как об ускоряющемся , но это нормально в общей теории относительности. В повседневной жизни, когда мы говорим об ускорении, мы обычно имеем в виду координатное ускорение , т.е. если мы измеряем положение объекта, используя некоторую систему координат (например, широту, долготу и высоту), то ускорение означает, что положение изменяется при измерении с использованием этих координат. Однако ОТО говорит нам, что широта/долгота/высота на самом деле являются ускоряющими координатами, а не инерциальными, и быть неподвижным в ускоряющейся системе координат значит ускоряться в инерциальной системе координат.
Если вам интересно, что такое уравнение веса в общей теории относительности? есть подробный расчет собственного ускорения в сферическом гравитационном поле, подобном земному. Однако вам может показаться, что это немного сложно, если вы новичок в GR.
Любопытный