Принцип эквивалентности, является ли гравитация фиктивной силой, которую мы ощущаем каждый день?

Принцип эквивалентности Эйнштейна утверждает, что свободнопадающие системы отсчета эквивалентны инерциальной системе отсчета; или, другими словами, инерционно-ускорительные эффекты эквивалентны гравитационным эффектам. Этот мысленный эксперимент может помочь:

Я вхожу в лифт в здании на Земле, дверь закрывается, но лифт стоит на месте. Различные чувства говорят мне, какой путь «вверх». Если я прыгаю, то быстро приземляюсь на ноги. Если я пытаюсь поднять свой 30-килограммовый чемодан, я чувствую его вес. Теперь предположим, что я вместе с содержимым лифта мгновенно телепортируюсь в такой же лифт на космическом корабле в глубоком космосе. Если космический корабль ускоряется с ускорением 1g в направлении, параллельном моему представлению о «вверху», у меня не будет возможности узнать, сработала ли телепортация и я нахожусь на космическом корабле, или она не удалась, и я снова материализовался на Земле… лифт на базе. Мое чувство «вверх», мои попытки прыгнуть или поднять чемодан — все неразличимо.

Пока он находится в покое по отношению к зданию, ускорению земного лифта по направлению к центру Земли в 1 g противодействуют механические силы, которые я ощущаю, когда пол воздействует на меня восходящей силой через мои ноги. В космическом корабле я испытываю эквивалентную силу через свои ноги из-за того, что ракетный двигатель толкает пол «вверх».

Теперь предположим, что я вдруг почувствовал себя невесомым. Мой желудок скручивает, и я чувствую, что меня тошнит. Легкий толчок пальцами ног мягко отправляет меня к потолку. Я в панике хватаюсь за ручку чемодана, что замедляет мою общую траекторию движения вверх, но также отправляет чемодан к потолку, и мой торс начинает раскачиваться по дуге. То ли ракетный двигатель только что отключился, и я теперь в "свободном падении", то ли оборвался трос лифта, и теперь он падает на 9,8?$ms^{-2}$(без учета сопротивления воздуха и т.д.). По крайней мере, на данный момент очень трудно сказать; возможно, я улавливаю отсутствие слабой вибрации (ракетные двигатели) или, возможно, слышу какой-то скрежет (лифт). Я узнаю правду всего за несколько секунд...

Когда я нахожусь в лифте в состоянии покоя, я не чувствую никакой фиктивной силы, тянущей меня назад. Или я?

В общей теории относительности гравитация выступает как фиктивная сила ; это потому, что ОТО приписывает кажущееся ускорение силы тяжести кривизне пространства-времени. Вы чувствуете эту фиктивную силу, когда находитесь в неинерциальной системе отсчета, например, «тянет вас назад» к полу в лифте в земном здании. Вы не «чувствуете» гравитацию в инерциальной системе отсчета (например, когда оборвался трос лифта), потому что в этой системе на вас не действует никакая сила.

1. вы думаете, что ваше тело — это частица, но это не так. Это сложная система, и части вашего тела имеют разную химическую структуру, разную энергию стресса и по-разному реагируют на гравитацию и искривленное пространство-время.

2. вы чувствуете это, потому что разные части вашего тела будут двигаться с разной силой из-за искривления пространства-времени.

3. вы могли бы просто почувствовать гравитацию только в том случае, если бы вы могли чувствовать приливные силы от сильного гравитационного поля, такого как черная дыра.

4. когда вы находитесь в свободном падении, вы просто следуете геодезической, и вам нечего чувствовать. Ваше тело просто следует за искривленным пространством-временем. Если бы вы были в свободном падении, вы не могли бы сказать, находитесь ли вы в космосе или падаете на Землю.