Какая система отсчета во Вселенной (наиболее) нейтральна к вращению?

Я читал о Ковше Ньютона и псевдоособой системе отсчета, связанной с реликтовым излучением, но я не нашел ничего, что могло бы их хорошо связать — так является ли система реликтового излучения «системой покоя» для вращающегося тела, не связанного локально гравитационно ? Если нет, то есть ли другие?

Давайте проведем мысленный эксперимент: у нас есть космический зонд с гироскопом Control Moment Gyroscope , который позволяет нам произвольно вращать зонд, и акселерометры, которые измеряют локальное ускорение во всех направлениях (независимо от того, что является источником этого ускорения: гравитация, двигатели). , центростремительная сила и т. д.), расположенные на вытянутых участках зонда (далеко от центра масс).

Мы помещаем зонд в центр Гигантской Пустоты , чтобы он получал как можно меньше локальных помех от ближайших небесных тел (поскольку их нет; все они очень далеки). Затем мы управляем CMG таким образом, чтобы свести к минимуму показания все акселерометры.

Достигнем ли мы плоского нуля? И при настолько минимизированном считывании, что любая операция только увеличивает его, будет ли система отсчета привязана к зонду, не вращающемуся относительно псевдомастер-системы на основе реликтового излучения, или это будет что-то еще - привязанное к чему (помимо зонд)?

Может оказаться интересным включить в ответ на этот вопрос эффекты квантовой механики. В какой-то степени сверхтекучесть может дать вам систему отсчета с абсолютным отсутствием вращения (или, по крайней мере, вы можете сказать, что находитесь не в такой системе отсчета).

Ответы (1)

Да, существует кадр, в котором все акселерометры в принципе могут достигать нуля. На самом деле таких кадров бесконечно много. В некоторых из этих кадров реликтовое излучение будет казаться изотропным; в других - нет. (Я предполагаю, что вы пренебрегаете радиационным давлением реликтового излучения на зонд, поскольку его можно сделать сколь угодно малым, сделав зонд достаточно маленьким.)

Утверждение, что акселерометры не регистрируют ускорения в инерциальной системе отсчета (т. е. системе, в которой кривые с постоянными пространственными координатами подчиняются геодезическому уравнению), которое следует из принципа эквивалентности, является утверждением о фундаментальной природе пространства-времени — оно было бы верным. в любой вселенной, описываемой общей теорией относительности, независимо от начальных или граничных условий этой вселенной, и, в частности, это не имеет никакого отношения к существованию реликтового излучения.

Тот факт, что существует система отсчета, в которой реликтовое излучение кажется изотропным, является утверждением о начальных условиях нашей Вселенной — это определенно не следует из общей теории относительности. А наличие реликтового излучения никак не влияет на показания локально движущихся акселерометров (разве что через действительно ничтожное радиационное давление, о чем говорилось выше). Иными словами, общая теория относительности просто утверждает, что Вселенная появляется локально , подобно пространству-времени Минковского, в достаточно малых областях. Существование системы реликтового излучения утверждает, что существует глобальная система отсчета, в которой Вселенная является (приблизительно) пространственно-поступательно- и вращательно-инвариантной (но не инвариантной по отношению к времени-поступательному или буст-инвариантному) - полностью логически независимое утверждение.

Кроме того, обратите внимание, что «вращательно инвариантный» не означает «выглядит одинаково независимо от того, как вы вращаетесь» — это означает «выглядит одинаково как до, так и после того, как вы начинаете и заканчиваете вращение, так что вы больше не вращаетесь, но теперь указывая в другом направлении, чем раньше».

В некоторых из этих кадров реликтовое излучение будет казаться изотропным; в других - нет. - этого мне недостаточно, чтобы принять ответ. Если я помещу зонд в кадр, где CMB кажется изотропным, а затем отправлю его в дикое вращение, CMB останется изотропным. Но CMB может казаться анизотропным и анизотропия может быть неизменной по отношению к зонду (зонд движется прямолинейно относительно CMB) или вращаться (поступательное + вращение) вокруг зонда - есть ли системы отсчета, где последний все равно отображал бы 0 на акселерометрах? Будет первый?)
@СФ. В первой ситуации, когда зонд видит реликтовое излучение как анизотропное, но постоянное во времени, его акселерометры будут показывать ноль, потому что он не вращается относительно метрики пространства-времени. Во второй ситуации, когда зонд видит, что анизотропия вращается, его акселерометры будут измерять ускорение, потому что он вращается относительно метрики. Существует также третья возможная ситуация, в которой реликтовое излучение кажется изотропным, а акселерометры показывают ноль, и четвертая возможная ситуация, в которой реликтовое излучение снова кажется изотропным, но акселерометры обнаруживают ускорение.
@СФ. Четвертую ситуацию не следует считать «нейтральной к вращению», потому что она не является локально инерционной — зонд не увидит близлежащие свободные объекты как движущиеся по прямым линиям. Я полагаю, вы могли бы сказать, что третья ситуация — это та, в которой зонд видит «вселенную [как] наиболее нейтральную по вращению». Но ключевой момент заключается в том, что первая ситуация почти так же хороша, потому что сами законы физики (но не реликтовое излучение) совершенно инвариантны относительно вращения в этой системе отсчета, и все, кроме реликтового излучения, будет вести себя так же хорошо, как и в третья ситуация.
из-за того, что пространство-время искривлено, мы не можем принимать «траекторию ближайших свободных объектов» как должное. (Я специально выбрал Гигантскую Пустоту, чтобы избежать этого; представьте, что вы нашли инерциальную систему отсчета на низкой орбите нейтронной звезды!). Что касается «всего, кроме CMB, все находится в постоянном движении, растяжение нитей, движение кластеров, столкновение или разрыв, что делает его плохим эталоном для системы отсчета.
@СФ. Я просто зависит от того, как далеко вы смотрите. Принцип эквивалентности гласит, что локально любое пространство-время выглядит плоским — и, в частности, свободные частицы движутся по совершенно прямым линиям. В частности, «локально» означает «на расстояниях, намного меньших масштаба длины, установленного кривизной». Это правда, что вблизи нейтронной звезды пространство-время довольно сильно искривлено (малый радиус кривизны), так что вам не нужно выглядывать очень далеко, прежде чем гравитационные эффекты станут заметны. Но даже там гравитация, кажется, «исчезает», пока вы ограничиваете свое внимание достаточно небольшой областью пространства-времени.
Какая система отсчета во Вселенной (наиболее) нейтральна к вращению?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v