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El espacio-Tiempo de la Curvatura Depende de la Velocidad Relativa

Cuando la masa de un planeta a causa de la curvatura del espacio-tiempo vemos que se acerca una caída libre de objetos se desvía de su camino hacia el planeta. También vemos la cantidad de la desviación depende de su velocidad, de modo que poco a poco los objetos en movimiento impactó en el planeta mientras más rápido queridos pasan por su lado.

Obviamente, la misma curvatura del espacio-tiempo es experimentado por los objetos y por lo que parece que ambos deben seguir la misma línea geodésica (es decir, la ruta más corta a través de la curvatura del espacio-tiempo), independientemente de su velocidad respecto al planeta.

Es allí una manera relativamente fácil de explicar esta aparente contradicción, sin un profundo estudio de la geometría diferencial (por ejemplo)?

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JRT Puntos 97

Comenzar considerando el ordinario de Newton de la gravedad. Esto nos dice que la aceleración de una masa de ensayo debido a nuestro planeta de masa $M$ es:

$$ a = \frac{GM}{r^2} $$

La aceleración es la tasa de cambio de la velocidad con el tiempo. Un objeto en movimiento rápido pasa menos tiempo cerca de el planeta de un lento objeto en movimiento, de modo que sus cambios de velocidad menor. Eso significa que los objetos que se mueven rápidamente se desvía menos de movimiento lento.

Desde la relatividad general se reduce a Newtoniana de la gravedad cuando los campos gravitacionales son pequeños (es decir, en todas partes, que no está cerca de un agujero negro) esto también explica por qué los objetos que se mueven rápidamente desviar menos de movimiento lento en GR.

Mostrando este rigurosamente implica algunos geometría diferencial, pero creo que es posible comprender el principio sin llegar a ser demasiado profundamente arraigado en la asignatura de matemáticas. La trayectoria seguida por la cae libremente masa de ensayo se describe por la ecuación geodésica:

$$ \frac{\mathrm d^2x^\alpha}{\mathrm d\tau^2} = -\Gamma^\alpha_{\,\,\mu\nu}U^\mu U^\nu \tag{1} $$

Esto no es tan complicado como parece (bueno, no del todo!). El lado izquierdo es una especie de aceleración, y los símbolos $\Gamma^\alpha_{\,\,\mu\nu}$ son los símbolos de Christoffel que describir cómo se curva el espacio-tiempo. En el plano espacio-tiempo utilizando la usual $(t,x,y,z)$ coordenadas de los símbolos de Christoffel son cero y la ecuación se convierte en:

$$ \frac{\mathrm d^2x^\alpha}{\mathrm d\tau^2} = 0 $$

que es solamente nos dice que en el plano espacio-tiempo la aceleración es cero, es decir, el objeto se mueve en línea recta.

En la curva el espacio-tiempo de los símbolos de Christoffel no son cero, por lo que obtenemos un valor distinto de cero la aceleración y la trayectoria se curva, pero todavía tenemos que explicar por qué la trayectoria es diferente para diferentes velocidades. Esto es simplemente debido a que el plazo $U^\mu$, que es el cuatro de velocidad.

Así que la ecuación geodésica dice (a) de que el camino no es una línea recta en la curva el espacio-tiempo y (b) que el monto de la ruta de curvas depende de la cuatro-la velocidad de la $\mathbf U$ de la masa de ensayo. Es por eso que la prueba de masas en movimiento a diferentes velocidades seguir caminos diferentes.

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Blazej Puntos 148

No es cierto que no hay una única geodésica a través de cada punto. Para entenderlo, imaginemos un punto sobre una esfera (donde geodesics son sólo grandes círculos) o incluso en un avión (aquí geodesics son líneas rectas). A través de ese punto se puede trazar una infinidad de geodesics, por ejemplo, un número infinito de líneas rectas que pasa por este punto. Sin embargo, si se limita a la pequeña parte de su espacio geométrico (no hay necesidad de hacer esto en el piso el caso de que, a pesar de que) geodésica será únicamente se especifica mediante la especificación de dos puntos cercanos que debe conectarse. Si se dibuja un pequeño círculo sobre una pelota, elegir dos puntos en el interior, a continuación, puede elegir precisamente una trayectoria que va en un gran círculo que pasa por esos dos puntos sin salir de este círculo. Desde cualquier dos puntos cercanos especificar única trayectoria se puede considerar un límite en el que su separación se aproxima a cero. Así geodésica que se especifica de forma exclusiva por decir lo que es$\vec x (t) $$\vec x (t+ \mathrm d t)$, o lo que es equivalente - tanto la posición y la velocidad en el tiempo inicial.

Por otra parte, la curvatura usted siente cuando usted hace un viaje en el espacio curvo puede, y por lo general dependen de la dirección en la que ir (que en el espacio-tiempo de los términos utilizados en GR es exactamente el mismo que el de su velocidad). Para ver esto, considere la posibilidad de un error que va alrededor de una silla de montar. Hay algunas direcciones que la curva de "arriba", es una dirección que la curva de "abajo" y por la continuidad que debe existir intermedio de la dirección en la que la silla no está curvado. Os animo a intentar sacar esto en un pedazo de papel, o simplemente google "punto de silla" y entrar en los gráficos.

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Pascaltech Puntos 1

El la atractividad efecto depende del tiempo durante las dos masas están en la proximidad. Usted puede experimentar en el envío de una bola a través de una caída de agua o un flujo de agua a diferentes velocidades y buscar la dirección de la pelota toma después de cruzar el agua.

La representación de la curvatura del espacio-tiempo por una deformated plano alrededor de un planeta es una farsa. Tratar de representar un agujero en el espacio, sólo por diversión ! Espacio de tiempo tiene cuatro dimensiones : 3 por el espacio y uno más para el tiempo.

Usted puede experimentar el espacio de tiempo en la medición de una caja con una vara de medir : mover el objeto y el palo : 1 : a la misma velocidad relativa 2 : a diferente velocidad relativa Cuando el primer límite de la caja se enfrenta el cero de el palo, se mira el valor de medición en el palo, donde es el segundo límite de la caja.

¿Cuál es la longitud de la caja en el caso 1, y en el caso 2 ?

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