¿Cómo sabemos que la gravedad es espacio-tiempo y no un campo en el espacio-tiempo?

Question

¿Cómo sabemos que la gravedad es la curvatura del espacio-tiempo en lugar de un campo, que las parejas igualmente a todos los objetos en el espacio-tiempo?

Answer 1

Prácticamente hablando, ¿cuál es la diferencia? Existe una clasificación en dos tensor de campo en el espacio-tiempo llamado la "métrica" $g_{\mu \nu}$ que las parejas a toda la masa-energía, y las cosas que hacemos de manera intuitiva llamada "gravedad", ocurren cuando el campo que se desvía de la métrica de Minkowski $\eta_{\mu \nu}$. Si desea llamar a la métrica "tiempo propio" o "un campo en el espacio-tiempo" es básicamente la terminología.

Steve Weinberg, muy excepcionalmente, le gusta pensar en la relatividad general, como un campo de la teoría, con la métrica como otro campo, y no le gusta la "interpretación geométrica" que es la que se enseña, donde se describe el sistema métrico, como ser el espacio-tiempo.

Nota, sin embargo, que cierta tensión-energía tensores sólo son compatibles con ciertas espacio-tiempo topologías, por lo tanto no pueden pensar de cada espacio-tiempo como acaba de ser $\mathbb{R}^4$ con un funky métrica.

Answer 2

La razón para considerar que la gravedad específicamente como el espacio-tiempo, como se opuso a cualquier otro campo, es la relativa a la inercia.

La inercia es el movimiento que se lleva a cabo sin fuerzas. Así, en la mecánica Newtoniana, la inercia de movimiento se mueve en línea recta a velocidad constante. La masa es la constante de proporcionalidad entre la fuerza ejercida y la aceleración del objeto en el que la fuerza actúa.

La relatividad General fue motivado en parte por la de Einstein ascensor experimento de pensamiento. Si estás de pie en una caja que se celebra en un campo gravitacional, experimenta una fuerza de oposición a la dirección del campo como consecuencia de que no se mueva. Que es, en el piso de la caja ejerce una fuerza hacia arriba sobre sus pies cuando el campo gravitatorio se moverá hacia el piso. Desde la gravitacional y la masa inercial son los mismos, esto es indistinguible de la inercia de movimiento en una aceleración de la elevación. Existen algunas complicaciones como los efectos de la marea, pero se puede reducir a los que lo son arbitrariamente pequeño considerando una lo suficientemente pequeña región en comparación con los cambios en el campo gravitatorio.

El ascensor experimento explica que es físicamente imposible distinguir entre la gravedad y la inercia. Si el atributo de inercia para el espacio-tiempo, entonces el campo gravitacional es el espacio-tiempo, o así va el argumento.

Answer 3

¿Cómo sabemos que la gravedad es el espacio-tiempo y no un campo en el espacio-tiempo?

Nosotros no porque no lo es. Debo explicar que el espacio-tiempo es un espacio matemático abstracto, no en el espacio real. La Tierra está rodeada por el espacio, no en el espacio-tiempo. No hay movimiento a través del espacio-tiempo debido a que los modelos de espacio en todo momento. Ver relativista Ben Crowell diciendo que aquí. Un campo gravitatorio sin embargo no es algo abstracto. Es una región del espacio en donde las curvas de luz y su lápiz se cae. Este campo gravitacional es a menudo descrito como el espacio-tiempo curvo. Sin embargo curvatura del espacio-tiempo está asociado con la fuerza de marea, que es la segunda derivada de potencial. El lápiz no se caiga debido a la fuerza de las mareas. Se cae abajo debido a la fuerza gravitatoria, que es la primera derivada de potencial. Esta es la razón por la que usted nunca va a encontrar Einstein diciendo que las curvas de luz, porque el espacio-tiempo es curvo. En lugar de encontrar que él decía esto:

"Este espacio-tiempo de la variabilidad de las relaciones recíprocas de las normas del espacio y del tiempo, o, tal vez, el reconocimiento del hecho de que 'espacio vacío' en su relación física no es ni homogénea ni isótropo, nos obliga a describir su estado por diez funciones (la gravitación de los potenciales de g$_{\mu\nu}$), tiene, creo, finalmente eliminados de la opinión de que el espacio es físicamente vacío".

Hay tal vez un poco de confusión en cuanto a espacio-tiempo y el espacio aquí, pero en mi humilde opinión, el punto crucial es que un campo gravitacional es un lugar donde el espacio es "ni homogénea ni isotrópica". Como resultado, la velocidad de la luz es espacialmente variable, que es por qué las curvas de luz y su lápiz se cae. Debido a que el estado de espacio en frente de su cara no es exactamente el mismo que el estado del espacio hacia abajo por el piso. Usted puede encontrar Einstein reiterando esta en 1929. Él estaba hablando acerca de los campos electromagnéticos y gravitacionales campos, y dijo esto:

"Los dos tipos de campo están causalmente vinculados en esta teoría, pero todavía no fusionado a una identidad. Puede, sin embargo, apenas se puede imaginar que el espacio vacío tiene condiciones o estados que son esencialmente de dos tipos diferentes, y es natural sospechar que esto sólo parece ser así, porque la estructura de la física continuum no es completamente descrito por la métrica de Riemann".

De nuevo hay tal vez un poco de confusión en cuanto a espacio-tiempo y el espacio aquí, pero en mi humilde opinión lo que se destaca es que un campo gravitacional es un lugar donde el espacio tiene un estado en particular. El espacio es homogénea en donde un campo gravitacional es, que si se hace una gráfica de la falta de homogeneidad, su trama es curvo.

¿Cómo sabemos que la gravedad es la curvatura del espacio-tiempo frente a un campo, que las parejas de igual manera a todos los objetos, en el espacio-tiempo?

No se muy bien de arriba. Es un campo, pero no "en el espacio-tiempo" de por sí. Un campo gravitacional es un lugar donde el espacio ha sido acondicionado o alterado por la presencia de una concentración de energía, normalmente en la forma de un planeta masivo, este efecto decreciente con la distancia en una manera no-lineal. Esto es modelada como se curva el espacio-tiempo. Que es a donde su métrica, su parcela de mediciones hechas con varas y relojes, no es uniforme. Es más bien homogénea, en un modo no lineal. Los relojes van más lento cuando son más bajos, pero no hay una relación lineal entre la altura y la velocidad. Así que la métrica es curvo. Sin embargo, el espacio no es curvo, así como el agua no se curva bajo el mar donde las olas sonoras de la curva:

Answer 4

Se creía que la gravedad sólo afecta a las cosas con la masa. Pero, a continuación, Einstein predijo que la luz se curva alrededor del sol un poco, que era famoso demostrado correcta durante un eclipse solar. Para que la gravedad parece afectar a la luz que no tiene masa. Este fue un problema, excepto que Einstein ya había una solución, que era la gravedad deforma el espacio-tiempo en sí. Esto permitió que los fotones se comportan como si fueran afectados por la gravedad, porque a pesar de que se mueve en líneas rectas ve afectada por la gravedad, que son las siguientes líneas rectas en el espacio curvo (que pasa a ser curvada por la gravedad).

Afaik, si la gravedad es un campo, entonces tiene que haber alguna explicación de cómo la gravedad afecta a las cosas que no tienen masa. Además, el modelo estándar predice que el bosón de Higgs es el responsable de la materia tiene masa y gravedad. Así que a continuación, tendríamos DOS campos para explicar la gravedad. Un campo mediada por bosones de Higgs, que es la responsable de la interacción de la materia con la gravedad. Y luego nos íbamos a necesitar otro campo mediada por un desconocido partícula que podría ser el responsable de no-masiva (mass-menos) partículas (como los fotones) que interactúan con la gravedad.