Origen de la fuerza de la gravedad

Question

¿Dónde proviene exactamente gravedad cuando los cuerpos ejercen esta fuerza? ¿Viene desde el centro de cada objeto o nace de su superficie?

Answer 1

Hay una serie de perspectivas sobre esto. Una de las posibilidades es que la gravitación no es aún una fuerza debido a que el principio de equivalencia. Sin embargo, no es la curvatura de Weyl que induce a las fuerzas de marea entre dos cuerpos o entre extendido cuerpos. Es también el caso de que la gravitación es una manifestación de la curvatura del espacio-tiempo, pero medidor de campos de fuerzas o son manifestaciones de curvaturas en un principal paquete. Si la gravitación es una fuerza o no, es en cierto modo una cuestión de definición. Si el medidor de campos se consideran fuerzas, entonces probablemente significa que debe considerar la gravedad, una fuerza si vamos a tratar medidor de campos y la gravitación como existente sobre la misma base.

Me fije en el siguiente diagrama, que he presentado en varias ocasiones. Esta es una forma de Penrose conformación diagrama para la métrica de Schwarzschild. El horizonte del agujero negro central es la diagonal de la cruz, y el interior es la cuña en la parte superior, mientras que la cuña en la parte inferior se considera el agujero blanco. Las líneas horizontales son las singularidades. El agujero blanco es el aspecto de un agujero negro, que emite radiación; ha sido considerado como el inverso de un agujero negro. Las regiones I y II son exteriores regiones con diferentes horizontes que se presentan, o la física que los rodea, para un observador allí.

Lo notable acerca de la relatividad general es que tiene una estructura que da cuántica resultados. El Bekenstein obligado y las leyes de los agujeros negros termodinámica es un caso en punto. La temperatura finita y la entropía de un agujero negro sugiere algún tipo de proceso de emisión que es la mecánica cuántica. Ello llevó a la radiación de Hawking. El diagrama de Penrose para el agujero negro es similar. El círculo rojo representa un bucle propagador de un campo con Hamiltonianos $H$ con la fase de $exp(-2\pi H/g)$, donde el $2\pi$ es un parámetro de tiempo que define el círculo. La aceleración de $g$ es equivalente a la temperatura y es $g~=~1/8\pi M$. A continuación, puede ver la calidad de observador en la región I se observa la partícula emerge desde el agujero blanco, lugar a cierta distancia radial por encima del agujero negro y luego vuelve a caer. En la región II el bucle puede ser visto como la correspondiente anti-partícula que sale del agujero blanco de la región y cae en el agujero negro. El agujero negro existente en las dos regiones, a continuación, enredados agujero negro compuesto de enredados EPR pares.

Supongamos que el bucle se materializa en una partícula en la región I y II que se escapa del agujero negro como radiación de Hawking. Los puntos rojos conectados por una red segmentos representan estas partículas. Estas partículas tienen campos de gravedad y pueden centrarse null rayos acercándose al agujero negro. Esto significa que el horizonte reducirse el radio y el azul hiperbólico líneas representan el horizonte debido a esta emisión. Los dos horizontes no están conectados el que refleja algunos de los enredos de los agujeros negros de ser trasladado a estas partículas.

Raamsdonk del papel da un análisis más detallado de esta situación. Esto implica que el espacio-tiempo es un tipo de condensado de quantum enredos. La característica más notable de cómo la relatividad general da resultados acordes con la mecánica cuántica sugiere que, en última instancia, la mecánica cuántica y la relatividad general son la misma cosa.

Curiosamente, esto también es sencillo de la mecánica cuántica y no de fantasía de la teoría cuántica de campos. Esto se puede ver fácilmente con el intervalo invariante de la relatividad especial. $$ m^2~=~E^2~-~p^2, $$ con $c~=~1$. Se supone que esta es una muy impulsado sistema a lo largo de la $z$ dirección $p_z~>>~p_x$$p_z~>>~p_y$. Esto significa $$ E~=~p_z\sqrt{1~+~\frac{p_x^2~+~p_y^2~+~m^2}{p_z^2}}~\simeq~p_z\left(1~+~\frac{1}{2}\frac{p_x^2~+~p_y^2~+~m^2}{p_z^2}\right). $$ El último término es una forma de la clásica Hamiltoniano de una partícula. Entonces podemos expresar esto como $$ (E~-~p_z)p_z~=~E'~=~\frac{1}{2}(p_x^2~+~p_y^2~+~m^2). $$ Si utilizamos la cuantización $p_i~=~-i\hbar\partial_i$ $E~=~-i\hbar\partial_t$ el intervalo invariante es el de Klein-Gordon ecuación. Esta muy aumentadas o luz frontal del sistema puede entonces escribirse como $$ i\manejadores\frac{\partial\psi}{\partial t}~=~\frac{\manejadores^2}{2m}\nabla\psi~+~m^2\psi, $$ que es una ecuación de Schrodinger. La mayor partida es la $m^2$, que es un tipo de potencial. Esto significa que un observador distante viendo un relativista cuántica sistema de enfoque de un agujero negro será testigo de lo desplazada hacia el rojo y el tiempo dilatado en un nonrelativistic sistema cuántico.

Esto tiene algunas implicaciones interesantes. Relativista, la teoría del campo cuántico está formulado de acuerdo a los campos de la región espacial de la superficie que han de fuga conmutadores en esa superficie. Todo lo que se formula en este puramente local manera. Esto lleva a la idea de muchas físico de partículas tiene que la mecánica cuántica se diferencia de la mecánica clásica por los conmutadores. Sin embargo, nonrelativistic la mecánica cuántica tiene una gran profundidad de propiedades no locales. Es divertido ser testigo de una conversación o debate entre un físico y un quantum de la fundación físico sobre esto! La teoría cuántica de campos se puede decir que efectivamente barrido de estas propiedades no locales de la física cuántica de distancia, y en detrimento de la física en general. Lo que esto significa es que el no local de las propiedades de la mecánica cuántica son equivalentes a los no locales de las propiedades de la física cuántica de la gravitación.

Answer 2

La gravedad se aplica individualmente a cada uno de los bits de la masa/energía, de forma independiente.

Imagine que usted tiene 5 átomos de aquí, que vamos a la etiqueta a,b,c,d,e. Ahora un par de millas de distancia hay otros 5 átomos, que voy a llamar a,B,C,D,E. Hay una fuerza gravitacional entre a-a, a-B, a-C, a-D, a y E, todos los existentes en el mismo tiempo. Al igual que la de b, para todo lo demás, etc.

Funciona si hay más de 5; decir millones o lunares o toneladas de ellos.

Ahora imagine que en el grupo de 5 átomos estaban atrapados juntos para hacer de un objeto sólido. No cambia nada. La gravedad entre los dos bolas es de 25 separado átomo del tamaño de enlaces añadir su contribución y tirando juntos. Por lo tanto, la fuerza es proporcional al producto de las 2 masas!

Ahora bien, si el objeto sólido, que necesita de muchos más átomos de que para ser una buena aproximación de uniforme, es una esfera, entonces el centro de masa sirve como un acceso directo. Si es el siae de una pelota de baloncesto, los átomos de un lado están un pie más cerca , y los átomos en el otro lado son un pie más lejos, y la geometría y los valores que cancelar así que usted puede reemplazar la compleja interacción de millones y millones de átomos en spacially separados posiciones con un fácil cálculo de tratar como único punto con una masa total.

Pero los planetas y las lunas no perfecto esferas y hay bultos en el interior. Si estás cerca de arriba, en la órbita de decir, usted sentirá los bultos: el más grueso techtonic placa en una dirección, y una montaña de otra. Si usted está en la órbita baja de la Tierra se llena la mitad de la vista! Usted puede apuntar a diferentes continants en diferentes direcciones, ampliamente separados, de modo que usted tiene que girar la cabeza para ver una o la otra. Así que usted no puede tratar a la masa como un resumen de punto. Las dos regiones tienen diferente densidad de la masa y no ballance exactamente, por lo que se sienten los bultos en su órbita.

Esto no es específico de la superficie. Cualquier variación de uniforme y simétrica va a hacer, pero las cosas más de cerca al centro tendrán una separación menor ángulo entre ellos de modo que se aproximan de manera más uniforme.

Answer 3

Viene de todo masa incluso de las divisiones más pequeñas. Cada núcleo o incluso quark se sumará a la general.

Answer 4

Se desconoce qué mecanismo físico "causas" de la gravedad, y, de hecho, la respuesta dependerá en gran medida el modelo de gravedad que usted elija. Si el uso de Newton, la gravedad, la aserción "acción a distancia" que es, en cierto sentido, causada por la masa en sí, pero se sabe que esta no es una descripción completa, ahora que hemos detectado las ondas gravitacionales. Así que en lugar de utilizar la Relatividad General, en la que la masa/energía crea una curvatura en el espacio-tiempo (que puede propagarse a la velocidad de la luz, como en las ondas gravitacionales), pero todavía no se tiene un mecanismo por el cual los que la curvatura es "causado". Finalmente, uno puede mirar con anticipación a los nuevos modelos de gravedad, tal vez que unificar la gravedad con la teoría cuántica de campos con la introducción de una gravedad de transporte de partículas llamado "gravitón." No hay tal teoría, sin embargo existe, pero parece que de momento y si lo hace, el gravitón será capaz de mediar la fuerza de la gravedad a través de los mismos tipos de "partículas virtuales" que se cree que median fuerzas electromagnéticas (es decir, virtual fotones). Que nos acercan a una "causa", aunque algunos desacreditar el concepto de "virtual" de las partículas, dado que su propia naturaleza contradictoria, y también debemos admitir que ninguna de estas teorías ha sido creado con éxito por la gravedad. Pero en la actualidad, parece como que la gravedad es emanaba de todas partes que no es la masa o la energía, por lo que desde cada pieza de un objeto.