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Descomposición del efecto geodésico / de Sitter en la precesión de Thomas y la curvatura espacial

De acuerdo a Rindler la geodésico efecto se puede considerar como que consta de precesión de Thomas combinado con el efecto de movimiento a través de la curvatura del espacio.

Wolfgang Rindler (2006) la Relatividad especial, general, y cosmológico (2ª Ed.). p234

Sin embargo, de acuerdo a Misner, Thorne y Wheeler, la Gravitación, p. 1118, la precesión de Thomas no entra en juego para un libre movimiento del satélite.

Ver: http://en.wikipedia.org/wiki/Talk:Geodetic_effect

Creo que a pesar de una que se mueve libremente por satélite no se siente la gravedad, la relación con un observador que todavía está sujeto a las transformaciones de lorentz y, por tanto, Thomas precesssion.

Por lo que es justo ? Rindler o Misner, Thorne y Wheeler ?

3voto

Nick Puntos 583

La diferencia entre Rindler la redacción y la MTW redacción es sólo una diferencia en la elección de coordenadas.

Precesión de Thomas en STR

En primer lugar, ¿cuál es la precesión de Thomas? Es un efecto relativista de modo que el original de la derivación de la precesión de Thomas solo se aplica en el plano spacetimes. En otras palabras, Rindler la aplicación de la precesión de Thomas en el contexto de la relatividad general, se requiere especificar cómo el plano especial de espacio-tiempo relativista es identificado con, o embebido en, la curva espacio-tiempo de la relatividad general.

La precesión de Thomas es un cambio en el momento angular que un giroscopio sufre cuando está conectado a otro objeto cuya velocidad está cambiando y va a lo largo de una curva en el espacio de velocidades. ¿Por qué se produce?

Bueno, en teoría especial de la relatividad, la velocidad es un vector $u^\mu$ normalizado de modo que $u^\mu u_\mu=1$. El espacio de estos vectores es una de dos partes hyperboloid en un espacio de Minkowski (su intrínseca de la firma es puramente spacelike). Ahora, el momento angular de un giroscopio que se mueve junto con un objeto está dada por un tensor antisimétrico $J_{\mu\nu}$ que satisface $J_{\mu\nu}u^\nu=0$. Ahora, si tratas de transporte paralelo a este tensor $J_{\mu\nu}$ a lo largo de una ruta de acceso en el interior de la hyperboloid, no va a volver a sí mismo porque el hyperboloid es una curva submanifold. En su lugar, se girará un ángulo alrededor de un eje (que depende de la ruta en el espacio de velocidades) - y esto es lo que queremos decir por la precesión de Thomas.

La relatividad General

En el caso de un giroscopio conectado a un satélite en un campo gravitacional descrito por la teoría de la relatividad general, podemos describir la vecindad de el mundo de la línea de satélite como una pieza de planos espacio-tiempo de Minkowski. Después de toda una órbita, volvemos al mismo lugar en el espacio. Sin embargo, la órbita de no ser bastante periódico en nuestro "plana, delgada y larga de Minkowski cilindro" que rodean el mundo de la línea. En su lugar, vamos a inducir tanto, una rotación de la velocidad del espacio, así como una rotación de la posición normal de espacio, causada por la curvatura del espacio. Rindler probablemente calcula el efecto total sumando estas dos contribuciones - de la monodromy en la uniformidad de la curva de velocidad del espacio y de la monodromy en el espacio-tiempo curvado por la presencia de la materia.

Así que estoy bastante seguro de que Rindler hizo su trabajo correctamente y evitar cualquier signo de errores. Gravity Probe B, ha confirmado el resultado, después de todo.

MTW son sin duda capaces de calcular el resultado total correctamente, demasiado. Pero organizar su cálculo de manera diferente, atribuyendo todo el efecto de la curvatura del espacio. Efectivamente, sus coordenadas para el "cilindro que rodea el satélite del mundo en línea" se diferencian por un "twist" (dependiente del tiempo de rotación) de Rindler del cilindro - los dos grupos de los relativistas uso de coordenadas diferentes.

La MTW de la proposición parece que directamente contradicen Rindler del cálculo de la estrategia y creo que la de MINSK, en la misma vía satélite contexto en el que es pertinente y con el Rindler la elección de coordenadas, es incorrecta. Una declaración de que sería la verdadera y similar a la de MTW de la proposición es que, si el satélite se mueve libremente en el espacio y no tenía "ningún intrínseca de rotación" relativamente a un elegido de sistema de coordenadas, entonces la velocidad podría ser visto como una "constante" y el de Thomas efecto sería exactamente cero.

Sin embargo, las coordenadas elegidas por Rindler contradicen la suposición debido a que el satélite en sí mismo - no sólo el giroscopio - está girando en este sistema de coordenadas (el giroscopio es también la rotación, y de forma diferente). De forma que la velocidad en sí no es constante, incluso en este tipo de cilindro que rodea el mundo de la línea, y la precesión de Thomas contribución es distinto de cero.

Como se puede ver, la existencia o ausencia de la precesión de Thomas depende de si o no tenemos en cuenta la velocidad del satélite a ser "constante" y esta pregunta depende de si o no nuestra "natural" (no es natural!) sistema de coordenadas que rota relativamente a la gente de otros sistemas naturales. Si no hay precesión de Thomas en un sistema, es porque hemos incorporado el especial de espacio-tiempo relativista de tal manera que las velocidades de la estancia "constante". Sin embargo, si elegimos un "torcido" sistema de coordenadas que gira con respecto a la primera, la velocidad no va a ser constante y a la precesión se reciben contribuciones de la precesión de Thomas.

Por el cambio de los sistemas de coordenadas, partes arbitrarias de la general de la precesión después de un período - que todo el mundo tiene que estar de acuerdo con - se puede mover de la precesión de Thomas contribución a la curvatura del espacio contribución.

-1voto

KevinMook Puntos 11

Desde Schiff propuesta en 1960, de las diferentes interpretaciones de la geodésico precessions y el papel de la precesión de Thomas en el mismo, han sido propuestos por varios físicos. Vamos a revisar las tres más importantes interpretaciones, la de Schiff--Weinberg interpretación, el Fokker--Parker interpretación y la Schwinger interpretación. Las tres líneas de interpretaciones tienen el mismo resultado para un GP-B como experimento, es decir, el de Niñera--Fokker de la predicción.

La primera de Schiff--Weinberg interpretación de las interpretaciones de los estados, citando Robertson y Noonan (1968): La precesión debido a la geodésica efecto puede ser contrastada con la precesión de Thomas de la siguiente manera. La geodésica precesión depende de la métrica y aparece incluso en una partícula siguientes geodésica de movimiento. La precesión de Thomas depende de la partícula de la aceleración absoluta y por lo tanto se desvanece para una partícula en geodésica de movimiento.

La segunda Fokker--Parker interpretación de los estados, citando Rindler y Perlick (1990): puede ser muestra de una manera bastante simple que dos tercios de la precesión puede ser atribuido a la geometría espacial de la métrica de Schwarzschild, mientras que la tercera es esencialmente debido a la precesión de Thomas. Rindler declaró en el 2001 de libro de texto que en el post-Newtoniana aproximación: El efecto total, geométricas y Thomas, le da la bien-conocido de Sitter de la precesión.

La forma más certera, no la manera confusa para describir el Fokker--Parker interpretación de la geodésica de la precesión es el retrato como un lineal de la división de la línea geodésica de la precesión en un Schouten precesión y una precesión de Thomas. En esta interpretación, la Schouten precesión es causada por el transporte paralelo de un giroscopio en la curva 3-espacio en una métrica de Schwarzschild y la precesión de Thomas es causada por el transporte paralelo de un giroscopio en una métrica de Minkowski en el que una de Newton, la fuerza de la gravedad existe. La gravitacional precesión de Thomas está de alguna manera relacionada con el aspecto del tiempo, en el pleno del 4-D el espacio-tiempo de Schwarzschild métrica, como en el de Schiff--Weinberg derivación, pero, como fue mencionado por Everett, esta conexión no se ha aclarado todavía.

La división de la línea geodésica de la precesión en un Schouten precesión y una precesión de Thomas parece oké, como siempre que se interpreta en la línea de Thorne y el PPN formalismo como una división en el final de análisis útil para la física aplicada y no se interpreta como un lineal de split, con su origen en el inicio de la cadena causal de eventos. La suposición de que un total relativista de la precesión puede ser dado como una simple superposición de dos independientes relativista precessions parece altamente enfoque optimista. Linealización al final es posible, mientras que es muy problemático en el comienzo de la derivación.

Fuente: Revista Canadiense de la Física, 10.1139/cjp-2013-0716 ; también en http://vixra.org/abs/1310.0099;

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