сила, брат, в гравитации
Гравитация - сила или не сила?
Сабина Хоссенфельдер в твиттере:
"Самый простой способ понять, что гравитация не является силой, заключается в том, что сила вызывает ускорение, а гравитация - нет. Ускорение можно измерить с помощью устройства, называемого акселерометром. Ускорение не является относительным (как скорость), оно абсолютно. Если вы стоите на поверхности Земли, акселерометр покажет, что вы ускоряетесь в направлении вверх. Это происходит потому, что на вас действует сила снизу - это твердость земной коры (или того, на чем вы стоите), которая восходит к комбинации электромагнитных сил и принципу Паули.
Если убрать эту опору Земли, например, прыгнув с самолета, вы не испытываете ускорения. Вы находитесь в свободном падении. Поскольку вы не ускоряетесь, на вас не действует никакая сила. Вы испытываете гравитацию, но не силу, следовательно, гравитация не является силой. Мы можем назвать гравитацию псевдосилой, определив её как ускорение относительно поверхности Земли. Именно так работает ньютоновская гравитация. Её можно вывести из общей теории относительности как приближение."
Джефф Пенингтон в твиттере (начинает с саркастического ответа на процитированное выше, потом поясняет):
"Свободное падение - это не гравитация. Это просто локальная инерциальная физика. Гравитация - это сила, которая заставляет траекторию вашего свободного падения и траекторию свободного падения Земли сближаться с ускорением. Это можно измерить с помощью устройства, называемого высотомером.
>>> "Так как именно мы решаем, что является силой, а что нет? Наверное, нам следует определить это, прежде чем мы сможем говорить так о гравитации. Возможно, наше определение силы может включать эффекты искривленной геометрии пространства-времени!"
Да, в этом и суть. Сила - это то, что мы решаем считать силой. И поскольку гравитация является одной из двух классических сил, если не считать гравитацию силой, то сила просто становится синонимом электромагнетизма.
Гравитация локально описывается тензором кривизны Римана, который можно локально измерить как приливные силы, испытываемые объектами. Но я согласен, что это глупый спор. Меня раздражает, когда делают вид, будто "сила" имеет какое-то универсальное определение, в то время как все четыре силы странные по-своему.
Гравитация, очевидно, самая странная (она калибрует трансляцию пространства-времени, а не внутреннюю симметрию). Но слабая сила - единственная спонтанно нарушенная, сильная - единственная удерживаемая (confinement), а электромагнитная - единственная, где калибровочная группа абелева и которая поэтому не имеет самовзаимодействия."
Клифф Берджесс в твиттере (год назад):
"Сегодняшняя горячая дискуссия в физическом твиттере посвящена вопросу о том, является ли гравитация фиктивной (как центробежная сила) или нет, и основывается на широко распространенном недопонимании, восходящем к знаменитому мысленному эксперименту Эйнштейна с лифтом. Вот попытка прояснить эти вопросы.
Мысленный эксперимент Эйнштейна с лифтом утверждает, что движение в постоянном гравитационном поле (как F = mg из школьного курса) неотличимо от того, как выглядела бы физика из системы отсчета, движущейся с постоянным ускорением.
Эйнштейн утверждал, что такого рода гравитационная сила является фиктивной так же, как фиктивны центробежные силы: они являются артефактами описания простого движения из неинерциальной системы отсчета. Примечательно, что ускорение в обоих случаях не зависит от массы.
Эксперимент с лифтом иногда ошибочно понимается как означающий, что сама гравитация фиктивна. Но действительно ли тщательные измерения не могли бы отличить движение в ускоряющемся лифте от гравитационной силы, направленной, например, к Земле?
Хороший экспериментатор в лифте может это определить. Способ, которым они это сделали бы, заключается в сравнении различий в том, как кажется, что ускоряются близлежащие объекты. Эти ускорения не параллельны, если, например, тела падают к Земле.
Суть мысли Эйнштейна заключалась в том, что именно это локальное различие в ускорении реально, и поэтому (в рамках специальной теории относительности) именно оно должно описываться некоторого рода полем.
В Общей теории относительности полем, которое это делает, является кривизна пространства-времени, которая управляет различиями в геодезических движениях падающих объектов. Эти различия известны как приливные силы, поскольку их присутствие на Земле из-за Луны ответственно за океанские приливы.
Поскольку они зависят от кривизны, их нельзя устранить путем перехода к соответственно ускоряющейся системе отсчета. Эйнштейн обеспечил истинность этого, сформулировав свои законы 'общековариантным' способом: способом, который одинаков в любой системе отсчета."
Рон Маймон, в ответе на StackExchange 12 лет назад:
"В ОТО всегда существуют две точки зрения --- локальная и глобальная. С локальной точки зрения вы рассматриваете окрестность точки, создаете систему свободного падения, и тогда движение происходит исключительно по прямым линиям с постоянной скоростью, так что вы не видите гравитацию. При таком подходе гравитация не является "силой", то есть она не вносит общековариантный вклад в локальную кривизну траекторий частиц в пространстве-времени.
С глобальной точки зрения вы видите, как частица, прилетающая из бесконечности, отклоняется полем, и говорите, что действовала сила, если частица отклонилась. При таком подходе любое отклонение по определению является силой.
Глобальная точка зрения - это тот способ, которым гравитация рассматривается в квантовой теории поля или теории струн. Локальная точка зрения - это озарение, принадлежащее Эйнштейну, и неудивительно, что он подчеркивал её в своих публичных высказываниях.
Ответ заключается в том, что "всё зависит от вашего философского определения силы, от того, придерживаетесь ли вы локальной или глобальной точки зрения." Я предпочитаю глобальную точку зрения, поскольку она более квантовая, поэтому я говорю, что гравитация - это сила, но я не спорю с людьми, придерживающимися другой точки зрения, поскольку она тоже ценна."
Источники:
1) https://twitter.com/skdh/status/1850120005070799153
2) https://twitter.com/quantum_geoff/status/1850246008628006950
3) https://twitter.com/CburgesCliff/status/1707747591893422274
4) https://physics.stackexchange.com/questions/33875/gravitation-is-not-force
Сабина Хоссенфельдер в твиттере:
"Самый простой способ понять, что гравитация не является силой, заключается в том, что сила вызывает ускорение, а гравитация - нет. Ускорение можно измерить с помощью устройства, называемого акселерометром. Ускорение не является относительным (как скорость), оно абсолютно. Если вы стоите на поверхности Земли, акселерометр покажет, что вы ускоряетесь в направлении вверх. Это происходит потому, что на вас действует сила снизу - это твердость земной коры (или того, на чем вы стоите), которая восходит к комбинации электромагнитных сил и принципу Паули.
Если убрать эту опору Земли, например, прыгнув с самолета, вы не испытываете ускорения. Вы находитесь в свободном падении. Поскольку вы не ускоряетесь, на вас не действует никакая сила. Вы испытываете гравитацию, но не силу, следовательно, гравитация не является силой. Мы можем назвать гравитацию псевдосилой, определив её как ускорение относительно поверхности Земли. Именно так работает ньютоновская гравитация. Её можно вывести из общей теории относительности как приближение."
Джефф Пенингтон в твиттере (начинает с саркастического ответа на процитированное выше, потом поясняет):
"Свободное падение - это не гравитация. Это просто локальная инерциальная физика. Гравитация - это сила, которая заставляет траекторию вашего свободного падения и траекторию свободного падения Земли сближаться с ускорением. Это можно измерить с помощью устройства, называемого высотомером.
>>> "Так как именно мы решаем, что является силой, а что нет? Наверное, нам следует определить это, прежде чем мы сможем говорить так о гравитации. Возможно, наше определение силы может включать эффекты искривленной геометрии пространства-времени!"
Да, в этом и суть. Сила - это то, что мы решаем считать силой. И поскольку гравитация является одной из двух классических сил, если не считать гравитацию силой, то сила просто становится синонимом электромагнетизма.
Гравитация локально описывается тензором кривизны Римана, который можно локально измерить как приливные силы, испытываемые объектами. Но я согласен, что это глупый спор. Меня раздражает, когда делают вид, будто "сила" имеет какое-то универсальное определение, в то время как все четыре силы странные по-своему.
Гравитация, очевидно, самая странная (она калибрует трансляцию пространства-времени, а не внутреннюю симметрию). Но слабая сила - единственная спонтанно нарушенная, сильная - единственная удерживаемая (confinement), а электромагнитная - единственная, где калибровочная группа абелева и которая поэтому не имеет самовзаимодействия."
Клифф Берджесс в твиттере (год назад):
"Сегодняшняя горячая дискуссия в физическом твиттере посвящена вопросу о том, является ли гравитация фиктивной (как центробежная сила) или нет, и основывается на широко распространенном недопонимании, восходящем к знаменитому мысленному эксперименту Эйнштейна с лифтом. Вот попытка прояснить эти вопросы.
Мысленный эксперимент Эйнштейна с лифтом утверждает, что движение в постоянном гравитационном поле (как F = mg из школьного курса) неотличимо от того, как выглядела бы физика из системы отсчета, движущейся с постоянным ускорением.
Эйнштейн утверждал, что такого рода гравитационная сила является фиктивной так же, как фиктивны центробежные силы: они являются артефактами описания простого движения из неинерциальной системы отсчета. Примечательно, что ускорение в обоих случаях не зависит от массы.
Эксперимент с лифтом иногда ошибочно понимается как означающий, что сама гравитация фиктивна. Но действительно ли тщательные измерения не могли бы отличить движение в ускоряющемся лифте от гравитационной силы, направленной, например, к Земле?
Хороший экспериментатор в лифте может это определить. Способ, которым они это сделали бы, заключается в сравнении различий в том, как кажется, что ускоряются близлежащие объекты. Эти ускорения не параллельны, если, например, тела падают к Земле.
Суть мысли Эйнштейна заключалась в том, что именно это локальное различие в ускорении реально, и поэтому (в рамках специальной теории относительности) именно оно должно описываться некоторого рода полем.
В Общей теории относительности полем, которое это делает, является кривизна пространства-времени, которая управляет различиями в геодезических движениях падающих объектов. Эти различия известны как приливные силы, поскольку их присутствие на Земле из-за Луны ответственно за океанские приливы.
Поскольку они зависят от кривизны, их нельзя устранить путем перехода к соответственно ускоряющейся системе отсчета. Эйнштейн обеспечил истинность этого, сформулировав свои законы 'общековариантным' способом: способом, который одинаков в любой системе отсчета."
Рон Маймон, в ответе на StackExchange 12 лет назад:
"В ОТО всегда существуют две точки зрения --- локальная и глобальная. С локальной точки зрения вы рассматриваете окрестность точки, создаете систему свободного падения, и тогда движение происходит исключительно по прямым линиям с постоянной скоростью, так что вы не видите гравитацию. При таком подходе гравитация не является "силой", то есть она не вносит общековариантный вклад в локальную кривизну траекторий частиц в пространстве-времени.
С глобальной точки зрения вы видите, как частица, прилетающая из бесконечности, отклоняется полем, и говорите, что действовала сила, если частица отклонилась. При таком подходе любое отклонение по определению является силой.
Глобальная точка зрения - это тот способ, которым гравитация рассматривается в квантовой теории поля или теории струн. Локальная точка зрения - это озарение, принадлежащее Эйнштейну, и неудивительно, что он подчеркивал её в своих публичных высказываниях.
Ответ заключается в том, что "всё зависит от вашего философского определения силы, от того, придерживаетесь ли вы локальной или глобальной точки зрения." Я предпочитаю глобальную точку зрения, поскольку она более квантовая, поэтому я говорю, что гравитация - это сила, но я не спорю с людьми, придерживающимися другой точки зрения, поскольку она тоже ценна."
Источники:
1) https://twitter.com/skdh/status/1850120005070799153
2) https://twitter.com/quantum_geoff/status/1850246008628006950
3) https://twitter.com/CburgesCliff/status/1707747591893422274
4) https://physics.stackexchange.com/questions/33875/gravitation-is-not-force