Comment et POURQUOI la matière affecte-t-elle l’espace-temps? [fermé]

Vanita Ashar

Comment et POURQUOI la matière affecte-t-elle l’espace-temps? [fermé]


Selon la relativité générale, la masse inertielle et la masse gravitationnelle sont les mêmes, et tous les référentiels accélérés (comme un référentiel à rotation uniforme avec sa dilatation temporelle appropriée) sont physiquement équivalents à un champ gravitationnel de même force.

Référence: expérience de pensée d’Einstein d’un physicien dans une boîte accélérée.

Je trouve que la partie «Comment» de cette question est quelque peu facile à comprendre mathématiquement mais difficile à visualiser physiquement et sur la partie «Pourquoi», je suis totalement vide.

David Hammen

Les enfants harcèlent leurs parents avec « pourquoi? » des questions. Finalement, leurs parents s’énervent et disent « parce que je l’ai dit! » Chaque théorie de la physique a un point où la réponse à « pourquoi? » est « parce que la théorie le dit! » Dans ce cas, c’est la réponse à votre question. La relativité générale ne dit pas pourquoi. Peut-être que la théorie des cordes ou la gravité quantique le feront, mais il y aura toujours un point où la seule réponse possible à « pourquoi? » sera la réponse parentale.

John Rennie

Le principe d’équivalence est une hypothèse plutôt qu’un élément dérivé. Demandez-vous pourquoi cela semble une hypothèse physiquement raisonnable?

mage brillant

@DavidHammen: « Chaque théorie de la physique a un point où la réponse à » pourquoi? « Est » parce que la théorie le dit!  » « Celui-ci semble avoir atteint ce point assez tôt.

David Hammen

@brightmagus – Pas aussi vite que l’a fait

ACuriousMind ♦

Nous avons une discussion sur pourquoi? déjà . De plus, chez Philosophy , il y a Pourquoi l’univers suit-il les lois scientifiques? . Quand vous savez déjà comment? . Pourquoi? n’est pas une question physique distincte.

Réponses


 David Hammen

Si vous vous interrogez sur le mécanisme qui cause la gravitation, c’est la masse. Et l’énergie. Pourquoi? La relativité générale ne dit pas pourquoi. Il dit ce qui se passe.

Si vous demandez pourquoi Einstein a choisi d’utiliser le principe d’équivalence comme concept directeur dans son développement de la relativité générale, dans un sens très réel, il n’avait pas d’autre choix. Il y a un concept général qui a guidé le développement de la physique au fil des ans: une nouvelle théorie doit être cohérente avec une théorie plus ancienne dans les régimes où l’ancienne théorie est cohérente avec les résultats expérimentaux.

Voici le problème rencontré par Einstein: la gravité newtonienne était et est toujours une théorie extrêmement précise. Il est également en totale contradiction avec la relativité restreinte. Comment concilier ces théories apparemment inconciliables?

De plus, le simple fait d’ajouter une vitesse de transmission finie à la gravité newtonienne est manifestement faux. Le système solaire serait instable; les planètes sortiraient en spirale en peu de temps. Que ce soit le cas était connu 100 ans avant qu’Einstein ne développe la relativité générale. Einstein a dû réconcilier ces théories inconciliables, et il a dû le faire de manière à éviter que le problème d’une vitesse de transmission finie soit apparemment très faux.

La première partie du principe d’équivalence remonte à loin. C’est une partie implicite de la gravité newtonienne, et Newton lui-même a utilisé les expériences de Galileo pour justifier l’équivalence de la masse inertielle et gravitationnelle. Cette équivalence galiléenne est la première partie du principe d’équivalence d’Einstein, mais affaiblie par quelques mots de belette soigneusement choisis. Le principe de faible équivalence parle des objets de test, des choses que vous pouvez transporter. Il ne traite pas de l’accélération de deux trous noirs supermassifs l’un vers l’autre.

En ce qui concerne l’incapacité d’un physicien dans une boîte à distinguer si la boîte est immobile à la surface d’une planète ou dans un vaisseau spatial en accélération, il y a aussi un mot belette très important dans la formulation de cette déclaration. Le mot belette est localement . Cela exclut les fenêtres. Il serait assez facile de distinguer les deux situations si le physicien n’avait qu’à regarder par la fenêtre.

Cependant, ce qualificatif local exclut beaucoup plus que les fenêtres. L’expérience « satellite GOCE dans une boîte » pourrait en effet faire la distinction entre rester assis à la surface d’une planète et être dans un vaisseau spatial en accélération. Il y a une solution: rendre la boîte plus petite. Le satellite micro-GOCE ne pourrait pas faire la différence. Mathématiquement, localement signifie un volume qui n’est pas tout à fait zéro, mais qui en est très, très proche.

La manière très prudente dont Einstein a formulé les différentes affirmations du principe d’équivalence a été déterminante dans le développement de la théorie de la relativité générale.

 

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