Algunas opiniones sobre el impacto de los agujeros negros en el espacio y el tiempo
Creo que la simple reflexión es suficiente para comprender la cosmovisión.
-Albert Einstein
Einstein revivió la teoría de partículas de la luz en 1905 y mantuvo la exactitud de la teoría electromagnética de Maxwell, pero
Se encontró en un dilema. Estos dos conceptos sobre la radiación son contradictorios: si la luz está formada por partículas, entonces se verá afectada por otra materia según la ley de la gravedad. Si es así, ¿cómo podría la velocidad de la luz parecerse a la relatividad especial?
¿Qué pasa con las estrellas absolutas?
Por supuesto, la fuente de esta contradicción debería ser la gravedad. La gravedad está en todas partes del universo y acelera toda la materia, pero en un sentido estricto,
estrictamente hablando, el marco inercial de la relatividad no tiene aceleración. Einstein era muy consciente de este quid y se dio cuenta de la necesidad de introducir
Para poder conciliar la energía de la fuerza con el espacio-tiempo electromagnético de la relatividad especial, primero debemos reentender el concepto de "fuerza". .
La ley de gravitación universal de Newton requiere que todos los objetos tengan una propiedad intrínseca llamada masa gravitacional. La masa gravitacional se utiliza para medir la gravedad que cada
un objeto puede producir. Además, Newton también utilizó tres leyes básicas para resumir el comportamiento de un objeto bajo la acción de cualquier fuerza (gravedad u otras fuerzas).
fuerza). La primera ley es el principio de inercia de Descartes: un objeto sin fuerza permanece en reposo.
Detener o realizar un movimiento lineal uniforme; la segunda ley estipula que la fuerza que acelera un objeto es proporcional a la aceleración y masa del objeto.
Relación (también conocida como fórmula f = ma); la tercera ley establece la igualdad de las fuerzas de acción y reacción: cada fuerza (como
como una persona empujando un lado). La fuerza de la pared va acompañada de una fuerza igual y opuesta (la pared también empuja a una persona).
Entonces, la fuerza newtoniana es la razón por la que el objeto se desvía de su movimiento inercial. El objeto siempre resiste. cambios en su estado inercial.
Cambio, esta resistencia se mide por su masa inercial. Según esta idea, la gravedad es una fuerza como cualquier otra, y la masa gravitacional. La gravedad. La carga es la misma para la electricidad. Sabemos que la masa inercial no cambia, pero el mismo objeto acelera de manera diferente en el mismo campo eléctrico, por lo que no hay razón para pensar que la masa gravitacional y la inercia. Las masas deben ser iguales.
Sin embargo, la propiedad básica de la gravedad observada por Galileo y Newton es que la aceleración de todo en su mente es igual a la inercia del objeto o masa gravitacional, volumen y. Las propiedades químicas no tienen nada que ver con eso. Una pluma, una molécula
o un ladrillo también tiene una aceleración de 8 m/s después de ser soltado cerca de la superficie' (es decir, falso
Si no hay resistencia del aire, su velocidad aumentará en 98 m/s por segundo, que es 8 m/s en el primer segundo y 8 m/s en el segundo segundo.
En Al final del segundo segundo, 1 se convierte en 6 metros por segundo, y así sucesivamente. Esta aceleración constante es la aceleración gravitacional en la superficie de la Tierra.
Esto no sólo significa que no hay "neutralidad gravitacional". objetos, pero todos los objetos lo son. Hay exactamente las mismas cargas gravitacionales. Esto sólo es posible si la masa gravitacional y la masa inercial son estrictamente iguales.
Como axioma, se llama principio de equivalencia.
Al principio esta igualdad se consideró aproximada, pero luego resistió la verificación más precisa de toda la historia de la ciencia.
El barón dental húngaro E6tvbs revisó la versión original de la. equivalente por primera vez en 1922.
La precisión es ahora de una parte por mil millones.
La precisión de la inspección se ha mejorado porque toda la energía en un objeto contribuye a la masa inercial (enlace). electrones y núcleos hasta los átomos) podemos concluir que toda energía tiene peso, especialmente la luz.
Einstein se dio cuenta de que el principio de equivalencia era la clave para comprender la gravedad y las fuerzas electromagnéticas, incluida la tracción, que le darían un peso sustancial. a la expansión de la relatividad especial. Consideremos más a fondo el significado físico del principio de equivalencia.
Desde el punto de vista de Einstein, la equivalencia entre masa gravitacional e inercia es simplemente una forma de equivalencia mucho más débil, mientras que
la equivalencia fuerte es la unificación de la gravedad uniforme y la aceleración. Einstein señaló:
1. Cualquier aceleración es equivalente a la gravedad. La aceleración de una persona sentada es igual a la gravedad (es decir, g = 98 m/s’).
Las personas en la nave espacial no pueden sentir la diferencia desde el suelo.
La influencia de la gravedad se puede eliminar eligiendo un marco de referencia de aceleración adecuado. Su famoso ejemplo es un repentino
Sin embargo, si el cable del ascensor se rompe, las personas que están dentro se sentirán ingrávidas, como una persona en el espacio que ha escapado de la gravedad de la tierra.
Aquí vemos la enorme diferencia entre la gravedad y todas las demás fuerzas de la naturaleza, como la electricidad. No se puede utilizar la aceleración para fingir una carga, porque los objetos en un campo eléctrico se aceleran de diferentes maneras y la aceleración es diferente de la carga del objeto.
Cerrar. Para ser precisos, la gravedad no es la fuerza entre diferentes objetos en el espacio y el tiempo, sino el espacio y el tiempo mismos. Propiedades de
.
El resultado de la intrusión destructiva de la gravedad en el tejido familiar del espacio-tiempo es la teoría de la relatividad general.
Nueva inercia
La autoconsistencia de la física requiere una especie de relatividad, es decir, las leyes físicas en el sistema de referencia pueden tomar la misma forma. Existencia
En este sentido, se puede decir que la teoría general de la relatividad ha anulado la teoría especial de la relatividad. Los sistemas de referencia en la relatividad especial son todos uniformes.
Extensión del movimiento, sin fuerza, sin aceleración. El continuo espacio-tiempo es una tierra plana y árida sin características locales.
Este vacío asegura la relatividad de la posición y la velocidad. Pero en presencia de la gravedad, todos los sistemas de referencia son aditivos.
Velocidad. Por tanto, no existe un marco de referencia inercial universal en la relatividad general. El continuo espacio-tiempo se vuelve desigual y la posición y la velocidad sólo pueden determinarse en relación con dicho espacio-tiempo. Conocemos todos los sistemas de referencia, ya sean inerciales o no.
Cómo realizar la transición correcta de un marco de referencia a otro se puede utilizar para describir las leyes de la naturaleza. En este sentido, la teoría de la gravedad de Einstein está mal llamada porque la relatividad general es menos relativista que la relatividad especial.
Debido a que un campo gravitacional uniforme puede ser eliminado o reemplazado por una aceleración, y viceversa, una persona que cae en este campo no recibe ninguna fuerza (la persona no caerá al suelo) del corazón, ya que la presión del suelo bajo sus pies lo detuvo). Referencia constante
Por lo tanto, la caída libre en un campo de fuerza es el movimiento "natural" de un objeto. Para cualquier región suficientemente pequeña del universo,
si la gravedad no cambia mucho, la caída libre define un marco de referencia inercial local en el que las leyes de la física representan la mayor proporción.
La forma simple es la forma dada por la teoría especial de la relatividad. La relatividad especial no ha sido abandonada por completo, sino que ha sido clausurada.
Incluido en una teoría más amplia pero aún conservando un cierto rango de aplicabilidad.
Campo de Golf Cósmico
Todos sabemos hoy en día que el espacio-tiempo es curvo, pero ¿qué significa esta extraña y fascinante afirmación?
La paradoja de los gemelos describe muy bien cómo la estructura rígida del espacio-tiempo relativista especial hace que el espacio y el tiempo dependan del observador.
Movimiento y cambio (contracción o retraso). La relatividad general cambió por completo nuestra visión del universo, afirmando que
las fuerzas pueden deformar todo el espacio-tiempo
Si se han eliminado los efectos gravitacionales directos de un punto determinado, aún podemos medida dos La diferencia entre puntos adyacentes.
Efecto. En un ascensor de cable roto, las trayectorias de los dos objetos "libres" son paralelas en una primera aproximación.
Pero, de hecho, las dos líneas de trayectoria se cruzarán en el centro de la Tierra a 6.400 kilómetros de distancia, por lo que hay una aceleración relativa entre las dos trayectorias.
Los grados (por estar próximos entre sí) corresponden a un campo gravitacional diferencial.
Un ejemplo sorprendente que muestra la diferencia entre la gravedad directa y la gravedad diferencial es la amplitud de las mareas oceánicas. Si bien el sol está en lo cierto
La atracción gravitacional directa sobre la superficie de la Tierra es 180 veces más fuerte que la de la Luna, pero las mareas del Sol son mucho más débiles que las de la Luna. Esto se debe a que las mareas no son causadas por la gravedad directa, sino por la diferencia de gravedad entre el Sol y la Luna en diferentes puntos de la Tierra.
Para la Luna
La diferencia es del 6%, pero para el Sol es sólo del 1,7%.
La teoría de Newton la llama fuerza de marea de la diferencia gravitacional. La fuerza de marea en el sistema solar es muy débil y se producen agujeros negros.
Las fuerzas de marea pueden destrozar estrellas enteras. Pero para la relatividad general, es completo utilizar la fuerza de marea para describir la gravedad diferencial.
Todo innecesario, porque no se trata de un efecto mecánico sino de un efecto puramente geométrico. Para entender esto, mire dos.
Pelotas de golf que inicialmente ruedan por caminos paralelos y no muy separados (Figura 8). Si el terreno es perfectamente plano, sus huellas
las huellas permanecerán paralelas, de lo contrario su posición relativa cambiará, un bache las alejará, un hoyo lo hará.
Mantenlos más cerca. En el campo de golf cósmico, la diferencia de gravedad se puede representar mediante la curvatura del "campo" del espacio-tiempo. Además,
Como la gravedad siempre atrae, esta curvatura siempre es cóncava en lugar de convexa.
Así que el significado profundo de la curvatura del espacio-tiempo se refiere a la relación entre la gravedad y la geometría creada por el principio de equivalencia. Objetivo
El movimiento del aire no es forzado a seguir una "línea recta" por la gravedad, sino que viaja libremente a lo largo de líneas constantes en un espacio-tiempo curvo.
Geometría Doblada
Dios muestra integridad a través de la flexión.
-* * *Imagen ideológica de la Asociación Económica (1782)
"Doblarse" es una expresión cotidiana. La geometría euclidiana en tres dimensiones nos permite hablar de curvas en una dimensión y en dos.
Tamaño de superficie. Un círculo es una figura geométrica unidimensional (solo largo, sin ancho ni profundidad). Cuanto más corto sea su radio, mayor será la curvatura.
Cuanto mayor es la curvatura. Por el contrario, si el radio aumenta hasta el infinito, el círculo se convierte en una línea recta y pierde su elasticidad. De manera similar,
La esfera también se convertirá en un plano a medida que el radio crezca infinitamente (si no se considera la rugosidad del terreno, eso es a escala local
Mire la superficie de la tierra es plana.
La curvatura está, por tanto, definida geométricamente con precisión. Pero a medida que aumentan las dimensiones, la definición se vuelve mucho más complicada y no podemos utilizar un solo número para describirla como un círculo, hablemos de ". curvatura". Veamos un ejemplo simple, un cilindro.
Esta es una superficie bidimensional (figura, medida paralela a su eje de simetría. La curvatura es cero mientras está en la dirección vertical.
La curvatura es igual al círculo cortado.
A pesar de la variedad de curvaturas, todavía se puede definir una curvatura intrínseca en una superficie bidimensional. Cada punto puede ser
<. p>Mida el radio de curvatura en dos direcciones mutuamente perpendiculares, y el recíproco del producto de las dos es la curvatura inherente de la superficie si los dos radios de curvatura están en el mismo lado. , la curvatura intrínseca es positiva; si en ambos lados, es negativa. La curvatura intrínseca de un cilindro es cero y en realidad se puede cortar plano sobre una mesa sin romperse, pero sobre una esfera No.Es posible hacer esto.
Esferas, cilindros y otras superficies bidimensionales arbitrarias están "encerradas" en este espacio euclidiano tridimensional. >Las imágenes concretas en la vida real nos hacen sentir que podemos distinguir entre "adentro" y "afuera", lo que a menudo se dice que es un espacio.
Sin embargo, en geometría pura, las propiedades de dos. Las superficies de dimensiones superiores no tienen por qué ser arbitrarias con respecto al espacio que las contiene.
Lo que se sabe es completamente cierto, y lo mismo ocurre con las dimensiones superiores en las que podemos describir la geometría curva del universo de cuatro dimensiones. .
Deja este universo sin referencia a ningún espacio imaginario más grande para ver cómo se hace.
La teoría matemática del espacio curvo fue propuesta por Bernhard Riemann en el siglo XIX d.C. /p>
Aquí, incluso en el caso más simple, las características de la geometría curva están completamente ausentes de la geometría euclidiana.
Considere nuevamente una esfera. Un espacio bidimensional con curvatura positiva y uniforme. igual en todos los puntos), ya que ambos radios de curvatura son iguales a los radios de la esfera. El camino más corto que conecta dos puntos separados en la esfera es un segmento de un círculo máximo. un círculo dibujado sobre una esfera con el centro del círculo como centro. Un gran círculo es como una línea recta hacia un avión.
Ambas son geodésicas. Los vuelos directos de París a Tokio. la mayor parte del tiempo.
La ruta más corta es volar hacia el norte, atravesar Siberia y luego hacia el sur. Como todos los círculos máximos son concéntricos, dos de ellos cualesquiera se cruzan en dos puntos (por ejemplo, los meridianos se cruzan en los dos polos), es decir, en una esfera.
No existen "líneas rectas" paralelas en la superficie.
Se puede comprobar que la geometría euclidiana ha sido pisoteada sin piedad. Las conocidas leyes de la geometría euclidiana solo se pueden aplicar a espacios que no tienen ninguna planitud, por muy curvados que sean. Una vez que haya alguna curva, estas leyes quedarán completamente anuladas. La forma geométrica más obvia de la esfera
La esencia es que, a diferencia de la extensión infinita de líneas rectas en el plano, si alguien se mueve en línea recta sobre la esfera (es decir, se mueve a lo largo de un gran círculo ),
siempre volverá al punto inicial en dirección contraria. Por tanto, la esfera es finita, o cerrada, aunque no es así.
En definitiva, no hay fronteras (un gran círculo no tiene fin). La esfera es el prototipo ideal de un espacio finito con dimensiones arbitrarias.
Debido a factores como la rotación, la topografía, las mareas, etc., la superficie de la Tierra no es una esfera exacta, pero también tiene las propiedades anteriores.
Ahora examinemos el caso del espacio de curvatura negativa. Por simplicidad, limitado a dos dimensiones, un ejemplo típico es un hiperboloide, con forma de silla de montar. Si además te mueves en línea recta sobre esta superficie, generalmente no volverás al punto de partida, pero nada.
Manténgase alejado del suelo. Al igual que los aviones, los hiperboloides son caras abiertas, pero nada más. Como superficie, el hiperboloide ya no es fundamentalmente euclidiano.
La mayoría de las superficies no tienen curvatura positiva o negativa en todas partes como una esfera o un hiperboloide, pero los valores de curvatura son uno por uno.
Cuando el punto cambia, los símbolos de diferentes áreas de la superficie también cambian.
Geometría y Materia
Donde está materia, hay geometría (Ubi materia, ibi geometria).
John Kopler
Consideremos ahora la geometría tetradimensional de la relatividad general. Lo importante es que el espacio-tiempo es curvo, no sólo el espacio.
Riemann intentó reconciliar el electromagnetismo y la gravedad deformando el espacio, pero fracasó porque el tiempo no estaba deformado.
Entre los "cuellos".
Imaginemos que estamos lanzando piedras a un objetivo a 10 metros del suelo. Bajo la influencia de la gravedad terrestre, la piedra se moverá a lo largo de la mano conectada.
La altura máxima depende de la velocidad inicial. Si se lanza una piedra a una velocidad de 10 metros/segundo, tardará 1,5 segundos en alcanzar el objetivo y la altura máxima es de 3 metros. Si dispara con un arma, la velocidad inicial de la bala es de 500 M/s, y la bala alcanzará el objetivo a lo largo de un arco de 0,5 mm de alto en 0,02 segundos;
Si el cielo está muy alto y luego cae sobre el objetivo (ignorando los efectos de la rotación del aire y la tierra), su tiempo total de vuelo es de unos
100 segundos. Esto se puede llevar al límite, y el objetivo y su órbita en ese momento también se pueden fotografiar con luz a una velocidad de 30 km/s.
La curva se vuelve imperceptible y se convierte casi en una línea recta. Evidentemente, todas estas parábolas tienen diferentes radios de curvatura.
Ahora agregue la dimensión de tiempo (Figura 14b). Curvatura medida en el tiempo y el espacio, ya sea para una roca, una bomba o un fotón.
El radio es exactamente el mismo y su valor es 1 año luz de estrella. Por lo tanto, es más razonable decir que la órbita del espacio-tiempo es "recta"
, mientras que el propio espacio-tiempo es curvado por la gravedad, y los proyectiles sin ninguna otra fuerza se moverán a lo largo de la geodésica (equivalente a
en En geometría curva se llama movimiento en línea recta).
El ejemplo anterior muestra cómo el espacio-tiempo se curva más en el tiempo que en el espacio. Una vez involucrado,
la curvatura del tiempo se vuelve importante a medida que la velocidad comienza a aumentar. Hay un pequeño bache en el camino, sólo una pequeña curva de espacio.
Irregular, es difícil que las personas que caminan lentamente lo noten, pero para un automóvil que viaja a 120 km/h,
Pero esto es peligroso porque cambiará la dimensión del tiempo. mayor cambio.
Arthur Eddington calculó que la masa de 1 tonelada se coloca en un círculo de 5 metros de radio.
El cambio en la curvatura del espacio causado por el centro solo afecta la relación entre la circunferencia y el diámetro (es decir, el punto decimal de... en la geometría euclidiana)
Después de 24.
Entonces, para provocar cambios considerables en el tiempo y el espacio, es necesario tener mucha masa. La curvatura del radio espacio-temporal de la superficie de la Tierra es la siguiente
El hecho de que sea grande (aproximadamente 1 año luz, o 100 millones de veces su propio radio) muestra que el campo gravitacional de la Tierra, aunque se le da al objeto
98 m/ La aceleración de s no es lo suficientemente fuerte. Para la mayoría de los experimentos físicos cerca de la Tierra, podemos continuar.
Utilizando la teoría del espacio-tiempo y la relatividad especial de Minkowski. El espacio euclidiano y la mecánica newtoniana también se tratan a velocidades más pequeñas
Con bastante precisión.
Aunque localmente parece plano, nuestro universo en realidad está curvado por la materia. Sin embargo, el efecto de flexión
sólo se hace evidente cerca de masas altamente concentradas (como los agujeros negros) o en áreas grandes (millones)
Tomemos años luz como ejemplo. estudio son miles de cúmulos de galaxias). Múltiples cuásares descubiertos recientemente son la verdad sobre el espacio-tiempo curvo.
Una de las mejores pruebas de autenticidad. La luz de fuentes distantes sigue diferentes caminos a través del espacio-tiempo curvo, lo que permite a los astrónomos
ver varias imágenes del mismo cuerpo celeste
Luz suave
Luz.. .más luz!
——Últimas palabras de Goethe (1832)
La estructura rígida del espacio-tiempo en la relatividad especial queda completamente destruida por el impacto de la gravedad como el espacio newtoniano. Continuidad Espacio-Tiempo
El cuerpo se vuelve blando, retorcido por la materia que contiene, y la materia se mueve según su curvatura.
Sin embargo, la trayectoria de la luz sigue el camino más corto. La estructura de este “software” espacio-temporal todavía está tejida con luz.
Sí, la esencia de la relatividad general todavía se puede expresar mediante conos de luz.
Otra forma útil de visualizar el espacio-tiempo curvo y su efecto sobre la materia es utilizar láminas de goma. Es hora de imaginar
Parte del vacío está reducido a dos dimensiones y está fabricado con material elástico. Cuando no hay nada más alrededor, el borrador permanece recto.
Si le pones una bola se deformará y se hundirá en un hoyo. Cuanto mayor es la masa de la pelota, más profundo se hunde.
Esta formulación parece fantasiosa y podemos hacerla matemáticamente rigurosa utilizando los llamados mosaicos. Capítulo 12 de este libro.
Esto se presentará en detalle y explicará algunas de las extrañas propiedades de los agujeros negros. La Figura 16 muestra la luz que atraviesa el Sol de esta manera.
Observaciones de desviaciones horarias y posiciones aparentes de estrellas cerca del momento de un eclipse solar.
Ecuaciones de Einstein
Con las predicciones de Einstein confirmadas por primera vez, los físicos tendrán que estudiar la teoría de los tensores.
Este punto realmente despertó su gran entusiasmo.
——(A White Head) (1920)
Todas las teorías tienen sus propias ecuaciones. Las ecuaciones del campo gravitacional de Einstein relacionan el grado de deformación del espacio-tiempo con la naturaleza de la fuente de gravedad.
La masa y el movimiento están vinculados. La materia le dice al espacio-tiempo que debe curvarse como un río, y el espacio-tiempo le dice a la materia cómo debe moverse.
Las ecuaciones de Einstein son extremadamente complejas e involucran no sólo fuerza y aceleración, sino también distancia.
Separación e intervalos de tiempo. Son tensores y cada una de estas cantidades es como una tabla con muchos elementos, incluida la relación entre los dos.
Toda la información sobre la geometría y la materia.
El efecto de la gravedad sobre la materia es más complejo que el de la electricidad, lo que requiere un escalar (número puro) y un vector (tres puntos
cantidad) y términos matemáticos más complejos para describirlo. . Para entender esto, podemos recordar que sólo la teoría de la gravedad de Newton
La masa gravitacional de un objeto es la fuente de la gravedad. Esta masa está representada por un número puro fijado fijamente al objeto. Existencia
En la teoría de Einstein, la masa gravitacional es sólo un componente de la fuerza gravitacional total asociada con un objeto. Teoría especial de la relatividad (
ha demostrado que todas las formas de energía están relacionadas con la masa.
Las cantidades son equivalentes, por lo que todas pueden producir gravedad. La energía de un objeto es relativa a la del observador Relevante para el movimiento. Para un hombre
Para un objeto estacionario, toda la energía está contenida en su masa en reposo (e = thc)); pero una vez que el objeto se mueve,
Su energía cinética crea masa y la masa crea gravedad.
Para calcular el efecto gravitacional de un objeto, es necesario ponerlo en reposo.
La energía se combina con el "vector de momento" que describe su movimiento, lo que significa que una descripción completa de la fuente de gravedad requiere la uso de "energía"
Tensor cantidad-momento".
Sin mencionar que cada punto en el espacio-tiempo requiere 20 números para describir su curvatura. Geometría espacio-temporal
Por lo tanto, la deformación requiere un " "tensor de curvatura" (recordamos que la curvatura se vuelve cada vez más compleja a medida que aumenta la dimensión). Love
Las ecuaciones de Einstein describen la relación entre el tensor de curvatura y la energía. -tensor de momento, colocándolos por separado Dos lados de una ecuación: la materia crea curvatura y la curvatura hace que la materia se mueva
Este libro no intenta desarrollar las ecuaciones de Einstein para el tensor de curvatura y el momento de energía. Los componentes de un tensor son los siguientes
Están tan estrechamente relacionados que generalmente es imposible encontrar una solución exacta a la ecuación, o incluso definir qué es un espacio en su conjunto, qué es el tiempo. Antes de poder resolver algunos problemas, debemos idealizar la fuente de la gravedad.
En vista de esto, la mayoría de las soluciones encontradas hasta ahora (describen varias curvas del espacio-tiempo), ninguna de ellas tiene nada que ver. con el espacio y el tiempo reales.
En este sentido, las ecuaciones de Einstein son tan ricas que permiten infinidad de teorías con propiedades extrañas.
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Esta riqueza puede socavar la. credibilidad de la teoría de Einstein, pero no debemos tratarla como si la relatividad general sólo prediga cosas que son imposibles de observar o incomprensibles para los humanos. Por el contrario, Einstein era a la vez un físico y un filósofo que intentaba describir nuestro universo, empezando por el solar. sistema, utilizando soluciones aproximadas a sus ecuaciones, primero calculó tres efectos observables en el sistema solar que no pueden obtenerse mediante la ley de gravedad de Newton: la desviación de la luz cerca del sol, la anomalía de la órbita de Mercurio y la reducción de la frecuencia. de las ondas electromagnéticas en el campo gravitacional.
Describirá el éxito de estas tres predicciones de la relatividad general.
Además, hay situaciones en la naturaleza en las que la simplificación de las fuentes gravitacionales ha sido difícil.
Las soluciones exactas de las ecuaciones de Einstein describen esta o aquella parte del universo. Paradójicamente, esta simplificación funciona mejor en dos escalas de distancia extremas. Podemos calcular el campo gravitacional producido por un objeto aislado. (es decir, la deformación del espacio-tiempo alrededor del objeto)
El material cercano a una estrella (como el sistema solar) o un agujero negro se puede calcular. Esta solución describe bien, porque en estos casos la materia está altamente concentrada. una pequeña región del espacio-tiempo, rodeada casi por un vacío. En el otro extremo, podemos calcular el universo como un todo p>
Campo gravitacional medio (la geometría general del universo), porque la materia está distribuida de manera más o menos uniforme. A gran escala, las galaxias
son como moléculas en un gas cósmico uniforme. La relatividad general nos permite así establecer la cosmología, el estudio de todo el universo.
La forma y evolución del cuerpo. Antes de la llegada de la astrofísica relativista en la década de 1970, la cosmología era verdaderamente la relatividad general. Por supuesto, el único campo de aplicación eran los agujeros negros.
La tercera gran aplicación de la relatividad general, las ondas gravitacionales, quizá tenga que esperar hasta el próximo siglo. La ecuación de Einstein
Su estatus en la teoría de la gravedad es equivalente a la ecuación de Maxwell en el electromagnetismo. Ahora todos conocemos la generación acelerada de carga.
Se generarán ondas electromagnéticas. De manera similar, la relatividad general predice que el movimiento de una fuente gravitacional también produce ondas, es decir, fluctuaciones de curvatura en el espacio-tiempo elástico.
Se propaga en la estructura a la velocidad de la luz. Para una introducción más detallada a las ondas gravitacionales, consulte el Capítulo 18.
Prueba de la relatividad general
En muchos sentidos, los físicos teóricos son sólo filósofos con monos.
——(Yo mismo, BerylhaPll) (1949)
Einstein propuso tres observaciones para probar la teoría general de la relatividad: la desviación de la luz cerca del sol y la órbita de Mercurio.
Anomalías y corrimientos al rojo de líneas espectrales atómicas en campos gravitacionales.
La desviación de la luz que pasa cerca del Sol se observó durante el eclipse solar de 1919 (Figura 16), y el resultado fue el amor.
Los cálculos de Einstein son consistentes.
La segunda prueba implica el movimiento planetario. Según la mecánica celeste newtoniana, un planeta aislado se encuentra dentro de una elipse fija.
La órbita gira alrededor del sol (el eje principal de la elipse no se mueve). Este movimiento se ve perturbado por la presencia de otros planetas.
La órbita elíptica irá precediendo lentamente. En 1859, el astrónomo francés Leville descubrió que el perihelio de Mercurio (es decir, su órbita (el punto más cercano al Sol)) precede más rápido de lo predicho por la teoría de Newton (Figura 17). Para los planetas exteriores (principalmente Júpiter)
Según cálculos detallados de la perturbación causada por Bow L, la tasa de precesión de Mercurio debería ser de 5514 segundos de arco por cien años, mientras que la tasa de precesión real es por cien años.
Un año son 5557 segundos de arco, 43 segundos de arco más (un círculo mide 360", y cada grado son 3600 segundos de arco). Esta anomalía es obviamente pequeña.
(La órbita de Mercurio Un círculo por delante del valor teórico cada tres millones de años), pero la teoría de Newton es demasiado precisa en su campo de aplicación, y este fenómeno debe explicarse mediante la hipótesis más natural. Parece que todavía hay un objeto perturbador, que puede ser un. anillo de material alrededor del sol, o incluso un planeta desconocido. Consideraciones similares hicieron famoso a LeVert. 1846 trastornó la órbita de Urano
Nuestro análisis predijo la existencia de otro planeta, Neptuno, lo que pronto fue confirmado, y LeVert. intentó restaurar su gloria.
También hay un planeta entre el sol y Mercurio, del cual calculó que Vulcano rara vez pasaría a través del disco del sol (solo entonces podemos esperar proyectar su sombra a través de él). sobre el sol para detectarlo). Pero en 1877, sucedió que murió antes de que Vulcano predijera que pasaría por el sol ese día
Todos los telescopios apuntaban al Sol, pero Vulcano se negó obstinadamente a aparecer.
Con el único objetivo de explicar la precesión del perihelio de Mercurio, surgieron muchas teorías newtonianas de la gravedad ligeramente modificadas. En aquella época se sabía que otros planetas tenían precesiones de perihelio similares. como Venus, la Tierra y el asteroide Ícaro, pero aquellas
teorías que podían explicar el comportamiento de un planeta no aplicaban
Los astrónomos luego comenzaron a buscarlo porque notaron que el Los planetas más cercanos al Sol experimentaban una precesión del perihelio.
El Sol aparentemente no producía interferencias. Completamente esférico, esta deformación en principio puede provocar que el perihelio se mueva. , y la teoría de la gravitación universal de Newton, modificada o no, todavía se ve afectada por este pequeño grupo
Strange Planet Frustration
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