Äquivalenzprinzip und Beschleunigung vs. Gravitationsfeld

Das habe ich im Netz aufgeschnappt:

Einstein erkannte das Äquivalenzprinzip, das besagt, dass ein beschleunigtes System physikalisch vollständig äquivalent zu einem System innerhalb eines Gravitationsfeldes ist.

Wenn ich beschleunigt werde, nehme ich mit der Zeit an Geschwindigkeit zu. Dies wird sich bemerkbar machen, zB wird das Licht von Sternen, die in Beschleunigungsrichtung liegen, zunehmend blauverschoben. Dies wird nicht passieren, wenn ich mich nur in einem Gravitationsfeld befinde und Beschleunigung von Gravitation gut unterscheiden könnte.

Ich vermute, dass es etwas übertrieben ist, körperlich völlig gleichwertig zu sein, und nur so lange zutrifft, wie ich nicht nach draußen schaue?

Oder ist die Lösung, dass ich nicht wirklich wissen kann, ob diese Sterne auch beschleunigt werden? Wenn ich also die Schwerkraft spüre und eine konstante Blauverschiebung sehe, könnte ich zu dem Schluss kommen, dass ich beschleunigt werde, aber all diese Sterne werden genauso beschleunigt wie ich?

Oder gibt es eine Möglichkeit, die Schwerkraft als Beschleunigung zu interpretieren, was ebenfalls zu einer zunehmenden Rot/Blau-Verschiebung führt?

LOKAL physikalisch äquivalent ist die richtige Terminologie. Übrigens bin ich mir nicht sicher, ob Ihr Beispiel richtig ist, aber ich habe jetzt nicht die Zeit und Energie, es zu untersuchen.

Antworten (4)

Erstens stellt sich heraus, dass es keine einheitlichen Gravitationsfelder gibt, sodass das Äquivalenzprinzip nur lokal gilt .

Aber nehmen wir der Argumentation halber an, dass ein einheitliches Gravitationsfeld existieren kann.

Stellen Sie sich nun die Situation vor, in der sich ein Astronaut in einer Rakete befindet und der Beschleunigungsmesser der Rakete einen konstanten Wert ungleich Null anzeigt.

Nach dem Äquivalenzprinzip sind die beiden folgenden Perspektiven äquivalent und somit experimentell nicht unterscheidbar:

(1) Es gibt kein Gravitationsfeld und die Rakete beschleunigt absolut (aufgrund eines Motortyps).

(2) Die Rakete ist stationär (aufgrund des gleichen Motors) in einem gleichförmigen Gravitationsfeld

Beachten Sie, dass in Fall 2 die Sterne frei in das gleichförmige Gravitationsfeld fallen und daher ihre Geschwindigkeit relativ zur stationären Rakete mit der Zeit zunimmt, genau wie im ersten Fall.

Es ist also nicht so, dass Sie die beiden Perspektiven unterscheiden können. In beiden Fällen werden die Sterne "vor" der Rakete mit der Zeit immer blauverschobener.

Die Sterne, die Sie nachts sehen, sind teilweise blauverschoben, weil sie Energie gewinnen, wenn sie in den Potentialschacht der Erde fallen. Sorry, aber Einstein gewinnt diese Runde :)

(Sie sind wegen Hubble rotverschoben :)
Aber die Blauverschiebung nimmt mit der Zeit nicht zu. Das lässt mich glauben, dass ich mich in einem Gravitationsfeld befinde und nicht beschleunigt werde.
@MartinDrautzburg Löst die Annahme, dass diese anderen Stars wegziehen, dieses Problem?
Das Äquivalenzprinzip gilt nur lokal. Es sagt nichts über "im Laufe der Zeit".

Was, wenn ich nicht andere Sterne betrachte, sondern die Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, das „Echo des Urknalls“, wie es manchmal genannt wird. Gibt mir das nicht einen Hinweis auf meine "absolute" Bewegung, dh relativ zu "dem Universum"?

Entschuldigung, ich wollte dies nicht als Antwort auf die ursprüngliche Frage posten, sondern als Beitrag zur folgenden Diskussion. Ich bin neu bei Stackexchange und lerne noch ...
Das mag diskussionswürdig sein, ist aber Off-Topic. Meine ursprüngliche Frage betraf die Unterscheidung zwischen Schwerkraft und Beschleunigung, indem Beschleunigung Geschwindigkeit erzeugt und Schwerkraft (anscheinend) nicht. Es ging nicht darum, ein Ruhesystem zu finden.
Ich gebe zu. Die richtige Antwort auf Ihre ursprüngliche Frage, übrigens, ist die da oben (Alfred Centauri).

@AlfredCentauri

Die Lokalitätsbedingung erfordert herkömmlicherweise nur ein örtlich konstantes Gravitationsfeld während der Laufzeit des Experiments. Für eine stationäre Rakete im Gravitationsfeld zB der Erde ist diese Bedingung vollkommen erfüllt, ohne dass das Gravitationsfeld im ganzen Raum gleichmäßig sein muss. Offensichtlich beschleunigen die Sterne nicht mit g auf die Erde zu, dennoch ist die Bedingung eines homogenen Feldes lokal erfüllt, wie es das Äquivalenzprinzip verlangt. Auch eine stationäre Rakete wird keine fortschreitende Blauverschiebung zB von Spektrallinien der atmosphärischen Emissionen der Erde beobachten (die Sie gut innerhalb der lokalen einheitlichen Region betrachten können). Daher denke ich, dass der einzige konsequente Weg, das Äquivalenzprinzip hier zu retten, darin besteht, tatsächlich alle externen Referenzen zu verbieten (wie es normalerweise gemacht wird).

„Man kann auch von einem Raum ausgehen, der kein Gravitationsfeld hat. Ein materieller Punkt in diesem Raum verhält sich, wenn er genügend weit von anderen Massen entfernt ist, relativ zu einem Inertialsystem K beschleunigungsfrei. Führt man aber ein gleichförmig beschleunigtes Koordinatensystem K ein ' relativ zu K (gleichmäßig beschleunigte Paralleltranslation), … wir können auch K' als zulässiges System (in Ruhe) ansehen und die Beschleunigung von Massen relativ zu K' auf ein statisches Gravitationsfeld zurückführen, das den gesamten betrachteten Raum ausfüllt .mathpages.com /home /kmath622/kmath622.htm
Ein lokales Gravitationsfeld erfordert zwangsläufig eine bezüglich dieses Punktes anisotrope Massenverteilung. Es ist nicht möglich, im gesamten Raum dieselbe Anisotropie zu haben. Es ist auch nicht zulässig, dass K' eine andere Massenverteilung als K beobachtet (wenn K' die Beschleunigung innerhalb von Sekundenbruchteilen umkehren würde, wäre dies gleichbedeutend damit, dass sich die Massenverteilung des gesamten Universums innerhalb von Sekundenbruchteilen verschiebt) .
Äquivalenzprinzip und Beschleunigung vs. Gravitationsfeld
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