Gravitation - ziehende oder drückende Kraft?

In der Allgemeinen Relativitätstheorie drückt oder zieht die Schwerkraft nicht. Um zu erklären, warum sich der Ball in einem Bogen bewegt, notieren Sie die Start- und Endpunkte des Wurfs in der 4d-Raumzeit (3 Raumkoordinaten und 1 Zeitkoordinate). Sie finden dann den kürzesten Weg zwischen diesen beiden 4d-Punkten in der gekrümmten Raumzeit, die den umgibt Erde. Dieser kürzeste Weg ist der Weg in der Raumzeit, den der Ball zurücklegt.

In der Allgemeinen Relativitätstheorie wird die Schwerkraft also nicht als Kraft angesehen, sondern als Ergebnis von Objekten, die sich auf direkteste Weise in einem Bereich gekrümmter Raumzeit bewegen.

Für fast alle praktischen Zwecke ist die Wirkung der Schwerkraft in der Relativitätstheorie jedoch fast identisch mit der, die von einer Anziehungskraft erzeugt wird, wie von Newton angenommen.

Ich vermute, dass dieses Missverständnis auf die oft verwendete Gummiblatt-Analogie zurückzuführen ist . Die Gummituch-Analogie besagt, dass gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie Masse die Raumzeit krümmt, wie eine schwere Bowlingkugel auf einer fast straff gespannten Decke (oder Gummituch) die Decke/das Tuch krümmt. Diese resultierende Kurve bewirkt, dass sich andere Teile der Materie/Energie auf unterschiedliche Weise bewegen. Ich vermute, dass dies Ihre Verwirrung ist.

Die Gummiplatten-Analogie versagt massiv in einem Bereich, jede Demonstration davon beinhaltet die Schwerkraft auf der Erde. Wenn ich eine Bowlingkugel verwende, um ein Blatt zu verformen, und dann einen Golfball in der Nähe entlang des Blattes rolle, bewegt sich der Golfball aufgrund der Schwerkraft um mich herum ein wenig in Richtung der Bowlingkugel - nicht der "Schwerkraft" in der Simulation. Es sieht also so aus, als würde die Schwerkraft den Golfball „nach unten“ ziehen, weil die Bowlingkugel die Gummiplatte „nach unten“ zieht. Dies ist das Ergebnis der Verwendung einer zweidimensionalen Analogie eines dreidimensionalen Universums.

Der Punkt ist, dass es im allgemeinen relativistischen Gravitationsmodell kein „Schieben“ gibt. Die Schwerkraft ist anziehend (solange die starken Energiebedingungen für das betreffende Objekt gelten), genau wie Newton postulierte.

Frühere Antworten wiesen darauf hin, dass diese Frage auf einem Fehler in der allgemeinen Relativitätstheorie beruht, in der die Schwerkraft weder drückt noch zieht: aber sie basiert auch auf einem Fehler in Newtons Sichtweise und in dem, was er geschrieben hat. Newton weigerte sich nachdrücklich, sich darauf festzulegen, die Gravitationsanziehung entweder als Druck oder als Zug zu identifizieren. Er sagte, er befasse sich nur mit den mathematischen Größen und Verhältnissen der Kräfte usw. Er schrieb, dass er die Wörter „Anziehung“ und „Impuls“ in Bezug auf die allgemeine Annäherungsneigung massiver Körper gleichgültig, „eins für das andere“ verwende einander, und er enthielt sich ausdrücklich jeglicher Spekulation über deren physikalische Natur oder Ursache (siehe Zitate unten).

Genauso wie die anderen Antworten darauf hinweisen, dass GRT die Gravitation weder als Druck noch als Zug spezifiziert, hat dies auch Newtons Physik nicht getan. Ob in der GRT oder in der Newtonschen Physik, die Antwort „drücken“ oder „ziehen“ ist für eine Darstellung der Physik unnötig. Die Frage stellt tatsächlich eine falsche Antithese auf.

Hier ist die Grundlage für das, was Newton geschrieben hat. In den ersten Teilen der „Principia“, in Definition VIII, schrieb Newton (hier zitiert aus der englischen Übersetzung seines lateinischen Originals von 1729, online verfügbar unter https://books.google.com/books?id=Tm0FAAAAQAAJ ):

„Ich ... benutze die Wörter Anziehung, Impuls oder Neigung jeglicher Art zu einem Zentrum, promiskuitiv und gleichgültig, eines für das andere; betrachte diese Kräfte nicht physikalisch, sondern mathematisch: Daher soll sich der Leser nicht vorstellen, dass durch diese Wörter , ich übernehme es auf mich, die Art oder Weise einer Aktion, die Ursachen oder den physikalischen Grund davon zu definieren, oder dass ich Kräfte im wahren und physikalischen Sinne bestimmten Zentren (die nur mathematische Punkte sind) zuschreibe. ..."

In gleicher Weise stellte seine Definition V fest, dass "eine Zentripetalkraft diejenige ist, durch die Körper gezogen oder angetrieben werden oder auf irgendeine Weise zu einem Punkt wie zu einem Zentrum tendieren".

Später betonte er noch einmal denselben Spekulationsverzicht (Principia, Buch 1, Abschnitt XI, Scholium nach Proposition 69):

„Ich verwende hier das Wort Anziehung im Allgemeinen für jede Anstrengung, welcher Art auch immer, die von Körpern unternommen wird, um sich einander anzunähern; ob diese Anstrengung aus der Aktion der Körper selbst entsteht, indem sie sich gegenseitig neigen oder sich gegenseitig durch ausgestrahlte Geister erregen oder ob es aus der Wirkung des Äthers oder der Luft oder irgendeines Mediums entsteht, ob körperlich oder unkörperlich, oder wie treibende Körper darin gegeneinander angeordnet sind.Im gleichen allgemeinen Sinn verwende ich das Wort Impuls, nicht definierend in dieser Abhandlung die Arten oder physikalischen Eigenschaften von Kräften, sondern die Quantitäten und mathematischen Proportionen von ihnen untersuchen, wie ich zuvor in den Definitionen bemerkt habe.

Wie wäre es, es als Druck zu betrachten. Stellen Sie sich den Weltraum als einen großen Wassertank in der Schwerelosigkeit vor. Normalerweise steigen Blasen auf, aber in einer Schwerelosigkeitsumgebung vergeht die Idee des Aufsteigens. Die Blase würde stattdessen eher zu den Bereichen mit geringerer Dichte als zu den Bereichen mit höherer Dichte fließen. Wenn Sie sich also vorstellen können, dass Materie den Raum verdrängt und einen Bereich mit geringer Dichte erzeugt, dann wird Materie zu ihm hin „schweben“. Macht das Sinn?