Gravitationsabschirmung und Äquivalenzprinzip

Ich habe im Wiki gelesen, dass die Gravitationsabschirmung als Verstoß gegen das Äquivalenzprinzip angesehen wird. Ist das so, wie? Eine konzeptionelle Beschreibung ohne viel Mathematik ist hilfreich.

Ich bin mir nicht sicher, ob sich der Wiki-Artikel nur auf die Abschirmung durch Materialien bezieht oder auch Mechanismen enthält - z. B. eine rotierende Scheibe. Ich weiß, dass eine rotierende Scheibe die Schwerkraft nicht abschirmt, sondern nur um zu beschreiben, was ein Mechanismus bedeuten könnte.

Es heißt weiter, dass jeder Beweis für eine Gravitationsabschirmung GR verfälschen würde, ist das wahr?

Es ist schwer für mich zu glauben, denn – angenommen, die Gravitationsabschirmung wird irgendwie demonstriert, wie dann GR plötzlich verfälscht werden kann, was durch so viele Experimente und Phänomene verifiziert wurde. Das lässt mich also denken, dass eine Gravitationsabschirmung GR nicht ungültig machen würde.

Dies kommt einem Duplikat von Ist es theoretisch möglich, Gravitationsfelder oder Wellen abzuschirmen, sehr nahe ? obwohl das Äquivalenzprinzip nicht erwähnt wird. Die Antwort von Luboš liefert eine elegante Analyse, warum eine Gravitationsabschirmung unmöglich ist.
@JohnRennie: Ja, meine Frage betrifft das Äquivalenzprinzip und GR. Außerdem meine ich die Abschirmung durch ein Material und/oder durch einen Mechanismus. Sagen wir, eine rotierende Scheibe, ich weiß, das ist ein schlechtes/falsches Beispiel, aber nur ein Beispiel, um zu beschreiben, was ein Mechanismus bedeuten könnte.
@JohnRennie: Ich frage auch nicht, ob die Schwerkraft abgeschirmt werden kann. Daher scheint mir die Frage nicht doppelt zu sein.
„ Angenommen, die Gravitationsabschirmung wird irgendwie demonstriert, wie dann GR plötzlich verfälscht werden kann, was durch so viele Experimente bestätigt wurde. “ Während ich versuche, offen zu bleiben, denke ich, dass dies von hinten nach vorne ist. Da GR durch so viele Experimente verifiziert wurde, sind die Chancen , eine Gravitationsabschirmung nachzuweisen, äußerst gering. Das bedeutet nicht, dass es unmöglich GS geben kann, aber angesichts des Korpus von GR-bestätigenden Experimenten würde es erfordern, dass die meisten Vorhersagen eines GR + GS-Ersatzes dem aktuellen GR sehr ähnlich sind.

Antworten (4)

Der Wikipedia-Artikel bezieht sich auf die Abhandlung Allgemeine Relativitätstheorie: Wird sie das nächste Jahrzehnt überleben? von Orfeu Bertolami, Jorge Paramos und Slava G. Turyshev. In diesem Artikel wird die Gravitationsabschirmung in Abschnitt 3.4 auf den Seiten 16–17 diskutiert.

Anstatt spezifische Mechanismen zu betrachten, diskutiert der Artikel die allgemeine Möglichkeit, dass Materie selbst die Schwerkraft abschirmt, sodass beispielsweise das Newtonsche Gesetz für die Kraft zwischen zwei Körpern in etwas wie folgt geändert würde:

F = G m 1 m 2 r 2 exp ⁡ ( − h ∫ ρ ( r ) d r )

wo ρ ( r ) ist die Dichte der Materie. Diese Idee geht ursprünglich auf Quirino Majorana zurück ( Q. Majorana, Philos. Mag. 39 (1920) 488 – Googeln findet viele Hinweise auf das Papier, aber nicht das Papier selbst).

Betrachten Sie nun die Kraft zwischen zwei kugelförmigen Massen. Wir können diese Massen als aus konzentrischen Kugelschalen zusammengesetzt betrachten, aber die Masse in jeder Schale würde die Masse darin abschirmen. Wenn also die Massen zunehmen und ihre Radien zunehmen, wird die Gravitationsabschirmung zunehmen und das Verhältnis der abgeschirmten Kraft zur Newtonschen Kraft wird abnehmen. Das heißt, das Verhältnis der schweren Masse zur trägen Masse ändert sich mit zunehmender Größe. Das Äquivalenzprinzip (eine seiner vielen Ausprägungen) besagt, dass das Verhältnis von schwerer zu träger Masse konstant ist. Daher der Konflikt.

Für die allgemeinere Frage, ob eine Abschirmung möglich ist, verweise ich auf die Antwort von Luboš auf Ist es theoretisch möglich, Gravitationsfelder oder Wellen abzuschirmen? Das Problem ist, dass die Abschirmung im Allgemeinen eine negative Masse / Energie erfordert und dies alle möglichen Stabilitätsprobleme verursacht. Obwohl dies technisch gesehen keine Verletzung von GR ist, glauben die meisten von uns, dass negative Masse/Energie nicht existieren kann.

Ich kann verstehen, dass eine Materieabschirmung unmöglich wäre. Wie wäre es mit einem Mechanismus, bei dem wir sagen können: Wenn die Gravitation abgeschirmt ist, bedeutet dies, dass der Gravitationseffekt verringert wird, nicht die Gravitationsmasse. Die Gewichtsreduzierung ist also nicht auf eine andere Masse zurückzuführen, sondern auf eine andere Stärke der Schwerkraft, weil sie teilweise abgeschirmt wurde? Mit anderen Worten, der Mechanismus krümmt den Raum so, dass der Effekt selbst reduziert wird, ohne die Gravitationsmasse zu beeinflussen. Ich denke, das würde GR nicht widersprechen.
@kpv: Hier müssen Sie auf die von mir verlinkte Frage verweisen. Die Art der von Ihnen beschriebenen Gravitationsabschirmung würde eine negative Masse erfordern. Obwohl dies kein Verstoß gegen GR ist, verursacht das Zulassen einer negativen Masse alle möglichen Stabilitätsprobleme. Die Tatsache, dass das Universum existiert, legt nahe, dass es keine negative Masse gibt.
Ja, das geht darauf ein, was es braucht, um die Schwerkraft abzuschirmen, negative Masse gemäß Ihrer Beschreibung. Ich stimme zu, es gäbe keine negative Masse und daher keine Abschirmung durch diesen spezifischen Mechanismus.
Das Papier ist von Quirino Majorana, Etorres Onkel.

Ich beantworte diesen Teil der Frage:

Es ist schwer für mich zu glauben, denn – angenommen, die Gravitationsabschirmung wird irgendwie demonstriert, wie dann GR plötzlich verfälscht werden kann, was durch so viele Experimente und Phänomene verifiziert wurde . Das lässt mich also denken, dass eine Gravitationsabschirmung GR nicht ungültig machen würde.

Nehmen Sie die Newtonsche Schwerkraft, die durch viele, viele Experimente verifiziert wurde. Als die Allgemeine Relativitätstheorie GR vorgeschlagen wurde, beinhaltete sie in ihrer einschränkenden Form die Newtonsche Gravitation und macht sie nicht ungültig, wenn der Effekt der GR klein ist, innerhalb von Messfehlern. Alle Ergebnisse der Newtonschen Gravitation gelten in einem bestimmten Phasenraum der Variablen innerhalb experimenteller Fehler.

Nehmen Sie die klassische Mechanik. Als sich die Quantenmechanik für kleine Dimensionen entwickelte, näherte man sich den Grenzen mathematisch reibungslos, wenn die Dimensionen größer werden und h gegen null geht.

Es ist also denkbar, dass eine neue Gravitationstheorie GR an den Grenzen irgendeines Phasenraums einbetten würde. Die Allgemeine Relativitätstheorie wäre bei bestimmten Werten der Variablen ungültig und müsste korrigiert werden, aber das Ergebnis sollte nahtlos zusammenpassen, wie es bei allen validierten Theorien der Physik der Fall ist, wenn neue Theorien vorgeschlagen werden, um neue Phänomene zu erklären.

Eine Theorie mit Gravitationsabschirmung würde also nur Sinn machen, wenn sie innerhalb experimenteller Fehler die Erfolge in den Umlaufbahnen und sogar GPS-Korrekturen mit GR reproduziert und zusätzlich Beobachtungen erklärt, die mit der allgemeinen Relativitätstheorie nicht eindeutig sind, zum Beispiel dunkle Masse und dunkle Energie.

Deiner Beschreibung stimme ich zu und verstehe sie auch. In diesem Fall sagt der Wiki-Artikel jedoch, dass es grundsätzlich mit GR widerspricht, nicht in Grenzen.
Prinzipien/Gesetze/Postulate gelten alle in bestimmten Phasenraumregionen. GR wird in einer bestimmten Region ungültig. Wenn sie über den gesamten Phasenraum sagen, dann ist die vorgeschlagene Theorie ungültig, also muss es eine schlechte Beschreibung des Papiers sein. Validierung und Falsifikation geschieht durch Experimente innerhalb bestimmter experimenteller Fehler. Wenn innerhalb dieser Fehler beide Theorien zutreffen, kann keine Falsifikationsaussage gemacht werden.
@kpv Es ist denkbar, dass das Äquivalenzprinzip nicht so universell gilt, wie es angenommen wird, und es ist denkbar, dass es in Fällen, in denen es nicht gilt, GS zulassen könnte. Aber (und das ist ein enormes „aber“), auch wenn das Äquivalenzprinzip nicht so universell ist wie gedacht, muss es überall gelten (oder seine Ersatztheorie muss die gleichen Ergebnisse vorhersagen), wo GR-validierende Experimente durchgeführt wurden . Dies schränkt den "Raum", in dem GS operieren könnte, stark ein.
@TripeHound; Zustimmen,
Oder anders ausgedrückt; Nur weil sich etwas als falsch erwiesen hat, heißt das nicht, dass es nicht weniger falsch war als die Dinge, die davor kamen.

Der abgeschirmte Körper müsste eine träge Masse haben, die sich von seiner schweren Masse unterscheidet, da es die schwere Masse ist, die bei der Abschirmung reduziert würde. Die schwere Masse verursacht Gewicht, die träge Masse Widerstand gegen Beschleunigung. Das Äquivalenzprinzip besagt, dass sie gleich (äquivalent) sind. Viele Experimente zeigen, dass sie es sind und dass die Abschirmung nicht funktioniert.

Siehe den Wiki-Artikel zum Äquivalenzprinzip unter https://en.m.wikipedia.org/wiki/Equivalence_principle . Im Wiki-Artikel zur Abschirmung der Schwerkraft werden die Messungen und Experimente beschrieben – siehe unter https://en.m.wikipedia.org/wiki/Gravitational_shielding .

Ja, dieser Wiki-Artikel sollte bearbeitet werden, um es nicht mysteriös zu machen, warum die Abschirmung das Äquivalenzprinzip ungültig macht, da geschrieben steht, dass „es berücksichtigt wird“, keine sehr wissenschaftliche Aussage.

Kann ich nicht sagen - Wenn die Gravitation abgeschirmt ist, bedeutet dies, dass die Gravitationswirkung reduziert wird, nicht die Gravitationsmasse. Die Gewichtsreduzierung ist also nicht auf eine andere Masse zurückzuführen, sondern auf eine andere Stärke der Schwerkraft, weil sie teilweise abgeschirmt wurde?
Die Gravitation kann nur reduziert werden, wenn a) Massen reduziert werden, b) Entfernungen zunehmen oder c) einige seltsame Nichtlinearitäten oder Effekte auftreten. Da wir keine Fälle von c) kennen und Sie auf Distanz bleiben, muss es a) sein. Die Gravitationskonstante ist nur eine Konstante zur Normalisierung der Gravitations- und Trägheitsmasse. Wenn Sie wirklich behaupten wollen, dass eine universelle Konstante, die die Schwerkraft des Universums und die Schwerkraft des Sonnensystems erklärt, durch Einfügen von etwas geändert werden kann, macht dies keinen Sinn Sagen Sie, es ist eine negative Massensache, die Sie zwischengeschaltet haben. Aber die Schwerkraft hat nichts mit Ladung zu tun. Verstehe nicht wie.
Ich glaube nicht an die Existenz einer negativen Masse. Auch in anderen Kommentaren / Antworten sieht es so aus, als wäre eine negative Massentheorie ausgeschlossen.
Es ist nicht ausgeschlossen und nichts zu glauben. Nur eine physikalische Frage, für die wir keine Beweise dafür haben und die theoretisch höchst unwahrscheinlich erscheint. Daher ist auch keine Abschirmung wahrscheinlich

Die Behauptung ist einfach falsch. Die Existenz einer negativen Masse allein würde das Äquivalenzprinzip nicht außer Kraft setzen, jedoch würde eine negative Masse neben einer positiven Masse abschirmen r − 2 asymptotische Gravitationsfeldabhängigkeit und nur dipolar r − 3 und schwächere Begriffe würden überleben.

Dies beweist, dass Sie eine Gravitationsabschirmung haben und dennoch das Äquivalenzprinzip wahren können. Aber es erfordert negative Masse

Gravitationsabschirmung und Äquivalenzprinzip
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