Warum ist die Gravitationskraft immer anziehend?

Die Schwerkraft wird durch ein Spin-Zwei-Teilchen vermittelt. Elektromagnetismus durch Spin 1.

Hier ist ein Link , der Ihre Frage beantwortet:

Gerader und ungerader Spin unterscheiden sich darin, dass sie ein Produkt von Ladungen mit unterschiedlichen Vorzeichen benötigen, um Anziehung oder Abstoßung zu erhalten:

gleichmäßig drehen:

• $q_1 q_2 > 0$: attraktiv
• $q_1 q_2 < 0$: abstoßend

Spin ungerade:

• $q_1 q_2 < 0$: attraktiv
• $q_1 q_2 > 0$: abstoßend

Im Falle der Gravitation, vermittelt durch Teilchen mit Spin 2, ist die Ladung Masse, die immer positiv ist. Daher,$q_1 q_2$ist immer größer als Null, und die Schwerkraft ist immer anziehend. Für Kraftmediatoren mit Spin 0 gibt es jedoch keine Beschränkung der Ladungen, und Sie können sehr wohl abstoßende Kräfte haben. Eine bessere Umformulierung der Frage lautet: "Warum erzeugen Teilchen mit ungeradem Spin Abstoßungskräfte zwischen gleichen Ladungen, während Teilchen mit geradem Spin Anziehungskräfte zwischen gleichen Ladungen erzeugen?"

Fahren Sie fort, dies abzuleiten

Wenn die Schwerkraft entropisch ist, wie kürzlich von Verlinde und früher von anderen vorgeschlagen wurde, könnte man erwarten, dass die Schwerkraft größtenteils anziehend ist.

Meine spekulative imaginäre Ansicht dazu war, dass es Prozesse geben könnte, die Energie zwischen Skalen umwandeln , wenn die Entwicklung von quantenphysikalischen Objekten nicht perfekt konservativ ist. Eine Möglichkeit besteht darin, dass Felder auf den Skalen, die Gravitationswechselwirkungen bestimmen, in Materie auf niedrigerer Skala umgewandelt würden, die derzeit nicht nachweisbar ist. Das Ergebnis wäre sowohl ein Zufluss als auch ein Abfluss aus Regionen, die große Massen enthalten, aber in unterschiedlichen Maßstäben und mit unterschiedlichen Effekten, anziehend für Materie, die stärker mit dem Zufluss wechselwirkt, abstoßend für Materie, die stärker mit dem Abfluss wechselwirkt.

Auf menschlicher Ebene müssen wir uns wohl vorstellen, dass wir von einer Strömung von etwas nach unten gedrückt werden, das nicht dasselbe ist wie Materie, es ist das Gravitationsfeld, wenn Sie so wollen, und natürlich kein Äther, das metaphorisch in die Erde gesaugt wird als Nahrung für einen fundamentalen entropischen Prozess. Was auch immer aus diesem Prozess an Abgasen entsteht, interagiert so wenig mit uns, dass sie im Wesentlichen auf nahezu menschlichen Maßstäben nicht nachweisbar sind, aber entweder in sehr großen oder sehr kleinen Maßstäben nachweisbar wären.

Wie gesagt, spekulativ und auch nur ein sehr kleiner Teil eines ganzen entropischen Prozesses. Ich kann ein paar oder sogar viele Ablehnungen vertragen, aber tue für einen Moment so, als würden wir auf Kaffee schießen. Ich habe Verlinde und andere entropische Gravitationsliteratur überhaupt nicht genau verfolgt, daher weiß ich nicht, ob so etwas wie dieses Modell in mathematischer Form vorgeschlagen wurde, was erforderlich wäre, damit es veröffentlicht werden kann (obwohl es definitiv veröffentlicht wird würde nicht ausreichen, um dies nicht spekulativ zu machen).

Wenn Sie nach Erklärungen für die etablierte Mathematik der Allgemeinen Relativitätstheorie fragen , ist die derzeit einzig mögliche Antwort meiner Meinung nach Spekulation. GR basiert mehr auf empirischen Prinzipien als auf Modellen, die als erklärend angesehen werden könnten (was ich ohne Vorurteil sage, insofern ich empirisch gestützten prinzipiellen Theorien mehr oder weniger Ad-hoc-Modellen vorzuziehen bin, abgesehen von der schwer fassbaren Frage wie man sich effektive neue empirisch gestützte Prinzipien vorstellt). Ich stelle fest, dass lurscher auf Ihre Bitte um Erklärung nicht eingeht .

Als ich ein Schüler war, fragte unser Physiklehrer einmal eine unserer brillanten Schülerinnen (ein Mädchen) so etwas wie: "Was ist die Natur der Schwerkraft?". Sie dachte einen Moment nach und antwortete: „Ich weiß es nicht. Und was ist es? Unsere Lehrerin antwortete: „Wenn ich gewusst hätte …“

Solange die Schwerkraft nicht von anderen Naturmerkmalen abgeleitet wird, sollte sie als Grundgesetz betrachtet werden. Wir können seine Eigenschaften studieren, aber wir dürfen solche Fragen nicht stellen – nur durch die Definition eines Grundgesetzes. Es ist als Axiom – es ist als solches gegeben.

Es stimmt überhaupt nicht, dass Gravitation immer anziehend ist. Wenn es immer attraktiv wäre, würde sich das Universum derzeit nicht mit einer beschleunigten Rate ausdehnen, und es hätte keine Inflationsphase gegeben.

Derzeit ist die einzige bekannte Quelle für Expansionskomponenten der Gravitation die kosmologische Konstante, die übrigens genau die physikalische Größe ist, die unsere Theorien am meisten nicht vorhersagen können: 120 oder 60 Größenordnungen, je nachdem, wen Sie fragen.

In der Allgemeinen Relativitätstheorie, im Allgemeinen können wir aber den einfachsten Fall eines kugelsymmetrischen Gravitationsfeldes betrachten, die Gravitation ist immer anziehend, solange man in Bezug auf das Gravitationsfeld in Ruhe ist. Wenn Sie sich jedoch in Bezug auf das Gravitationsfeld bewegen, kann die Schwerkraft manchmal als "abstoßend" angesehen werden. Wenn Sie radial einfallen, beschleunigen Sie zunächst aus der Ruhe in großer Höhe in Richtung der zentralen Masse. Sie werden jedoch einen Punkt erreichen, wenn die zentrale Masse kompakt genug wie ein Schwarzes Loch ist, wo Sie anfangen zu verlangsamen, und wenn Sie sich unendlich nahe am "Schwarzschild-Radius" befinden, werden Sie sich unendlich langsam bewegen. Dies ist alles, wenn Ihre Bewegung von einem entfernten Beobachter aus beobachtet wird.

Im klassischen Sinne wird die Schwerkraft „abstoßend“, sobald man beginnt zu verlangsamen. Der Grund für diese Abbremsung liegt darin, dass im Gegensatz zur „klassischen Newtonschen Mechanik“, wo die Kraft die Impulse nur durch Erhöhung der Geschwindigkeit erhöht, und beschleunigten Teilchen in einem Beschleuniger, wo die elektromagnetische Kraft die Impulse erhöht, durch Erhöhung des „Lorentzfaktors“ eingestellt wird Lichtgeschwindigkeit als Geschwindigkeitsbegrenzung, in der Allgemeinen Relativitätstheorie haben Sie den dritten Effekt, dass die Lichtgeschwindigkeit (wieder gemessen von einem entfernten Beobachter) um eine kugelsymmetrische Massenverteilung herum mit dem radialen Abstand abnimmt.

Die Gravitationskraft wird immer "anziehend" sein, wenn Sie sich auf ein Schwarzes Loch zubewegen, in dem Sinne, dass Ihre Geschwindigkeit als Bruchteil der lokalen Lichtgeschwindigkeit ständig zunimmt, aber Ihre Geschwindigkeit, wie sie von einem entfernten Beobachter beobachtet wird, wird es tun, wenn Sie es bekommen In der Nähe eines Schwarzen Lochs beginnt es unweigerlich abzunehmen, und die Gravitation wird "abstoßend".

Außerdem verwendet Nasa/JPL in der Praxis die Kraft auf der rechten Seite dieses Ausdrucks, um relativistische Effekte in den schwachen Feldern unseres Sonnensystems nachzuahmen:

Sie können sehen, dass dies abstoßend wird, auch wenn Sie sich in Bezug auf die zentrale Masse nicht in einem radialen Abstand von bewegen$r=4GM/c^2$das ist das Doppelte des Schwarzschild-Radius in Schwarzschild-Koordinaten.

Wenn Sie sich radial nach innen bewegen, wird dies abstoßend, wenn ich mich nicht irre, bei:

Beachten Sie, dass JPL den obigen Ausdruck nur in den schwachen Feldern unseres Sonnensystems verwendet, es gibt den richtigen Wert der sogenannten "anomalen Präzession des Perihels", aber es soll nicht in der starken Feldgrenze funktionieren. Der Ausdruck wird als Nummer 4-61 auf Seite 4-42 in der offiziellen Dokumentation Formulation for Observed and Computed Values ​​of Deep Space Network Data Types for Navigation bereitgestellt .

Das umgekehrte Quadrat ist offenbar eine Folge der Impulserhaltung. Für zwei Teilchen in der Umlaufbahn zeigte Newton, dass die Umlaufbahn planar ist, und Bertrand https://en.wikipedia.org/wiki/Bertrand%27s_theorem zeigte, dass die Kräfte zwischen den beiden entweder das umgekehrte Quadrat k/r^ sein müssen 2 oder Space Spring/Hooksches Gesetz. Das Newtonsche Gravitationsgesetz und das von Coulomb haben also die Impulserhaltung als Ursprung.

Es ist auch erwähnenswert, dass gezeigt werden kann, dass das Hooksche Gesetz im Fall von „Überfüllung“ aus dem/Grenzfall des inversen Quadrats stammt, wo es zu viele Interaktanten und sehr wenig Bewegungsraum gibt. Dies kann leicht gezeigt werden, indem man drei Partikel entlang einer Linie nimmt, die unter dem umgekehrten Quadrat interagieren, und der Mitte einen Schubs gibt, der die Endpartikel fixiert hält. Wenn wir davon ausgehen, dass es keine Ladung mit Nullmasse gibt, folgt auch das Coulombsche Gesetz.

Auch ohne die Hilfe des Bertrand-Theorems ist es möglich, die Maxwell-Gleichung nur aus der Ladungserhaltung und ihrer Kontinuitätsgleichung abzuleiten. Siehe diese Reg und zitiere: https://pdfs.semanticscholar.org/3251/31eadb62c8fdfdaaad7b21a308992ff3a4d2.pdf '' Wir zeigen, wie die kovariante Form der Maxwell-Gleichungen aus der Kontinuitätsgleichung für die elektrische Ladung '' erhalten werden kann. Dasselbe kann natürlich auch unter Verwendung der Massenerhaltung erreicht werden, und wir erhalten die gravitomagnetischen Gleichungen daraus.

Im Allgemeinen funktionieren Maxwell/gravitomagnetische Gleichungen sowohl für anziehende als auch für abstoßende Kräfte. Aber wenn zwei Massen in einer Umlaufbahn eingeschlossen sind, müssen sie angezogen werden. Die Tatsache, dass sich ähnliche Massen anziehen, während ähnliche elektrische Ladungen sich abstoßen, muss auf experimentellem Wissen beruhen.

Neue Forschungsergebnisse des MIT zu einer neuen Anziehungskraft mit großer Reichweite, die mit dem Spin verbunden ist. https://www.youtube.com/watch?time_continue=10&v=1ZZcgBmS5W4

Schwerkraft ist nicht immer attraktiv:

Die Schwerkraft wird als schwache Bohrkraft betrachtet. Aber wenn sich schnell drehende schwarze Löcher und starke Gravitationswellen interagieren, dann kann es zu „Abstoßungs- und Anziehungseffekten“ kommen, die aus reinen Gravitationskräften entstehen.

In ruhigen Raumzeiten existiert also keine abstoßende Gravitation, aber wenn Sie sich ansehen, was passiert, wenn Sie eine Gravitationswelle auf ein sich schnell drehendes Schwarzes Loch richten, werden Sie feststellen, dass Sie das Loch wegdrücken können, wenn Sie die Frequenz nur geringfügig vom idealen Niveau anpassen von Ihnen (wenn das bh eine Welle absorbiert) oder es näher heranziehen (wenn das bh dem Strahlungsstrahl über Superstrahlung Energie hinzufügt).

Siehe: http://arxiv.org/pdf/1312.4529v2.pdf - Abbildung 4. Mit einer Gravitationswelle

Kunstwerk:

Dipol +- <--- etwas Abstand ---> +- Dipol

Zwei Dipole sind immer anziehend (oder ein Dipol und eine andere Ladung). Wenn sie so +- ... -+ oder -+ ...+- sind, drehen sich die Dipole und die Konfiguration wird attraktiv +- ... +- oder -+ ... -+ .

Sie gehorchen einer 1/r³-Beziehung.

Wenn Sie bedenken, dass innerhalb der Baryonen (Neutron, Proton) eine Konfiguration von Dipolen existieren kann, haben Sie eine Antwort. (Lesen Sie das Buch von Douglas Pinnow, 'Our Resonant Universe'. Es ist eine Monographie eines Teilchenmodells, in dem dies geschieht).

Wie kommen wir von 1/r³ auf 1/r²? Entlang des Weges integrieren.
Wieso den? Erkunden Sie das Konzept des polarisierbaren Vakuums.

Der Konsens ist, dass Gravitation kein Elektromagnetismus ist, aber auf diese Weise immer anziehend ist. Und ich mag es.

Aber die Größenordnung der Gravitation ist$10^{-35}$(mehr oder weniger aus der Erinnerung) von EM, also wie kann es EM sein?
Können Sie zwei EM-Strahler in jedem Dipol gegenphasig (einer +, der andere -) extrem nahe beieinander finden? Ja, das abgestrahlte EM-Feld muss extrem schwach sein.

(Die Verbindung mit EM ist meiner Meinung nach viel überzeugender als eine Verbindung mit Thermodynamik oder anderem ...)