Warum lässt sich die Erdbeschleunigung nicht durch Experimente nachweisen

Ich habe recherchiert, wie G Kräfte werden berechnet, und mir wurde gesagt, dass sie alle Beschleunigungen zeigen, die von Menschen "gefühlt" werden können (dh alle nicht-gravitativen Beschleunigungen).

Dies verwirrte mich jedoch, weil die Vorstellung, dass die Gravitationsbeschleunigung nicht gefühlt werden kann, für mich nicht intuitiv war – ich kann schließlich fühlen, wenn ich falle.

Dies veranlasste mich, zu recherchieren, was es bedeutet, dass eine Beschleunigung nicht nachgewiesen werden kann (nach dem Äquivalenzprinzip, wie mir gesagt wurde), und ich stieß auf die Newtonsche Idee, dass in einem fallenden, fensterlosen Labor kein Experiment dies feststellen könnte Das Labor beschleunigt sich. Ich habe das so verstanden, dass Experimente nicht von der Gravitationsbeschleunigung beeinflusst werden, weil ich sicher bin, dass jeder Mensch im Labor 0 erfahren würde G .

Um mir das zu erklären, habe ich die folgende Vorhersage gemacht (bitte beachten Sie, dass ich sehr wenig über die allgemeine Relativitätstheorie weiß, da wir sie in der Schule nicht behandelt haben, also korrigieren Sie bitte alle falschen Annahmen, die ich mache): „Die Schwerkraft wird nicht als Kraft in generelle Relativität".

Ich habe diese Vorhersage auf der Grundlage des Folgenden getroffen: Ich wusste aus einem sehr interessanten Vsauce-Video mit dem Titel "Where Way is Down", dass die Raumzeit gekrümmt ist. Dies führt zu geraden Linien, die gekrümmt erscheinen (Geodäte). Meine Gedanken waren wie folgt: Da diese Geodäten tatsächlich gerade Linien sind, werden Objekte ihnen im Laufe der Zeit folgen, gemäß dem ersten Gesetz von Newton. Ich dachte, dass, weil diese Geodäten gerade Linien sind, keine Kraft benötigt wird, um Objekte dazu zu bringen, ihnen zu folgen.

Nachdem ich diese Vorhersage gemacht hatte, stellte ich die folgende Frage zu Quora: "Nach der allgemeinen Relativitätstheorie ist die Schwerkraft eine Kraft". Ich hatte auf ein paar solide „Neins“ gehofft, die bestätigten, dass ich eine erfolgreiche Vorhersage gemacht hatte, aber ich bekam eine gemischte Sache.

Eine Antwort bestätigte, was ich sagte: "Nein. Die Schwerkraft wirkt durch eine Verzerrung des vierdimensionalen Raums."

Andere Antworten sagten jedoch etwas anderes. Man hat nicht richtig gesagt, dass ich falsch liege, sondern gesagt, dass die Schwerkraft eher "der Impulszufluss ist, der durch die Trägheitsreaktion einer Masse M auf das 4(pi)G kosmologische Beschleunigungsfeld erzeugt wird". Ich verstehe nicht genau, was das bedeutet, aber ich glaube, dass sie von einer Art universellem Gravitationsfeld sprechen, das sich von meiner Vorhersage unterscheidet.

Eine andere Antwort, die ich hier nicht posten werde, weil lange gesagt wurde, dass "ja", die Schwerkraft als Kraft in der allgemeinen Relativitätstheorie angesehen wurde und über Geometrie und die Feldgleichung sprach und wie Geodäten die Linien verfolgen, die Objekte in a nehmen Gravitationsfeld, sie verursachen keine Bewegung, und die Gravitation ist eine der vier fundamentalen Naturkräfte, die von der Physik identifiziert werden.

Offensichtlich ist es für jemanden, der versucht, etwas über die allgemeine Relativitätstheorie zu lernen, solche unterschiedlichen Antworten zu haben, verwirrend. Ich hoffe, dass meine Erklärung meine Frage und mein Unverständnis konkretisiert hat.

Der Kern meiner Frage bleibt, warum Gravitationsbeschleunigung nicht durch Experimente nachweisbar ist, aber ich bin absolut daran interessiert, etwas über die Natur der Schwerkraft zu erfahren.

Vielen Dank, Hugo

Antworten (1)

Deine Argumentation ist alles richtig. Die Schwerkraft wird in der Allgemeinen Relativitätstheorie nicht als Kraft angesehen. Die Schwerkraft wird stattdessen durch die Krümmung von Raum und Zeit verursacht. Alle Objekte bewegen sich natürlich auf geraden Linien durch Raum und Zeit (wenn keine Kraft ausgeübt wird), aber diese "geraden" Linien werden zu gekrümmten Geodäten, wenn die Raumzeit gekrümmt ist.

Ich habe eine Anschlussfrage. Stellen Sie sich vor, ich sitze jetzt auf meinem Stuhl. Ich bewege mich entlang einer Geodäte, die mich tendenziell beschleunigt (ich vermute aufgrund der Tatsache, dass die Raumzeit stärker gekrümmt ist, wenn ich mich der Erde nähere) auf die Erde zu, aber mein Stuhl übt eine Normalkraft auf mich aus, die mich daran hindert, zu beschleunigen. Wenn Sie sich ein Freikörperdiagramm von mir ansehen, ist die einzige Kraft, die auf mich wirkt, die Normalkraft, aber ich beschleunige nicht nach oben. Ich verstehe, dass Sie die Schwerkraft in der Newtonschen Mechanik als Kraft behandeln, aber wie kann eine aktive Normalkraft in der Allgemeinen Relativitätstheorie durch eine passive Schwerkraft aufgehoben werden?
Wenn keine Kräfte auf Sie einwirken, fühlen Sie sich wie im freien Fall. Wenn ein Stuhl eine Kraft auf Sie ausübt, befinden Sie sich nicht mehr im freien Fall. Sie werden spüren, wie die Kraft des Stuhls Sie von Ihrem natürlichen Pfad wegdrückt. Dasselbe passiert, wenn du auf der Erdoberfläche stehst. Du spürst die Kraft des Bodens, die dich daran hindert, deinen natürlichen Weg des freien Falls durch Raum und Zeit fortzusetzen.
@UnrulyTank Wenn Sie auf Ihrem Stuhl sitzen, bewegen Sie sich nicht entlang einer Geodäte in der Raumzeit, weil Sie sich nicht im freien Fall befinden.