Was versteht man unter positiver und negativer Gravitation/Energie/Raumzeitkrümmung?

Dies ist eine sehr irreführende Behauptung, die in populärwissenschaftlichen Büchern und den Medien immer wieder angepriesen wird.

Ich habe hier vorhin danach gefragt.

Gesamtenergie des Universums

Soweit ich sehen kann, gibt es viele Kontroversen darüber, was Gesamtenergie im Kontext der Allgemeinen Relativitätstheorie überhaupt bedeutet, daher sind Behauptungen über die „negative Energie der Schwerkraft“, die die positive Energie der Materie ausgleicht, im Grunde nichtssagend.

Keine Antwort, fürchte ich, aber ich würde meine naive Bitte der von Mumtaz hinzufügen. Es ist wahr, dass ich diese „negative Energie“-Behauptung aus einer populärwissenschaftlichen Fernsehsendung gehört habe, aber da sie von Stephen Hawking selbst gemacht wurde, kann man sie nicht von der Hand weisen. Er schien anzudeuten, dass bei der gleichzeitigen Entstehung von Raum und Masse-Energie zur Bildung des Universums die Raumkomponente die negative Energie verkörperte, die erforderlich war, um die positive Masse-Energie-Komponente auszugleichen.

Ich finde das schwierig, da ich unter „Raum“ die Trennung von materiellen Körpern verstehe, die unter den anziehenden Kraftfeldern (Schwerkraft, starke und schwache Kernkräfte usw.) positive potentielle Energie darstellen (geben oder nehmen eine kosmologische Konstante).

Vielleicht meint Hawking, dass potentielle Energie im Weltraum somit eine Senke für kinetische und strahlende Energie bietet und somit als negatives Energiereservoir bezeichnet werden könnte. Die "aus dem Nichts"-Bedingung würde jedoch implizieren, dass dieses Reservoir irgendwie genau gefüllt werden kann, indem alle kinetische und strahlende Energie in einem endgültigen Zustand der Trennung absorbiert wird. Eine solche Theorie sollte sicherlich etwas über die Herangehensweise an diesen Endpunkt aussagen. Macht es?

Ich habe nicht wirklich den Hintergrund, um solche Dinge zu verstehen, aber diese Präsentation von Alan Guth gab mir zumindest eine Vorstellung davon, was es bedeutet, zu sagen, dass die Energie eines Gravitationsfelds negativ ist (was Guth ein "Wunder der Physik" nennt). .

Ab 0:52:00 in diesem Videoclip präsentiert Guth dieses Gedankenexperiment...

...wobei davon ausgegangen wird, dass es in einer "hohlen Massenhülle" kein Gravitationsfeld (und damit keine Gravitationsenergie ) gibt. Guth postuliert dann das Anordnen von Riemenscheiben außerhalb der Schale und das Schrumpfen der Schale , sodass sie ein kleineres Volumen umschließt.

Wenn diese hypothetischen Riemenscheiben mit Dynamos gekoppelt wären, würden sie Energie aus dem "Zusammenbruch" erzeugen. Da also im dritten Diagramm oben der Raum zwischen dem ursprünglichen und dem endgültigen (jetzt kleineren ) eingeschlossenen Volumen nun ein Gravitationsfeld enthält und da das gesamte Gedankenexperiment ein "geschlossenes System" ist, in dem die Gesamtenergie konstant bleibt, ist die (positive ) Die aus dem Prozess "extrahierte" Energie muss gleich der (negativen) Energie der neu vorhandenen Schwerkraft im schattierten Volumen oben sein.

Diese Erklärung funktioniert für mich.