Wirkung der Schwerkraft bei nahezu Lichtgeschwindigkeit

Das ist ungefähr dasselbe wie Annas Antwort, aber ich möchte es etwas anders interpretieren.

Wie Anna betont, sind zwei verschiedene Koordinatensysteme beteiligt: ​​eines für den Beobachter auf der Erde und eines für einen Beobachter im frei fallenden Raumschiff, und die Situation sieht für die beiden Beobachter sehr unterschiedlich aus.

Jeder Beobachter kann (im Prinzip) den Spannungsenergietensor messen und dann die Einstein-Gleichung lösen, um den Krümmungstensor zu erhalten. Das Wichtigste ist, dass diese Tensoren koordinatenunabhängig sind, dh beide Beobachter werden die gleichen Spannungsenergie- und Krümmungstensoren berechnen.

Obwohl die Tensoren koordinatenunabhängig sind, werden ihre Darstellungen in den beiden Koordinatensystemen unterschiedlich sein. Wir schreiben die Tensoren normalerweise als 4 x 4-Matrix, und die zwei verschiedenen Beobachter berechnen unterschiedliche Werte für die Elemente in den Matrizen, weil sie unterschiedliche Basen verwenden.

Es ist also nicht richtig, dass der Beobachter im Raumschiff glaubt, die Galaxie werde irgendwie von seiner Schwerkraft abgelenkt. Genau genommen ist es auch falsch, wenn der Beobachter auf der Erde glaubt, das Raumschiff werde durch die Schwerkraft der Sonne abgelenkt. Die Schwerkraft, dh die Krümmung, ist keinem bestimmten Körper zugeordnet. Das Sonnensystem und das Raumschiff zusammen (und im Prinzip der Rest des Universums) erzeugen eine Krümmung, dann bewegen sich beide als Reaktion auf diese Krümmung. Der Unterschied, den die Beobachter sehen, liegt ausschließlich daran, dass sie unterschiedliche Basen verwenden, um die Tensoren darzustellen.

Deshalb wurde die Physik erfunden :).

Gehen wir Schritt für Schritt vor:

Nehmen wir an, ich befinde mich in einer Raumstation und rase fast mit Lichtgeschwindigkeit auf unsere Galaxie zu. Von meinem Bezugsrahmen aus sehe ich, wie die Galaxie mit der gleichen Geschwindigkeit auf mein Schiff zukommt.

Fair genug. Auch in der Newtonschen Mechanik gibt es keine Beschleunigung und es ist nur eine Frage der Koordinatenwahl für das Ruhesystem. Es gibt keine Ursache und Wirkung.

Ich passiere die Sonne und werde von ihrer Schwerkraft beeinflusst.

Jetzt wird Beschleunigung eingeführt, und das bedeutet, dass es eine zentrale Kraft gibt, soweit es die Newtonsche Mechanik betrifft. Für die Allgemeine Relativitätstheorie wird der Raum verzerrt und die Raumstation folgt der Geodätischen. Ursache der Änderung ist die Kraft/Geodäte.

Aus Sicht der Erde hat die Schwerkraft der Sonne die Flugbahn meines Raumschiffs abgelenkt. Aus meiner Sicht im Raumschiff änderte sich die Flugbahn der gesamten Galaxie sehr schnell.

Wie hat meine Raumstation in meinem Bezugssystem dazu geführt, dass eine ganze Galaxie ihren Kurs geändert hat?

Deshalb haben wir die Physik entwickelt. Die Koordinatensystemänderung, die man durch "Earth's Pov" und "My Pov" vornimmt, ist nicht kausal. Die Ursache der Veränderungen liegt in den Kräften im System bzw. in GR der Raumverzerrung, die das Gravitationsfeld der Sonne in ihrem messbaren Einflussbereich verursacht. Wie das Koordinatensystem mathematisch beschrieben wird, ist nur eine Frage der Bequemlichkeit. Sie könnten den Blickwinkel einer Ameise nehmen, die sich auf der Erde bewegt. Sie würden komplizierte geometrische Berechnungen benötigen, um zu sehen, warum sich das Raumschiff beim Essen schnell verändert, aber die Beziehung ist mathematisch, nicht kausal.

Die geozentrische Ansicht des Epizyklus kommt mir in den Sinn. Es ist ein mathematisch korrektes Koordinatensystem, hat aber wenig Korrelation mit den Kräften, die sich im heliozentrischen System bemerkbar machen. Ihre Perspektive ist also eine raumschiffzentrierte Perspektive.