Machs Prinzip und ein Bezugsrahmen für die Beschleunigung

Obwohl es verschiedene Aussagen zu Machs Prinzip gibt, könnte eine Aussage lauten, dass Beschleunigung bedeutungslos ist, wenn sie nicht relativ zu etwas definiert werden kann. Die entfernten Sterne bieten einen festen Referenzrahmen, anhand dessen wir Trägheitsrahmen definieren und Beschleunigungen messen können, und entfernte Materie im Universum könnte sogar irgendwie Trägheit verursachen.

Machs Prinzip scheint in der modernen Physik aus der Mode gekommen zu sein, die meisten Antworten auf diese Frage ist Machs Prinzip falsch? Machs Prinzip bezweifeln.

Kann also alternativ ein Körper selbst einen Bezugsrahmen für die Beschleunigung liefern?

Wenn ein Körper beschleunigt wird, verformt er sich immer. Ein Teil davon wird geschoben oder gezogen und das beeinflusst die anderen Teile, die dann auch beschleunigt werden.

Ein einfaches Beispiel sind drei Massen, die durch gleiche Federn in Form eines gleichseitigen Dreiecks befestigt sind. In einem Trägheitsrahmen ist die Form ein gleichseitiges Dreieck und die von den Federn gespeicherte potenzielle Energie ist minimal (Diagramm A).

Wenn wir eine Masse nehmen und daran ziehen, wird zuerst eine Masse beschleunigt und das Dreieck zu einem gleichschenkligen Dreieck mit größerer gespeicherter potentieller Energie verformt. Die anderen beiden Massen werden dann mitgezogen und folgen der ersten. Das System weiß, dass es beschleunigt wurde, aber nicht aufgrund der Kenntnis der fernen Sterne, sondern weil es deformiert wurde (Diagramm B).

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Wenn die Massen in ein Gravitationsfeld fallen gelassen werden (Diagramm C), haben die Massen die Form eines gleichseitigen Dreiecks, obwohl sie relativ zu den fernen Sternen beschleunigt werden. Dies scheint mit der Allgemeinen Relativitätstheorie und dem Äquivalenzprinzip in Ordnung zu sein, die besagen, dass der „fallende Rahmen“ dasselbe ist wie ein Trägheitsrahmen. Auch im Trägheitsrahmen gibt es also keine Verformung.

Kann also der Körper selbst die Referenz bei der Definition von Inertialsystemen sein?

Bei Newtons Eimer-Experiment nimmt die Flüssigkeit im Eimer beim Drehen relativ zu den fernen Sternen die gekrümmte Form an - das stimmt (unabhängig davon, ob der Eimer mitdreht oder plötzlich gegriffen und gestoppt wird). Man könnte jedoch sagen, dass die Flüssigkeit „weiß“, dass sie beschleunigt, da sie beim Übergang vom stationären Zustand in den rotierenden Zustand verformt wurde. Die Beschleunigung variiert mit unterschiedlichen Radien, für Kreisbewegungen A = − ω 2 R und die Flüssigkeit wird in dem Sinne verformt, dass Teile davon, die weiter von der Mitte entfernt sind, eine höhere Beschleunigung erfahren.

Da die Beschleunigung nicht im gesamten Körper konstant ist, wie in einem Gravitationsfeld, weiß der Körper nicht durch Bezugnahme auf die fernen Sterne, sondern aufgrund von Verformung und Erhöhung seiner inneren potentiellen Energie, dass eine Beschleunigung auftritt.

Gab es Versuche, die Trägheit von Körpern in dieser Richtung zu erklären?

Könnte es sein, dass der Bewegungswiderstand, den wir als Trägheit erfahren, auf die Kräfte zurückzuführen ist, die erforderlich sind, um Kompressionen und Verformungen zu verursachen – und Masse (Trägheit) überhaupt nicht existiert?

Man könnte argumentieren, dass es keine Rolle spielt, dass ein ausgedehntes Objekt während einer Beschleunigung verformt wird, da wir wissen, dass die einzelnen Komponenten Atome, Protonen, Elektronen usw. ... eine eigene Masse haben.

Aber das Argument könnte in kleinerem Maßstab wiederholt werden. Könnte die Trägheit beispielsweise eines Protons auf Kräfte zurückzuführen sein, die erforderlich sind, um es beim Beschleunigen zu verformen, dasselbe gilt für das Elektron. Es wäre nur notwendig, die Existenz wirklich punktförmiger Teilchen zu leugnen.

Hier ist ein Link, der Sie interessieren könnte, falls noch nicht geschehen: arxiv.org/abs/1910.10819 . (Arxiv hat es als Pop-Sci, aber derselbe Autor hat viele Hep-Papiere unter seinem Namen auf Arxiv gefunden.)
@ Danke Edouard, werde mal schauen

Antworten (1)

Ich bin kein Physiker oder Mathematiker, aber ich habe viel Zeit damit verbracht, dieses Problem zu verstehen.

Die Schlussfolgerung, die ich mir ausgedacht habe, lautet wie folgt:

Jedes materielle Teilchen hat sein eigenes individuelles Gravitationsfeld. Dieses Gravitationsfeld ist unendlich groß.

Ändert das Teilchen aufgrund einer auf es einwirkenden Kraft seine Position, so muss diese neue Position im Laufe der Zeit auch von der sphärischen Ausdehnung seines Feldes eingenommen werden. Wenn eine Kraft auf das Teilchen für eine bestimmte Zeit ausgeübt wird, "versucht" die Ausdehnung seines Gravitationsfeldes kurz zu sein und seine Verteilung zu korrigieren, mit jeder neuen Position des beschleunigten Teilchens, aber es gibt eine Verzögerung, diese Korrektur wir bereits wissen, nein, es kann sofort sein.

Dies funktioniert didaktisch so, als ob die auf das Teilchen ausgeübte Kraft dazu neigt, es zu trennen oder es von seinem Gravitationsfeld zu trennen, da es umfangreich ist.

Ich erkannte damals, dass die Trägheit, die wir spüren, wenn wir eine Kraft auf ein Objekt ausüben, aus der Verformung (Arbeit) resultiert, die wir in der Verteilung seines Gravitationsfeldes verursachen, das immer kugelförmig sein muss.

Je größer die Kraft, desto größer die Deformation in der sphärischen Verteilung dieses Feldes.

Beachten Sie in Newtons Eimer-Experiment, dass das Gravitationsfeld jedes Wasserpartikels durch seine Wände geht, als ob sie nicht existierten, und wenn sich ein Partikel im Eimer aufgrund einer Kraft absolut in Bezug auf die sphärische Verteilung seiner bewegt Feld, die Reaktion auf die Verformung des Feldes erscheint wie Trägheit, wie ich oben sagte.

Mein Argument ist, dass das Gravitationsfeld unmittelbar außerhalb des Eimers immer mit einer kleinen Verzögerung absolut „weiß“, dass sein Teilchen aufgrund der Rotation des Systems die Position geändert hat

Nach meinem Verständnis war der absolute Referenzrahmen, den Newton zu existieren behauptete, einfach die Ausdehnung des Gravitationsfeldes jedes Teilchens (was richtig ist), das sich in diesem Experiment so verhält, aber nicht als absoluter Rahmen fungiert der Referenz (was ist falsch) für die anderen Wasserteilchen, weil jedes sein eigenes Feld hat.

Im Äquivalenzprinzip liegt meines Erachtens der Grund, der die Gleichheit der Massen rechtfertigt, darin, dass das Gravitationsfeld des Prüflings (Objekts) bei der trägen oder schweren Masse gleich ist.

Machen Sie sich bewusst, dass wir, wenn wir versuchen, ein Objekt mit Gewalt zu schieben, so tun, als wollten wir es wegbewegen oder es von seinem Gravitationsfeld trennen, das in Form der auftretenden Trägheit reagiert. Dieses Attribut wird als träge Masse bezeichnet.

Wenn wir andererseits dasselbe Objekt auf der Erdoberfläche stützen, damit es nicht zu Boden fällt, müssen wir beachten, dass unsere Kraft das Objekt am Herunterfallen hindert und sein gesamtes ausgedehntes Feld begleitet, das von der Erde angezogen wird Mittelpunkt des Planeten. Diese Behinderung verursacht die gleiche Deformation im Feld, wenn die aufgebrachten Kräfte in beiden Fällen identisch sind. Wir nennen diese Masse oder Trägheit oder Deformation eine schwere Masse.

Trägheit ist das Attribut, das immer dann auftritt, wenn wir versuchen, das Objekt durch angewandte Kraft von seinem Gravitationsfeld zu trennen.

Beachten Sie, dass ich das Machsche Prinzip verworfen habe, weil ich es für unnötig hielt.

Entschuldige mein Englisch.

Ja, versuchen Sie, die Trägheit als Folge der gravitativen Wechselwirkung der Massen mit anderen Körpern oder als Folge einer Rückwirkung des Kugelfelds zu erklären, wenn wir versuchen, einen Körper zu beschleunigen? Das Problem mit dem ersten ist die Zeitverzögerung, selbst wenn Informationen mit Lichtgeschwindigkeit übertragen werden – anscheinend haben Feynman und Wheeler „verzögerte Wellen“ verwendet, um dies zu umgehen. In der Frage wird angedeutet, dass Trägheit möglicherweise überhaupt nicht vorhanden ist, aber der Bewegungswiderstand, den wir als Trägheit empfinden, möglicherweise auf die Kraft zurückzuführen ist, die zum Zusammendrücken oder Strecken eines Körpers erforderlich ist.
Die Frage wurde bearbeitet, um mehr über den Ursprung der Trägheit zu diskutieren.
@John Hunter - Nach meinem Verständnis entsteht die Trägheit eines Partikels nur, wenn wir eine Kraft darauf anwenden, als ob wir es von seinem individuellen Gravitationsfeld trennen wollten. Dieses Gravitationsfeld, das durch Kraft deformiert wurde, reagiert jedoch in einer endlichen Zeit, indem es versucht, der Bewegung des Teilchens an jeder neuen Position zu folgen, während die Kraft aufrechterhalten wird. Diese Reaktion des Feldes auf die aufgebrachte Kraft wird als Trägheit bezeichnet, ist aber nur eine Deformation im Schwerefeld des einzelnen Teilchens. Daher sehe ich keine Konsequenz als Ergebnis einer Beziehung zwischen Teilchen.
OK, interessante Antwort, jemand mit mehr Wissen über die Allgemeine Relativitätstheorie könnte kommentieren, ob das Gravitationsfeld das tun würde, was Sie vorschlagen ...
Ich denke, der Wert der Trägheit hängt von c ab. In unserem Universum beträgt der Wert von c ungefähr 298 0,10 ^ 3 km/s. In einem hypothetischen Universum jedoch, in dem angenommen wird, dass die Geschwindigkeit c doppelt so hoch wie unsere eigene ist (zum Beispiel), nimmt in der Gleichung m = E / c ^ 2 der Trägheitswert um das 4-fache ab. Das heißt, dort werden die Objekte 75% leichter sein. Ich überlege, dass c, auch die Reaktionsgeschwindigkeit des Gravitationsfeldes sein kann.
Interessanter Gesichtspunkt, es scheint, dass es keinen akzeptierten Grund für Trägheit gibt oder sogar gegen welchen Referenzrahmen die Beschleunigung gemessen werden sollte ...
ps vielleicht interessiert dich diese physik.stackexchange.com/questions/622686/…
Machs Prinzip und ein Bezugsrahmen für die Beschleunigung
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