Принцип еквівалентності: відмінності між версіями
[неперевірена версія] | [неперевірена версія] |
Рядок 8: | Рядок 8: | ||
Подивимось, як цей принцип відображається у формулах. Для цього розглянемо ''[[світова лінія|світову лінію]]'' [[матеріальна точка|матеріальної точки]] з [[маса спокою|масою спокою]] <math>m_0</math>. Натуральний параметр цієї лінії позначимо <math>s</math>, він пропорційний власному часу матеріальної точки <math>\tau</math>: |
Подивимось, як цей принцип відображається у формулах. Для цього розглянемо ''[[світова лінія|світову лінію]]'' [[матеріальна точка|матеріальної точки]] з [[маса спокою|масою спокою]] <math>m_0</math>. Натуральний параметр цієї лінії позначимо <math>s</math>, він пропорційний власному часу матеріальної точки <math>\tau</math>: |
||
: <math>(1) \qquad s = c \tau</math> |
: <math>(1) \qquad s = c \tau</math> |
||
де <math>c</math> - швидкість світла. Різниця <math>d s</math> натурального параметра в двох близьких точках чотиривимірного простору-часу називається просторово-часовим інтервалом. Він повязаний з приростами координат наступною формулою: |
де <math>c</math> - [[швидкість світла]]. Різниця <math>d s</math> натурального параметра в двох близьких точках чотиривимірного простору-часу називається просторово-часовим інтервалом. Він повязаний з приростами координат наступною формулою: |
||
: <math>(2) \qquad (d s)^2 = c^2 (d \tau)^2 = g_{ij} d x^i d x^j</math> |
: <math>(2) \qquad (d s)^2 = c^2 (d \tau)^2 = g_{ij} d x^i d x^j</math> |
||
Одиничний дотичний вектор <math>\nu^i</math> до світової лінії є справжнім чотиривектором; він виражається через чотиривектор швидкості <math>v^i = {d x^i \over d \tau}</math>: |
Одиничний дотичний вектор <math>\nu^i</math> до світової лінії є справжнім чотиривектором; він виражається через чотиривектор швидкості <math>v^i = {d x^i \over d \tau}</math>: |
Версія за 09:03, 1 грудня 2008
Принцип еквівалентності - основне твердження загальної теорії відносності, за яким спостерігач не може жодним чином відрізнити дію гравітаційного поля від сили інерції, що виникає в системі відліку, яка рухається з прискоренням.
Принцип еквівалентності справедливий завдяки рівності гравітаційної та інерційної маси.
Розрізняють слабкий принцип еквівалентності та сильний принцип еквівалентності. Різниця між ними в тому, що слабкий принцип - це локальне твердження, а сильний принцип - це твердження, що стосується будь-якої точки простору часу, тобто будь-якого місця у Всесвіті й будь-якого часу в минулому чи майбутньому.
Математичне формулювання
Подивимось, як цей принцип відображається у формулах. Для цього розглянемо світову лінію матеріальної точки з масою спокою . Натуральний параметр цієї лінії позначимо , він пропорційний власному часу матеріальної точки :
де - швидкість світла. Різниця натурального параметра в двох близьких точках чотиривимірного простору-часу називається просторово-часовим інтервалом. Він повязаний з приростами координат наступною формулою:
Одиничний дотичний вектор до світової лінії є справжнім чотиривектором; він виражається через чотиривектор швидкості :
Геодезична кривина світової лінії також є справжнім чотиривектором, і дорівнює:
В спеціальній теорії відносності прискорення матеріальної точки було повязане із силою наступною формулою:
Оскільки в спеціальній теорії відносності символи Крістофеля дорівнюють нулю, то ми можемо замість другої похідної по часу підставити вектор кривини з відповідним коефіцієнтом, і узагальнити (5) до наступної тензорної формули:
Всі справжні сили, окрім сили тяжіння і сил інерції, (наприклад електромагнітні сили) зібрані в векторі . Сила тяжіння і сили інерції описуються одним доданком в формулі (6), повязаним із символами Крістофеля. Ясно, що відокремити силу тяжіння від сил інерції важко, особливо в нестаціонарному гравітаційному полі.
Проте ми можемо окремо говорити про сили інерції у випадку плоского простору Мінковського, коли тензор Рімана тотожно дорівнює нулю. Також ми можемо говорити тільки про силу гравітації і відсутність сил інерції, якщо метричний тензор не залежить від часу і на нескінченності переходить в постійний тензор Мінковського:
Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її. |