Принцип еквівалентності: відмінності між версіями
[неперевірена версія] | [неперевірена версія] |
ZéroBot (обговорення | внесок) м r2.7.1) (робот додав: hu:Ekvivalenciaelv |
м r2.6.4) (робот додав: kk:Эквиваленттілік принципі; косметичні зміни |
||
Рядок 37: | Рядок 37: | ||
{{physics-stub}} |
{{physics-stub}} |
||
[[Категорія:Теорія відносності]] |
[[Категорія:Теорія відносності]] |
||
Рядок 56: | Рядок 57: | ||
[[it:Principio di equivalenza]] |
[[it:Principio di equivalenza]] |
||
[[ja:等価原理]] |
[[ja:等価原理]] |
||
[[kk:Эквиваленттілік принципі]] |
|||
[[ko:등가원리]] |
[[ko:등가원리]] |
||
[[nl:Equivalentieprincipe]] |
[[nl:Equivalentieprincipe]] |
Версія за 08:14, 21 липня 2011
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 . 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 . Мимохідь можна побачити такий цікавий геометричний факт: геодезична кривина світової лінії (розмірність обернена до відстані) дорівнює силі, поділеній на енергію спокою:.
Сила тяжіння і сили інерції описуються одним доданком в формулі (6), повязаним із символами Крістофеля. Перепишемо (6), перенісши цей доданок в праву частину рівняння, і позначимо цю несправжню силу (еф з тільдою):
Звернемо увагу, що маса в лівій частині формули (6) винесена за дужки, а тому при розритті дужок буде однаковою інерційна маса, яка стоїть множником біля прискорення в даній системі координат:
і гравітаційна маса, яка стоїть множником в формулі для гравітаційної сили:
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. |