Home » Articole » RO » Știință » Fizica » Forţe fundamentale » Gravitația » Teoria metrică a gravitației

Teoria metrică a gravitației

postat în: Gravitația 0
Spacetime lattice analogy
Source https://en.wikipedia.org/wiki/File:Spacetime_lattice_analogy.svg

Teoria lui Maxwell despre electromagnetism este incompatibilă cu o geometrie non-relativistă a spațiului și a timpului. Acesta a fost punctul de plecare pentru introducerea relativității speciale. O descriere adecvată a electromagnetismului trebuie să includă teoria relativistă specială a comportamentului tijelor și ceasurilor de măsurare, care la rândul lor utilizează razele de lumină. Relativitatea specială reprezintă un cadru pentru construirea teoriilor și o rețetă pentru extragerea predicțiilor fizice dependente de observatori. Se compune din i) un spațiu Riemann plat, reprezentând conceptul unificat al spațiului-timp, ii) un sistem de linii luminoase, reprezentat într-un mod cinematic cu un câmp de observatori clasici, iii) substratul fizic, respectiv un câmp Maxwell sau linia mondială a unei particule punctuale, care este descrisă matematic, de exemplu, prin câmpurile tensoriale înglobate în spațiu-timp.

Rezultatele măsurătorilor sunt obținute prin interacțiunea dintre observator și sistemul fizic introdus independent de observator. Această măsurătoare este clasică în sensul că rezultatul este obținut fără a deranja sistemul. Se presupune că influența observatorului poate fi, în principiu, eliminată. Mai mult, se presupune că măsurarea poate fi efectuată în sens punctual. Din punct de vedere matematic, rezultatele măsurătorilor sunt obținute ca scalare prin „proiectarea” (produse scalare) cantităților geometrice, descriind sistemul fizic într-un punct, pe cantitățile care descriu observatorul în același punct.

În consecință, cadrul relativității speciale constă într-un spa’iu-timp plat care în niciun caz nu poate fi influențat, dar la rândul său influențează totul, deoarece reprezintă geometria care guvernează cinematica observatorilor și a obiectelor fizice. Acest lucru este completat de o teorie a măsurătorilor clasice și de o cerință care cuprinde toate: toate părțile fizicii trebuie să fie descrise astfel încât descrierea să se potrivească cu schema schițată mai sus (toate teoriile fizice urmează să fie descrise într-un mod special-relativist). Aceasta este întreaga cerință pe care o vom redescoperi din nou în relativitatea generală. Teoriile spațiului și timpului stau la baza altor teorii fizice.

Deoarece teoria gravitației lui Newton se bazează pe un spațiu-timp diferit, consecința imediată a cererii de mai sus este aceea de a necesita construirea unei teorii relativiste speciale a gravitației. De fapt, acest pas poate fi omis. În teoria lui Newton este o proprietate a materiei numită masă care reacționează la gravitație. După cum arată experimentele, din nou este tocmai această proprietate care este responsabilă de forțele inerțiale în cadre accelerate de referințe. Pe această egalitate, Einstein și-a bazat procedeul de a unifica gravitația și inerția pe eliminarea conceptului de forță gravitațională și de forță inerțială. Acest lucru se face înlocuind spațiu-timpul plat al schemei de mai sus printr-o curbă corespunzătoare. Curbura ia rolul gravitației, celelalte componente ale schemei de mai sus sunt preluate. Rezultatul este numit teoria metrică a gravitației. Cadrele de referință trebuie încă să fie reprezentate de congruența liniilor mondiale ale observatorilor respectivi. Și din nou, toate câmpurile non-gravitaționale vor fi încorporate în spațiu-timpul curbat acum. Măsurarea rămâne un proces local.

Un alt concept al relativității speciale este de asemenea preluat. Masa de repaos este doar o formă specială de energie. Și, prin urmare, tot felul de energii, presiuni și așa mai departe sunt considerate ca sursă a curburii reprezentând gravitația. În consecință, și acest lucru este reflectat de nelinearitatea ecuațiilor respective, chiar și gravitația poate acționa ca sursă de gravitație. Amintindu-ne că fiecare măsurare și modul în care se dezvoltă un sistem fizic este influențat de geometria spațiu-timp, avem: toate procesele fizice influențează geometria (trebuie luate ca sursă de curbură) și pe de altă parte toate procesele fizice sunt influențate de geometrie (se dezvoltă în spațiu-timpul respectiv). Rețineți că toată revendicarea relativității speciale a fost chiar consolidată, pentru că pentru a determina geometria spațiu-timpului, nicio singură parte ne-geometrizată a unui sistem fizic nu poate fi omisă.

Consecințele esențiale ale teoriei pot fi demonstrate experimental. Principalele domenii de aplicare ale teoriei până în prezent sunt cele care prezintă câmpuri gravitaționale puternice: cosmologia stadiilor timpurii ale universului, exteriorul și interiorul stelelor foarte compacte.

Sursa: Jürgen Audretsch, Quantum Gravity and the Structure of Scientific Revolutions

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *