Mirando libros más antiguos, me sorprendió ver que la "biblia" de la relatividad general de Misner, Thorne y Wheeler está muy a favor del principio de Mach, que se trata en la sección 21.12.
Comienzan por descartar rápidamente una "enorme literatura" de artículos "anti-machianos", porque
[...] la mayoría de ellos fueron escritos antes de que uno tuviera algo parecido a la comprensión del problema de valor inicial que uno posee hoy.
A continuación, formulan el principio de Mach de forma matemáticamente concreta. Muy fuertemente editado por su extensión (la discusión original abarca miles de palabras):
Especificar en todas partes la distribución y el flujo de masa-energía. [...] Estos datos de valor inicial ahora conocidos, los componentes dinámicos restantes de la ecuación de campo determinan la geometría 4 en el pasado y el futuro. De esta manera, las propiedades inerciales de cada partícula de prueba se determinan en todas partes y en todo momento, dando una realización concreta al principio de Mach.
En otras palabras, dicen que el principio de Mach es lo mismo que poder calcular la evolución del tiempo dados los datos del valor inicial. Esto me parece una interpretación extremadamente débil, casi trivial, del principio. Se podría usar el mismo argumento para decir que las cargas en una galaxia distante "determinan" el movimiento de las cargas en la Tierra, porque el electromagnetismo tiene un problema de valor inicial bien definido, una afirmación que es igualmente trivialmente cierta y totalmente intrascendente.
Sin embargo, MTW luego hace que sus declaraciones sean más cuantitativas al invocar el efecto Lense-Thirring. Mi impresión siempre ha sido que la diminuta magnitud de este efecto muestra que la relatividad general es sólo muy ligeramente machiana. Sin embargo, MTW afirma que es suficiente para hacer que la relatividad sea completamente machista. Demuestran que para una capa de radio y masa girando con velocidad angular , la frecuencia de arrastre de fotogramas es
El libro de MTW tiene ahora casi 50 años. ¿Cómo se ven estos dos argumentos en general en la literatura actual? ¿Acepta la gente la formulación de MTW del principio de Mach, o su argumento de arrastre de marco?
Editar: aquí está el argumento de MTW para , de nuevo con excesiva palabrería despojada:
Precisamente esta relación de identidad aproximada entre el contenido de masa del universo y su radio en la fase de máxima expansión es un rasgo característico del modelo de Friedmann y otros modelos simples de un universo cerrado.
En fases distintas a la etapa de máxima expansión, puede volverse arbitrariamente pequeño en comparación con . Entonces la proporción puede partir por potencias de diez de la unidad. De todos modos, uno no tiene más opción que entender que el valor efectivo de la "suma de la inercia" sigue siendo la unidad después de que se hayan hecho todas las correcciones para la dinámica de contracción de expansión, retardo, etc. Solo así se puede conservar su identidad ineludible con .
No tengo idea de lo que quieren decir con el "valor efectivo", y realmente parecen estar asumiendo la conclusión que quieren. Realmente no puedo seguir el razonamiento aquí, pero tal vez alguien más pueda.
Esta sección de MTW no es realmente un argumento coherente, es más como un esquema de un programa de investigación. Estaban escribiendo durante la década de 1960 (terminaron de escribir en 1970-71). Dicen: "Aún se debe hacer mucho para explicar la física detrás de estas ecuaciones y para ver esta física en acción". Anticipaban que estas investigaciones teóricas se realizarían durante la década de 1970.
Realmente se trabajó mucho en esto durante la década de 1970. Una buena historia no técnica de este período se da en Will 1986. Al menos algo de lo que MTW habla en esta sección simplemente resulta ser incorrecto. Argumentan que el universo tiene que ser cerrado, pero de hecho la evidencia ahora ha convergido en el hecho de que el universo es casi espacialmente plano.
Ahora que la década de 1970 está en el pasado y no en el futuro, hay una imagen diferente que representa una especie de consenso aproximado en la literatura sobre lo que significa el principio de Mach y cuál es su estado empírico. Básicamente había dos teorías de prueba prominentes, que eran GR y la gravedad de Brans-Dicke. Si hoy le preguntas a un especialista qué tan machianas son estas teorías, creo que esencialmente dirá que GR es menos machista y Brans-Dicke es más machista, pero ninguna es absolutamente machiana o no machiana. Entonces, en la medida en que alguien tenga una forma bien definida de describir el principio de Mach hoy, todo lo que realmente podemos decir es que si el principio de Mach es correcto, el universo debería comportarse más como la gravedad de Brans-Dicke que como GR. Pero en realidad el trabajo experimental de la década de 1970 ), por lo que el universo no es muy machiano.
En otras palabras, dicen que el principio de Mach es lo mismo que poder calcular la evolución del tiempo dados los datos del valor inicial.
No creo que esto sea exactamente lo que dice este pasaje. Creo que tienen en mente que debería haber alguna restricción en el tipo de datos iniciales que se requieren (de ahí su larga justificación en el punto (6)), y parecen tener en mente algún fortalecimiento de lo que la gente de hoy en día normalmente espera que prediga GR (de ahí el requisito de un universo cerrado). Es decir, describen el principio de Mach como poder hacer más con menos.
Will, ¿ Tenía razón Einstein? Poniendo a prueba la relatividad general , Basic Books, 1986
una mente curiosa
knzhou
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