¿Por qué una fuerza cosmológica viola el Principio de Equivalencia?

Disculpas si esto suena como una pregunta tonta, soy en su mayoría autodidacta cuando se trata de física.

Estoy tratando de entender una respuesta que leí a la pregunta "¿por qué no deberíamos pensar en la expansión del espacio-tiempo como una fuerza cosmológica que actúa sobre las galaxias, empujándolas/separándolas?" La respuesta explicó que cualquier fuerza cosmológica que actúe sobre los observadores comóviles violaría el principio de equivalencia porque las leyes de la física deben ser las mismas en todos los marcos de inercia. La respuesta asume que los observadores comóviles están en caída libre, es decir, no hay fuerzas que actúen además de la gravedad, lo que termina pareciéndome un argumento circular.

mis preguntas son

  1. ¿Por qué los observadores comóviles se encuentran en un marco de caída libre/no acelerado/inercial?
  2. ¿Por qué una fuerza cosmológica que aleja todo de todo lo demás viola el Principio de Equivalencia? ¿No está haciendo lo mismo para cada observador comóvil? ¿Por qué/Cómo es una violación de las leyes de la física?

Respuestas (2)

No hay una fuerza gravitacional que cause la expansión: es simplemente cómo evoluciona una densidad de fluido uniforme bajo la influencia gravitacional.

1) En un universo en expansión uniforme, los observadores en reposo con respecto a la expansión se están moviendo . Son inerciales porque sus líneas de tiempo, X ( t ) ∝ a ( t ) , no tienen aceleración local.

2) El principio de equivalencia establece que las masas inercial y gravitacional son iguales; es decir, un marco en caída libre en un campo gravitacional uniforme es inercial (en efecto, uno puede "apagar" la gravedad cayendo libre en el campo). Si hay una fuerza adicional, esta relación se interrumpe, ya que la caída libre bajo la influencia de la gravedad es insuficiente para eliminar todas las fuerzas que actúan sobre el marco.

Sin embargo , preferiría decir "no tener una aceleración local adecuada ", excelente respuesta.
Gracias, pero sigo teniendo problemas para entender. Voy a suponer que todavía no sé si es realmente el espacio-tiempo el que se está expandiendo, o si el espacio-tiempo está estático pero las galaxias se están alejando debido a alguna fuerza. Dividir mi respuesta en varios comentarios debido al límite de texto.
Con respecto a su respuesta a (1), ¿qué significa estar en reposo con respecto a la expansión, dada mi suposición anterior? Creo que sería más fácil considerar a los observadores que vienen como aquellos que están en reposo en relación con el asunto en su vecindad. Con esta definición, todavía es posible tener observadores próximos en el caso de que actúe una fuerza cosmológica, dependiendo de la escala en la que la fuerza se vuelve dominante.
Con respecto a su respuesta a (2), ¿eso significa que si hubiera alguna fuerza cosmológica actuando sobre los observadores comóviles, entonces la experimentarían como gravedad? En caso afirmativo, ¿sabemos que ese no es el caso, es decir, no hay "gravedad adicional" que aparezca en las escalas más grandes?

Los observadores comomóviles son inerciales porque eso es parte de la definición de coordenadas comóviles.

No sé qué pregunta o respuesta leíste, pero la constante cosmológica introduce una "fuerza" gravitatoria que empuja todo hacia afuera. Uso comillas porque las fuerzas gravitatorias son inerciales o "ficticias". Son el producto de una elección de coordenadas. En coordenadas comóviles, inerciales, comóviles, los observadores permanecen estacionarios; no hay fuerza activa en este marco.

Si "empujar todo aparte" significa que las distancias están aumentando, entonces la constante cosmológica no es una condición previa. Sin un cc el universo se expande desacelerado lo que implica distancias crecientes también.
@timm. No, eso no es lo que significa. Las fuerzas (incluso las fuerzas de inercia) se refieren a aceleraciones, cambios en velocidades, no a cambios en distancias. No estamos usando la física aristotélica aquí.
¿Qué significa "empujar todo aparte" en términos de FRW-Cosmology (de la que estamos hablando) en tu opinión?
@timm, se cree que la constante cosmológica es responsable de acelerar la expansión. Este no es el lugar adecuado para discutirlo. Hay muchos lugares donde puedes leer al respecto.
¿Qué significa "empujar todo aparte" en términos de FRW-Cosmology (de la que estamos hablando) en tu opinión? - Tenga en cuenta que las fuerzas implicarían una aceleración adecuada . No hay fuerzas ya que las cosas que se separan están en caída libre. La relatividad general no se trata de fuerzas, se trata de desviación geodésica, es posible que desee consultar este artículo: en.wikipedia.org/wiki/Geodesic_deviation
He eliminado varios comentarios y/o respuestas inapropiados a ellos.
Charles Francis Consulte este artículo: en.wikipedia.org/wiki/Fictitious_force Una fuerza ficticia (también llamada pseudofuerza,[1] fuerza de d'Alembert,[2][3] o fuerza de inercia[4][5]) es una fuerza que parece actuar sobre una masa cuyo movimiento se describe utilizando un marco de referencia no inercial, como un marco de referencia acelerado o giratorio. Tenga en cuenta que estas fuerzas no tienen que ver con objetos comóviles en el contexto de FRW-Cosmology del que estamos hablando.
@timm, la respuesta dada ya dice que no hay una aceleración adecuada o una fuerza activa que separe todo, y no hay una fuerza de inercia en las coordenadas de movimiento. La relatividad general generaliza la noción de fuerzas de inercia, porque el espacio-tiempo no es plano y las coordenadas son arbitrarias. Si tiene alguna pregunta, hágala por separado. No utilice comentarios para el chat.
@Charles Francis, dices que el cc "introduce una" fuerza "gravitatoria" que llamas "inercial o" ficticia ". Lee el artículo que mencioné. También establecen claramente Asumiendo la segunda ley de Newton en la forma F = ma, ficticia las fuerzas son siempre proporcionales a la masa m , lo que significa "fuerza activa" y, por lo tanto, aceleración adecuada. Quizás te perdiste la definición correcta de fuerzas ficticias.
@timm. No. Te has perdido la definición correcta. Eso no es lo que significa en absoluto. Una fuerza ficticia no es una fuerza activa y no introduce una aceleración adecuada.
Y Wikipedia también se lo ha perdido. :) No has leído este artículo. Fin de comentar.
@timm, he leído el artículo. Es bastante claro y correcto. Dices no entenderlo. Eso depende de ti.
¿Por qué una fuerza cosmológica viola el Principio de Equivalencia?
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