La referencia es: Elementos de la mecánica newtoniana de JM Knudsen; Saltador; página 108 a 113.
Mi duda es sobre el significado de la aparente distinción entre Gravitación e Inercia. En el libro de Knudsen, dice que la gravitación y la inercia no son propiedades diferentes de la materia, el principio de equivalencia.
¿Puede darme un ejemplo en el que podamos verificar la aparente distinción de la gravitación y la inercia (que luego podemos ver como diferentes aspectos de la materia, diferentes marcos de referencia)? ¿Por qué la gravedad se consideraba un marco de referencia particular y por qué esto "aburría a Einstein"? ¿Qué pretendía decir exactamente Knudsen al:
La gravitación y la inercia no parecen ser propiedades separadas de la materia, sino dos aspectos diferentes de una propiedad más fundamental y universal del espacio y las partículas materiales.
Conozco las matemáticas detrás de esto, pero tengo algunas dificultades para imaginar un buen ejemplo más allá del experimento mental de la "caja de Einstein" y la idea de que "la gravedad y la aceleración son lo mismo".
Si quieres ayudarme aún más:
Realmente quiero saber por qué esta idea en particular (principio de equivalencia) lleva a Einstein a verificar la necesidad de un marco más general, es decir: ¿cómo podemos partir de la caja de Einstein (principio de equivalencia que funciona para un campo gravitacional constante, un "pequeño laboratorio") y llegar al marco de la Geometría de Riemann con la gravedad como problema?
Por favor, siéntete libre de usar argumentos matemáticos si quieres.
Haré todo lo posible para responder esto de una manera cualitativa pero coherente.
Al cambiar los marcos de referencia, se puede hacer que la gravedad se parezca a la inercia, y se puede hacer que la inercia se parezca a la gravedad. El ejemplo obvio de esto, como mencionaste en tu publicación original, es el experimento mental de la caja de Einstein. Imagine a un científico confinado en un ascensor cerrado y vacío en el espacio lejano, lejos de planetas, estrellas y galaxias (básicamente cualquier cosa con un campo gravitatorio). El ascensor acelera uniformemente en alguna dirección. en . Básicamente, de acuerdo con el principio de equivalencia, NO existe ningún experimento que el científico pueda realizar para determinar si está en un ascensor estacionario en la superficie de la Tierra (con condiciones normales). ) o si está en un espacio vacío acelerando hacia arriba.
En realidad, esto no está del todo bien; debido a que el elevador y los científicos no son partículas puntuales, habrá algunos efectos detectables muy pequeños debido a la curvatura local del campo gravitatorio. Sin embargo, el argumento anterior se mantiene si aproximamos el campo gravitatorio de la Tierra en la superficie como uniforme.
Otra aplicación: si alguien salta de la Torre Eiffel, durante la segundos que estén en caída libre, serán efectivamente ingrávidos. Un acelerómetro no podría decir si la persona estaba flotando libremente en el espacio (un efecto de inercia) o cayendo libremente cerca de la superficie de la Tierra (un efecto gravitatorio). Si la persona estuviera confinada en una caja que siempre la rodeara mágicamente mientras estaba en caída libre o en un espacio vacío, entonces no habría ningún experimento que pudiera notar la diferencia. (Nuevamente, despreciando los efectos de tamaño finito).
En un sentido más avanzado, esto tiene que ver con las geodésicas. Una interpretación popular de la relatividad general dice que la presencia de materia curva el espacio-tiempo, y las partículas que se mueven bajo el campo gravitatorio en realidad "simplemente" siguen la curvatura de la variedad del espacio-tiempo. Esto se expresa sucintamente mediante la ecuación geodésica:
No tiene que saber exactamente lo que esto significa, solo sepa que el primer término representa el efecto de la inercia y el segundo término representa el efecto de la gravedad o la curvatura del espacio-tiempo (los símbolos de Christoffel tienen que ver con la curvatura múltiple). Básicamente, la ecuación siempre debe cumplirse (igual a cero), pero al cambiar los marcos de referencia, se pueden modificar las contribuciones relativas de cada uno de los dos términos. Por lo tanto, la gravedad y la inercia se pueden cambiar entre sí simplemente cambiando los marcos de referencia. No hay una diferencia "real" entre los dos (los efectos son los mismos hasta los cambios del marco de referencia) y, por lo tanto, están unificados.
MNRaia
metafísica99