כוח המשיכה נתפס ככוח מכיוון שהוא הוא כוח.

כוח $ F $ הוא דבר שעושה אובייקטים בעלי מסה $ m $ להאיץ לפי $ F = ma $. הירח או ה- ISS המקיף את כדור הארץ או תפוח נופל מואצים בכוח מסוים המקושר לקיומו של כדור הארץ ושמרנו עבורו את המונח הטכני "כוח המשיכה" למשך 3+ מאות שנים.

כוח המשיכה הוא אינטראקציה המתווכת על ידי שדה ולשדה יש ​​גם חלקיק משויך, בדיוק כמו השדה האלקטרומגנטי.

השדה המתקשר לכוח המשיכה הוא שדה הטנזור המטרי $ g _ {\ mu \ nu} (x, y, z, t) $. זה גם מגדיר / מטריד את היחסים למרחקים ולגאומטריה בזמן המרחב, אך פרשנות נוספת "יפה" זו אינה משנה. זהו שדה באותו מובן שבו הווקטור החשמלי $ \ vec E (x, y, z, t) $ הוא שדה. לטנסור המטרי מספר מרכיבים גבוה יותר אך זה רק הבדל טכני.

בדומה לשדות האלקטרומגנטיים עשויים לתמוך בפתרונות דמויי גל, הגלים האלקטרומגנטיים, הטנסור המטרי מאפשר פתרונות דמויי גל, הכבידה גלים. על פי תורת הקוונטים, האנרגיה המועברת על ידי תדרים $ f $ אינה רציפה. האנרגיה של גלים אלקטרומגנטיים נישאת ביחידות, בפוטונים, באנרגיה $ E = hf $. האנרגיה של גלי הכבידה נישאת ביחידות הכבידה שיש להן אנרגיה $ E = hf $. מערכת היחסים הזו $ E = hf $ היא אוניברסאלית לחלוטין.

למעשה, לא רק "קורות" של גלים עשויות להתפרש במונחים של חלקיקים אלה. אפילו מצבים סטטיים עם כוח ביניהם עשויים להיות מוסברים על ידי פעולת החלקיקים הללו - פוטונים וכבידות - אך הם חייבים להיות וירטואליים, ולא אמיתיים, פוטונים וכבידות. שוב, מצבי האלקטרומגנטיות והכבידה הם אנלוגיים לחלוטין.

אתה שואל אם זמן המרחב הוא שדה הכוח. במידה מסוימת כן, אך נכון יותר לומר כי הגיאומטריה של זמן החלל, הטנסור המטרי, היא השדה.

לגבי שאלתך האחרונה, אכן אפשר לתאר את התנועה החופשית של בדיקה בשדה הכבידה באומרו כי החללית עוקבת אחר המסלולים הכי ישרים שאפשר. אך לאן המסלולים הישרים ביותר מובילים - למשל, אם הם תקופתיים בחלל (מסלולים) - תלוי מהו למעשה שדה הכבידה (גיאומטריה במרחב). אז במקום לחשוב על המסלולים כ"קווים ישרים "(שאינו טוב כגישה אוניברסלית מכיוון שזמן החלל עצמו אינו" שטוח "כלומר עשוי רשתות אחידות ישרות אורתוגונליות), כדאי יותר לחשוב על המסלולים ב מרחב קואורדינטות והם בכלל לא ישרים. הם מעוקלים ומידת העקמומיות של מסלולים אלה תלויה במתח המטרי - הגיאומטריה של המרחב - שדה כוח הכבידה.

לסיכום, כוח הכבידה הוא אינטראקציה בסיסית בדיוק כמו שלושת האחרים. . ההבדלים היחידים בין כוח הכבידה לשלושת הכוחות האחרים הם פרשנות "יפה" נוספת של שדה כוח הכבידה וכמה טכניקות כמו הסיבוב הגבוה יותר של חלקיק השליח ואי-נורמליזציה של התיאוריה היעילה המתארת ​​חלקיק זה.

האם אני יכול לספק תשובה אינטואיטיבית בסיכון להיפטר מפיזיקאי בגלל פשטנות יתר עצומה?

במסגרת התייחסות מסתובבת קיים כוח צנטריפוגלי (כמו גם קוריוליס מכריח). משקיפים במסגרות מסתובבות רואים עצמים נעים בחופשיות שעוברים בשבילים מעוקלים. הם מסיקים כי קיים כוח ואף יכול ליצור נוסחה עבורו. צופה מחוץ למסגרת המסתובבת רואה את האובייקט נע במהירות קבועה, ומגיע למסקנה כי שום כוח אינו פועל עליו. הכוח פיקטיבי, אך תקף בתוך המסגרת המסתובבת.

לכוח הפיקטיבי יש שתי תכונות מעניינות. ראשית, אין לו הסבר ברור. מדוע משהו נראה שנאלץ להתרחק ממרכז הסיבוב? אין חוטים מחוברים, אין מגנטים, ואין רוח שנושבת מהמרכז. אין הסבר לכוח צנטריפוגלי, לא משנה כמה זה אמיתי. שנית, לכוח הפיקטיבי יש את התכונה המדהימה שהוא מייצר את אותה האצה (לכאורה) על כל האובייקטים, לא משנה מה המסה שלהם. (השווה: F = ma, אז עבור F נתון, אם m הוא גבוה יותר, חייב להיות נמוך יותר.)

עתה הביטו בכוח המשיכה. כדור הארץ מושך אובייקטים מטה מבלי לגעת בהם. ללא מחויבות! כמו כן, לכל האובייקטים תאוצה זהה עקב כוח המשיכה ללא קשר למסה. לכן לכוח המשיכה יש סימני ההיכר של כוח פיקטיבי.

שקול עכשיו את ה- GR של איינשטיין. בקיצור נמרץ (וכאן הפיזיקאים עשויים להמליץ ​​עליי, אבל אני הולך לאינטואיציה ולא על תוקף מתמטי): איינשטיין אומר כי זמן-זמן מעוקל. אנחנו לא תופסים את העקומה. לכן כשאנחנו חושבים שאנחנו נוסעים במהירות קבועה בחלל-זמן, אנחנו למעשה מאיצים. לכן עלינו לגלות כוח פיקטיבי. כוח הכבידה הוא הכוח הזה.

(זכור, כוח עשוי להיות פיקטיבי, אך הוא אמיתי מאוד בתוך מסגרת ההתייחסות המואצת.)

-Rob

כוח המשיכה אינו מיוחד כלל. נראה שזה היה מיוחד עם שחר המאה העשרים, אך כעת התמונה שונה.

שדות הם לא רק כוחות. לשדות יכול להיות דינמיקה מהותית שלהם, סוליטונים, מאפיינים טופולוגיים, ואקום לא-סופי. ושדה הכבידה הופך 4-כוח $ -m \ Gamma ^ {\ mu} _ {\ nu \ lambda} u ^ {\ nu} u ^ {\ lambda} $. זה נראה חיוני דומה.

לכל שדה ידוע יש צפיפות לנגנגית. לכבידה יש ​​גם אחד.

מצד שני, ערכים של שדה הכבידה, כלומר, $ g _ {\ mu \ nu} $, $ \ Gamma ^ {\ mu} _ {\ nu \ lambda } $ ו- $ R ^ {\ mu} {} _ {\ nu \ lambda \ rho} $, ניתנים לפירוש כממדים גיאומטריים המתארים את זמן-הזמן המעוקל. נראה שזה הבדל ... בהתחלה. אבל התיאוריה המודרנית של תחומים משתמשת באותה תפיסה גם בתחומים אחרים! נאמר כי הפוטנציאל האלקטרומגנטי ועוצמת השדה הם כמויות גיאומטריות המתארות את החלל המעוקל מסוג מיוחד - צרור סיבים , שבסיסו הוא מרחב הזמן הרגיל שלנו. ניתן לפרש את כל ה שדות מד - וכל ארבעת "כוחות היסוד" הם למעשה שדות מד.

ופירוש גאומטרי זה אינו מונע בשום צורה את כימות השדה. . (ניתן להבין זאת במובן של נתיב פיינמן אינטגרל עבור שדה.) בדיוק באותה צורה כמו כימות של פוטון בונה שדה אלקטרומגנטי - חלקיק הנושא אינטראקציה לקטרומגנטית, כימות של מבני שדה כבידה graviton , משחק את אותו התפקיד. הבעיות עם כימות, המוזכרות בכל מקום, מתעוררות מאוחר יותר - בחישוב ההפרעות ובאיסופן כתיאוריה מחודשת.

אתה יכול לחשוב על תמונת הכוח ועל תמונת העקמומיות במרחב החלל על שתי נקודות מבט על אותו נושא. הם אינם סותרים זה את זה ואינם מעכבים, אלא משלימים ועוזרים לדמיין ולנתח תופעות שונות.

הידע שלי בפיזיקה לא ממש מתרחב לתחומים האלה, ואני מתנצל אם אני טועה או שאינו נושא, או מדבר אל הרבה מעל לראשי. לעתים קרובות זה מצחיק כיצד מתמטיקה של דברים יכולה לכפות רמה מסוימת של אמונה או איחוד, למרות שאני סומך על המתמטיקאי בלבד.

אני מבין שתיאוריית קלוזה-קליין משנות העשרים מספקת סוג של איחוד. על ידי הכבידה והאלקטרומגנטיות, על ידי הרחבת תורת היחסות הכללית למרחב 5 ממדי, הם השיגו משוואות שניתן היה להפרידן לשתי קבוצות המתאימות בהתאמה למשוואות שדה איינשטיין ומשוואות מקסוול לשדה האלקטרומגנטי, וכמה תוספות ... ויקיפדיה

במילים אחרות, אותם עיוותים בחלל 5D בזמן ייצרו גם את שדה הכבידה וגם את השדה האלקטרומגנטי. אז אין שום סיבה לראות את האחד כ"כוח "ולמצוא את זה בלתי נסבל עבור השני. או אם לומר זאת אחרת, השדה האלקטרומגנטי עשוי להיות גם תוצאה של עיוותים בחלל.

כעת, אני מניח שיש המון בעיות בתורת קלוזה-קליין, שאפילו לא אנסה להבין. אבל נראה לי מספיק לבטל את הרעיון שכוח המשיכה צריך להיות בעל אופי אחר, או לפחות זה מאוד סביר שיש לו אותו אופי.

זה כנראה נאמר לעיל בטכני יותר. תנאים. אבל משהו כמו תיאוריית KK, לא מספיק מספקת, מדבר טוב יותר להדיוט כמוני.

במכניקה הקלאסית, מסגרות מואצות יוצרות כוחות פיקטיביים כמו כוח הקורוליס. מעקרון השוויון, כוח המשיכה בתוך מסגרת לא מואצת שווה למסגרת מואצת ללא כוח משיכה; מכאן נובע כי כוח המשיכה שווה ערך לכוח פיקטיבי על ידי עקרון השוויון.

בפיזיקה קוונטית, כוח יכול להיות מיוצג כגל או חלקיק (או להיפך). ומבחינת מרחב-זמן, כוח המשיכה הוא גל "שלילי", או גל המייצג אנרגיה מושכת אשר פועלת באנרגיה & חומר. מכיוון שניתן לחשוב על גלים בכמות קוונטית, הגרביטון, ייצוג החלקיקים של גל הכבידה, הוא יחידת כוח מושך. לכן, מצבה של כוח הכבידה ככוח נשמר על ידי תורת הקוונטים. (זה מתואר כאשר אתה מאיץ, בכוח שאתה מרגיש מנוגד לכיוון ההאצה, יחסית למסגרת ההתייחסות שמשנה מהירות יחסית לשדה חיצוני ( שים לב שהדבר נאמר על ידי איינשטיין, (לא על ידי; אני לא רואה איך זה ממחיש כיצד חלל זמן עובד) אם כי לא מילה במילה))

תשובה לשאלה השנייה שלך, האינטראקציה עם אי סדרים במרחב-זמן הוא האינטראקציה בין החלקיקים לחלקיקים. למרחב הזמן הרגיל אין אנרגיה, ולכן אין קוונטים שישפיעו על החומר.

בשלב הבא אתה צודק בהנחה שמרחב הזמן הוא "שדה הכוח" שהחומר מתקשר איתו כדי ליצור כוח משיכה. (אזהרה: דעה אישית קדימה !!!!) אני חושב שזה נובע מכך שהחומר נמצא בתוך המרחב-זמן כחלק נע ממנו. אם זהו חלק מהמרחב-זמן, האנרגיה ה"חיובית "שלו תחייב עמית שלילי; מכאן שכוח המשיכה קיים כיום.

הנקודה האחרונה היא מכיוון שמרחב הזמן כולל את כל אותם ממדים גבוהים יותר. משמעות הדבר היא כי כל הממדים הגבוהים יותר מאורך, רוחב, גובה וזמן מושפעים גם מכוח המשיכה.

P.S. עשיתי את התשובה הזו לפשוטה ככל שיכולתי בזמן שעניתי עדיין לענות על השאלה, אז אנא בקש פרטים חסרים.