Физика пространства - времени

По кривизне мировой линии любой заряженной частицы, проходящей через эту область во временноподобном направлении относительно идеальной геодезической, проходящей через ту же точку в том же направлении. Можно во всех деталях измерить напряжённость электромагнитного поля — как его направленность, так и абсолютную величину в данном месте (локально), измеряя кривизны трёх мировых линий заряженных частиц, проходящих через данную область

❔

Чему равно число независимых компонент напряжённости электромагнитного поля в точке?

✔

Шести. Для наблюдателя в данной инерциальной системе отсчёта электромагнитное поле разлагается на отдельные электрическое и магнитное поля (напряжённости каждого из которых имеют по три компоненты). Если в данной инерциальной системе отсчёта заряженная частица мгновенно покоится, её ускорение определяется одним лишь электрическим полем (измеренным в этой системе). Если же частица движется, то магнитное поле даёт вклад в её ускорение («магнитная сила»)

❔

Как влияет гравитационное поле на движение одной частицы? (Речь идёт о корректно определённом гравитационном поле, т.е. взятом в локальной инерциальной системе отсчёта, в отличие от обыденного или кажущегося гравитационного поля, ощущаемого, например, на поверхности Земли, не являющейся инерциальной системой отсчёта и не подверженной свободному падению)

✔

Никак, потому что при этом отсчёт ведётся от мировой линии самой частицы! (Или от мировой линии идеальной пробной частицы, пробегающей по тому же пути в пространстве-времени)

❔

Как влияет гравитационное поле на относительное движение двух пробных частиц? (Для простоты примите, что их мировые линии первоначально параллельны и разделены малым, но отличным от нуля интервалом). Это влияние лучше описывать выражением «приливное поле», чем неопределённым выражением «гравитационное поле»—«приливное» потому, что относительное ускорение частиц воды на противоположных сторонах земного шара, вызываемое Луной, приводит к явлению прилива

✔

Взаимное удаление двух пробных частиц систематически изменяется со временем, начиная с момента первоначальной параллельности мировых линий («девиация геодезических»)

❔

Чем оправдано большее внимание к приливной силе, влияние которой практически пренебрежимо мало (например, на спутник или на систему спутников), а не к обыденному или кажущемуся гравитационному полю, удерживающему спутники на орбитах?

✔

Дело в том, что, как выяснилось, проще всего физика поддаётся локальному анализу, т.е. анализу относительно локальной инерциальной системы отсчёта. Локально, для человека на спутнике, кажущееся гравитационное поле отсутствует. Этого человека интересует лишь расстояние до соседних спутников его системы. Это расстояние постепенно изменяется под действием приливных сил в этой окрестности (сил, вызванных здесь Землёй и, в меньшей степени, Луной и Солнцем)

❔

Как можно количественно измерить приливное поле в данной окрестности в пространстве-времени, т.е., говоря на языке геометрии искривлённого пространства Римана (1854) или общей теории относительности Эйнштейна (1916), измерить в этой окрестности «кривизну пространства-времени»?

✔

По девиации геодезических для двух мировых линий. Приливное поле, или кривизна, может быть всесторонне измерено как в отношении своих свойств направленности, так и по абсолютной величине в данной области путём измерения девиаций геодезических для пар мировых линий соответствующего числа пробных частиц, находящихся в этой области

❔

К чему все эти разговоры о «кривизне пространства-времени»? Разве недостаточно просто регистрировать фактические данные о приливных воздействиях, воздерживаясь от этой геометрической интерпретации?

✔

Почему в обыденной жизни всегда было бы нужно давать геометрическое истолкование угла в 90° с помощью треугольника, стороны которого относятся как 3:4:5? Почему не проще собрать попросту миллионы разрозненных фактов о всевозможных измерениях? Ответ (как на эти вопросы, так и на исходные вопросы слева): дело в том, что геометрическая интерпретация более экономична и глубока при анализе фактов, а в случае гравитации мы имеем простое истолкование наблюдательных данных на языке геометрии искривлённого пространства-времени. При этом уже не требуется предполагать, что мир состоит из пространства-времени и некоторой таинственной магической «физической» силы тяготения, чуждой пространству-времени и добавляемой к нему

❔