मेरे बहुत सारे अनजाने जीवन के लिए, मैंने गुरुत्वाकर्षण के अस्तित्व पर संदेह किया है या यहां तक कि गुरुत्वाकर्षण एक वास्तविक "बल" (विद्युत चुंबकत्व की तरह) है।
गुरुत्वाकर्षण विद्युत-चुंबकत्व की तरह एक बल है, लेकिन इसमें एक विशेष गुण होता है कि सभी परीक्षण कण एक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में एक ही तरह से गिरते हैं, चाहे उनकी संरचना कोई भी हो। इसका मतलब है कि जड़त्वीय द्रव्यमान और गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान समान हैं (या कम से कम सार्वभौमिक आनुपातिक हैं, इसलिए हम उन इकाइयों का उपयोग कर सकते हैं जिनमें वे बराबर हैं), और हम जड़वत गति के रूप में गुरुत्वाकर्षण फ्रीफ़ॉल की व्याख्या करने के लिए स्वतंत्र हैं।
क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के संदर्भ में, यह वास्तव में एक प्रमेय है कि कम ऊर्जा पर, द्रव्यमान रहित स्पिन -2 कणों को कण ऊर्जा की परवाह किए बिना सभी ऊर्जा-गति को समान रूप से जोड़ा जाना चाहिए। दूसरे शब्दों में, सामान्य सापेक्षता का तुल्यता सिद्धांत गुरुत्वाकर्षण के लिए एक सिद्ध प्रमेय है।
इसके विपरीत, हम सामान्य सापेक्षता की व्याख्या एक सपाट पृष्ठभूमि वाले स्पेसटाइम पर एक व्यापक स्पिन -2 क्षेत्र के रूप में भी कर सकते हैं, लेकिन इस सार्वभौमिकता के कारण, पृष्ठभूमि किसी भी प्रयोग से अप्राप्य हो जाएगी। इसीलिए रिलेटिविस्ट ऐसा नहीं करते हैं, क्योंकि यह ज्यामितीय व्याख्या को अधिक सुविधाजनक बनाता है।
दुर्भाग्य से, मात्रात्मक सामान्य सापेक्षता बहुत बुरी तरह से व्यवहार की जाती है अगर कोई उन्हें मनमाने ढंग से ऊर्जा तराजू में लेने की कोशिश करता है। शारीरिक रूप से, इसका मतलब है कि इसे ठीक करने के लिए कुछ नई भौतिकी पहले आनी चाहिए। हालांकि, इस तरह की स्थिति गुरुत्वाकर्षण के लिए शायद ही अनोखी है, जो मात्रा को कम करती है, जो अभी भी कम ऊर्जा पर एक प्रभावी क्षेत्र सिद्धांत के रूप में समझ में आता है; सीएफ क्लिफ पी। बर्गेस द्वारा जीवित समीक्षा । सामान्य सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी के बीच तनाव अक्सर लोकप्रिय विवरणों में ओवरस्टैटेड होता है।
मेरा प्रश्न यह होगा: क्या यह तथ्य कि गुरुत्वाकर्षण एक व्युत्क्रम वर्ग कानून का अनुसरण करता है स्वाभाविक रूप से सामान्य सापेक्षता समीकरणों से बाहर हो जाता है या यह समीकरणों को विकसित करते समय उपयोग की जाने वाली धारणा है?
उलटा-वर्ग हिस्सा अपने आप बाहर गिर जाता है, लेकिन आनुपातिकता के विशिष्ट निरंतरता को एक अतिरिक्त धारणा की आवश्यकता होती है।
एक एक सामान्य क्षेत्र समीकरण मानता है , जहां तनाव ऊर्जा टेन्सर कि सममित माना जाता है और covariantly संरक्षित, तो आइंस्टीन टेन्सर है एक अनूठा पैमाना-विलयन विलयन है जो मीट्रिक से बनाया जा सकता है। इस आवश्यकता का अर्थ है कि मीट्रिक की व्युत्पत्ति में केवल द्वितीय-क्रम वाले शब्दों की अनुमति है, और यह उदा। ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिर शब्द द्वारा तोड़ा गया है , क्योंकि यह एक लंबाई परिचय देता है सिद्धांत में।जीμν= κ टीμ ν जी μ ν ≡ आर μ ν - 1टीμ νΛजीμνΛ-1/2~1010जीμ ν≡ आरμν- 12जीμνआरΛ जीμ νΛ- 1 / 2∼ १०10l य
आइंस्टीन फील्ड-समीकरण को विकसित करने के अन्य तरीके हैं, जैसे आइंस्टीन-हिल्बर्ट कार्रवाई के माध्यम से, जो तनाव-ऊर्जा टेंसर के बारे में विशिष्ट धारणाओं की आवश्यकता नहीं है। भले ही, न्यूटोनियन सीमा की भूमिका अन्यथा अनिर्धारित स्थिर के मान को ठीक करने में है । यदि आप केवल न्यूटन जैसे प्रतिलोम-वर्ग संबंध में रुचि रखते हैं, तो अकेले ही न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण से मेल खाने की कोशिश करने के बारे में किसी भी अतिरिक्त धारणा की आवश्यकता नहीं है।κ = 8 πजी / सी4
एक टाइमलीक वेक्टर फ़ील्ड को देखते हुए , जिसे पर्यवेक्षकों के कुछ परिवार के चार-वेग के रूप में व्याख्या किया जा सकता है, हम आइंस्टीन फ़ील्ड समीकरण के बराबर रूप के समय-समय के प्रक्षेपण को लिख सकते हैं, ,
जहां ऊर्जा घनत्व है और चार-वेग साथ एक पर्यवेक्षक द्वारा मापा गया प्रमुख तनाव का औसत है । गैर-सापेक्षतावादी पदार्थ के लिए, ऊर्जा घनत्व की तुलना में तनाव शब्द नगण्य हैं।आर μ ν = κ ( टी μ ν - 1यूआर00≡आरμνयूμयूν=1आरμ ν= Κ ( टीμ ν- 12जीμ νटी)ρपीयू
आर00≡ आरμ νयूμयूν= 12κ ( ρ + 3 पी ) ,
ρपीयू
जिस तरह से न्यूटनियन सीमा पर आमतौर पर चर्चा की जाती है, वह कमजोर-क्षेत्र सन्निकटन, साथ उपयोग करने के लिए है , उस
जो तब मामले घनत्व संदर्भ में न्यूटनियन गुरुत्वाकर्षण क्षमता के लिए के समीकरण का रूप है। , यानी । धीमी गति से चलने वाले परीक्षण कणों के लिए, जियोडेसिक समीकरण न्यूटन के गति के समीकरण को कम करता है:
| एच μ ν | ≪ १ १जीμ ν= ημ ν+ जμ ν| जμ ν| ≪१ρमीटर∇2Φ=4πजीρमीटर घ 2एक्स
12κ ρ ≈ आर00= आरα0 α 0≈ ∂αΓα00≈ - 12∇2ज00,
ρम∇2Φ = 4 πजी ρम∫(१घ2एक्सडी टी2= 12∇ ज00= - ∇ Φ ।
इसके बारे में सोचने का एक और तरीका यह है कि आप फ्रीज़िंग कण के उचित समय को लिख लें और यह दिखा दें कि इसे चरम पर पहुँचाना बराबर है , जो न्यूटनियन गुरुत्वाकर्षण के अधीन एक कण के एक्शन एक्शन (प्रति द्रव्यमान) जब भी ।
एच00≈-2Φ/सी2∫( 1)2v2+ 12ज00) डी टीज00≈ - 2 Φ / ग2
प्रारंभिक रूप से परीक्षण कणों की एक छोटी सी गेंद की मात्रा के त्वरण के रूप में रिकसी वक्रता की ज्यामितीय व्याख्या के आधार पर, गोलाकार सममित शरीर के चारों ओर गुरुत्वाकर्षण के न्यूटन के नियम के इस सरल व्युत्पत्ति में आपकी रुचि हो सकती है ।
और, अभी-अभी, मुझे लगा था कि अन्य बल भी वक्र स्थान (उच्च आयामों में) कर सकते हैं।
यह जीटीआर के तुरंत बाद कलुजा और क्लेन द्वारा विद्युत चुंबकत्व के लिए किया गया था, लेकिन यह पता चला है कि यह अन्य बलों के बारे में सोचने का एक सीधा उपयोगी तरीका नहीं है।
इसके बजाय, हम सामान्य सापेक्षता में रीमैन वक्रता के बारे में सोच सकते हैं क्योंकि किसी दिए गए कई गुना के स्पर्शरेखा बंडल पर लेवी-सिविटा कनेक्शन की वक्रता के रूप में संरचना समूह । लेकिन इस भाषा में, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र ताकत कनेक्शन की वक्रता है संरचना समूह के साथ एक लाइन बंडल के ऊपर । अन्य गैर-गुरुत्वाकर्षण बल इसी तरह यांग-मिल्स सिद्धांत द्वारा वर्णित हैं ।ओ (1,एन)मैं ई एμयू (1)
दूसरे शब्दों में, अन्य बलों के पास पहले से ही एक विवरण है जिसमें वे एक वक्रता के कारण होते हैं, केवल स्पेसटाइम का नहीं। इसलिए जब गुरुत्वाकर्षण उनसे अलग होता है, तो यह काफी अलग नहीं होता है कि इसे दूसरों की तुलना में 'कम वास्तविक' माना जाए।