تاريخ الفيزياء
علماء الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الميكانيك
الديناميكا الحرارية
الكهربائية والمغناطيسية
الكهربائية
المغناطيسية
الكهرومغناطيسية
علم البصريات
تاريخ علم البصريات
الضوء
مواضيع عامة في علم البصريات
الصوت
الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية
النظرية النسبية الخاصة
النظرية النسبية العامة
مواضيع عامة في النظرية النسبية
ميكانيكا الكم
الفيزياء الذرية
الفيزياء الجزيئية
الفيزياء النووية
مواضيع عامة في الفيزياء النووية
النشاط الاشعاعي
فيزياء الحالة الصلبة
الموصلات
أشباه الموصلات
العوازل
مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة
فيزياء الجوامد
الليزر
أنواع الليزر
بعض تطبيقات الليزر
مواضيع عامة في الليزر
علم الفلك
تاريخ وعلماء علم الفلك
الثقوب السوداء
المجموعة الشمسية
الشمس
كوكب عطارد
كوكب الزهرة
كوكب الأرض
كوكب المريخ
كوكب المشتري
كوكب زحل
كوكب أورانوس
كوكب نبتون
كوكب بلوتو
القمر
كواكب ومواضيع اخرى
مواضيع عامة في علم الفلك
النجوم
البلازما
الألكترونيات
خواص المادة
الطاقة البديلة
الطاقة الشمسية
مواضيع عامة في الطاقة البديلة
المد والجزر
فيزياء الجسيمات
الفيزياء والعلوم الأخرى
الفيزياء الكيميائية
الفيزياء الرياضية
الفيزياء الحيوية
الفيزياء العامة
مواضيع عامة في الفيزياء
تجارب فيزيائية
مصطلحات وتعاريف فيزيائية
وحدات القياس الفيزيائية
طرائف الفيزياء
مواضيع اخرى
Local Accelerations
المؤلف: Franklin Potter and Christopher Jargodzki
المصدر: Mad about Modern Physics
الجزء والصفحة: p 107
12-11-2016
255
Local Accelerations
Einstein formulated the general theory of relativity (GTR) in 1915 based on his Equivalence Principle. In prerelativistic terms, a uniform gravitational field of strength g may be exactly simulated inside a rigid laboratory in a completely gravity-free region of space by accelerating this laboratory with a constant acceleration g m/s2 relative to an inertial frame. By releasing two small test masses, their behavior reveals the physical environment.
Suppose an unseen massive body is near the rigid laboratory. What behaviors of the two small test masses will reveal its presence?
Answer
The presence of the massive body can be determined by the trajectories of the two test masses upon their release. In the simple case in which the laboratory is not moving with respect to the massive body, when released equidistant from the object but separated from each other, the two test masses will move toward each other faster than their mutual gravitational acceleration as they fall toward the body. In addition, if they are separated vertically so that one test mass begins closer to the massive body than the other, their vertical separation distance will change as they fall. In a uniform gravitational field their separation distance would remain fixed in value in each test.
One can extend this problem to consider a rotating massive body. Can observers inside a spaceship determine by “local” measurements only that is, without looking outside if they are in the field of a rotating central mass, or if they are just moving with velocity V on a Schwarzschild background metric? Yes they can; by using at least four test particles inside their spaceship and having the capability to measure their relative accelerations, they can succeed in determining all the components of the Riemann tensor and decide whether they are in the spacetime curvature of a rotating central mass. Note that gyroscopes do not help here because one would need to check their alignment with stars outside, which is forbidden. The challenge here is to measure a new effect, called intrinsic gravitomagnetism, introduced by the GTR, that the space-time geometry and the corresponding curvature invariants are affected and determined by both mass-energy and mass-energy currents relative to other mass that is, by mass-energy currents that cannot be eliminated by a Lorentz transformation. See the Ciufolini and Wheeler reference below for the details.