Según el principio de equivalencia, la gravedad es lo mismo que la aceleración. Por lo tanto, ¿un cuerpo estacionario y cargado que experimente gravedad emitiría ondas electromagnéticas?

Esta es una pregunta brillante y contiene muchas otras preguntas difíciles cuando se habla solo de radiación y aceleración sin siquiera considerar la gravedad. Es difícil responder preguntas tan difíciles sin volver realmente a los principios de los principios, por así decirlo. Es la imagen de partículas puntuales del universo, de la cual se puede derivar la imagen de campo.

Primero, no hay nada llamado radiación como tal. No hay nada llamado campos electromagnéticos o eléctricos como tal, es decir, si vas a los efectos básicos. Lo que tienes es solo la conservación del impulso, o equivalentemente la del desplazamiento; Suma (m.dx) = 0 en cualquier dirección. Esto también es equivalente a decir que no se puede crear impulso, o el impulso neto del universo es cero y permanece así, o el centro de masa del universo es fijo, o que la similitud y el equilibrio no se pueden romper. Esta es la ley más básica y desde dónde debemos comenzar. Aparentemente, esta es una propiedad del espacio y no se puede derivar.

Diferencia el tiempo wrt anterior (masa constante m) y obtienes Sum (mv) = 0 en cualquier dirección, es decir, la conservación del momento. Dif. nuevamente y obtenga Sum (ma) = Sum (f) = 0 en cualquier dirección, y obtendrá igualdad de acción y reacción. Para dos masas puntuales aisladas, esto implica movimiento plano (probado por Newton). Para un movimiento plano y un impulso conservado, Bertrand demostró que tienes una fuerza de ley cuadrada inversa entre las masas. Entonces tienes energía conservada como consecuencia.

El efecto de una partícula sobre la otra cuando se separa con una distancia viaja a una velocidad fija, la velocidad de la luz, y no instantánea. Para incluir también este efecto, coloque el cuadrado inverso en una fórmula de potencial retardado y obtenga la totalidad de las ecuaciones de Maxwell, incluido el magnetismo y la ‘radiación’ para partículas cargadas, y la totalidad de la relatividad general para masas en forma de gravedad. ecuaciones magnéticas Esto incluye arrastre de cuadros, etc., etc.

La ecuación resultante para una carga en movimiento y una masa en movimiento obtiene pocos términos para las fuerzas entre los dos. Uno que representa las fuerzas estáticas originales de Coulomb y Newton. Estos decaen como la inversa de la separación: las fuerzas cuadradas inversas. Luego, los términos que dependen de la velocidad y también decaen como el cuadrado inverso que actúa normal a la velocidad, y se llaman fuerzas magnéticas o sus fuerzas gravito-magnéticas equivalentes. Luego los términos que decaen como lo inverso (no cuadrado) de la separación y se llama RADIACIÓN. La fórmula de Lamoure también se puede ver aquí, ya que las fuerzas de radiación dependen del cambio de velocidad o aceleración.

Como puede ver, la radiación no es más que fuerzas estáticas modificadas por la velocidad. Por qué se propagan a una velocidad finita c, aparentemente es otra propiedad del espacio y no tiene una respuesta más simple. Como ve también, no existe una distinción / diferenciación real entre la fuerza y ​​la aceleración, y la gravedad es solo una de esas fuerzas … un cuadrado inverso resultante de la conservación del momento, que es de origen cinemático, como se muestra también en la relatividad general.

No es que toda esta historia requiera dos cuerpos para obtener acción y reacción o conservación del momento o incluso radiación. Es por eso que el horno de microondas no consume electricidad (energía de radiación) si no coloca su taza de té en él … porque no hay moléculas de agua para sacudir y consumir la energía de radiación de las ondas electromagnéticas permanentes en el horno. No puedes irradiar a nada. Un Arial puede irradiar energía al espacio vacío solo porque hay cuerpos por ahí, el efecto de masas distantes de Mach … de lo contrario no lo hará (teoría del absorbedor de Wheeler-Feyman). Para otros ejemplos; En mecánica, una bomba no consume electricidad si no bombea cuando la válvula está cerrada, a pesar de la presión muy alta detrás de esa válvula. Además, los motores eléctricos no consumen energía eléctrica al girar libremente y no tienen nada a qué transferir energía.

También tenga en cuenta que todo el proceso es relativo … es decir, necesita definir sus cuerpos para encontrar las fuerzas (acción y reacción). Luego use la superposición de ‘todas’ las fuerzas entre dos pares para encontrar su respuesta final. Esto debería incluir el universo ‘completo’, por supuesto, pero debido a la naturaleza cuadrada inversa de las fuerzas, es posible descuidar el efecto de la gravedad del sol en comparación con el de la tierra en usted, por ejemplo. Y puede descuidar las fuerzas eléctricas de las galaxias en comparación con la de la radiación solar. Cuando el sol está al otro lado de la tierra, descuidas el efecto de la radiación del sol en comparación con el de la radiación de la tierra a tu lado y así sucesivamente.

Acabo de redescubrir esta referencia. https://arxiv.org/pdf/0812.4785.pdf por JA Heras- muestra cómo se pueden derivar todas las ecuaciones de Maxwell de la ecuación de continuidad de carga. Esto es unos pasos más cortos que la ruta de conservación de impulso dada anteriormente … solo la conservación de carga es suficiente. Siguiendo el mismo procedimiento, se pueden derivar ecuaciones similares para la gravedad (las ecuaciones magneto-diferenciales) a partir de la continuidad de la ecuación de masa / densidad.

Si la gravitación es un efecto colectivo de partículas que oscilan coherentemente (acelerando) juntas, formando una energía potencial bien con sus campos de estela, ¿un cuerpo estacionario y cargado bajo la influencia de la gravitación emitiría ondas electromagnéticas?

Sí, pero eso se debe a que, en esas condiciones, es difícil que un objeto permanezca estacionario en relación con todas las partículas circundantes. La gravedad del pozo de estela colectiva y la repulsión de las fuerzas electromagnéticas entre partículas empujarían al objeto estacionario a moverse (en fase) con todo a su alrededor y ese empuje haría que acelere e irradie una onda electromagnética. Si ya estuviera oscilando junto con todas las otras partículas, entonces no irradiaría porque desde su perspectiva, es estacionaria. Eso es algo de relatividad general cuántica para ti ‘.

Esta es una descripción de la gravedad como una “fuerza ficticia”. Lo describí como una oscilación colectiva y otros lo han descrito como un hundimiento colectivo en el espacio que se expande a un ritmo acelerado. Creo que las dos descripciones son consistentes y que un planeta que se hunde en un pozo gravitacional es análogo a un edificio que se hunde en arena vibrante durante un terremoto.

Cuando haces física en un marco de referencia acelerado, las fuerzas que resultan de la aceleración se llaman “ficticias”. Esto es lo que su maestro de física de la escuela secundaria estaba tratando de explicar cuando le dijo que cuando está en un carrusel, la sensación de que lo están sacando del centro es ficticio. En un marco de referencia vibratorio, el Zitterbewegung (movimiento de fluctuación imparable de partículas fundamentales) y nuestra incertidumbre sobre las posiciones de las partículas es el resultado de nuestro marco de referencia acelerado y, por lo tanto, ficticio.

Para una forma de abordar esto analíticamente, consulte ¿Puede explicar la curvatura de la baya en términos simples?

Una onda se irradia en un campo cuando es necesario cambiar el campo para ajustarse a un nuevo estado de movimiento de la carga fuente. Eche un vistazo al campo de una carga de aceleración uniforme :

Como la carga se acelera uniformemente, el campo siempre se ve exactamente así. ¿Qué parte de ella necesita ser ajustada?

No es asi. Entonces, una carga en un campo gravitacional, aunque se acelera uniformemente, no irradia.

Déjame darle una oportunidad. Es interesante cómo lo miras … Primero, permíteme reformular tu pregunta para asegurarte de que la entiendo: carga Q sentado (en poder de un tercero) en un campo gravitacional “uniforme”, no debería pasar nada. Pero el principio de equivalencia dice que en un marco de referencia diferente, Q está siendo arrastrado por un tercero en una aceleración constante. ¿Qué pasará allí?

Fue hace unas décadas cuando mi compañero y yo hicimos este ejercicio (o un ejercicio similar) como un proyecto de pregrado. El hecho es que la partícula cargada en aceleración constante (lineal) NO emite radiación. Puede calcular los campos E y B de Lorentz, encontrar el vector de poyting, integrar el flujo … zip, nada. Nada sale Si cambia la aceleración (oscilando, o en círculos, por ejemplo), obtendrá una radiación significativa, pero no en una aceleración constante, aburrida y en línea recta.

Me resulta difícil recordar el ejercicio que hice hace casi 30 años. Hiciste esta pregunta fabulosa, estoy seguro de que puedes hacer los cálculos. ¡Enciende tu cerebro y comparte con nosotros lo que encuentres!

Por supuesto, puedo sentir que su próxima pregunta será el escenario cuando la carga está estacionaria en un campo / onda gravitacional oscilante externo. Imagínate. Seré golpeado si mi predicción es incorrecta.


OP me preguntó más sobre este resultado. Una búsqueda rápida en Google encuentra esta discusión sobre el tema: ¿Una partícula cargada que acelera constantemente emite radiación EM o no?

¡Que te diviertas!

El principio de equivalencia iguala la masa gravitacional a la masa inercial. Es decir, un método gravitacional para medir una masa dará el mismo resultado que un método inercial. No es lo que implica en la pregunta.

“Gravedad” se refiere a una fuerza, que puede producir aceleración (y si acelera una carga, entonces habrá una salida de e / m, según la mecánica clásica). Cada objeto cerca de la Tierra (o cualquier otra gran masa) estará “experimentando” la gravedad, pero puede que no se acelere debido a esa fuerza.

Por definición lo hará. Cada partícula cargada que experimente una aceleración irradiará. El principio de equivalencia establece que solo para la gravedad, la masa que ingresa a la ley de Newton F = ma es la misma que la que ingresa a la fórmula para la gravedad F = GMm / r ^ 2 y, por lo tanto, todas las partículas se aceleran a la misma velocidad cuando un campo gravitacional es presente. En la práctica, la gravedad es tan débil en comparación con E&M a distancias atómicas que será debido a un campo eléctrico que la partícula se acelerará y, por lo tanto, irradiará.

Las aceleraciones gravitacionales tienden a ser lentas según los estándares electromagnéticos. Por ejemplo, si un electrón o un ión orbitaran un agujero negro, obtendría una oscilación de carga con un período de semanas o días, que produce una radiación muy tenue, de muy baja frecuencia. Pero técnicamente, tales fotones de baja frecuencia son posibles.

Por el contrario, cuando los electrones cósmicos giran alrededor de las líneas del campo magnético polar de la Tierra, oscilan muchas veces por segundo e irradian en las frecuencias de radio y microondas.

Básicamente, las fuerzas gravitacionales son mucho más pequeñas que las fuerzas electromagnéticas, por lo que producen aceleraciones mucho más pequeñas y radiación mucho más débil.

La gravedad no es lo mismo que la aceleración. La gravedad provocará la aceleración de un objeto que cae. Cualquier cuerpo cargado emitirá radiación electromagnética, se mueva o no.

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