¿Por qué todos los marcos de referencia no son inerciales en un espacio-tiempo curvo?

Las trayectorias inerciales son, por definición, las líneas rectas o geodésicas del espacio-tiempo. Si ‘adjunta’ un marco a una trayectoria inercial, tendrá un marco inercial en un espacio-tiempo curvo. Por ejemplo, caída libre en un campo gravitacional. Defina su marco como estacionario en un objeto que cae libremente, y tendrá un marco de referencia inercial.

Estoy pensando que lo que podría estar preguntando aquí es: en un espacio-tiempo curvo (es decir, en un campo gravitacional) ¿por qué un objeto estacionario, o un objeto que se mueve a velocidad constante, se mueve sin inercia? Y eso es simplemente porque está en un espacio-tiempo curvo, y esa línea de viaje ‘recta’ no es un camino geodésico: está siendo afectada por la gravedad (la curvatura del espacio) y para permanecer en esa línea ‘recta’, otra fuerza debe ser aplicado para contrarrestar la gravitación. El movimiento bajo la influencia de las fuerzas no es inercial.

¿Que ayuda?

La premisa de la pregunta es falsa. Todos los tiempos espaciales tienen un número infinito de marcos de referencia inerciales, aunque principalmente el marco solo se puede construir en un vecindario localmente convexo de una trayectoria inercial (que es una geodésica). Esta construcción se llama coordenadas normales de Fermi. En algunos tiempos espaciales muy especiales (por ejemplo, en la métrica Friedmann – Lemaître – Robertson – Walker), esta construcción incluso funciona globalmente, por lo que tiene un sistema de coordenadas global donde los observadores de coordenadas estacionarias son inerciales (caída libre). Por supuesto, todavía habrá aceleración de marea por la curvatura del espacio-tiempo, por lo que los observadores inerciales cercanos se separan o se juntan debido a la gravedad.

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