¿Cómo explica la relatividad general la aceleración con la deformación del espacio-tiempo?

La aceleración es exactamente la misma, orbitando o cayendo, independientemente de la velocidad de la Luna.

En la mecánica newtoniana, la aceleración viene dada por la [matemática] a = \ dfrac {G M_E} {r ^ 2} [/ matemática] y en la Relatividad general la aceleración es exactamente cero.

Los detalles del cálculo, aunque no son difíciles, son bastante complicados, pero las preguntas son bienvenidas en la sección de comentarios o en una pregunta diferente. De todos modos, una forma de pensar en cómo se relacionan las dos descripciones es usar una analogía entre los efectos locales de la gravedad y un marco de referencia acelerado.

Considere pararse en una plataforma con el modelo de la Luna disparado hacia arriba con cierta velocidad inicial. A medida que la Luna se aleja, se ve que se ralentiza y se detiene cuando la plataforma de aceleración coincide con la velocidad de la luna. Esta es la situación análoga a la Luna deteniéndose y cayendo. En la plataforma acelerada, la luna modelo cae y acelera hacia la plataforma dando la apariencia de una fuerza ficticia que la arrastra hacia abajo a la plataforma. (los detalles en la ecuación de movimiento son diferentes pero podrían explicarse por una aceleración de plataforma variable).

Si en el momento en que la luna modelo descansa, se le da un empuje horizontal suficiente, la luna modelo se moverá a través del cielo de la plataforma y se establecerá sobre el horizonte de la plataforma.

La analogía descrita aquí es llamada el Principio de Equivalencia por Einstein y la piedra angular para el desarrollo de la Relatividad General.

Este es uno de esos problemas, donde debido a que no entendemos la mecánica exacta detrás de la gravedad, las palabras que usamos para describirlo, como deformación, curvatura, etc., son solo aproximaciones básicas de lo que probablemente está sucediendo detrás de la cortina.

Esperaría que explicar la aceleración de la gravedad esté directamente relacionado con la respuesta de por qué un átomo crea gravedad en primer lugar, cuál es la estructura física y la geometría del espacio-tiempo, y por qué parece que nada puede viajar más rápido que 299,792,458 metros por segundo.

Cuando respondamos a una de las preguntas anteriores, probablemente las responderemos a todas.

La luna misma no se aceleraría porque se estaría moviendo a lo largo de la geodésica donde no hay una aceleración adecuada. Se movería porque el principio de menor acción y la existencia de un tensor métrico espacio-tiempo distinto de cero.

Editar: Aquí hay una explicación no rigurosa de los factores que intervienen tal como los entiendo (los expertos pueden regañar mis errores). La Tierra tiene atributos físicos cuantificables descritos por el tensor de energía de estrés-momento [matemática] T _ {\ mu \ nu} [/ matemática] que, como se describe en las ecuaciones de campo [matemática] R _ {\ mu \ nu} – \ frac {1} {2} g _ {\ mu \ nu} R + g _ {\ mu \ nu} \ Lambda = \ frac {8 \ pi G} {c ^ {4}} T _ {\ mu \ nu} [/ math ], son la fuente de la curvatura espacio-temporal. La solución a las ecuaciones de campo es un tensor métrico [matemático] g _ {\ mu \ nu} [/ matemático] que describe la estructura causal del espacio-tiempo. Basándose en el principio de menor acción, la evolución del sistema luna-tierra satisface las ecuaciones de Euler-Lagrange [matemáticas] \ frac {d} {dt} \ left (\ frac {\ partial L} {\ partial \ dot {x } ^ {i}} \ right) – \ left (\ frac {\ partial L} {\ partial \ dot {x} ^ {i}} \ right) = 0 [/ math] donde el lagrangiano es igual a la línea elemento [math] ds ^ {2} = g _ {\ mu \ nu} dx ^ {\ mu} dx ^ {\ nu} [/ math] dado por el tensor métrico de espacio-tiempo. El resultado es una trayectoria geodésica y de la luna a través del espacio-tiempo.

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