¿Hay una buena manera de explicar a los niños cómo la gravedad es el resultado de la relatividad general que no utiliza la gravedad para explicarla?

OK, voy a morder

El hecho es que la masa de la estrella hace que el espacio-tiempo se altere a su alrededor de tal manera que otro objeto pueda orbitar la estrella. De hecho, cualquier objeto con cualquier masa, no importa cuán minúsculo deforma el espacio-tiempo.

La forma más simple y visual de ilustrar es con la lámina de goma y el peso. Ahora, nadie sugiere que el espacio-tiempo esté hecho de caucho, solo que el caucho representa el espacio-tiempo, ni sugerirían que las estrellas son pesos o que los planetas son las bolas. Todas estas son ilustraciones de lo que sucede en el espacio.

El espacio-tiempo deformado es la causa de las órbitas estelares y, por cierto, hace que los objetos sean atraídos hacia el centro de la tierra, por lo que puede usar el espacio-tiempo deformado alrededor de la tierra para atraer el peso a la tierra, estirando así la lámina de goma, y … (creo que puedes completar el resto)

Ahí tienes, no necesitas usar la palabra g

El niño definitivamente sentirá que es una lógica circular. Si su tarea es explicar a los niños el GR para que puedan obtener calificaciones, entonces puede usar esta lógica circular porque es oficial.

Pero, de hecho, la gravedad no es la curvatura del espacio-tiempo. La gravedad es un sistema de información que dicta objetos sobre cuándo, dónde y cuánto moverse. La gravedad no es un tirón o empuje. La gravedad no es fuerza básicamente como lo es el sistema de información. En una fuerza de tracción normal, el objeto no comienza a moverse solo. Pero bajo la gravedad, los objetos se vuelven como en trance y comienzan a moverse por sí mismos. Sin embargo, los detalles sobre por qué exactamente la gravedad no es la fuerza y ​​tampoco la curvatura del espacio-tiempo se pueden ver en mis siguientes respuestas de Quora:

La respuesta de Khuram Rafique a ¿Es la gravedad una fuerza?

La respuesta de Khuram Rafique a ¿Es defectuoso el principio de equivalencia de Einstein, ya que solo se aplica si se considera solo un área pequeña del espacio?

Ahora, ¿qué tipo de sistema de información es esta gravedad?

En este sistema de información, todas y cada una de las partículas del objeto reciben información completa de la gravedad y están obligadas a actuar en consecuencia. La acción será iniciada por esas partículas mismas.

¿Por qué todas y cada una de las partículas individuales del objeto recibe información completa de la gravedad?

Digamos que hay una gravedad de la tierra con masa M y hay un objeto de masa ordinaria m. Según la fórmula de Newton, la fuerza de la gravedad viene dada por M multiplicada por m. Si hablamos en términos de la gravedad total de la tierra y el número total de partículas del objeto (que representa m), entonces significa que la gravedad total de la tierra interactuará con todas y cada una de las partículas individuales del objeto y, por lo tanto, la gravedad total de la tierra emitirá instrucciones para cada partícula individual Cada partícula acelerará con la misma velocidad y cualquier objeto grande o pequeño también caerá al suelo con la misma velocidad de aceleración porque los objetos están compuestos de esas partículas. Entonces, si las partículas tienen una tasa de aceleración establecida, cualquier objeto también tendrá la misma tasa de aceleración.

“M multiplicado por m” significa que esta es la fuerza de gravedad total del sistema. El objeto de masa m también está sujeto a (M xm) y la tierra también está sujeta a (M xm) gravedad. Esta información de gravedad total es recibida por todas y cada una de las partículas individuales del objeto y la misma información es recibida por todas y cada una de las partículas individuales de la tierra. Como resultado, se insta a cada partícula individual a moverse hacia el centro de gravedad del sistema total. Bajo el problema de dos cuerpos de la tierra y el objeto ordinario, el centro de gravedad del sistema se ubicará casi sobre el centro de la tierra.

¿Cómo sin tirar los objetos pueden moverse hacia el centro de gravedad?

No hay atracción física de la gravedad. Pero según la fuerza de la gravedad, se alteraría el estado de equilibrio de las partículas del objeto. Todas y cada una de las partículas del objeto, en capacidad individual, se esforzarán automáticamente por restablecer su estado de equilibrio. Sin embargo, esta restauración no es un proceso a largo plazo que implique la duración total de la caída libre y la aceleración correspondiente. De ningún modo. Esta alteración del estado de equilibrio y la restauración resultante es solo un proceso instantáneo.

Digamos que el objeto es estático. Entonces la gravedad informará a todas las partículas de ese objeto para que se muevan hacia el centro de gravedad. ¿Cuánto cuesta? La gravedad no dará direcciones de aceleración. La gravedad solo iniciará la velocidad de inercia en el objeto de acuerdo con el valor de g del planeta.

La gravedad es un bombardeo sucesivo e interminable de la misma información. Nuevamente, la misma información llegará a todas y cada una de las partículas y todas las partículas adquirirán el doble de velocidad. Nuevamente, la misma información llegará a las partículas y todo el objeto adquirirá el triple de velocidad. A esta velocidad creciente la llamamos aceleración.

Ahora suponga que el objeto es lo suficientemente grande y la gravedad también es bastante fuerte. El objeto en su conjunto está obteniendo más y más impulso hacia la gravedad, pero internamente diferentes partículas de objeto están recibiendo información de fuerza de gravedad diferente. Eso dará como resultado una Fuerza Tital real debido a la diferencia de momento entre las diferentes partes del objeto. El objeto puede romperse a medida que adquiere una mayor diferencia de impulso entre las partes internas, como sucedió en Shoemaker Levy Comet que se rompió durante la caída debido a la gravedad hacia Júpiter en la década de 1990.

Por supuesto, cualquier niño que valga su peso puede seguir preguntando “¿Por qué?”, ​​Sin importar lo que haya explicado … “¿Por qué aparece el tensor de energía de estrés en el RHS de la ecuación de Einstein?” Pero aquí hay una demostración simple que es más fiel al teoría que la “membrana de goma”. Es más cierto porque la gravedad es principalmente una deformación del tiempo. Las cosas se caen porque los relojes funcionan más despacio cuando están más cerca de una gran masa (¿Por qué? Ver más arriba). Así que considere a una niña arrojando una pelota y atrapándola.

Ahora puede modelar la gravedad haciendo un cono que represente el tiempo apropiado (lo que mide un reloj) en función de la altura. El cono es más pequeño más arriba porque los relojes corren más rápido allí, es decir, el mismo tiempo transcurrido de tiempo apropiado se enrolla más alrededor del cono. El extremo grande del cono corresponde a la velocidad con la que el reloj corre en el suelo, por lo que representa el lugar donde se encuentra la niña. Así que haz este cono con papel grueso. Cuando la niña lanza una pelota hacia arriba, la pelota ya no tiene ninguna fuerza que actúe sobre ella (lección: la gravedad no es una fuerza), por lo que viaja en línea recta. Viaja a través del tiempo y el espacio (altura). Entonces, dibujamos una línea recta desde un punto de tiempo en el suelo, cuando la niña tira la pelota, hasta otro momento en el suelo, cuando la niña atrapa la pelota. ¿Cómo dibujar una línea recta en un cono? Desenrollarlo, así:

Dibuja la línea recta y luego rueda el cono hacia arriba. Ahora vemos que, aunque fue directo a través del espacio-tiempo, el camino sube y baja en el eje de altura para estar recto en el espacio-tiempo porque había una tasa de tiempo diferente a diferentes alturas. Es la chica que no viaja “directamente”. Ella está siendo acelerada hacia arriba por la fuerza del suelo en la parte inferior de sus pies. Si queremos calcular la curvatura del espacio-tiempo se ve así (no para compartir con niños):

Todas las cosas en el espacio se mueven.

Quieren moverse en línea recta a través del espacio. Llámalos “caminos en el espacio”

Pero un planeta o sol dobla el espacio cerca de sí mismo, curvando esos “caminos en el espacio”

Esas cosas en movimiento deben seguir los “caminos en el espacio”, especialmente cuando esos caminos se curvan cerca de un planeta o sol. Si están lo suficientemente cerca, esas cosas en movimiento siguen los “caminos en paz” y chocan contra los planetas o los soles. Si están más lejos, entonces las cosas que se mueven simplemente se desvían hacia el planeta o el sol, perdiéndolas.

Esto es gravedad.

los niños a menudo tienen una pureza de lógica sobre tales cosas que no preveo ninguna dificultad con solo guiarlos por los hechos. Tómelos por el mismo camino que hizo Newton. pasar el rato bajo un manzano y esperar a que caiga uno. la simple elegancia del concepto que un niño seguramente puede comprender. solo asegúrese de guiarlos primero a través de la rotación planetaria.