Relatividad general: ¿Existe tal cosa como la rotación absoluta?

Si.

La solución de Godel a las ecuaciones de Einstein es un buen ejemplo. Otros han hecho referencia al Principio de Mach, que la rotación solo tiene sentido con respecto a la distribución general de las cosas en el universo. Esta fue una motivación central para la Relatividad General, y Einstein pensó que su teoría contenía el Principio de Mach. Godel demostró que no lo hizo, al menos no del todo, al encontrar una solución a las ecuaciones de Einstein para un universo giratorio. Claramente, un universo no tiene nada externo para comparar la rotación, por lo que en ese sentido es una rotación absoluta.

¿Cómo lo detectas? Lo haces porque el comportamiento de un universo giratorio es muy extraño. Observaría, por ejemplo, efectos similares a Coriolis en el movimiento de las galaxias. Las líneas mundiales se girarían de una manera que seleccione una dirección preferida, es decir, el eje de rotación. La métrica Godel no exhibe expansión de Hubble. Permite curvas cerradas en forma de tiempo. También requiere líneas de tiempo en todo el mundo que conectan cada punto en el espacio-tiempo, por lo que podría, con un cohete lo suficientemente potente, viajar a cualquier evento en cualquier lugar en cualquier momento.

Chandrasekhar descubrió las geodésicas en el universo de Godel. La estructura del cono de luz se ve así:

El cono de luz alrededor del eje de simetría de rotación está en posición vertical a lo largo de la coordenada de tiempo como de costumbre. Pero a medida que avanzas, los conos de luz se ensanchan y se doblan. Esto significa que puede encontrar un camino para una partícula más lenta que la luz que permanece dentro de su futuro cono de luz en cada punto pero que, sin embargo, termina en su propio pasado:

Mire de cerca y notará otra peculiaridad de este modelo: solo puede ir en una dirección en el espacio, a lo largo de la dirección de rotación.

Bien, creo que está claro ahora que no vivimos allí. Pero si se necesita más evidencia, este artículo: [0902.4575] ¿Está girando el universo?

discute las restricciones cosmológicas sobre la vorticidad del universo basado en el fondo cósmico de microondas, encontrando un valor de aproximadamente 7 órdenes de magnitud más pequeño que el requerido para el modelo de Godel. Hawking y Ellis tiene más de lo que podrías desear saber sobre este modelo. Vale la pena señalar que hay varias soluciones Godel menos conocidas que no tienen la peculiar estructura de viaje en el tiempo de las líneas mundiales, pero que comparten todas las otras peculiaridades.

Pero incluso si no es realista, sirve como una demostración de una respuesta positiva a su pregunta. Sí, la rotación absoluta está permitida en la Relatividad general y, al igual que con la curvatura y la expansión, hay formas de medirla con datos puramente internos, sin la necesidad de verla desde un punto de vista hipotético externo.

Dado que el Principio de Mach ya ha surgido, debo señalar que es lo suficientemente vago como para que, con respecto a su validez, pueda llegar a ambos lados de una respuesta, dependiendo de la interpretación que desee adoptar.

Por cierto, ¡gran pregunta!

Ya nadie cree en el espacio absoluto. Y sin espacio absoluto, no puede haber rotación absoluta con respecto al espacio mismo y la respuesta sería NO.

De Newton a Mach, los físicos han reflexionado sobre la cuestión de la rotación en comparación con qué y han meditado si la rotación es con respecto a toda la masa en el universo. Entonces, si crees en una posición promedio absoluta de toda la masa en el universo y esa rotación es cualquier momento angular con respecto a esa posición promedio, entonces la respuesta de tu pregunta es SÍ.

Sin embargo, esta idea sugiere un tipo de no localidad en la causalidad que asusta a los físicos porque el objeto giratorio tiene que estar de alguna manera en una relación de campo con toda la masa del universo.

Einstein llamó al entrelazamiento cuántico “Acción espeluznante a distancia”. Puede ser espeluznante, pero los resultados experimentales han obligado a la ciencia a aceptar acciones instantáneas relacionadas a grandes distancias, un fenómeno hecho posible por los gradientes de campo en los que la relación entre dos partículas toma sitio.

Entonces, con los campos responsables del enredo a través de grandes distancias ya en su lugar, es solo un paso más de lógica para postular que las relaciones entre todas las partículas en el universo ya están en su lugar. La red de causalidad se superpone a todo el universo y, dentro de campos omnipresentes, puede producir comportamientos a cualquier distancia, sin limitarse al tipo de enredos explorados en experimentos de laboratorio.

¿Qué campos omnipresentes? El campo de Higgs, el campo electromagnético, el campo de electrones, el campo de neutrinos, el campo de muones, el campo de tao, el campo de quark y el campo gravitacional. La energía oscura es otro campo que es una propiedad del espacio puro. Por lo tanto, con todos estos campos, es posible que las relaciones de estilo de entrelazamiento permitan cambios de estado dependientes simultáneos a distancia.

Incluso en los vacíos más vacíos del espacio profundo, los bordes delanteros de un boomerang giratorio verían un cambio de azul en el CMB, mientras que los bordes posteriores verían un desplazamiento al rojo. Por lo tanto, la orientación promedio del CMB es un marco de referencia.

Incluso si toda la materia normal fuera absorbida del universo, todavía existe el 95% del universo que es materia oscura y energía oscura como un marco de referencia potencial. Pero un boomerang tendría que ser parte de un enredo con toda la masa en todas partes para comportarse de manera consistente con la posición promedio de toda la masa. La mayoría de los físicos se sentirían un poco incómodos con esa idea.

Algunos científicos dicen que el sesgo de los giros de galaxias indica que todo el universo está girando. ¿La capacidad de detectar el giro del universo sugiere que el espacio es absoluto? No. Sugiere que la masa promedio del universo es algo legítimo. Y, cualquier giro habría impactado la evolución de las galaxias, pero no sugiere que haya un espacio absoluto.

Si lo arrojan al exterior de un disco giratorio, puede decir que el disco se está moviendo. Pero una parte se mueve en relación con otra parte. El exterior se mueve más rápido que el interior, por lo que tiene dos objetos. Creo que el movimiento relativo es un concepto, puedes romper cualquier objeto que no se mueva por la mitad y mover un medio con relación al otro. El movimiento relativo asume un objeto en una sola cosa y en un punto, por lo que no puede tener una cadena con sus extremos en dos lugares diferentes porque podrían moverse uno con respecto al otro. Puede decir que el disco está girando porque hay muchas partes en el disco.

En física, la consideración de la rotación absoluta (rotación independiente de cualquier referencia externa) es un tema de debate sobre la relatividad, la cosmología y la naturaleza de las leyes físicas. La cuestión de si la rotación absoluta es significativa es independiente de la cuestión de la existencia de tiempo y espacio absolutos. Básicamente, no lo sabemos, y probablemente nunca lo sabremos, porque no podemos poner un objeto en un universo vacío.

Ron Maimon pensó que este artículo (ver enlace) podría hacerse famoso algún día, al explicar el principio de Mach.

Teoría de cuerdas: ¿Cuál es el principio holográfico de Mach?

El documento extiende GR con algún tipo de “polvo cuántico” en el límite de los universos. Le pregunté qué era y dijo que era solo una construcción matemática, por lo que entender que está por encima de mi calificación salarial.

Tenemos muy pocas soluciones para las ecuaciones de campo de Einstein, pero una de ellas es la solución de Kerr que describe un agujero negro giratorio.

Ha sido una pregunta interesante desde mucho antes de Einstein si la rotación es especial solo por las estrellas locales. No creo que realmente comprendamos todavía.

Ver

Stony Brook Astronomía ›rosalba› KerrBH

Siempre me sorprendió un poco por qué esto no se discute hasta la muerte aquí en Quora, en lugar de las preguntas habituales sobre la ‘paradoja’ de los Mellizos y la velocidad máxima de la luz, y todo.

Newton dijo que existía una rotación absoluta, pero según el principio de Mach tiene que ver con la distribución de la materia: las estrellas que te rodean. Me encantaría ver algunas respuestas bien pensadas para esta pregunta …