Чем отличается абсолютная и относительная масса?

Согласно теории Эйнштейна, абсолютная и относительная масса не имеют никакого отношения к гравитационной силе, пишет Альтернативная наука.

Все вещи, включая безмассовые объекты, такие как фотоны, ускоряются одинаково в пространстве-времени массивных тел. В физике ускорение - это изменение либо скорости, либо направления. Это векторная величина.

А великий немецкий физик указывал, что гравитация и ускорение неразличимы.

Любопытная особенность света, который имеет нулевую массу покоя, заключается в том, что он, кажется, преломляется во время ускорения. Чем глубже он опускается в гравитационное поле, тем больше он преломляется или изгибается.

Вышесказанное противоречит интуиции, но большинство людей понимают, что часы замедляются при увеличении ускорения или силы тяжести, верно? Со светом все обстоит примерно так же. Он преломляется в стекле и других материалах, а также в полях. Чем сильнее физическое поле, тем больше преломление.

Результаты экспериментов Эддингтона во время солнечного затмения 1919 года показали, что свет звезд отклоняется вблизи Солнца примерно в два раза сильнее, чем предсказывала формула Ньютона.

Преломление, добавленное к отклонению - простой, но грубый способ подумать об этом. Пространство Эйнштейна, описываемое тензорами, дает точную картину.

После подтверждения Эддингтоном, теория относительности превратилась в историю.

Гравитационная сила означает силу, которая притягивает объект в нашей Вселенной к любому другому объекту. Она объясняет, почему вы можете оставаться на поверхности Земли.

Сила тяготения прямо пропорциональна произведению двух масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Формула Ньютона, описывающее взаимодействие двух небесных тел, известна с 1687 года.

Ранее он объяснял, почему объекты находятся на орбите и двигаются вокруг солнца. Сила притяжения простыми словами — это когда солнце оказывает гравитационное воздействие на нашу Землю и все другие планеты, удерживая их на орбите.

Однако Альберт Эйнштейн совершил научную революцию. Современная физика утверждает, что это не совсем так. Теперь мы думаем, что гравитация - это искажение пространства-времени, как указывалось ранее.

Исследования силы гравитации - одно из основных направлений в физике, особенно в понимании того, откуда она берется.

Но посмотрим на проблему с другой стороны. Как работают негравитационные силы? Как может работать квантовая гравитация?

Посмотрим, что такое сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия в квантовой теории поля. Если не вдаваться в подробности, то в квантовом поле частицы, называемые бозонами, передают силы природы, не будучи их «производителями.

Когда два электрона электростатически отталкиваются друг от друга, они обмениваются виртуальными фотонами, которые несут энергию и импульс. Слабые и сильные силы работают примерно так же.

Теперь давайте посмотрим на теорию относительности. У Эйнштейна гравитация не опосредуется бозонами, летающими вокруг и взаимодействующими с вещами. Скорее, в ОТО гравитация - это ситуация, при которой геодезические линии перестают быть прямыми, и объекты движутся вдоль них.

Как в свое время утверждал Джон Арчибальд Уилер, "масса говорит пространству, как искривить время, а пространство говорит материи, как двигаться".

Однако это создает проблему: все три другие "фундаментальные силы" во Вселенной являются квантовыми полями с частицами, переносящими одну из сил природы.

Гравитация, однако, является классическим полем, по крайней мере, согласно теории относительности. На самом деле нет веских причин, по которым гравитация не могла бы отвечать требованиям квантовой теории поля. А это означает, что такое понятие, как «масса тела», или «масса» в принципе, может оказаться бессмысленной с физической точки зрения.

Почему же мы не можем просто взять классическую теорию поля и квантовать ее, как мы это делаем с квантовой электродинамикой?

Можем. Если мы позволим метрическому тензору gμν=ημν+hμν, где ημν - метрика плоского пространства-времени, а hμν - малая пертубация, мы можем квантовать hμν и попытаться слепить из этого квантовую теорию поля. Отлично! То есть гравитация может выглядеть так же, как и другие силы!

Так в чем же тогда большая проблема? Все просто - у нас нет теории квантовой гравитации. Оказывается, это отлично работает для очень низких энергий. Когда уровни энергии становятся слишком высокими,  "наивная" квантовая теория гравитации дает бесконечные ответы. И, к сожалению, большинство вопросов, на которые мы хотели бы получить ответ с помощью квантовой гравитации (например, что происходит вблизи сингулярности?) - это вопросы, на которые можно ответить только при очень высоких энергиях.

Но у нас нет квантовой теории гравитации. Больше того, если вы спросите у физика, что такое масса и как она ведет себя в ситуации, определенной теорией Эйнштейна, он прочтет вам длиннющую лекцию. Но не ответит на поставленный вопрос.

Да, некоторые учены возлагают определенные надежды на квантовую теорию гравитации. И даже ее частный случай - петлевую квантовую гравитацию. Она напоминает общую теорию относительности, только… без массы. Тем более абсолютной и относительной массы.

Однако главная загвоздка в том, что мы не знаем точно, как работает гравитация. Может оказаться, что она вообще не является ни тяготением, ни искривлением пространства, ни элементом кривизны петель.

Хотя мы упорно продолжаем использовать категориальный аппарат времен Исаака Ньютона. Такая вот квантовая запутанность...