Continuará Comience
aquí y
aquí :
Esta vez vamos a lo sagrado: las leyes de conservación, incluida la ley de conservación de la energía. Es cierto, no te prometo una máquina de movimiento perpetuo.
La ley de conservación de la energía tiene un aura de santidad tal que casi cualquier persona se tensa cuando escucha que no todo es bueno para él. Mientras tanto, la energía se almacena en la mecánica, en la mecánica cuántica e incluso en SRT: la teoría especial de la relatividad. Pero ... no en GR: la teoría general de la relatividad. Sin embargo, decir que la energía
no se conserva también es imposible. Lo resolveremos primero
¿Qué se guarda?
Así que metemos dos bolas en una bolsa, azul y roja. Después de un tiempo los consiguieron. Sí, había dos bolas, y había dos bolas, ¡las bolas
se almacenan en la bolsa! Así es como se ve la imagen espacio-temporal de este experimento:
Sin embargo, con el número de bolas, todo es simple: todos los observadores, sin importar cómo se muevan, están de acuerdo en que hay dos bolas. ¿Pero qué hay de la energía? Por ejemplo, estoy parado cerca de una casa que pesa 1,000 toneladas. Su energía cinética en mi marco de referencia es cero. Ahora iré de casa a una velocidad de 1 metro por segundo. En mi marco de referencia, ¡la casa ha ganado una energía tremenda! ¿Cómo podría yo, una persona débil, darle a una casa tanta energía en un solo paso?
Si observabas cuidadosamente tus manos, entonces, por supuesto, te diste cuenta de que hice un truco sucio. Al principio consideró la energía en un marco de referencia, y luego saltó descaradamente a otro. No puedes hacer esto. Para la energía, el estado
anterior y el estado
posterior deben estar vinculados al mismo marco de referencia.
Para nuestra imagen con bolas, esto significa que la parte inferior y la tapa del cilindro (en el caso general de cualquier figura) deben estar
paralelas entre sí. Pero con esto en un espacio curvo es malo: como recordarán, ¡en un espacio curvo puede haber muchos paralelos o ninguno! ¡Peor aún, el espacio puede ser tan torcido que no se ajusta a esa figura en absoluto!
O el
tiempo se repite , y los conceptos de
antes y
después no
están completamente definidos. Por lo tanto, en GR no es que la energía no esté conservada, sino que el concepto mismo de "conservado" está mal definido.
Ejemplo canónico de no conservación de la energía.
Todos sabemos que el universo se está expandiendo. Cuando su tamaño lineal aumenta en 10 veces, su volumen aumenta en 1000 veces, y la densidad de la materia ordinaria (después de todo, los átomos son bolas, y todos los observadores están de acuerdo en cuántos de ellos) también cae 1000 veces
Pero la densidad de radiación, en particular la radiación relicta, cae 10,000 veces, además del hecho de que los fotones se dispersaron en un volumen mayor, cada uno de ellos también se puso rojo. Es decir, la densidad de una sustancia disminuye como un tercer grado y la radiación, como un cuarto.
Esto tiene una consecuencia interesante: si nos movemos hacia el pasado, entonces la densidad de radiación aumentará más rápido que la densidad de la materia, y podremos alcanzar un período en el que la densidad y la presión de la materia ordinaria puedan descuidarse por completo. La gravedad se creó principalmente por la presión del gas fotón.
Cabe señalar que el punto de vista cosmológico: "
todo el universo en tal y tal momento ", a pesar de su intuitiva comprensión y utilidad, forma una superficie
curva en el espacio-tiempo para cada vez después del Big Bang, es decir, no es un marco de referencia válido.
¿Puedo levantarme por el pelo?
Spoiler:
SI . El impulso, lo adivinaste, tampoco se conserva. Puedes buscarlo en Google según
Natación en el espacio . Aquí hay un
video de cómo se ve. Por supuesto, esto casi no tiene valor práctico, pero
sigue siendo interesante .