왜 중력이 매력적인 힘일까요?

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보편적 인 매력의 법칙에 따라, 어떤 두 몸 (일부 질량을 가짐)은 ... 그리고 ... 반대 비례하는 '매력'의 힘을 경험합니다.

그렇다면 내 질문에 온다 : 왜 힘이 있어야 하는가 '매력'유형이어야합니까? 왜 반발력이나 다른 힘이되어서는 안 되는가?

gravity

— Mea Culpa Nay
소스

얼마 전에 New Scientist에 기사가있었습니다. 그것은 지구의 중력 하에서 반물질 ( 음의 질량 을 갖는 것으로 추정)이 어떻게 반응 하는지에 대한 연구를 설명하고있었습니다 . 반물질 (특히이 경우 항-수소)은 낙하 대신 상승 할 수 있다고 생각됩니다.

— Beta Decay

앞서 언급 한 기사

— Beta Decay

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@BetaDecay 그 기사가 무엇을 말하는지 잘 모르겠습니다. 물리학에서 실제 예측은 항 입자가 음의 질량을 가짐을 시사하지 않습니다. 에서 위키 피 디아 : "A 입자와 반입자 서로하지만, 전기 요금 및 기타 양자 번호 반대와 같은 질량을 가지고있다."

— zephyr

나는 질문이 일반화를 제한하는 방식으로 언급되었다고 생각한다. 나는 더 큰 문제는 중력이 특정 경계 조건 하에서 더 큰 이론의 표현인지 여부라고 생각합니다. 뉴턴의 중력 이론은 "일반적인 관찰"을 기반으로하며 대부분의 인간의 고려에 잘 작동합니다. 뉴턴의 이론에 근거한 계산으로 사람들은 달로 돌아왔다. 그러나 수은 궤도와 GPS 타이밍의 경우 상대 론적 고려 사항을 고려해야합니다. 그래서 무엇이 다시 질문이되어야합니까? "어두운 에너지"가 우주를 더 빠르고 빠르게 확장시키고 있다고 생각하면

— MaxW

물리학 보드에서 같은 질문입니다. physics.stackexchange.com/questions/11542/… 몇 가지 설명을 위해 Spin 1 및 Spin 2 입자를 찾을 수 있지만, 중력이 실제로 이해 될 때까지 모든 답은 거의 가설입니다. 뿐만 아니라 여기에 일부 관련 답변 : quora.com/...

— userLTK

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질량이 양수이기 때문에

중력에 관한 인용을 방정식으로 확장하려면 :

F_{G} = - \frac{G m_{1} m_{2}}{r^{2}}

$F_G = -\frac{Gm_1m_2}{r^2}$

중력, 는 질량의 곱에 비례하고 거리 에 비례하여 제곱합니다. 이것을 분해하고 가 긍정적 인 원인을 . $F_G$ $r$ $F_G$

이 방정식에서 은 두 위치 사이의 거리이므로 음수 일 수 없습니다. 두 위치는 음수 거리를 둘 수 없습니다. 그리고 어쨌든 제곱은 어쨌든 그것을 처리 할 것입니다. $r$

$G$ 는 보편적 인 상수이며 항상 긍정적입니다. 당신은 그것이 부정적 일 수 있다고 주장 할 수는 있지만 불가능합니다. 실제로 존재하지 않습니다. 우주의 물리학에 근본적인 내용은 없습니다. 는 단순히 부기 상수로 질량과 거리에 대한 모든 단위 선택을 기반으로 힘에 대한 정답을 얻을 수 있습니다. 기술적으로, 질량과 거리에 대해 "올바른"단위 (예 : Planck 단위 )를 사용하는 경우 이고 효과적으로 존재하지 않습니다. 이후 유닛의 선택에 따라 단지 스케일링 요소이다, 그것은 단지 양수 될 것입니다. $G$ $G$ $G=1$ $G$

그것은 우리에게 대중을 남깁니다. 이것들은 부정적 일 수있는 유일한 것입니다. 물론, 긍정적이고 반발력을 얻으려면 한 질량은 양수이고 다른 질량은 음수 여야합니다. 그러나 음의 질량은 정확히 무엇입니까? 질량은 존재하는 것의 "얼마나 많은"을 나타내는 지표입니다. 당신은 어떻게 아무것도 아무것도 가질 수 있습니까?

왜 질량이 음수가 될 수 없습니까?

이 방법을 다른 방법으로보고 싶다면 질량이 음수 일 수 있다면 의미가없는 결과를 얻을 수 있습니다. 물론 물리의 다른 모든 측면은 동일하다고 가정합니다. 에서 호출 뉴턴의 제 2 법칙 이

F = m a

$F = ma$

테이블에 두 개의 블록이 있다고 가정 해 봅시다. 하나의 블록 은 양수 을 갖고 다른 블록 은 음수 . 현재이 두 블록의 다른 모든 힘은 무시하십시오. $m_1>0$ $m_2<0$

나는 까지 질량을 앞으로 밀기 위해 힘을가합니다. 유도되는 가속도는 입니다. 필연적으로 , 움직이는 방향은 내가 밀고있는 방향과 동일합니다. 그게 다 잘 됐어 $m_1$ $a = F/m_1$ $m_1$

이제 로 가서 같은 힘을 가해 테이블에서 앞으로 밀어 내려고합니다. 유도 된 는 다음과 같습니다.. 참고로 만들었 $m_2$ $m_2$ $a = -F/|m_2|$ $m_2$ 양수와 음수 부호를 뽑았습니다. 내 힘이 앞으로 움직이면 질량이 움직이는 방향이 뒤로 향한다는 것을 알 수 있습니다! 그러나 여기에 문제가 있습니다. 제 손이 대량으로 밀려 가기 때문에 방해가됩니다. 질량이 내 손으로 뒤로 이동하려고 할 때, 그것은 내 손에 힘을 가할 것입니다. 이것은 뉴턴의 제 3 법칙에 따라 필자의 손이 블록에 더 많은 힘을 가하고 있다는 것을 의미합니다. .. 그리고 갑자기 무한의 힘이 가해 지거나 동등하게,이 물체들은 무한히 가속되고 있습니다. 이것은 Runaway Motion 의 개념으로 설명됩니다 .

이것이 당신에게 이상하게 보인다면, 그 때문입니다. 부정적인 질량이 존재한다면, 우리는 매우 이상한 우주에 살 것입니다. 다행스럽게도 우리는 물리가 이해되고 질량이 긍정적이며 확장에 의해 중력이 항상 매력적인 우주에 살고 있습니다.

— 미풍
소스

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이 설명이 설득력있는 것처럼, 전하는 역 제곱 법을 따르며 전하는 양 또는 음일 수 있습니다. 질량이 이론적으로 같은 방식으로 행동 할 수없는 이유는 없습니다. 나는 이것이 왜 중력이 유인하고 결코 격퇴하지 않는 4 개의 알려진 힘 중 하나 인 이유에 대해 "기본적인 신비"라고 믿는다. 다른 세 가지 기본 세력 중 하나를 수행 할 수 있습니다.

— barrycarter

@ barrycarter 나는 대답에서 이것을 다루는 것에 대해 생각했다. 내가해야한다고 생각합니다. 여기 캐치는 뉴턴의 제 2 법칙이 있다는 것이다 되지 , 그것의 . 그런 이유로 위의 주장을 음전하에 적용 할 수 없습니다. 질량이 같은 방식으로 작동 할 수없는 이유는 위에서 설명한 이유 때문입니다. 미스터리가 아닙니다. 뉴턴의 두 번째 법칙이 대신 라면 전기 요금은 음수 일 수 없습니다.

F = e a

$F=ea$

F = m a

$F=ma$

F = e a

$F=ea$

— zephyr

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두 번째 법칙은 (필수적으로) 중력 질량이 아니라 관성 질량을 설명합니다.

— adrianmcmenamin

@adrianmcmenamin 그러나 모든 증거는 두 사람이 동등하다는 것을 암시합니다. 사실, 그들의 동등성은 GR의 주요 구성 요소이며 GR의이 부분이 잘못되었다는 증거는 아직까지 없습니다. 나는 우리가 사는 것처럼 보이는 우주에 대한 답을 설명했다 (음의 질량을 제외하고). 모든 종류의 다른 합병증을 버리려면 내 대답의 범위를 벗어납니다.

— zephyr

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흥미롭게도, 거리가 상상력이라면 중력이 음수 일 것입니다! 따라서 당신과 특정 거리에서 질량을 상상하면 격퇴 할 것입니다.

— zephyr

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왜 중력이 매력적인 힘일까요?

TL; DR
질량이 항상 양수이기 때문입니다.

질량에 대한 개념은 다르지만 동일합니다.
중력과 관성의 두 가지 질량 개념이 있습니다. 뉴턴의 중력 법칙의 질량 는 중력 질량입니다. 뉴턴의 제 2 운동 법칙의 질량 는 관성 질량입니다. 뉴턴 역학에서 중력 및 관성 질량은 암시 적으로 동일하다고 가정합니다. 일반 상대성 이론은이 가정을 동등성 원칙에 명시 적으로 제시합니다. $F = \frac{Gm_1m_2}{r^2}$ $F=ma$

그러나 이들이 동일하지 않으면 어떻게됩니까?

단순히 가정을하고 어디로 이끄는지를 알 수있는 수학과 달리 물리학의 가정은 검증되어야합니다. 이 가정은 지상과 우주 모두에서 많은 종류의 재료로 테스트되었습니다. 서로 다른 종류의 재료를 사용한 Cavendish 실험에 대한 변형이 이루어졌습니다. 중력 상수 (최고 1 만분의 1)의 다소 거친 정확도의 한계 내에서, 이들 모두는 귀무 가설 (중력 및 관성 질량이 동일 함)과 일치하며 다른 재료에 대한 가설과 일치하지 않습니다. 중력과 관성의 질량이 서로 다릅니다.

니어 사이드와 먼 사이드가 매우 다른 지구의 달은이 동등성을 테스트하기위한 더 나은 메커니즘을 제공합니다. 달은 Cavendish 스타일 실험에서 이용 가능한 1 만 (정도) 정확도의 한 부분이 아니라 나트륨과 철에 대한 중력 및 관성 질량이 10 조 당 약 1 부분 이내라는 것을 보여준다 .

평범한 문제에 대해서는 많은 것이지만 반물질은 어떻습니까?

일반적인 물질 입자와 그 반물질의 등가물은 전 세계의 입자 충돌체에서 동일한 (양의) 관성 질량을 가지고 반복 테스트되었습니다. 동등성 원칙이 반물질에도 적용되는지 여부는 다소 개방적인 질문으로 남아 있습니다. 동등성 원칙이 반물질 및 일반 물질에 적용된다고 생각하는 데는 여러 가지 이유가 있지만, 이것이 사실인지 테스트하는 것은 매우 어렵습니다. 현재까지 가장 좋은 결과는 중성 항 수소 (양성자 및 양전자)가 떨어지는 지 테스트하는 ALPHA 실험에서 얻은 것입니다. 결과는 항 수소의 중력 질량이 관성 질량의 -65와 120 배 사이에 있다는 것입니다. 이것은 결론에 가까운 곳은 아니지만 동등성 원칙에 따라 양의 중력을 갖는 반물질에 기대어 있습니다.

— 데이비드 함멘
소스

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이전 답변에서 "질량은 음수 일 수 없음"을 나타내는 동일한 행과 함께 왜 그런지에 대한 통찰력을 추가하고 싶습니다. iggs 스 장과 입자의 장과의 상호 작용 정도가 질량이라고 부르는 것이라면, 이론에 따르면 광자는 질량을 가지지 않으며 (공간을 통한 속도 제한을 구성합니다.) 필드. 프레임 워크가 필드 나 "반 H 스"필드와의 부정적인 상호 작용을 허용한다고 생각하지 않습니다.

— 역사가
소스

"양성자"가 아니라 "광자"가 질량이없는 것을 의미 했습니까?

— Chappo 모니카 잊혀진하지 않은

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이론적으로, 중력은 물체가 밀릴 때 물체가 당신쪽으로 움직인다는 의미에서 "매력적"일 수 있습니다. 이것은 음의 질량에서 발생할 수 있습니다 (이해하지는 않지만 이론적으로는 가능합니다). 피터 엥겔스 (Peter Engels)와 다른 사람들은 여기 에 관한 논문을 썼는데 흥미로운 아이디어입니다.

아이디어는 원자를 거의 절대 0으로 냉각시킴으로써 Bose-Einstein 응축 물을 생성하고 양자 역학 영역에서 파도처럼 행동한다는 것입니다.

— 닉 반 알펜
소스

그 종이는 결코 중력 이 바뀔 수 있다고 암시하지 않습니다 . 이 논문은 Bose-Einstein condensate 내의 원자가 BEC의 1 차원 팽창과 관련된 특정 조건 하에서 적용된 힘에 대해 가속되어 기본 분산 관계의 음의 곡률과 관련된 음의 유효 질량을 실현할 수 있다고 밝혔다. 다시 말해, 양의 질량 루비듐 -87 원자 는 마치 음의 질량을 갖는 것처럼 간단히 행동 한다. 관성력과 중력의 동등성은 양자 수준에서 불확실한 상태로 남아 있으므로 "음의"중력을 주장하기 위해이 결과를 사용할 수 없습니다.

— Chappo 모니카 잊혀진하지 않은