Den Almene Relativitetsteori...(?)

[HansChristian]

Jeg læste noget om relativitetsteorien og kom hertil:

Den matematiske udformning af sin teori for tyngdekraften fandt Einstein ved at lade rum-tidens krumning i et givet punkt afhænge af stress-energi tensoren i dette punkt. Tensoren er udtryk for stoftætheden og energien.
http://www.leksikon.org/art.php?n=4778

Er der nogen der kan forklare lidt nærmere hvad der menes.
Hvad fik Einstein til at få den ide at rummet krummer

Et andet spørgsmål er
Hvor langsomt går tiden inde i Solen i forhold til på dens overflade (700000km) og hvordan regner man det ud ?

[Morten Jødal]

Nu har jeg aldrig haft et universitetskursus i den almene reltivitetsteori - kun i den specielle, men jeg har dog fået en vis orientering.
Det er altid lettere bagudrettet at forklare "hvad der fik Einstein til at få ideen" end at fortælle det forud. Og det er lettere for alle andre end Einstein selv! Det var det også inden han døde ...
Den bedste forklaring, jeg har fået, går på, at han havde fået den specielle relativitetsteori til at hænge pænt sammen og løse nogle af fysikkens hidtil uløste paradokser, hvorpå han blev besat af ideen om "absolut relativitet", d.v.s. at der ikke skulle være nogen mulig metode til at afgøre, om en given deformation af tid og rum skyldtes et tyngdefelt eller en acceleration på grund af en hastighedsændring.
Eller, som vi formulerede det i min skoletid: "tung masse = træg masse". En ide, der senere er blevet er blevet kanoniseret af IUPAP (International Union of Pure and Applied Physics).

Ideen førte til den berømte almene relativitetsteori, som blev publiceret i 1915 og "verificeret" ved solformørkelsen den 19. maj 1919, idet lysstråler, der passerer tæt ved Solen, ifølge Einstein måtte afbøjes, hvilket betød, at fjerne stjerner måtte skifte tilsyneladende position, hvis deres lys skulle passere tæt forbi Solen. Men disse kunne normalt ikke observeres på grund af den kraftige solstråling. Det var muligt under en solformørkelse.

Målingerne passede præcist med Einsteins teori, og det blev voldsomt publiceret, hvorpå Einstein nærmest fik gudestatus.
Årsagen til gåseøjnene omkring "verificeret", er at en senere efterregning har vist, at usikkerheden på målingerne oversteg den målte forvrængning. Det er nu mindre væsentligt, da der har været mange senere observationer, der bekræfter lysets afbøjning.

Med hensyn til tiden, så er den præcis den samme i Solens indre som udenfor - men en iagttager, der befinder sig i et andet tyngdefelt, vil opleve den anderledes - det gælder begge veje.
Omregningsformlerne kan jeg desværre ikke udenad.

[HansChristian]

Morten

Det du skrev er jeg med på
Men hvilken mekanisme er der tale om.
Der nævnes i artiklen "stress-energi tensoren"
Hvad menes der med det ?
Har du nogen ide om det ?

[Morten Jødal]

På mit første studieår i fysik (og det er længe siden!) regnede jeg med tensorer.
Matematisk set er der flere typer størrelser, alt efter hvor mange dmensioner man vil regne i:
En skalar er et tal, som kan være stort eller lille - men altid kun i 1 dimension
En vektor er et tal i flere dimensioner, ofte i fysiske beregninger 2 eller 3, alt efter om man vil beskrive et plan eller vores sædvanlige rum.
En vektor kan derfor skrives med 2 eller 3 tal på række; de angiver dens udstrækning i hver af dimensionerne. Men uanset antallet af dimensioner kan tallene på papir opskrives i 1 række, altså 1 dimension.
Newtons klassiske fysik kan langt hen ad vejen beskrives med vektorer, hvor hver dimension kan beregnes for sig.
I visse tilfælde opstår der fænomener, hvor de forskellige dimensioner påvirker hinanden. Det gælder fx elektrodynamikken og i mekanikken ved rotationer: hvorfor stiller en snurretop sig fx på skrå med skiftende retning af rotationsaksen, når rotationsenergien falder? Disse fænomener kan dårligt beskrives med almindelig vektorregning, og diverse matematikere har hjulpet fysikerne med nye måder at regne på.
Elektrodynamikere har mest arbejdet med en udvidet vektorregning, hvor fx nabla-operatoren spiller en vigtig rolle, medens mekanikerne, som stod Einstein nærmest, foretrak tensorer.
En tensor er ved sin opskrivning på papir udstrakt i to dimensioner, så en tredimensional størrelse opskrives i en 3*3 matrix, og vil man regne i 4 dimensioner, som Einstein gjorde, idet han medtog tiden som dimension, bruger man en 4*4 matrix.
De 4 tal, der står i diagonalen fra øverste venstre til nederste højre hjørne, svarer til de almindelige vektorkoordinater, mens de øvrige betyder påvirkninger imellem dimensionerne.
Regnereglerne for tensorer har jeg glemt forlængst!
I relativitetsteorien er der en nær sammenhæng mellem kraft og energi; til forskel fra den klassiske mekanik, hvor kræfter også kan føre til energiændringer, kobler i relativitetsteorien ændringen tilbage til en masseændring, når der optræder en acceleration (hvor den klassiske masse er konstant). Her har du altså en påvirkning, der bedre beskrives med tensorer end med almindelig vektorregning, fordi der ikke er tale om simpel proportionalitet.
Jeg går ud fra - ud fra navnet - at stress-energi-tensoren beskriver noget i retning af dette forhold.
Men som jeg indledte mit første indlæg med: Jeg har aldrig haft et kursus i almen relativitetsteori, så jeg kan ikke svare definitivt.

[B Mønnike]

Her er et illustativt link om tensorer med den tilhørende matrix afbilledet så man kan se hvad du snakker om Morten

http://en.wikipedia.org/wiki/Tensor