La gravedad es la curvatura del espacio, pero ¿qué desenvuelve el espacio cuando una masa se mueve?

No estoy de acuerdo con que “la gravedad es la curvatura del espacio”. Este es uno de los muchos mitos que los físicos propagan para hacer que su torre de marfil sea inaccesible para los simples mortales. OK, golpea eso. No sé por qué lo hacen, pero esto es lo que escribí en mi libro:

“En la mayoría de las presentaciones de física hoy se nos dice que la gravedad es causada por la” curvatura del espacio-tiempo “. Esta no era la visión de Einstein, ni es la visión de la teoría cuántica de campos. Einstein creía que la gravedad es un campo de fuerza, no muy diferente del campo electromagnético.

“[Hay] un campo de fuerza, a saber, el campo gravitacional, que posee la notable propiedad de impartir la misma aceleración a todos los cuerpos. – Albert Einstein (E1923, p. 114)

“La idea de la curvatura espacio-temporal, como el concepto de cuatro dimensiones, tuvo su origen en las matemáticas. Al buscar un método matemático que pudiera incorporar su Principio de equivalencia, Einstein fue llevado a las ecuaciones de la geometría riemanniana. Y sí, estas ecuaciones describen la curvatura de cuatro dimensiones, para aquellos que pueden visualizarla. Los matemáticos no están limitados por restricciones físicas; Las ecuaciones que tienen un significado físico en tres dimensiones pueden generalizarse algebraicamente a cualquier cantidad de dimensiones. Pero cuando haces esto, estás lidiando con álgebra, no con geometría.

“Para aquellos que tienen inclinaciones geométricas, dos dimensiones es muy fácil, la rutina de tres dimensiones y cuatro dimensiones imposibles. Pero para aquellos que piensan algebraicamente, dos, tres o cuatro dimensiones son solo ejemplos particulares de espacios con cualquier cantidad de dimensiones. En este sentido, Riemann era un algebraista. – J. Schwinger

“Debido a que esta es una pregunta tan controvertida, citaré a un premio Nobel que expresó ideas similares:

“Podemos describir la relatividad general usando cualquiera de las dos ideas matemáticamente equivalentes: espacio-tiempo curvo o campo métrico. A los matemáticos, místicos y especialistas en relatividad general les gusta la vista geométrica por su elegancia. Los físicos entrenados en la tradición más empírica de la física de alta energía y la teoría cuántica de campos tienden a preferir la vista de campo … Más importante, como veremos en un momento, la vista de campo hace que la teoría de la gravedad de Einstein se parezca más a las otras teorías exitosas de física fundamental, por lo que es más fácil trabajar hacia una descripción completamente integrada y unificada de todas las leyes. Como probablemente puedas ver, soy un hombre de campo. – F. Wilczek

“Un físico amigo mío lo expresó de manera más sucinta:” ¿Por qué Dios inventaría un mecanismo diferente para otra fuerza? “”

Explicar la curvatura espacio-temporal es solo una de las paradojas que QFT aclara. También resuelve las paradojas de la relatividad especial y la mecánica cuántica, incluido el problema de medición. Mire mi Capítulo 10, que puede leer gratis en quantum-field-theory.net.

Considere que la curvatura del espacio es la superposición de todas las contribuciones de todas las masas, en cada punto del espacio. Claramente, el efecto de una masa local es mucho más (curvatura) que la contribución de la masa distante (“plana” como se descubrió e informó).

De modo que la contribución masiva local se mueve junto con ella. Es por eso que la “línea de acción” entre el Sol y Júpiter está dirigida “exactamente” a donde se encuentran en ese instante … sus respectivas contribuciones se están moviendo con ellos, y lo han hecho durante miles de millones de años.

Si tienes gravitones, no tienes un espacio-tiempo separado. Entonces esta parte de tu pregunta explota.

El espacio no es materia. No se necesita energía para deformarlo, por lo que no tiene nada que recuperar cuando lo restaura.

La energía de vacío es solo la incertidumbre en toda la materia y la energía en el Universo. Es por eso que no puede obtener ningún trabajo útil. La energía que robarías / cosecharías tendría que mover FTL …

Como se ha dicho, puede olvidarse de los gravitones aquí: este es un efecto puramente clásico. Creo que Sakharov trabajó en la idea de la rigidez del espacio-tiempo. La idea es que cuando la materia se elimina de la vecindad de una región del espacio-tiempo, vuelve a la configuración de Minkowski. He tenido la intención de buscar esto por un tiempo.

EDITAR: La elasticidad del espacio de Sakharov (inversa de la rigidez) es discutida por Misner Wheeler Thorns, en el recuadro 17.2. La idea es que [math] \ frac {c ^ 4} {G} = 4.8 \ times 10 ^ {42} [/ math] representa esta rigidez del espacio. La discusión ignora la constante cosmológica (supuestamente cero en ese momento), que podríamos incorporar diciendo que el espacio es muy elástico en escalas cosmológicas y muy rígido en todas las escalas más pequeñas.

La gravedad no se define como la curvatura del espacio. La gravedad es una fuerza vinculante, fuerza de tracción y es muy real. Lo sentimos todos los días en la superficie de la Tierra. Exige que toda la masa de un objeto se concentre en su centro. Todo el peso se concentra en su centro. Entonces el centro de gravedad también está en su centro. La fuerza de gravedad es máxima en su centro. Actúa radialmente hacia adentro apuntando hacia el centro. Es esta fuerza la que da forma esférica a casi todos los cuerpos celestes. Es esta fuerza la que mantiene el gas en la atmósfera en la Tierra. Es esta fuerza la que retiene el agua en la Tierra contra la gravedad de la Luna. Es esta fuerza la que nos ayuda a caminar en la Tierra. Es esta fuerza la que inicia las estrellas y las mantiene enteras. Es esta fuerza la que mantiene al Universo funcionando. La gravedad no dobla el espacio-tiempo. La gravedad no se define como la aceleración. Comienza desde los átomos. Es esta fuerza la que inicia la reacción nuclear en el núcleo de las estrellas. Es esta fuerza la que hace elementos pesados ​​en el núcleo de las estrellas masivas. Así que no pienses en la gravedad como la curvatura del espacio. Es un concepto completamente equivocado. ¿Crees que la flexión del espacio puede dar lugar a estrellas? ¿Crees que la flexión del espacio puede contener agua o gas en la Tierra?

La pregunta es muy interesante en la forma en que considera el caso. La pregunta y el comentario después de la pregunta uno al lado del otro hacen pensar en las paradojas de movimiento de Zenón. ¿Por qué? Porque en uno de los formalismos de sus paradojas, Zeno había mezclado, sin saberlo, dos marcos de referencia diferentes. Es natural que si combina dos puntos de vista diferentes, obtendrá una paradoja en el resultado.

En esta pregunta usted habla sobre la relatividad general en el título de la pregunta, luego habla sobre la mecánica newtoniana clásica en los comentarios. El problema no es esencial para el problema, pero en la forma en que lo ha formalizado.

El espacio-tiempo no es una masa deformada, es espacio-tiempo y debes entenderlo en el formalismo de la geometría riemmaniana. El espacio no está doblado en absoluto por la acción de las partículas que transportan la fuerza. En su lenguaje, la acción de las partículas que transportan la fuerza es idéntica (no la causa de) la curvatura del espacio-tiempo.

La cuestión es que la gravedad podría explicarse de dos maneras diferentes. Descansaré mi caso explicando la desviación de los rayos de luz por una fuente de gravitación fuerte. Puedes explicarlo de dos maneras diferentes. O considera la gravedad como la curvatura del espacio-tiempo y luego dice que la luz siempre viaja en línea recta y porque la línea recta (o líneas geodésicas) se deforma por la estructura del espacio-tiempo que está bajo el efecto de la gravedad, entonces la luz se desvía con respecto a su trayectoria en el espacio vacío, porque la presencia de la fuente de gravedad ha cambiado la estructura del espacio-tiempo (decimos que ha curvado el espacio-tiempo).

También puede considerar la luz como algunas partículas con la masa definida por [math] \ hbar \ nu = mc ^ 2 [/ math]

entonces tenemos [math] m = \ frac {\ hbar \ nu} {c ^ 2} [/ math].

Las dos vistas diferentes dan el mismo resultado. Pero si combina estos dos puntos de vista, se enfrentará a paradojas conceptuales, y esto es natural.

Otra cuestión es que ni la curvatura significa lo mismo que doblar una barra de hierro, ni el espacio es un cuerpo masivo que está doblado por algunas fuerzas. Cuando consideras la gravedad como la curvatura del espacio-tiempo, debes olvidarte de que es una fuerza. En cualquier contexto cuando se habla de gravedad, en todo el cuerpo de ese contexto, la gravedad es una fuerza o la curvatura del espacio-tiempo; No los dos al mismo tiempo.

Mi primer pensamiento es, ¿de dónde sacaste la idea de que el espacio en sí mismo está doblado? Probablemente de dibujos de “láminas de goma” del espacio de flexión de la materia. Bueno, estas son solo analogías. Los gravitones son cuantos hipotéticos del campo gravitacional, pero eso también es una analogía. La masa dobla el camino de partículas y fotones a través del espacio-tiempo y dobla el flujo del tiempo. No estoy seguro de que algo deba estar sin doblar.

Creo que puedes imaginar el espacio como pequeñas burbujas de energía que tienen la capacidad de contener partículas puntuales u otra forma de energía como los fotones de luz. Creo que este espacio es más denso o realmente comprimido en presencia de materia. Creo que esto se debe al espacio que se está creando dentro de la materia. A medida que te acerques a un planeta como la Tierra, encontrarás que la densidad se comprime cada vez más. Encontrará más espacio para ocupar sus átomos para que se sientan atraídos por este espacio comprimido. Como el espacio es más denso, se necesita un intervalo de tiempo más largo para moverse por el espacio aquí.

A medida que una masa se mueve a través de este espacio comprimido, el espacio se vuelve aún más comprimido. A medida que la masa abandona este punto en el espacio, el espacio allí se descomprime rápidamente porque el espacio siempre se aleja de las grandes masas.

Creo que este proceso de creación de espacio es lo que expande el universo y provoca la aceleración de esa expansión.

Lo siento, no sé cuál es la constante de un gancho.

Creo que la energía del vacío o las partículas virtuales que se aniquilan dentro de la fuerza fuerte crean estas burbujas de energía del espacio.

Solo para agregar, estas son mis propias ideas sobre cómo funciona la gravedad.

Por eso no me gusta hablar de gravitones. No hay necesidad de gravitones en un modelo de gravedad de espacio-tiempo curvo. Y la razón por la que a algunos de nosotros no nos gustan es que llevan a las personas de vuelta a una forma newtoniana de pensar sobre el espacio-tiempo. Como has dicho en tu pregunta.

Una vez que vemos el espacio-tiempo como un espacio curvo y no plano y un tiempo constante, lo que vemos ya no es la aceleración de los objetos. Los vemos descansando en una variedad curva de espacio-tiempo.