¿Por qué decimos que la materia sigue la curvatura del espacio, cuando todo traza un camino diferente dependiendo de su impulso?

Me avergüenzo. Estoy tan avergonzada. Pido perdón …

Pero … voy a recurrir a la analogía de una lámina de goma curva.

Sé que me he enfadado contra esta analogía en el pasado, enfurecido por su tendencia a engañar. Creo que incluso me he preguntado malhumorado si sería mejor eliminarlo de los libros de texto.

Pero, susurro, para algunas preguntas, es bastante útil. Así que echémosle un vistazo por un momento para tener alguna intuición sobre el problema. Solo por un momento, lo prometo.

Aquí hay una lámina de goma con pesas.

(Imagen: contornos de impresión)

Ahora imagine que proyecta dos canicas en esta hoja, una con mucho más impulso que la otra. La canica con mayor impulso tomará una ruta “más recta” más allá del peso pesado en el medio que la más lenta. Pero ambos siguen la curvatura de la hoja.


Bien, alejémonos rápidamente de la lámina de goma antes de que algo nos engañe.

Más precisamente, en la relatividad general, todos los objetos en caída libre se mueven a lo largo de geodésicas (es decir, líneas de “menor distancia”) en el espacio-tiempo. El punto relevante para su pregunta es que a través de cualquier punto dado en el espacio-tiempo, no hay una sola ruta geodésica. Hay una familia infinita de ellos, así como hay una familia infinita de trayectorias físicamente permitidas a través de cada punto de la lámina de goma curva. En ambos casos, es el momento de energía poseído por un cuerpo lo que determina qué camino geodésico toma.

En particular, en una situación con cuerpos masivos en órbita, los cuerpos de mayor impulso toman caminos geodésicos “menos curvos” que los inferiores. Entonces una manzana cae a la tierra, pero un cometa puede disparar a través de un sistema solar con su camino apenas curvado.

¿Por qué decimos que la materia sigue la curvatura del espacio, cuando todo traza un camino diferente dependiendo de su impulso?

La dependencia anterior de la curvatura del espacio / tiempo en lugar de la fuerza de gravedad newtoniana, es el resultado de que las universidades enseñen GR a generaciones de físicos y a otras disciplinas. Su declaración en forma de pregunta es correcta. El camino descrito a través del espacio por un cuerpo de materia está dictado principalmente por la magnitud de su impulso y por el ángulo y la magnitud del efecto gravitacional que actúa sobre dicho cuerpo. Una fuerza desequilibrada debe actuar para cambiar la velocidad y, por lo tanto, producir el efecto termodinámico gravitacional.

Además del intento de retratar la gravedad como la curvatura del espacio / tiempo inexplicable, GR es una valiosa ayuda para la física.

El aumento de la velocidad (aceleración debido al efecto gravitacional) da como resultado un aumento instantáneo de las tasas de desplazamiento en el espacio. La naturaleza tiene la capacidad de dar cuenta de todos esos cambios, al igual que mi trabajo sobre el tema. ¿GR explica o contiene un método de contabilidad para la referida habilidad?

La explicación de la gravedad debe ser capaz de explicar toda la física sin cambios ni adiciones. El hecho de que el fenómeno que proporciona realidad al espacio pueda ser inducido a una espiral como resultado del paso de la materia, no tiene un significado especial con respecto a la gravedad o la gravitación. La gravedad afecta lo que proporciona realidad al espacio. Sin embargo, la curva es una consecuencia de la gravedad y no su precursor.

¿Por qué decimos que la materia sigue la curvatura del espacio, cuando todo traza un camino diferente dependiendo de su impulso?

Esto solo es cierto para la gravedad, no para otras fuerzas. Recuerde, la aceleración gravitacional es independiente de la masa. Por lo tanto, no es impulso, sino velocidad.

¿Qué es la velocidad?

La velocidad es nuestra forma de medir el ángulo de la línea mundial (lo que marca la curvatura espacio-temporal) entre nuestro eje “tiempo” y nuestro “eje espacial”.

Debería ser fácil ver que las líneas en diferentes ángulos a lo largo de una superficie curva se curvarán de manera diferente, es decir, seguirán diferentes caminos, tal como usted dice.

Entonces sí, están siguiendo la curvatura del espacio-tiempo.

Un objeto con un momento dado continuará moviéndose en línea recta mientras no se le aplique fuerza.

Cuando el espacio-tiempo se curva, una línea recta en el marco de referencia del objeto no es una línea recta en el nuestro, sino que observamos que esa línea se deforma de la misma manera que el espacio-tiempo local se deforma.

Por lo tanto, se puede decir que los movimientos “siguen” la curvatura del espacio-tiempo en el sentido de que todos están influenciados por la curvatura del espacio-tiempo, en lugar de necesariamente en el sentido de ser literalmente paralelos a las geodésicas.