Si la gravedad es causada por el espacio-tiempo deformado, ¿qué dimensión se está deformando? La cuarta dimensión?

La respuesta a la pregunta explícita es que todas las dimensiones están deformadas / dobladas / curvadas por la gravedad. Sin embargo, creo que la verdadera pregunta aquí es “¿En qué dimensión se está deformando el espacio?”, Que se ha respondido en:

  • Si el espacio-tiempo 4-D se puede doblar, ¿eso indica que hay una quinta dimensión, sobre la cual tiene lugar el doblado?

El resumen es que la curvatura puede existir sin un espacio incrustado en un espacio más grande. Este tipo de curvatura se conoce como curvatura intrínseca porque la curvatura es intrínseca al espacio mismo. La curvatura intrínseca es el tipo de curvatura que describe la Relatividad general.

La curvatura intrínseca existe en una esfera. Lo que esto significa es que puedes medir que la esfera es curva sin tener que hablar de que está incrustada en tres o más dimensiones. Para demostrar esta curvatura intrínseca, puede caminar desde el ecuador hasta el polo norte, girar a la derecha (90 ‘) caminar de regreso al ecuador, girar a la derecha (90’) y caminar de regreso al mismo lugar y usted ‘ Tendrá que girar 90 ‘a la derecha para regresar por el primer camino. Por lo tanto, este triángulo tiene 270 ′ y no 180 ′ como lo aprendiste en la escuela secundaria. Un limo bidimensional que vive en la superficie de esta esfera podría medir esta geometría no euclidiana.

Matemáticamente, este campo se conoce como geometría diferencial. Los espacios están imbuidos de un tensor métrico, que es el objeto que le indica cómo medir distancias en el espacio. La relatividad general convierte el tensor métrico en un objeto dinámico y la energía y el momento hacen que el tensor métrico cambie.

¡Las cuatro dimensiones están siendo distorsionadas! En lo que llamamos “espacio-tiempo plano”, los objetos siguen la primera ley de Newton, que los objetos que no tienen fuerzas que actúan sobre ellos se mueven en líneas rectas a velocidades constantes (o permanecen en reposo). En física clásica, los objetos que pasan cerca de una gran masa se desvían de las líneas rectas, lo que indica que debe estar actuando algún tipo de fuerza. Entonces Newton llamó a esta fuerza ‘gravedad’ y describió con éxito cómo se comporta.

Excepto, cuando miramos lo suficientemente de cerca, la ley de gravedad de Newton no funciona del todo. Es un buen modelo de cómo funciona la gravedad, pero hay uno mejor: la teoría general de la relatividad de Einstein.

La gran idea de Einstein era decir “¿y si la gravedad no es una fuerza, después de todo?”. Esto parece extraño: ¡ciertamente parece que experimentamos una fuerza gravitacional! Sin embargo, hay una buena razón para preguntarse sobre esto: el propio Newton luchó con la cuestión de cómo funciona la gravedad, y concluyó que, dado que no había un mecanismo obvio por el cual los planetas distantes se pudieran afectar entre sí, su obediencia a una ley rígida de gravitación era evidencia por la voluntad del Creador, activo en el universo.

Entonces, ¿cómo podemos tener la primera ley de Newton y que la gravedad no sea una fuerza? Necesitamos encontrar algo que permita que el movimiento en el espacio por unidad de tiempo cambie sin ejercer una fuerza. Einstein sugirió que, en lugar de ser estático, el espacio-tiempo en sí mismo podría deformarse alrededor de objetos masivos, de modo que el camino natural de los objetos que se mueven libremente pasó de ser una línea recta a una curva: las tres dimensiones del espacio están deformadas para lograr esto.

(La dimensión del tiempo también se deforma: podemos medir esto como un efecto de dilatación del tiempo alrededor de objetos masivos. Un observador distante que comparara su reloj de pulsera, a través de un telescopio, con el de un astronauta bien aislado parado en la superficie del sol, vería el El reloj del astronauta marca un poco más lento que el de ellos.)

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