En el sentido más estricto, la respuesta es no, no hay forma conocida de “negar” la fuerza gravitacional porque la gravedad es universal: cada objeto (masivo *) crea un campo gravitatorio, y cada objeto está evidentemente afectado por un campo gravitatorio. Eso significa que no puede (de manera realista, pero ver 8. a continuación) “proteger” la gravedad.
Sin embargo, con un poco de imaginación, podríamos encontrar algunas situaciones divertidas que se acerquen a responder afirmativamente la pregunta.
(De alguna manera, vi la calificación “sin ninguna fuerza adicional requerida para contrarrestar” solo después de escribir mi respuesta, así que permítanme señalar que solo 3., 4. 6. y 7. (versión trivial) parecen satisfacer esta restricción)
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1. Podemos imaginar configurar un sistema de dos cuerpos para que uno acelere lejos del otro (debido a un sistema de propulsión) con una fuerza igual y opuesta a la fuerza gravitacional ejercida por el otro cuerpo. Debido al principio de equivalencia, esto en principio daría como resultado una “cancelación” neta de la gravedad. Sin embargo, hay un par de sutilezas:
a. En cualquier sistema de propulsión realista, el cuerpo acelerado pierde masa
si. Las “líneas de fuerza” debido a la gravedad pueden no alinearse exactamente opuestas a las “líneas de fuerza” debido a la propulsión (a menos que el cuerpo esté acelerando lejos de un plano infinito) y, en realidad, no hay una red 100% cancelación de las aceleraciones y, por lo tanto, la fuerza gravitacional no sería completamente “cancelada”.
2. Una idea similar es considerar dos cuerpos que también están dotados de cargas eléctricas del mismo signo y configurados de tal manera que la atracción gravitacional se cancela exactamente por la repulsión electromagnética.
3. Este puede parecer un poco un truco, pero lo incluyo porque ilustra cómo uno podría tratar de encontrar una respuesta al pensar fuera de la caja, y cómo podría inspirar nuevas ideas (en este caso 4): usted podría simplemente considerar un sistema de dos cuerpos en un instante sin duración. Bajo esa condición, las fuerzas gravitacionales entre ellas son, en efecto, “negadas” porque no hay tiempo para que sus efectos se manifiesten. Análogamente, podríamos aplicar la misma explicación si imaginamos que el tiempo de alguna manera “se detuvo”. Pero esta noción presupone, de manera sutil, la suposición de “tiempo absoluto”, que no es cómo funciona realmente la realidad. Sin embargo, podemos modificarlo ligeramente para llegar a un escenario similar que sea más realista.
4. Podríamos imaginar dejar caer dos cuerpos hacia un agujero negro. A medida que se acercan al horizonte de eventos, observaríamos la dilatación del tiempo gravitacional, es decir, la desaceleración del tiempo debido a la gravedad de esos objetos (sin embargo, un observador en la ubicación de cualquiera de los cuerpos con un reloj no observaría ningún efecto de dilatación del tiempo en su reloj, eso se debe a que la fuerza de un campo de gravedad en las ubicaciones de diferentes observadores influye en la rapidez con que observan el tiempo que pasa para cada uno). En teoría, en el horizonte de sucesos observaríamos el tiempo para detenerse para los dos cuerpos y, por lo tanto, ya no los observaríamos para acelerar uno hacia el otro, y la fuerza gravitacional entre ellos (y, realmente, también el agujero negro ) está “negado” en un sentido similar al escenario anterior.
5. Podríamos establecer una configuración en la cual un cuerpo orbita a otro cuerpo giratorio de tal manera que el período Orbital del primero sea igual al período de Rotación del segundo. En ese caso, las fuerzas gravitacionales no se niegan, pero el objeto en órbita mantendría una posición fija en relación con el otro cuerpo. Para los satélites que orbitan la tierra de esta manera, esto se llama órbita geoestacionaria, y desde nuestra perspectiva, dichos satélites se fijan en una ubicación particular en el cielo.
6. Entre dos cuerpos hay una ubicación donde las fuerzas gravitacionales atractivas de cada uno se vuelven iguales y opuestas a las del otro y donde la fuerza gravitacional neta ejercida por los dos cuerpos combinados sobre un objeto en esa ubicación se vuelve cero. Los sistemas más complicados, como los sistemas de 3 cuerpos en órbita, pueden tener múltiples puntos en los que se produce este tipo de efecto, y estos se denominan puntos lagrangianos. Por ejemplo, resulta que el Sistema Sol-Tierra-Luna tiene 5 puntos lagrangianos. Un objeto en un punto lagrangiano “no sentiría” fuerza gravitacional de ninguno de los dos cuerpos porque todos se cancelan.
7. Otra idea que puede parecer un truco es configurarlo de manera que los dos cuerpos estén infinitamente separados, en cuyo caso la fuerza gravitacional entre ellos es de hecho “negada” porque en realidad es cero. Una variación menos trivial de esto es la siguiente: se podría lograr (al menos en principio) algo similar a una “negación” moviendo dos cuerpos lo suficientemente separados para que la “fuerza” de la energía Oscura se vuelva esencialmente igual y opuesta a la atracción gravitacional entre los dos. Aunque realmente no sabemos qué es la energía oscura, parece manifestarse como una especie de presión negativa, lo que hace que los cuerpos se aceleren uno del otro. La distancia entre los objetos tiene que ser enorme, del orden de las galaxias, por lo que este es realmente más un “experimento mental” que factible.
8. Si de alguna manera pudiéramos crear materia exótica con densidad de energía negativa, entonces también sería posible crear escudos gravitacionales, pero en este momento no tenemos forma de hacerlo, ni sabemos si es posible hacerlo.
(* Damos por sentado, y tenemos muy buenas razones para hacerlo, que los objetos sin masa también producen campos gravitacionales, pero en realidad esto aún no se ha demostrado directamente por experimento)
