Cómo entender lo que significa para mí acelerar mientras estoy sentado en la tierra según la relatividad general

En las primeras letras de Newton, su noción de que la manzana que caía del árbol era que ambas fluían hacia la tierra a 32 pies por segundo cada segundo acelerando la manzana hacia el suelo. Sentado allí, él mismo como si el espacio que lo atravesara lo empujara al suelo.

En la relatividad general, la geodésica del espacio-tiempo se dobla hacia las masas de tal manera que la luz efectivamente se dobla en masas simplemente siguiendo líneas rectas en el espacio doblado. Esta curva interior puede considerarse como la tierra que absorbe la energía del punto cero del espacio absorbiendo el espacio entre los objetos.

Considere la tierra que orbita la luna. Si cada segundo la distancia entre ellos se acorta 32 pies absorbida por la tierra y 6 pies absorbida por la luna de tal manera que su trayectoria en línea recta (en el espacio doblado) debe llevarla a 38 pies más cerca de la tierra que si el espacio fuera plano.

Si consideramos que la energía del punto cero del vacío es energía ordinaria del big bang aparente, demasiado uniforme, en la entropía máxima, para medirse, la noción original de Newton todavía puede aplicarse. Sentado quieto, la superficie de la tierra lo empuja contra el flujo del espacio que fluye en equivalente a la aceleración de 32 pies por segundo por segundo.

Considerando que el vacío no es nada, infinito o simplemente inherentemente caótico hace que muchos problemas en física sean inaccesibles. Sugiero que debemos admitir que el vacío tiene propiedades definidas y que algo con propiedades no puede considerarse nada. La noción de Einstein de un éter en Einstein: Ether and Relativity representa un punto medio entre la noción arcaica derrotada por Einstein y la negación completa sin la negación total de que podría haber algún tipo de éter. Einstein afirmó que “Según la teoría general de la relatividad, el espacio sin éter es impensable”. Sostengo que debemos reconsiderar el éter, no como el medio clásico originalmente concebido, sino considerando lo que se sabe sobre la naturaleza del vacío desde las perspectivas de la mecánica cuántica y como lo revela la relatividad general. El éter no es un medio clásico. Conserva la velocidad, no la posición. Un empujón no mueve las cosas, las acelera, por lo que la tierra que empuja hacia arriba es necesariamente una aceleración. Ver también la respuesta de Jim Whitescarver a ¿Cuál es la naturaleza del vacío?

En la mecánica newtoniana, el estado natural de movimiento de un cuerpo (es decir, en ausencia de fuerzas externas) es uno de velocidad constante (primera ley de Newton). Si está en reposo, eso solo significa que su velocidad es constantemente nula. Entonces, si estás sentado quieto en la Tierra, lo que está sucediendo es que todas las fuerzas que actúan sobre ti (por ejemplo, la gravedad de la Tierra y la fuerza normal ejercida sobre ti por la superficie en la que estás parado) se cancelan y permaneces en reposo (la segunda ley de Newton ) Su aceleración es nula bajo esa descripción.

La relatividad general, por otro lado, inherentemente toma la gravedad en la descripción del movimiento, de manera que la gravedad no se considera una fuerza. El estado natural de movimiento (de nuevo, en ausencia de fuerzas externas) de un cuerpo es el de la caída libre, es decir, la trayectoria (llamada geodésica del espacio-tiempo) es la determinada solo por la gravedad o, como decimos, por el espacio-tiempo curvatura. Al realizar dicho movimiento, en la descripción de Einstein, decimos que la aceleración es nula. Ahora, considerando el caso en el que se encuentra bajo la única influencia de la gravedad de la Tierra, no hay forma de que pueda permanecer sentado en la superficie del planeta si no hubiera otras fuerzas en acción; más bien, deberías estar orbitando el planeta, o simplemente cayendo hacia su centro. Como sabemos, eso no sucede porque la superficie del planeta te detiene. De hecho, se entiende que la fuerza normal que te mantiene quieto te está acelerando.

Para resumir, la forma en que consideramos que un cuerpo se acelera es diferente en cada una de estas teorías. En Newton, la aceleración corresponde a una desviación del movimiento de velocidad constante. En Einstein, la aceleración corresponde a una desviación del movimiento geodésico (movimiento de caída libre). (Como nota final, estos diferentes enfoques para comprender la aceleración no son tan arbitrarios como pueden parecer al principio, ya que se acumulan de manera que cada teoría proporcione una descripción elegante y efectiva de los fenómenos físicos).

Einstein simplemente observó que la gravedad se siente igual que la aceleración hacia arriba. Describió un experimento mental en el que, de forma aislada, sería imposible distinguir uno del otro.

La relatividad general busca explicar esa equivalencia, en lugar de asumir que es una coincidencia. Al mismo tiempo, ofrece una explicación del hecho de que los objetos pequeños caen a la Tierra con la misma aceleración, independientemente de sus masas, lo que también se consideraba anteriormente como una coincidencia notable.

Entonces, usted y su señora están sentados juntos viendo la televisión.

Luego, se abre un hoyo gigante, un agujero, debajo del sillón de su esposa, y ella comienza a caer en picado hacia el centro de la tierra a 1 g.

Ahora, en el mundo de Einstein, no hay fuerzas externas actuando sobre ella, simplemente se está moviendo a través del espacio-tiempo en línea recta. Ella está en un marco de referencia inercial. Tú no eres; obviamente, su sillón lo empuja hacia arriba (una fuerza) que le impide caer al centro de la tierra.

Ahora pensemos en lo que ve su señora, es decir, desde un marco de referencia inercial. Ella te ve retroceder a 1g mientras “cae” en el agujero. Y también puede ver por qué estás acelerando a 1 g, porque tu sillón te empuja hacia arriba.

Su punto de vista representa mejor lo que está sucediendo (estás acelerando con 1 g por cortesía de tu sillón que te empuja hacia arriba), ya que su vista es desde un marco de referencia inercial, un marco de referencia natural, mientras que el tuyo no. Pero ambos son válidos.