Si la gravedad es la curvatura del espacio, ¿por qué seguimos hablando de ‘una fuerza’ de gravedad?

Primero lo primero: la gravedad resulta de la curvatura del espacio-tiempo, no del espacio. De hecho, en el límite newtoniano (donde las partículas se mueven lentamente con respecto a la velocidad de la luz, el campo gravitacional es débil y el campo es estático), el intervalo espacio-tiempo es uno para el cual solo el coeficiente de tiempo es variable:

[matemática] \ Delta s ^ 2 = \ izquierda (1 – \ frac {2GM} {c ^ 2 r} \ derecha) (c \ Delta t) ^ 2 [/ matemática] [matemática] – \, (\ Delta x ) ^ 2 – (\ Delta y) ^ 2 – (\ Delta z) ^ 2 [/ math]

En otras palabras, la gravedad en el límite newtoniano se puede considerar como una curvatura del tiempo, aunque tengo conocidos que se oponen seriamente cuando uso palabras como esa. ¡Oye, si BF Schutz puede usar ese tipo de lenguaje, creo que yo también puedo!

Ahora para el punto principal de esta publicación:

Solo porque aparece una teoría más nueva y más precisa, la teoría más antigua no necesariamente debe descartarse, a menos que esa teoría más antigua no tenga un ámbito útil de aplicabilidad. El sistema ptolemaico de epiciclos se descartó después del advenimiento del sistema copernicano, pero se mantuvo por más tiempo del que debería debido a que el modelo heliocéntrico copernicano no era realmente mucho más preciso que el modelo de Ptolomeo centrado en la tierra.

El sistema copernicano se descartó después del advenimiento de la mecánica kepleriana, que era más precisa y tenía una matemática mucho más simple (¡sin epiciclos!). Aunque el sistema copernicano ya no tenía ningún ámbito útil de aplicabilidad, continúa hasta el día de hoy ocupando un lugar de honor en la historia de la ciencia.

La mecánica kepleriana fue suplantada por la teoría newtoniana, pero la mecánica kepleriana sigue siendo útil en simulaciones simples, etc. porque los cálculos orbitales son inmensamente menos intensivos en CPU que cuando se usa la teoría newtoniana.

La mecánica newtoniana ha sido suplantada por la relatividad especial y general, pero proporciona resultados que son lo suficientemente precisos para la mayoría de los propósitos dentro de su ámbito de aplicabilidad (velocidades bajas y campos gravitacionales bajos), y es mucho más simple en su aplicación.

Para usar la mecánica newtoniana, uno debe adoptar el lenguaje de la mecánica newtoniana. Este lenguaje incluye términos y conceptos que, en relatividad especial y general, han sido reemplazados por otros términos y otros conceptos. Pero estos términos y conceptos más nuevos no tienen cabida en una descripción newtoniana de la naturaleza.

Algún día, la relatividad especial y general será suplantada por una descripción más nueva y más precisa de la naturaleza, una que debería ser compatible con la teoría cuántica. Muchos términos y conceptos de relatividad no tendrán lugar en esta teoría revisada de la naturaleza. Se especula ampliamente, por ejemplo, que el espacio-tiempo en sí mismo será un concepto obsoleto.

Sin embargo, es bastante seguro que esta nueva descripción de la naturaleza será mucho más compleja en su aplicación que la relatividad especial y general, lo que continuará floreciendo como descripciones de la naturaleza que son “suficientemente buenas” dentro de sus respectivos ámbitos de aplicabilidad, así como la mecánica newtoniana continúa floreciendo junto con la mecánica relativista, e incluso la mecánica kepleriana tiene su lugar.

Algunas buenas razones:

  1. Para la mayoría de las personas, en la mayoría de las situaciones, la gravedad como fuerza está “lo suficientemente cerca”;
  2. Para la mayoría de los maestros, la capacidad de enseñar más correctamente no es posible con la carga de clases;
  3. Para muchos estudiantes, las lecciones sobre cómo la Ciencia no es Religión, que la Ciencia es sobre modelos, y esas son aproximadas, se pierden;
  4. Para la mayoría de los estudiantes, Newton nunca les presentó esta cita, donde dijo que se sentía incómodo con la gravedad como una fuerza: acción a distancia
  5. Con un conjunto correcto de aproximaciones, la relatividad general se convierte en gravitación newtoniana. Simplemente pierde la capacidad de acercarse a cosas como la dilatación del tiempo gravitacional, por qué no cae con precisión hacia el centro de la Tierra, excepto en los polos geométricos, y mucho más.

¡Buena pregunta! Porque un objeto en un campo gravitacional se acelera proporcionalmente a su masa, como si una fuerza actuara sobre él.

En la Tierra, esperarías que los objetos más masivos se aceleren más lentamente, si la gravedad actúa como una fuerza. Y es cierto que todos los objetos aceleran hacia abajo a la misma velocidad, independientemente de la masa. Pero: la mayor masa de un objeto (por ejemplo, un piano frente a una taza de café) en realidad contribuye a la fuerza de gravedad. Entonces, un objeto más masivo toma más fuerza para acelerar, pero también crea más fuerza gravitacional, y por lo tanto, todas las masas en la Tierra aceleran de la misma manera debido a la gravedad.

La gravedad no es una curvatura del espacio: es una curvatura del espacio-tiempo .

Cuando se trata del espacio y el tiempo como una cosa, tiene sentido ver la gravedad de esa manera. Sin embargo, cuando se trata el espacio y el tiempo como cosas separadas, es más sencillo tratar la gravedad como una fuerza.

Puedo calcular, con bastante facilidad, los movimientos de planetas, lunas y satélites utilizando la gravedad como una “fuerza”. Los métodos que pensé (basados ​​en las leyes de Newton) producen predicciones precisas y permiten cambios y con buena precisión que dan como resultado una comprensión del mecanismo. Si tuviera que hacer diseños basados ​​en la curvatura del espacio, mis cálculos fallarían.

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