Newton se negó a especular sobre cómo funciona la gravedad. Richard Feynman, en su serie de conferencias de la década de 1960 sobre “El carácter de la ley física” (disponible en Youtube) tampoco pudo explicar el mecanismo de la gravedad. Pero “los tontos se apresuran donde los hombres sabios temen pisar” como dicen, así que aquí voy con una explicación. Teniendo en cuenta que esta explicación debería considerarse más como una hipótesis en proceso que como una ciencia bien aceptada, aquí va una explicación.
Agradezco cualquier crítica que señale defectos obvios en la hipótesis que se describe a continuación. (No sé si, o afirmo que, esta hipótesis de la gravedad es una síntesis original o simplemente algo que no he encontrado antes o que no he investigado adecuadamente).
Masa y energía son equivalentes, como se ejemplifica por E = mc2. Podríamos usar los términos indistintamente para esta discusión, y por simplicidad, me quedaré en gran medida con el uso de la energía. Mi hipótesis es que el mismo fenómeno que es responsable de la velocidad finita de la luz es el tiempo responsable y va un paso más allá ya que la distancia se define por la velocidad de la luz y el tiempo (ver definición BIPM de un medidor), la contracción del espacio también es el resultado de los mismos fenómenos. Dado que la dilatación del tiempo y la contracción del espacio son la curvatura del espacio-tiempo, la curvatura del espacio-tiempo (que es la gravedad) también es el resultado del mismo proceso.
He tomado algunos párrafos de mi respuesta a “¿Por qué existe la velocidad de la luz?”.
Sabemos que la velocidad de la luz es un límite que suponemos se debe a una limitación del espacio-tiempo. ¿Conocemos algún límite del espacio-tiempo? Sí, la limitación de Schwarzschild o Black Hole nos dice que el espacio-tiempo tiene una capacidad de masa / energía limitada antes de colapsar. La superficie de un agujero negro es “negra” porque la velocidad de escape del agujero negro es o excede la velocidad de la luz. La parte delantera de un cohete con un faro que viaja hacia nosotros a la velocidad increíblemente rápida de “c” también sería “negro” porque la luz del faro no podía agotar el cohete (tenga en cuenta que dije que era una velocidad increíblemente rápida ) Entonces parece que la velocidad de la luz podría ser un límite debido a la capacidad de energía finita del espacio-tiempo.
Sabemos que la masa acelerada cerca de la velocidad de la luz se comporta como nuestra linterna. El aumento de la energía cinética no se puede convertir en velocidad de adición, sino que se convierte en aumento de masa. En el caso de la luz de la linterna acelerada, llamamos a la luz azul más enérgica, pero sabemos por E = mc2 que masa y energía son lo mismo. Entonces, el efecto sobre la masa acelerada y la linterna acelerada es el mismo. La masa que se acelera cerca de la velocidad de la luz continúa aumentando en masa, para que un objeto con masa alcance realmente la velocidad de la luz, en teoría, requeriría una cantidad infinita de energía. Por supuesto, como se mencionó anteriormente, el espacio-tiempo tiene una capacidad de energía limitada, por lo que este límite significa que la velocidad de la luz es un límite de velocidad absoluta.
Mi hipótesis de por qué hay una velocidad de la luz es: hay una velocidad limitada de la luz porque el espacio-tiempo tiene una capacidad de energía finita.
Desplazamiento rojo gravitacional
Si la velocidad de la luz está determinada por la capacidad de energía disponible del espacio-tiempo, el espacio-tiempo cerca de un objeto masivo tendría una capacidad de energía disponible más baja, porque parte de la capacidad de energía es utilizada por el objeto masivo cercano. A medida que la luz sale del objeto masivo que dice una estrella, la luz cambiará de color rojo a medida que aumenta la velocidad de la luz a medida que se aleja de la estrella masiva a un área de espacio-tiempo con una densidad de masa promedio menor. El desplazamiento rojo gravitacional es exactamente lo que se observa.
Lente gravitacional
Pero espera un segundo, ¿no es constante la velocidad de la luz? La velocidad de la luz es una constante medida en su propio entorno. Como el tiempo se dilata y el espacio se contrae, en el paso de bloqueo exacto, la velocidad de la luz permanece constante. Ahora imagine un haz de luz que pasa por un campo gravitacional. El lado que está más cerca del cuerpo masivo viajaría un poco más lento, al igual que la rueda interior de un automóvil gira un poco menos lentamente en una curva (por ejemplo, el “diferencial” en las ruedas motrices de su automóvil permite que el automóvil gire suavemente ) Esta ligera desaceleración dobla la luz y se conoce como lente gravitacional.
Gravedad
Eso está bien para la luz, pero no me estoy moviendo, ¿cómo me atrae la gravedad? En realidad, te estás moviendo aunque estés quieto. Te estás moviendo a través del tiempo a la velocidad de la luz. Su vector a través del tiempo se dobla exactamente de la misma manera que el haz de luz se dobla, su tiempo pasa un poco más lentamente y esta parte de su vector de tiempo se convierte en el “tirón hacia abajo” de la gravedad.
Relatividad especial
¿Existe otro ejemplo de dilatación del tiempo y contracción del espacio debido a la energía para ilustrar aún más el concepto de que la adición de energía provoca la curvatura del espacio-tiempo? Sí, veamos la relatividad especial a través de la lente de la energía en lugar de a través de la lente de la velocidad. Cuanta más energía cinética (velocidad) se agrega a un objeto, más lento pasa el tiempo y más se contrae la longitud del objeto. Si el tiempo pasa lentamente y la longitud se contrae y la velocidad de la luz permanece “c” según se mide en el marco de referencia que contiene cantidades masivas de energía cinética (viajando cerca de la velocidad de la luz), entonces podemos ver que la velocidad de la luz desde una perspectiva externa parecería ser más lento.
Resumen
Mi hipótesis es que el espacio-tiempo está curvado por la energía, ya sea que esa energía esté en forma de masa o en forma de energía cinética. La curvatura debida a la masa se exhibe como Relatividad General o gravedad, la curvatura debida a la energía cinética se exhibe como los efectos de la dilatación del tiempo y la contracción de la longitud de la Relatividad Especial. Lo que mi hipótesis no aborda específicamente es cómo se “comunica” la presencia de masa al espacio-tiempo circundante.
Lo interesante es que la “comunicación” para la curva del espacio-tiempo disminuye exactamente de la misma manera que la luz de una estrella disminuye con la regla r2. Esta coincidencia lleva a 2 suposiciones de mi parte. Primero, esto le da credibilidad al modelo energético de la gravedad, ya que la luz también es una transmisión de energía. En segundo lugar, dado que la regla r2 de fuerza disminuida tiene sentido matemático en un espacio tridimensional, esto admite una visión de la gravedad en un espacio tridimensional (algunos modelos de gravedad agregan dimensiones adicionales para tener en cuenta la debilidad de la fuerza).
