Si la gravedad es el resultado de la deformación del espacio-tiempo, ¿por qué la deformación del espacio-tiempo hacia abajo?

Esta pregunta ha estado en Quora muchas veces, lo que demuestra que la creencia de que “la gravedad es el resultado de la deformación del espacio-tiempo” es generalizada, casi universal. Nadie parece saber que la gravedad tiene un lugar natural en el Campo Cuántico como campo de fuerza , no como curvatura. Más sorprendentemente, nadie parece saber que el propio Einstein vio la gravedad como un campo de fuerza, no como una curvatura. Aquí hay un extracto de mi libro, siguiendo las citas de los premios Nobel Albert Einstein, Steven Weinberg y Frank Wilczek en el que abrazan la vista de campo:

“Entonces, si lo desea, puede creer que los efectos gravitacionales se deben a una curvatura del espacio-tiempo (incluso si no puede imaginarlo). O, como Einstein, Weinberg, Wilczek y yo, puedes ver la gravedad como un campo de fuerza que existe en el espacio tridimensional y evoluciona en el tiempo de acuerdo con las ecuaciones de campo “.

También escribí:

“En QFT, el espacio es el mismo espacio tridimensional” euclidiano “en el que creemos intuitivamente, y el tiempo es el mismo tiempo en el que creemos intuitivamente. El campo gravitacional es un campo de fuerza como los campos de fuerza EM, fuertes y débiles , pero con un giro mayor de 2. La curvatura de cuatro dimensiones se deja mejor a los físicos que lo encuentran útil en sus cálculos “.

La representación típica de la gravedad es así:

Como ayuda visual, esto podría funcionar como una demostración conceptual muy preliminar de la gravedad, pero si piensas en esto, no tiene sentido. Aquí es por qué.

1. El peor error es que usa la gravedad para tratar de explicar la gravedad. Si acepta que esta es una demostración de qué es la gravedad y cómo funciona, ¿qué hace que la bola roja ruede por la pendiente curva? Si dices gravedad, entonces esto no explica nada. Si no dices gravedad, ¿qué fuerza hace que se mueva en el plano curvo?
2. Esta imagen de demostración tiene una subida y bajada muy definidas. El plumón está en el fondo de ese pozo de gravedad. El arriba es la dirección opuesta. Pero no hay arriba o abajo en el espacio y los objetos pueden ingresar al campo de gravedad desde cualquier dirección. Si dice que la bola roja rueda “hacia abajo” en el plano curvo del espacio-tiempo, ¿qué sucede si pone esto al revés? ¿Por qué la bola roja rodaría “hacia abajo” hacia la parte inferior de la curva en forma de embudo si no quiere gravedad o alguna fuerza atractiva en la parte inferior de esa curva?
3. En realidad, ¿no debería la representación de esta imagen mostrar el plano del espacio-tiempo que pasa por el centro de la tierra ya que ese es el “centro de gravedad”? Si la bola roja no tuviera suficiente velocidad para pasar hacia arriba y fuera del espacio curvo, “caería” hacia el centro de la tierra, no hacia el fondo de ese plano distorsionado del espacio-tiempo.
4. Si la tierra no giraba y si un objeto se mantenía estacionario sobre la tierra, a cualquier distancia, y luego se solta, caerá en línea recta hacia la tierra. Sin curva, sin inclinación.
5. Si el objeto se mueve en cualquier dirección tangencial cuando queda atrapado en la gravedad de la Tierra, intentará continuar a lo largo de su camino además de ser atraído hacia la Tierra, una combinación de dos vectores de fuerza que dan como resultado una tercera nueva dirección de movimiento. Esto da como resultado un camino curvo. Si se mueve muy rápido, se curvará brevemente hacia adentro y luego continuará por un nuevo camino, la forma en que usamos los planetas para lanzar nuestras sondas espaciales. Si la gravedad es muy fuerte, como la de una estrella, o si la velocidad del objeto es demasiado lenta, el objeto caerá en espiral y se estrellará contra la estrella.
6. Aunque hay más que esto, la idea de una depresión en el plano del espacio-tiempo como explicación de la gravedad es inexacta y no necesaria. En lugar de invocar algunas distorsiones complejas del espacio-tiempo, funciona perfectamente bien suponer que dos masas tienen una fuerza atractiva llamada gravedad (muy parecida a dos imanes) que puede atraer objetos cercanos. Alterará el camino de los objetos en movimiento (de acuerdo con las leyes de movimiento de Newton).

Tenga en cuenta que no invoco distorsiones espacio-temporales como resultado de la relatividad general o especial a medida que los objetos se acercan a la velocidad de la luz. Ese es un juego completamente diferente.

Si quieres entender qué significa “la gravedad es el resultado de la deformación del espacio-tiempo “, lee primero mi respuesta a ¿Cómo podemos imaginar la expansión del universo?

Una vez que haya entendido correctamente el espacio-tiempo de cuatro dimensiones, puede comenzar a interpretar cómo un objeto sigue una geodésica en el espacio-tiempo. Esta es en realidad una ruta más larga en la métrica apropiada, equivalente a una línea recta que es la ruta más corta en el espacio euclidiano regular. La masa (en realidad el tensor de la energía del estrés) es lo que “deforma” el espacio-tiempo que afecta la forma de la geodésica y el movimiento de los objetos a través del espacio.

Una mala analogía es pensar en el espacio-tiempo como una lámina de caucho 2D curvada en una tercera dimensión espacial. Es aún peor pensar que esta tercera dimensión tiene algún equivalente de “hacia abajo”. Pero, habiendo leído y entendido mi respuesta sobre la expansión del universo anterior, no pensarías eso, ¿verdad?

Creo que pones el carro antes que el caballo en este.

La gravedad no existe debido a la deformación del tiempo / espacio; La deformación del espacio temporal es causada por la gravedad y es específica de la cantidad de masa y el volumen que ocupa.

“Abajo” es un término relativista. Abajo, con respecto a qué?

Las ilustraciones de la gravedad, un efecto de la masa, se muestran como un objeto que se hunde en una superficie plana, para ayudar a transmitir exactamente lo que está sucediendo, y en concepto, son bastante correctas.

Puede acercarse a un objeto masivo desde cualquier dirección en los planos espaciales, X, y, z, y sus observaciones serán las mismas. Su gravedad tendrá una influencia sobre ti, al igual que la tuya sobre ella. Isaac Newton, 101 …

Nuestro querido genio Albert Einstein planteó la hipótesis y luego demostró, mediante uno de los primeros y más increíbles ejemplos, de llevar la ciencia teórica, en este caso la física, al ámbito abierto de la ciencia aplicada. Hace un siglo, no era tecnológicamente posible observar y registrar directamente ningún parámetro de lo que propuso, por lo que la única forma de determinar si sus ideas eran correctas o no era proceder a ciegas con experimentos bajo la presunción de que lo eran.

Me desconcierta cómo una cuenta de aprendiz que vivía en Alemania al comienzo de la Primera Guerra Mundial podría llegar a tales conceptos, en un momento en que el resto del mundo volaba en cometas motorizadas y todavía los animales los transportaban por tierra. . Incluso hoy, algo así de profundo sería la destrucción de la tierra, que de hecho fue, 100 años antes de su tiempo.

Así como la materia y la energía son intercambiables, por el famoso E = mc2, también lo son el tiempo y el espacio. Considere la primera parte de la ecuación antes de continuar. La masa es fácil: cuánto de qué tipo de materia tienes, en una cantidad dada de espacio físico. El componente esotérico viene con c2. C es una constante, y es una velocidad, la velocidad de la luz. ¿Qué significa esto y por qué lo encontramos aquí?

La razón de esto es la misma razón por la cual las ilustraciones que representan objetos grandes se muestran como si estuvieran sentados en una superficie plana y distorsionan esa superficie como una función directa de la masa.

¿Qué distorsiona exactamente la masa?

La imagen bidimensional que ve en la página es notablemente precisa. El objeto está sentado sobre un sustrato bidimensional, afectado pero no intrínsecamente unido a él.

Este sustrato es una membrana temporal, que existe en dos dimensiones, lo que lleva a cinco el número de dimensiones macrocósmicas, tres espaciales y dos temporales. De esto derivamos una imagen competitiva del Universo tal como lo conocemos, aunque gran parte de él es inobservable desde nuestro punto de vista, o cualquier otro, a lo largo de la infraestructura. Dudo en llamarlo un continuo; ese término es inexacto.

La estructura del universo es teseractial. El componente temporal se está expandiendo, por eso parece que las galaxias distantes se están alejando de nosotros a velocidades cada vez mayores; ¡las últimas observaciones muestran que este movimiento es aún más rápido que la velocidad de la luz! … Pero agárrese fuerte de sus asientos; es un artefacto de expansión temporal del sustrato espacial, ciertamente no es una violación objetiva del límite de velocidad cósmica …

C2 proviene del componente temporal de la construcción macrocósmica. Ahora a los dos ejes de tiempo …

Imagine el globo de un niño. Sopla hasta la mitad, luego toma un marcador y coloca dos puntos al azar en el globo, en cualquier lugar que desees. Use una cinta métrica flexible para determinar la distancia entre los puntos. Ahora, da una gran bocanada y sopla la mayor cantidad de aire posible dentro del globo. Mide de nuevo. ¿Que pasó? La distancia entre los puntos ha aumentado, pero ninguno de los puntos se ha movido. Ninguno de los dos ha sido manipulado.

Los ejes temporales de lo que llamamos el Universo son dobles: uno relativo, el otro absoluto. Einstein nos ha dado todas las pruebas y todas las matemáticas que necesitaremos para comprender el eje de tiempo relativo; así es como y por qué los sistemas GPS pueden funcionar, de hecho, puede explicar prácticamente cualquier cosa que involucre tiempo y espacio, siendo el movimiento la variable que determina sus interrelaciones correspondientes. Este es el eje de tiempo P.

El eje de tiempo T es absoluto. Es un rendimiento uniforme del cosmos; T es una constante. Hemos podido observarlo como una expansión del Universo, pero donde quiera que esté un observador, todos verán lo mismo. El universo no tiene borde, sin embargo, cada punto dentro es su centro. No te centro, sino un centro idéntico a todos los demás.

Podría seguir para siempre, ya manteniendo a mi novia despierta toda la noche.

Más a seguir: Dios los bendiga

La representación de la curvatura (deformación) del espacio-tiempo como “hoyos” en un plano es una simplificación, destinada a proporcionar una especie de comprensión intuitiva.

La curvatura en el sentido normal está restringida a líneas y planos. Una curvatura de una línea unidimensional es una desviación hacia una segunda dimensión. La curvatura de un plano bidimensional es una desviación hacia una tercera dimensión: el espacio.

El concepto de curvatura del espacio-tiempo transmite nuestro concepto intuitivo del espacio; Es una desviación del espacio hacia una dimensión superior. No podemos visualizar eso, no es parte de nuestro concepto cotidiano de espacio, es contra-intuitivo.

Para visualizar ese concepto contraintuitivo, damos un paso atrás y representamos el espacio-tiempo como un plano y la curvatura de la gravedad (deformación) como un “pozo” en ese plano.

La física moderna de la relatividad y la teoría cuántica están basadas en conceptos que son extraños para nuestro pensamiento cotidiano, nuestro sistema de conceptos cotidiano, están basados ​​en hechos contraintuitivos. La forma en que los físicos manejan eso es alejarse del uso del lenguaje cotidiano y, en cambio, restringirse a fórmulas matemáticas, el “lenguaje” matemático.

La física moderna es contraintuitiva, mejor dicho: contra-lingüística. Es por eso que los divulgadores de las teorías de la relatividad de Einstein recurren a simplificaciones como la representación del espacio-tiempo como un plano y la deformación del espacio-tiempo como pozos en ese plano, para encajar lo mejor posible en nuestro sistema lingüístico de conceptos cotidiano.

O, en palabras de Heisenberg, (no se refiere a la relatividad sino al comportamiento “contraintuitivo” de las partículas elementales): ” Todas las palabras o conceptos que usamos para describir objetos físicos ordinarios, como posición, velocidad, color, tamaño y etc., se vuelven indefinidos y problemáticos si tratamos de usarlos de partículas elementales. … Pero es importante darse cuenta de que, si bien el comportamiento de las partículas más pequeñas no puede describirse sin ambigüedades en el lenguaje ordinario, el lenguaje de las matemáticas sigue siendo adecuado para una descripción clara de lo que está sucediendo “(Heisenberg, Werner. Across the Frontiers. (Woodbridge, Connecticut: Ox Bow Press, 1990). P. 114.)

No soy fisico. Pero así es como entiendo lo que el modelo está tratando de mostrar:

Suponga que viaja en línea recta a una porción significativa de la velocidad de la luz. Miras a tu alrededor y notas que los relojes de todo lo que te rodea van más lento que el tuyo, y también que las reglas por las que pasas muestran distancias más cortas en la dirección de tu viaje.

Ahora suponga que comienza a girar hacia la izquierda, de modo que viaja en un gran círculo. Las distancias en su línea de viaje todavía se acortan. Eso significa que la circunferencia del círculo grande que está haciendo es en realidad menor que pi veces el diámetro.

¿Cómo podría uno modelar eso? Si tiene un trozo de papel en forma de disco y lo corta a lo largo de un radio, puede agarrar los bordes del disco a cada lado del corte y tirar de esos bordes uno hacia el otro para que haya un área en la que El disco se superpuso. Esto reduciría la circunferencia y mantendría el radio igual. También provocaría que el disco cambiara a una forma más conelida a medida que el centro apareciera o se empujara hacia abajo. Esto es lo que el modelo con la depresión en la lámina de goma está tratando de mostrar. Es solo una convención que siempre se muestra como bajando. Podría mostrarse tan fácilmente como una especie de colina que sube. El punto es que este tipo de deformación es cómo se obtiene un círculo con una circunferencia que es más pequeña que pi por el diámetro.

Pero se supone que debemos hablar de la gravedad, no viajar a velocidades relativistas, ¿verdad? Sí, pero el efecto es el mismo. Cuando viajas en un círculo, sientes una fuerza similar a la gravedad que te aleja del centro. Cuando estás cerca de una gran masa, sientes una fuerza similar a la gravedad que te empuja hacia el centro. En ambos casos, la fuerza resulta de la deformación del espacio-tiempo, causada (en parte) por el acortamiento de la circunferencia alrededor de ese centro en comparación con lo que sería en un entorno euclidiano (modelado como plano).

Entonces, ¿por qué el acortamiento de la circunferencia hace que sientas una fuerza? Creo que están sucediendo dos cosas. Una es que la urdimbre en el espacio dobla lo que de otro modo serían líneas rectas, de modo que los objetos en movimiento que viajan a lo largo de caminos que son lo más rectos terminan siendo desviados hacia el centro de masa del objeto grande (como un planeta) que están moviendo cerca. Algunos caminos pueden ser desviados tanto como para doblarse en círculos, por lo que un planeta que viaja cerca del sol puede actuar como una canica que rueda en un tazón (o a lo largo de una línea topográfica de una colina).

Pero eso no explica por qué un objeto pequeño que es estacionario en relación con un planeta grande todavía termina cayendo hacia él cuando se le permite hacerlo. Creo que eso se debe a la deformación en el tiempo más que en el espacio. Y esa parte no está modelada bien por la depresión de la lámina de goma. El tiempo viaja más lento más cerca de los objetos masivos, por lo que cada objeto pequeño colocado cerca de uno grande se sumerge en un tiempo de ejecución más lento hacia abajo (hacia el objeto grande) y un tiempo de ejecución más rápido hacia arriba. A medida que viaja a través del tiempo, el objeto pequeño es empujado al tiempo de ejecución más lento y, por lo tanto, se hace que caiga más cerca del cuerpo más grande.

Te daré una respuesta basada en la noción de que te estás preguntando por qué la gravedad hace que los objetos de masa “se caigan unos a otros”, en lugar de repelerse entre sí.

Yo respondería planteando una pregunta similar: ¿por qué existe la gravedad? La gravedad que tiene la dirección que tiene, en sí misma, es una información arbitraria. Está en el mismo estadio exacto que las direcciones de esfuerzo de fuerza relativas entre sí con respecto a las cargas eléctricas positivas y negativas. Sé que esta siguiente declaración es subjetiva, pero las preguntas más pertinentes con respecto a la gravedad pueden ser: ¿por qué la gravedad es mucho más débil en relación con las otras fuerzas fundamentales de la naturaleza? El ejemplo clásico es que los imanes se unen fácilmente para superar la gravedad de la Tierra. ¿Por qué la gravedad (la relatividad de Einstein) no encaja con el Mosel estándar de partículas fundamentales? Encontrar estas respuestas a estas preguntas conducirá a un cambio de paradigma en física y cosmología.

Con suerte eso fue suficiente.

Eres la víctima involuntaria de una terrible analogía.

En nombre de los físicos de todas partes, me disculpo.

La respuesta de Harry McLaughlin a ¿Cómo puede un objeto celestial dejar una huella en la tela del espacio si no hay arriba o abajo? ¿No la afectaría la gravedad en todos los lados y, por lo tanto, no causaría una impresión porque no hay plumón?

Einstein dijo que la gravedad es idéntica a un cambio a un cambio en el movimiento uniforme, la desaceleración . Einstein explicó la curvatura de la luz (el efecto de lente gravitacional positiva) como una serie de elevadores que se elevan desde la superficie del Sol, que fue validado por Sir Arthur Eddington en 1919. La luz ingresa al elevador en un nivel más alto en el lado opuesto y luego sale a un nivel más bajo de nuestro lado a medida que viaja hacia nosotros más allá de la superficie del Sol. Sir Issac Newton dijo que te mueves libremente por el espacio sin fricción. Te estás moviendo a través del espacio hacia el centro de mayor masa, y luego estás siendo detenido por la superficie del planeta.

Además de ser metafórico, la imagen está al revés, de lado, hacia atrás y cualquier otra cosa que desee agregar que muestre que no está bien (la gravedad y el espacio son 3D).

imagen JOJO POST STAR GATES

En serio, aunque la metáfora “funciona” (no es correcta, es fácil, así que trabaje conmigo aquí) en cualquier orientación

imagen https://arxiv.org/pdf/1504.00333 … y por qué las cosas no se caen: anti-tensegrity

Por cierto, el tiempo no se deforma. El tiempo es solo la duración entre eventos. No se puede aislar, describir, medir, no hay datos posibles. La duración entre eventos solo depende de dónde se encuentre y de lo que esté observando. En la mecánica cuántica, el tiempo no es en absoluto einsteiniano.

Saludos

Imágenes como esta son bastante engañosas. Solo muestran la curvatura del espacio-tiempo a lo largo de un plano.

Realmente sería más como la imagen de abajo que muestra la curvatura del espacio-tiempo en todas las direcciones.

El físico teórico en mí mira todas estas respuestas y dice mal, mal, mal.

Ni siquiera hemos comenzado a entender la gravedad. En absoluto. Claro, podemos observar eventos hipotéticos. Pero lo que realmente importa es ¿por qué es tan relativamente débil? No tenemos una forma clara de conocer los efectos de las partículas elementales en la gravedad, sin embargo, están en más lugares de lo que piensas.

El tiempo espacial se deforma, pero de qué manera exacta, no lo sabemos.

Si te refieres a este tipo de imágenes: mejor no las consideres reales. Tampoco hay líneas en el espacio. Pero intentan que sea más fácil comprender algunos comportamientos que se experimentan, cuanto más “profundo” se encuentre en el pozo, menos fácil será salir. O cuanto más cerca esté de un objeto que lo atraiga, más difícil será escapar. Y es por eso que tal imagen ayuda. Pero no es real, no es que si te acercas a un objeto caes de alguna manera en un pozo.

Dado que no hay arriba o abajo en el espacio, la gravedad no se deforma hacia abajo en un agujero negro. Las imágenes que ves que representan esto son simplemente ilustraciones que intentan ayudarnos a visualizar lo que realmente ocurre. Las galaxias, por lo tanto, sus agujeros negros también, están en varias posiciones en el espacio en relación entre sí. No todas las galaxias están orientadas en la misma posición que nuestra Vía Láctea. Algunos son perpendiculares y otros ángulos en relación con nuestra galaxia. La gravedad simplemente se deforma hacia un agujero negro sin importar su orientación. En el espacio, no hay una verdadera dirección hacia arriba, hacia abajo, hacia los lados, hacia la derecha o hacia la izquierda o cualquier otra dirección distinta que experimentemos en el planeta tierra sólido. En el espacio la dirección es relativa.

Debe tener cuidado de no usar solo la mitad de la teoría. La deformación del espacio-tiempo cambia la ruta en el espacio-tiempo que el objeto tomaría en otra ruta del espacio-tiempo que toma.

Sin gravedad, el objeto y la tierra tomarían parallpaths en el espacio-tiempo. Con la gravedad, ambos caminos se doblan ligeramente para que se encuentren. La trayectoria de un objeto se dobla en proporción al inverso de su masa debido a su inercia, xso solo se ve al Ben en la trayectoria del objeto en lugar de en la trayectoria de la Tierra.

Hay muchas cosas raras con toda esta teoría.

Primero, si el espacio-tiempo es algo que se deforma, entonces ¿no debería entenderse como algo que se deforma en el tiempo y el espacio, y no espacio y tiempo en sí mismo?

Segundo, si el espacio-tiempo es “algo”, ¿podríamos llamar vacío de “espacio vacío” todavía?

Tercero, según muchos médicos, el espacio-tiempo se deforma en una cuarta dimensión. Pero esta cuarta dimensión también debe tener direcciones, así como las otras tres dimensiones (arriba y abajo, izquierda y derecha, adelante y atrás). ¿Pero la materia deforma el espacio-tiempo en la cuarta dimensión “hacia arriba” o “hacia abajo”? En otras palabras, ¿por qué la analogía del tejido del espacio-tiempo no podría hacerse “hacia arriba” en lugar de “hacia abajo”? ¿Y qué tipo de “fuerza” dice que debería ir “hacia abajo” en lugar de “hacia arriba”?

Y cuarto, si el espacio-tiempo está realmente vacío, ¿por qué deberíamos creer que esta “cosa vacía” amortigua la relación materia a materia? Por ejemplo, ¿por qué tengo que decir “El Sol deforma el espacio-tiempo y el espacio-tiempo deformado” le dice a la Tierra que debería caer en el Sol “(y viceversa), en lugar de decir” El Sol y la Tierra ejercen influencia gravitacional el uno al otro ”, como ocurre con todas las demás fuerzas de la naturaleza?

Esto está relacionado con el hecho de que no hay antigravedad, por lo que solo tenemos atracción y no repulsión. Tal vez hay universos con la gravedad repulsiva, pero entonces nada interesante puede suceder en tales universos, por lo que es evidente que existimos en el mundo con una gravedad atractiva (principio antrópico). ¿El universo fue hecho para nosotros?

Las masas se cruzan y se desvían. No hay “hacia abajo”. Creo que realmente quieres decir que solo atraen, nunca repelen. Todas las masas se atraen, es un hecho. ¿Por qué nunca hay repulsión? En particular, ¿la antimateria repele la materia normal? Nadie sabe.

No se deforma hacia abajo. Creo que podría creer eso porque generalmente solo vemos imágenes bidimensionales del espacio-tiempo curvo en Internet. Sin embargo, si observa un modelo tridimensional, verá que se curva más hacia adentro.