¿Por qué los físicos describen la gravedad como una fuerza y, a veces, como espacio-tiempo curvo?

P: ¿Por qué los físicos describen la gravedad como una fuerza y, a veces, como espacio-tiempo curvo?

Porque la gravedad es universal .

Dejame explicar.

Cada fuerza se puede explicar usando geometría, reemplazando líneas rectas con líneas curvas. El problema es que cuando una fuerza no es universal, diferentes partículas experimentarán diferentes geometrías. Tome la fuerza electrostática, por ejemplo. Los electrones, debido a su carga, seguirán un conjunto de trayectorias. Mientras tanto, los neutrones que son eléctricamente neutros, seguirán diferentes trayectorias. Entonces, si intentamos describir la fuerza electrostática usando geometría, necesitamos diferentes geometrías para electrones y neutrones, y luego también para protones (debido a que tienen una relación carga / masa diferente), y así sucesivamente.

La gravedad también se puede explicar usando geometría, reemplazando las líneas rectas con líneas curvas (OK, las matemáticas reales se involucran un poco más, pero esta es la idea básica). Pero debido a que la gravedad es universal, la misma geometría se aplica a los electrones y a los neutrones. Y protones. Y rocas, y personas, y planetas, y naves espaciales, y estrellas, y todo lo demás. De hecho, resulta que esta es la única geometría en la ciudad, porque no hay forma de materia, ni campos, ni partículas que estén exentas de la gravedad.

Por lo tanto, es lógico concluir que la gravedad es geometría. Todavía es una fuerza, también. Las dos descripciones no son mutuamente contradictorias: más bien, en el caso de una fuerza universal, equivalen exactamente a lo mismo.

Bueno, sí, nuestra teoría principal de la gravedad es la relatividad general, en la que la gravedad no es una “fuerza”, es, irónicamente, pero con toda seriedad, una fuerza pseudogravitacional similar a las fuerzas centrífugas y de Coriolis que aparece cuando no estás utilizando un marco de inercia local para sus cálculos.

Pero el pequeño secreto sucio es que hay poco menos que un agujero negro en el que necesitas usar toda la maquinaria matemática extremadamente engorrosa de GR para obtener resultados adecuadamente precisos en problemas del mundo real como llevar sondas espaciales a Plutón. Por lo tanto, casi todos ignoran GR la mayor parte del tiempo y piensan y hablan en términos newtonianos como antes.

Además, existe una presunción segura entre los físicos de partículas de que GR resultará ser una teoría de campo cuántico que extiende el Modelo Estándar actual de física de partículas. De hecho, ya tenemos una teoría de campo cuántico en términos de gravitones que reproduce GR a baja energía (aunque tiene problemas de consistencia matemática a altas energías). Y es en este contexto que la gravedad se describe como una fuerza débil, ya que es débil en comparación con otras fuerzas cuánticas que actúan entre partículas cuánticas típicas.

La gravedad es una atracción observada de dos masas. Resulta en una fuerza de atracción mutua que es proporcional al producto de las dos masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre sus centros de masa.

¿Es la gravedad una fuerza? Yo diría que no. Pero solo semánticamente. Da como resultado una fuerza o describe una fuerza, por lo que si la gente la llama fuerza, generalmente no hago trampa.

Normalmente digo “la fuerza de la gravedad” o “la aceleración causada por la gravedad”. (La fuerza causa aceleración, la gravedad causa aceleración, algunos físicos creen que el mecanismo es idéntico, pero no soy tan inteligente de entender)

Porque ambos modelos funcionan igualmente bien en las áreas en las que se usan.

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