Relatividad general: si me quedara quieto y todo el universo girara a mi alrededor, ¿sentiría una fuerza centrífuga? ¿Por qué?

Como señala Sol Kingston, la idea de que la “fuerza centrífuga” (o fuerzas de inercia más apropiadas) se deben a la influencia de todo el universo se conoce como el principio de Mach. De hecho, fue una de las ideas que guiaron el intento de Einstein de describir cómo funcionan la masa y la gravedad … dando como resultado la Relatividad General (como parece saber dado el tema en el que ha colocado esta pregunta). En general, se cree que GR, de hecho, eventualmente no logró incorporar el principio de Mach, pero tiene algo parecido.

Pero … veamos su propuesta un poco más de cerca. Hay algo significativamente mal con los supuestos aquí. Al principio parece que el universo girando contra usted girando es simétrico, pero ¿qué significa que el universo gire de esta manera? Si adoptamos un enfoque simple, newtoniano, significa que cada punto del universo se está moviendo, en relación con usted, a una velocidad que depende de qué tan lejos esté de usted. De hecho, la mayoría de los objetos se mueven a mucha más velocidad que la luz. Ups

Pero, ¿qué sucede si es el espacio-tiempo el que gira? Entonces podemos salvarnos de violar los límites de velocidad de la luz ya que las cosas no se mueven y, por lo tanto, no se aplican velocidades superluminales. ¿Podemos darle sentido a eso?

¡Resulta que podemos hacerlo! Kurt Gödel encontró una solución a las ecuaciones de GR que tiene un universo rotativo (se lo ‘dio’ a Einstein como regalo de cumpleaños, pero parece que Einstein realmente no lo apreció. ¡Mejor que un lazo , digo!).

El problema con esto en relación con su pregunta es que no existe un centro para esta rotación, por lo que el universo gira alrededor de cada punto y, como resultado, no experimenta una fuerza. Otro problema, aunque no es un problema para su pregunta, es que puede seguir un camino regular, más lento que la luz, en un universo así y llegar antes de partir: el viaje en el tiempo es una característica básica de un universo giratorio. Probablemente por eso Einstein no estaba tan satisfecho con su presente.

Entonces … me parece que la situación descrita es imposible o la respuesta es ‘no … pero puedes hacer algunas cosas muy complicadas, ¡así que olvida las cosas de la fuerza centrífuga y ve a ver dinosaurios!’

No creo que sea diferente del universo parado y tú girando. La pregunta es ¿por qué siente alguna fuerza centrífuga? Por ejemplo: te paras en el polo norte y giras junto con la tierra. La fuerza que sientes (que es muy leve) es relativa a todo el universo. No es relativo a la tierra (que sería nulo). ¿Por qué? No soy físico, pero mi lectura me indica que este es un gran misterio, no explicado adecuadamente por ninguna teoría existente. Se llama Principio de Mach. Newton lo notó y pudo explicarlo por medio de un marco de referencia absoluto. Einstein eliminó el marco de referencia absoluto y no pudo explicarlo.

Depende de lo rápido que giraba. Recuerde que, si está en el centro de rotación, la única velocidad que importa es la velocidad de rotación. La Tierra gira una vez al día, orbita alrededor del Sol en una órbita al año y la galaxia gira una vez cada 200 millones de años. El más rápido de estos es demasiado lento para sentirse.

Si aceleramos la rotación del universo hasta donde pudieras sentirlo, todo se separaría. Entonces la fuerza centrífuga sería el menor de sus problemas.

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