¿Por qué la gravedad dobla el espacio?

No estaba completamente satisfecho con mi respuesta anterior de solo texto: esta pregunta necesita una respuesta más gráfica. Pero primero, déjenme decir esto: la gravedad no es una fuerza según la teoría general de la relatividad. Según GR, los objetos se mueven en el espacio-tiempo de 4 dimensiones no porque se vean obligados a moverse por algún tirón o empuje invisible, sino porque no hay nada más que puedan hacer. En realidad, solo están obedeciendo la ley de inercia, siguiendo el camino más simple posible en ausencia de cualquier fuerza externa. Bastante chit chat.

Contempla mi imaginación de un espacio-tiempo tridimensional -:

No soy demasiado bueno para dibujar imágenes en 4 dimensiones, así que me he limitado a un espacio-tiempo 3D imaginario. Imagine un universo con solo 2 dimensiones espaciales y una dimensión de tiempo. Por ejemplo, para las hormigas, el mundo es esencialmente bidimensional, así que pensemos en nosotros como hormigas súper inteligentes que están tratando de entender GR.

La superficie limitada en la imagen de arriba es una sección del universo 2D, y el tiempo es la tercera dimensión (en nuestro universo real tenemos 3 dimensiones espaciales y una para el tiempo). Se dobla hacia adentro debido a la gran masa en el centro. Observe que también se dobla a lo largo de la dimensión de tiempo, no solo a lo largo de la superficie xy. Esto es vital: la masa y la energía doblan todo el espacio-tiempo 4D (3D en este caso), no solo las dimensiones del espacio.

Una pequeña masa comienza en el borde superior a la izquierda. A medida que el tiempo avanza hacia la derecha, la línea mundial de la partícula también se moverá hacia la derecha. Después de todo, la partícula no puede permanecer en t = 0 para siempre. Sin embargo, la partícula no puede salir de las 2 dimensiones del espacio, obviamente. Está obligado a permanecer en la superficie xy, después de todo, eso es todo el espacio que hay en este universo.

Entonces, debido al movimiento de la partícula a lo largo de la dimensión del tiempo (a lo largo de la cual debe moverse), la partícula se mueve también en las dimensiones del espacio hacia la masa que está distorsionando el espacio-tiempo. No se necesita fuerza para moverlo, de hecho, se necesitaría una fuerza para evitar que se mueva. Tal fuerza externa probablemente haría que el tiempo del espacio local alrededor de la partícula se aplanase, introduzca un paso en la pendiente descendente si desea visualizarlo gráficamente, jugando con el tensor de energía de estrés en esa región. (Tome esta última declaración con una pizca de sal, no soy un experto en esto)

Por supuesto, esta es una imagen simplificada y la forma real en que un cuerpo masivo dobla el espacio-tiempo 4D es más complejo, pero esta es la idea general. La partícula más pequeña se está moviendo a lo largo de la geodésica.

Observe que la dimensión del tiempo no es exactamente perpendicular a la superficie xy, sino que se inclina hacia ella. Eso es causado por la masa. Si no hubiera masa central, y esto fuera esencialmente un espacio-tiempo plano, el eje del tiempo habría sido perpendicular al plano xy y, por lo tanto, la línea mundial de esta partícula habría sido un punto en x = 0, y = 0. La deformación del espacio-tiempo por la masa central hace que el eje del tiempo se doble hacia adentro hacia las dimensiones del espacio, haciendo que la partícula que se estaba moviendo a lo largo del eje del tiempo ahora también se mueva en el espacio.

Antes de Newton, tal vez todos daban por sentado la gravedad y no les importaba lo que mantenía a la luna donde estaba.

Newton pensó que es como si algo tirara de las cosas al centro de la tierra y eso se aplica a todo lo que tiene masa. Llamémoslo la fuerza de la gravedad.

Einstein dijo, bueno, si todo está sujeto a la gravedad, ¿por qué tenerlo? ¿Por qué no decir que lo que antes se llamaba gravedad y especialmente la fuerza de la gravedad es, en cambio, parte del espacio-tiempo? No se necesitan fuerzas porque toda la masa se comporta exactamente de la misma manera.

Podría ser que ninguna de estas vistas sea correcta PERO. Newton le permitió explicar muchas observaciones previamente inexplicables.

Einstein le permitió explicar aún más con menos maquinaria, por lo que hasta ahora es la teoría preferida.

No uso ese ‘por qué’ es una buena pregunta a menos que haya algunas observaciones inexplicables que podrían beneficiarse de tal conocimiento.

La teoría de la relatividad general de Einstein dice que la geometría (piense “forma”) del espacio-tiempo está relacionada con la distribución de masa y energía en esa geometría. La geometría del espacio-tiempo puede curvarse (para entender esto completamente, necesitará leer / cursos serios sobre geometría riemanniana y en particular la noción de curvatura riemanniana) y, en particular, la distribución de masa y energía en el espacio-tiempo, en virtud de las ecuaciones de campo de Einstein, (¡ no E = MC ^ 2!) determina la forma del espacio-tiempo. En particular, esta forma se puede curvar en un sentido riemanniano, y la curvatura se origina por (se origina como resultado de) la distribución de masa / energía.

Comprender el espacio-tiempo y las ideas clave de la relatividad general no es algo que suceda rápidamente. Lleva años de arduo estudio, paciencia y curiosidad, pero por formidables que sean las matemáticas, cualquier persona con el impulso de comprenderlo puede comprenderlo en última instancia 🙂

Tienes toda la razón.

Ahora, hablemos sobre algunas cosas útiles que inmediatamente le harán comprender todo el escenario.

Recuerda esto:

GM / R ^ 2 = g, donde ‘M’ es la masa del cuerpo, ‘R’ es el radio del cuerpo y ‘g’ es su gravedad. Tomando ejemplo de la Tierra;

La masa y el radio de la Tierra traerán ‘g’ igual a 9.8 m / s ^ 2.

Según la equivalencia de masa-energía de Einstein, E = mc ^ 2. Esto significa que la energía en reposo de la Tierra es Mc ^ 2. Esta energía es responsable de la flexión de la tela del espacio-tiempo.

Ahora, tomemos un ejemplo de una manzana.

Recuerde, una manzana tiene masa en reposo. Esto trae su energía de descanso. Esta energía de reposo es responsable de doblar la tela del espacio-tiempo en el espacio. Por lo tanto, incluso si una manzana está en el espacio exterior, tiene una masa en reposo o energía en reposo que crea inmediatamente la flexión de la tela del espacio-tiempo.

Es absurdo La gravedad no ejerce su fuerza sobre la masa de una partícula, sino que ralentiza el tiempo o dobla el espacio. Es simplemente triste: se han asaltado generaciones, se ha perdido tiempo y recursos, se ha puesto en peligro el futuro humano. Las mentiras se hacen verdad y la verdad se toma como mentiras. La ropa nueva del Emperador debe estar al descubierto, antes de que sea demasiado tarde. Salva a nuestros hijos, salva nuestra ciencia, salva nuestro futuro.

El tejido espacio-temporal es simplemente una analogía bidimensional del espacio tridimensional.

Se supone que debes mirar la vista superior del experimento de la lámina elástica. La curvatura del espacio-tiempo no es hacia abajo sino hacia adentro en la masa.

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