Si Einstein demostró su teoría de la relatividad, ¿por qué entonces la ciencia no acepta universalmente esto sobre la versión de la gravedad de Newton?

La gravedad newtoniana nos llevó a la luna, y la gravedad newtoniana lleva todas nuestras sondas espaciales a donde necesitan ir.

El hecho es que la gravedad newtoniana es lo suficientemente precisa para la mayoría de las aplicaciones prácticas. La aplicación principal que necesita la relatividad general es el GPS.

No deberías pensar en la ciencia como la verdad absoluta. La ciencia es solo una mezcla de modelos. Algunos modelos son fáciles de usar pero menos precisos, algunos modelos son muy difíciles de usar pero mucho más precisos. Por supuesto, estos modelos deben ser consistentes entre sí.

En la práctica, utiliza el modelo más fácil de usar que sea lo suficientemente preciso para su aplicación.

Incluso para nuestros mejores modelos (como el Modelo estándar de física de partículas) pensamos en ellos como aproximaciones menos precisas a modelos mucho más precisos que aún no tenemos.

Las “teorías” de Einstein y Newton son modelos matemáticos.
Mientras estamos en la tierra, ambos modelos dan el mismo resultado. Einstein lo sabía y, por lo tanto, expuso tres pruebas que deberían hacerse antes de llegar a la conclusión de que la Relatividad General es el modelo correcto:

1. La precesión del perihelio de la órbita de Mercurio
2. la desviación de la luz por el sol
3. el desplazamiento al rojo gravitacional de la luz

En otras palabras, las pruebas se realizan observando circunstancias de gravedad extrema en lugar de la gravedad en la tierra. La diferencia entre los modelos solo se muestra cuando hay situaciones extremas. Si esto es cierto, deberíamos usar el modelo simple siempre que sea posible, ya que es lo suficientemente preciso para ese uso.

Supongamos que te doy una tarea. Dada una inversión de 100 cada año, 5% / año de interés fijo que agregamos a la inversión, ¿cuál es el valor de esta inversión en 40 años? Podemos hacer un cálculo rápido que muestra que obtenemos 4000.00 en contribuciones totales y unos 8700 intereses acumulados que dan un total de 12.700.

Ahora haré la misma pregunta, pero con un pequeño giro: ¿cuál es el valor de esta inversión en 40 años, medida en el dinero de hoy?
De repente, las cosas ya no son tan seguras porque, ¿cuál es el valor del dinero de hoy dado que tenemos inflación? Podemos asumir una inflación constante del 2%, pero esto no es lo que está sucediendo en nuestra economía. Las tasas varían, aunque en una sociedad occidental los bancos intentan mantener la inflación estable entre 1.5% y 2%.

Esto da tres modelos:

1. El modelo de valor neto, el inicial que muestra el valor de la inversión.
2. El modelo corregido de inflación fija, donde se supone que la inflación es constante
3. El modelo de corrección de inflación variable, donde se supone que la inflación es variable

No es que la respuesta que da el primer modelo sea incorrecta. Muestra el valor neto de la inversión y funciona de maravilla en situaciones donde la inflación es cercana a cero o no es importante.
El segundo modelo se utiliza cuando suponemos que la inflación es un factor, pero nos preocupa una estimación aproximada del valor real, el valor relativo del dinero.
El tercer modelo utilizará estadísticas para predecir un determinado resultado, cuanto menos segura sea la predicción, más seguros serán los límites y viceversa.

La pregunta es: qué modelo (s) enseñarás en la escuela secundaria (la información adicional en la pregunta).
Dado que la escuela secundaria está dirigida a la educación general, tiene sentido que las personas aprendan el primer modelo: el cálculo del interés compuesto. Si ahorras solo el dinero que obtienes X, cuando también ahorras los intereses obtienes Y.
Podría tener sentido incluir la inflación también. Las personas deben ser conscientes de que el valor de su inversión disminuye con el tiempo, dada la inflación positiva. Sus 100 hoy valen menos de 50 en 40 años, dada una inflación del 2%, a pesar de que el valor se mantuvo en 100.
¿Y el tercer modelo? ¿El modelo en el que podríamos estimar que es 98% seguro de que el valor de sus 100 hoy vale entre 60 y 40? ¿Y 99% seguro de que está entre 70 y 30?
Ese último modelo no es material de secundaria. Especialmente sin considerar que la inflación variable en este modelo es muy probable que sea un valor calculado por otras fórmulas y el resultado de esa fórmula se usa para calcular el modelo muchas veces, generando una serie de resultados que pueden evaluarse.
Un economista podría usar un modelo de este tipo para evaluar el posible impacto de eventos económicos estresantes como un Brexit [1] en una cartera de inversiones dirigida a inversiones a largo plazo (como pensiones o seguros de vida larga).

Un estudiante de secundaria podría comprender la complejidad cuando se explica de esta manera, pero poder hacer los cálculos no se ajusta al plan de estudios de la escuela secundaria que está dirigido a la educación general.
Lo mismo se aplica a la relatividad general. Es un modelo específico que es más preciso que el modelo de Newton en circunstancias extremas.

Notas al pie

[1] Retirada del Reino Unido de la Unión Europea

Primero, quiero verificar que comprenda bien la palabra “teoría”, ya que la palabra a menudo se usa incorrectamente en referencia a la ciencia. En el lenguaje común, “teoría” significa una idea, conjetura, corazonada, etc. Pero en ciencia, convertirse en una “teoría” es un gran logro: una teoría es una explicación integral de los hechos con poder predictivo en un marco que puede ser probado y incluso falsificado.

Entonces, como la evolución, los fenómenos de la relatividad son hechos. La evolución se explica por la teoría de la evolución, y los hechos de la relatividad se explican por la teoría de la relatividad.

Del mismo modo, la gravedad es un hecho con el que todos estamos familiarizados. La teoría de Newton explicó ese hecho muy bien para la escala de la experiencia humana, y el uso de cálculos de tipo newtoniano para cosas a escala humana a menudo es bastante bueno incluso hoy en día. (¡Pero! No para todo: el GPS no funcionaría con ninguna precisión si se basara solo en la teoría newtoniana y se basa en la precisión de la teoría de la relatividad).

La teoría de la relatividad de Einstein “derrocó” a la de Newton, ¡algo así! Realmente, lo que logró la teoría de la relatividad simplemente subsumió la teoría de Newton: la relatividad mostró que la física newtoniana es simplemente la descripción de un caso especial (o conjunto de casos) de una gama más completa de fenómenos que la relatividad puede describir, pero la teoría de Newton no puede.

Newton concibió la gravedad como una fuerza de atracción entre los objetos. Esa fuerza disminuyó con la distancia (de una manera muy geométrica) y fue afectada por las masas de los objetos involucrados. En contraste, Einstein concibió la gravedad como una deformación del espacio-tiempo causada por la masa.

Las diferentes concepciones tienen consecuencias muy diferentes. Para Newton, el camino de la luz estaría “doblado” por la gravedad de un objeto. Para Einstein, el camino de la luz es siempre “recto”, por lo que en un campo de gravedad la luz sigue, de manera recta, la curvatura del espacio-tiempo.

¿Puedes decir que una interpretación u otra es “correcta” (la mejor explicación de los hechos)? Si. Uno de los misterios que Einstein abordó fueron las irregularidades en la órbita de Mercurio. Las irregularidades no podían explicarse por la teoría newtoniana, pero sí por la relatividad.

De nuevo, no es que Newton se haya equivocado. Fue perfecto para la escala de la mayoría de la experiencia humana y gran parte de los fenómenos solares. Pero sus teorías no pudieron abordar el mayor rango de datos que han sido confirmados por la observación con mejores instrumentos, tecnología y experimentación. Newton fue uno de los mayores intelectos de la historia humana (además de ser bastante balsámico en ciertas áreas).

Y Einstein, bueno, su nombre es casi sinónimo de genio por una razón, aunque como Newton también tiene sus peculiaridades humanas.

1. Einstein no probó su teoría. Otras personas proporcionaron una fuerte evidencia experimental / observacional de ello.
2. Sí, la relatividad es universalmente aceptada en la comunidad científica.
3. La gravedad newtoniana se enseña en la escuela secundaria, porque la relatividad general es demasiado difícil para los estudiantes de secundaria. La gravedad newtoniana, aunque no es tan precisa como la relatividad general, ya es lo suficientemente precisa para la mayoría de los propósitos prácticos, como enviar hombres a la luna.

Déjame mostrarte la ecuación de movimiento de un satélite alrededor de un planeta bajo la gravedad newtoniana:

[matemáticas] \ ddot {\ mathbf r} = – \ dfrac {GM} {| {\ mathbf r} | ^ 3} {\ mathbf r}. [/ math]

Aquí, [math] G [/ math] es la constante de gravedad de Newton, [math] M [/ math] es la masa del planeta, [math] {\ mathbf r} [/ math] es el vector de posición del satélite en relación con el planeta centro de masa, y el overdot representa la diferenciación con respecto al tiempo.

Ahora déjame mostrarte la misma ecuación de movimiento con la corrección de orden más bajo en relatividad general:

[matemáticas] \ ddot {\ mathbf r} = – \ dfrac {GM} {| {\ mathbf r} | ^ 3} \ left [1+ \ dfrac {3v ^ 2} {c ^ 2} \ right] {\ mathbf r}. [/ math]

Eso es. Ese término [matemático] 3v ^ 2 / c ^ 2 [/ matemático] ([matemático] v [/ matemático] es la velocidad del satélite, [matemático] c [/ matemático] es la velocidad de la luz), lo que equivale a una corrección de aproximadamente dos partes en mil millones para satélites en órbita terrestre baja.

En comparación con esto, la magnitud de la corrección de orden más bajo debido a la oblatura de la Tierra es aproximadamente una parte en mil, que es un millón de veces mayor que las correcciones relativistas. Entonces, realmente no tiene sentido preocuparse por la teoría de la relatividad antes de aprender a expandir el potencial newtoniano en términos de armónicos esféricos y luego usar, por ejemplo, satélites para medir los coeficientes armónicos esféricos de la Tierra. Una vez hecho esto, puede comenzar a preocuparse por las pequeñas correcciones relativistas.

Entonces, no es que la ciencia no acepte universalmente la relatividad general. Es que en la mayoría de los escenarios prácticos, las correcciones debidas a la relatividad son tan pequeñas que es completamente suficiente usar la teoría newtoniana mucho más simple (en parte más simple porque las matemáticas involucradas son mucho más elementales) para los cálculos prácticos.

Recuerde, Einstein no invalidó a Newton … su teoría refinó la teoría de Newton, y lo hizo de una manera que el mismo Newton (que estaba muy preocupado por la naturaleza de “acción a distancia” de su teoría) lo hubiera apreciado.

Por cierto, no puedes probar una teoría física. Incluso si es matemáticamente autoconsistente, no hay garantía de que sus predicciones estén de acuerdo con el mundo real. Las predicciones de la teoría de Einstein han sido confirmadas, a veces con una precisión espectacular, pero eso no es lo mismo que una prueba.

Las teorías nunca se prueban como tales; pueden ser refutadas por experimentos que muestran que la Teoría no funciona como debería. En la mayoría de las aplicaciones, la expresión simple de Newton para la fuerza gravitacional funciona bien, solo cuando las condiciones son extremas, los cuerpos que se mueven a altas velocidades relativistas requieren cambios compensatorios, al igual que el hecho de que las grandes masas tienden a actuar sobre su propio campo gravitacional para crear más gravedad. Ninguna de las Teorías explica la gravedad, sin embargo, tanto la formulación de Newton como la Relatividad General son herramientas, a veces uno necesita una llave inglesa, otras veces un destornillador.

Cada teoría tiene un propósito, el de resolver problemas, pero ninguno está completo, ya que la esencia de ambas teorías depende del valor medido de G … ninguna teoría predice el valor de la constante gravitacional ” G ” … El valor de G debe insertarse en la ecuación de Newton para calcular la fuerza:

F = MG / r ^ 2

…… .y el valor medido de G debe insertarse en las ecuaciones destiladas de General Relativamente para calcular la curvatura hipotética.

dR = MG / 3c ^ 2

Ninguna de las dos teorías puede proporcionar una respuesta a “¿Qué es la gravedad?” Si los estudiantes de secundaria pudieran dominar la Teoría general: las horas y horas de esfuerzo matemático finalmente culminan en la facilidad para extraer resultados útiles de las ecuaciones del Tensor de Einstein, todavía tendrías No tengo idea de lo que causa la gravedad. Para mi dinero, la visión más reveladora de la gravedad se puede obtener al estudiar cómo Edward Milne y William McCrea pudieron usar las simples relaciones de energía de un cuerpo en caída libre, para derivar las complejas ecuaciones de gravedad destiladas de la Relatividad General. Los lectores tienen más interés, consulte el libro de Ted Harrison, “Cosmología, La ciencia del universo”, en las páginas 326 -337. Por un dólar también puede descargar el libro de Kindle “El origen de la gravedad”

La relatividad general ES universalmente aceptada como más correcta que la teoría de Newton. Pero eso no significa que debamos usarlo en todas las situaciones prácticas.

Para la enseñanza en la escuela secundaria, la teoría de Newton puede explicarse con las herramientas matemáticas que los estudiantes de ese nivel tienen a su disposición, y este estudio también forma una base para comprender una amplia variedad de física que incluso puede no involucrar la gravedad. Newton no solo estudió la gravedad, sino que también hizo contribuciones a las matemáticas y al método científico.

Pero incluso para los ingenieros y físicos profesionales, la relatividad general rara vez es la herramienta de elección. Es matemáticamente mucho más complejo que la gravedad newtoniana, y la precisión adicional que se obtiene no es útil para la mayoría de las aplicaciones.

En general, para cualquier problema de física, es importante comenzar eligiendo la herramienta correcta para el trabajo. ¿Necesito la complejidad de la teoría cuántica de campos para mi tarea? ¿Puedo sobrevivir con un tipo más simple de mecánica cuántica? ¿Será una aproximación semiclásica lo suficientemente buena? La idea es poder comparar los resultados experimentales con los cálculos teóricos, pero no sirve de nada una teoría que sea mucho más precisa que las mediciones que somos capaces de hacer, o más sofisticada que el modelo que estamos intentando construir. Elegir la herramienta incorrecta puede condenar un proyecto desde el principio, ya que se puede perder mucho tiempo en un análisis demasiado complejo de la situación.

En estos días, los físicos que se ocupan más de la relatividad general son los que esperan que pueda proporcionar algunas pistas para una comprensión más profunda del universo. Esos físicos que solo necesitan un cálculo de la gravedad rara vez lo necesitarán.

Dos razones:

a) La matemática de la teoría de la relatividad está más allá de lo que se enseña en la escuela secundaria. Si bien es probable que gran parte de esto pueda adaptarse para un nivel de escuela secundaria, aún necesita saber, al menos, cómo hacer cálculos en variedades generales.

b) Para la mayoría de las aplicaciones de ingeniería, la mecánica newtoniana es una aproximación perfectamente buena, y usar la teoría de la relatividad sería innecesariamente complicado.

Porque la mecánica newtoniana es más simple, más intuitiva y todo lo que la mayoría de las personas necesitará en sus vidas. La mecánica einsteiniana se simplifica a newtoniana en la mayoría de los casos que los no científicos encontrarán alguna vez.

Hay muchos casos en los que se enseña una versión simple de la ciencia o la historia en una etapa temprana, y la versión más compleja enseñó más tarde, y tal vez solo para aquellos que se especializan en el tema. La química, por ejemplo, comienza enseñando electrones como pequeños puntos que zumban alrededor del núcleo, y solo más tarde entra en la complejidad de las funciones de probabilidad de la mecánica cuántica. Esto produce numerosas preguntas confusas de aquellos que intentan explicar los efectos de la mecánica cuántica con el modelo little-pea.

La relatividad es un tema bastante espinoso, y aunque los dos primeros pasos son generalmente aceptados, el tercero no lo es.

El modelo más simple de nuestro mundo inmediato es E2H, es decir, el terreno bidimensional E2 que recorre millas, más la altura H que abarca una cantidad similar de pies. Como H tiene un cero real, podemos suponer que somos ‘el centro de las cosas’ y que Dios está ‘allá arriba’.

La progresión de E2H a S2H implica la curvatura de la tierra, que se hace más evidente cuando uno viaja mucho. La tierra todavía se toma como una geometría 2D, pero es mucho más compleja, y el error es más que los errores materiales normales al construir una casa.

S2H va a Se2H, lo que supone que la tierra es una esfera aplanada, y aquí el arte es tan complejo que se deja a las agencias especiales para jugar. Este es el geoide elíptico utilizado en topografía.

El espacio, hasta donde hemos viajado, es E3 con un ‘absoluto ahora’. La luz aún viaja a una velocidad finita, y esto debe tenerse en cuenta por teléfono, pero no viajamos lo suficientemente rápido para que 1-v² / c² sea muy diferente a 1, es decir, podemos usar física newtoniana y un teléfono lento .

La relatividad newtoniana une la geometría euclidiana E3 a un absoluto ahora T para hacer E3T. Este modelo es lo suficientemente bueno para que varias agencias espaciales envíen latas alrededor del sistema solar, y el límite de E3J cuando c es infinito. Dado que los efectos son del orden de 1- (v / c) ^ 2, y horriblemente complejos, no es el tipo de cosas que enseñan a los niños en la escuela.

La relatividad especial une E3 a T de una manera que crea una velocidad de luz común para todos los observadores, al convertir el tiempo en longitud a una velocidad de c, por lo que llamaremos a esto E3J. E3J surge bastante normal del electromagnetismo, que es como lo encontramos. Minkowski proporcionó la geometría necesaria para explicar E3J al suponer que el tiempo corre en una escala de longitud compleja (x² + y² + z² + (ict) ²).

Gravedad:

El modelo de flujo radiante reemplaza la acción a distancia y explica la ley del cuadrado inverso. Una carga Q es un hechizo de flujo f, que se irradia hacia afuera. Debido a que a una distancia r, no hay más sumas o restas, entonces D = f / R² = Q / k.R². El efecto real F = qE, se produce al convertir las fluxiones D en campos a la velocidad D = eE. La masa es un tipo de carga gravitacional, hay análogos gravitacionales de todos estos.

Se puede demostrar entonces que el campo es una fuente de energía radiante (vector de puntería) proporcional a ED, = eE². Si e es positivo (como en EM), entonces el campo contiene una energía positiva. Si e es negativo (como en la gravedad), entonces el campo contiene energía negativa. Es esto lo que confundió tanto a Faraday como a Maxwell de seguir este modelo. Heaviside ignoró este problema y continuó mostrando que si el campo viaja en un campo finito, hay campos coincidentes H y B, que H = cD y E = cB, que son causados ​​por cargas móviles y actúan sobre ellas.

SRT = E3J

El electromagnetismo supone una velocidad constante de las ondas, que por la relatividad de Newton, supone que hay un marco de referencia donde c es constante. Este es el éter (el éter es el medio que transporta las ondas, y -fer significa transportar el marco de referencia donde el éter todavía está).

La imposibilidad de encontrar el etherfer condujo a una variedad de personas que sugirieron soluciones, tales como dilatación del tiempo, contracción de la longitud, arrastre del éter o el marco, etc. Todo esto existió antes de 1900 (incluido el campo de la plataforma). Incluso mc² estaba ahí afuera.

Einstein lo puso sobre una base matemática. Minkowski proporcionó la geometría del espacio-tiempo, al convertir involutivamente T en icT que se convierte en longitud para mover v / c. No ‘explica’ la gravedad, que todavía estaba en el modelo E3T.

GRT

Einstein propuso un modelo donde la curvatura del espacio era tal que los círculos alrededor de un objeto pesado se incrementaban en el orden de 4GM / c². Esto significa que el círculo alrededor de la Tierra a 40,000 km, sería más largo en 16 mm que el radio sugiere.

El efecto de esto es que hay más espacio en la dirección de los objetos pesados, y la tensión del espacio es lo que hace que las cosas se muevan hacia el objeto pesado. La luz viaja en líneas rectas, aquí ‘recto’ significa dividir las pulgadas en lugar de los grados de la circunferencia, por lo que se ‘doblará’ como si fuera arrastrado por el objeto pesado. Esto se observó en el eclipse de 1919.

El hecho de que GRT necesita soluciones como “ materia oscura ” para hacer que las galaxias giren correctamente, y que tiene dificultades para explicar la forma de las galaxias (que deberían agruparse en una bola, como lo hicieron los planetas), debería haber sido suficiente advertencia.

GRT tiene un modelo de GEM que se llama modelo parametrizado.

Sin embargo:

Así como el campo radiante es un efecto geométrico puro en E3T, el campo geométrico que surge de E3J es crear una carga escalar y una carga vectorial (es decir, q, qv), que interactúan con el campo para producir D = qS, H = qv × S, y las formas relativas de D y H dependen del movimiento del espectador.

Las ecuaciones de maxwell pueden derivarse de las ecuaciones de jefimenko, que a su vez se han derivado de la noción de que los campos viajan a una velocidad finita (que es el factor métrico espacio-tiempo), y que la carga se conserva.

Esto significa que hay un efecto magnético de la gravedad (Jefimenko llama a esto co-gravedad, pero pasa por el gravitoelectromagnetismo y el campo de heaviside. Al igual que el magnetismo, actúa solo sobre la carga en movimiento y es causado por la carga en movimiento. También es repulsivo.

El efecto interesante de esto es que los rayos de luz que irradian desde los polos de los púlsares se explican exactamente por este modelo, y no por la curvatura. Así es la forma de las galaxias, y que la velocidad de rotación es bastante constante (es decir, no necesita materia oscura). También lo es la anomalía de Mercurio (que es causada por el movimiento apropiado de la tierra en un campo H causado por la rotación de la galaxia: indica una velocidad de 250 kms / s.

Aunque los fotones no tienen masa, sí tienen masa-momento y, por lo tanto, se ven afectados por el campo gravitacional B, que es suficiente para explicar la lente gravitacional.

Hill sugirió que la curvatura de la luz se debe a la gravedad que afecta la impedancia EM del espacio de manera subtitulada.

E3J es suficiente para explicar por qué la luna y muchas de las lunas de los planetas están bloqueadas por fases, generalmente para mostrar una sola cara hacia el centro. Esta es exactamente la razón que llevó a Jefimenko a mirar aquí. [El campo H actúa y es causado por cuerpos rotativos [es decir, en movimiento]].

El problema de la energía negativa desaparece si se supone que el potencial del espacio libre es c², y que la energía, como el voltaje, no es absoluta sino relativa: algo así como un potencial. La razón de que haya un número limitado de partículas básicas podría explicarse por la idea de que el espacio es de alguna manera ‘nudable’ en un número limitado de formas, y que estas se llenan de energía para formar partículas a una velocidad de E = mc².

Entonces:

E3J puede derivarse directamente de suponer que los campos viajan a una velocidad constante.

Si los campos son puramente una propiedad cinética del espacio-tiempo, entonces E3T y E3J, junto con la conservación de masa o carga, son suficientes para explicar tanto el electromagnetismo como la gravedad. No se necesita más curvatura del espacio.

Y dado que no podemos distinguir la diferencia entre GTR y E3J, no necesariamente tenemos que aceptar que GTR es el único modelo de relatividad. E3J se remonta al siglo XIX, pero solo se revivió recientemente.

La ciencia acepta universalmente la relatividad, es solo que las ecuaciones tienden hacia las aproximaciones newtonianas a bajas velocidades (pequeñas fracciones de la velocidad de la luz).

En este régimen (no relativista), la mecánica newtoniana es el conjunto apropiado de ecuaciones para usar: los errores más grandes en su sistema vendrán de otro lado (por ejemplo, ¿cómo está midiendo la velocidad?). Los errores se agregan en cuadratura, por lo que en general solo te importa el más grande.

Esto es exactamente como usar la termodinámica para describir grandes conjuntos de gases: ¡seguro que los fenómenos microscópicos son más ‘verdaderos’, pero no se puede usar una simulación gigante de un mol de gas para calcular las propiedades de volumen directamente!

Puede estar equivocado al comparar la validez de la teoría con su uso en el programa de estudios de la escuela secundaria. La teoría newtoniana se enseña en la escuela secundaria, simplemente porque es simple de entender. La relatividad es elegante, pero requiere un conocimiento previo de cosas como matrices y cálculos, para comprender completamente la teoría. La mecánica newtoniana puede expresarse sin matrices ni cálculos, incluso en cierta medida sin vectores. Y otro punto: a velocidades y energías moderadas, la física newtoniana da resultados cercanos a la relatividad. Moderado, como en, las situaciones de la vida real. No es que, dado que la mecánica newtoniana no es una imagen precisa de la realidad, debe ser reemplazada por la relatividad. Es más una cuestión de conveniencia. Ahora, ¿sería más fácil analizar las fuerzas en un puente usando la Relatividad o la mecánica newtoniana? Técnicamente deberías usar la relatividad. Pero la mecánica newtoniana da la misma respuesta más rápido.

Simplemente porque la teoría de la gravitación de Newton es mucho más fácil de conceptualizar y utilizar en circunstancias cotidianas que la Teoría general de la relatividad de Einstein. Por ejemplo, está dentro del alcance de las matemáticas de la escuela secundaria poder abordar la teoría de Newton en cosas como el vuelo de una bala de cañón.

Sin embargo, la Teoría general de la relatividad de Einstein (GToR) requiere un nivel de matemáticas que es mucho más difícil que cualquier cosa que los estudiantes de secundaria puedan encontrar. Si bien es posible hablar sobre algunos de los principios (como la equivalencia de la gravedad y la aceleración en el famoso experimento de pensamiento de hombre en un ascensor o caja de aceleración) o dibujar algunas metáforas bastante engañosas (como el modelo de “lámina de goma” ), esto no es fácil de conceptualizar. En el mejor de los casos, se puede transmitir algún tipo de comprensión del espacio-tiempo curvo, pero sin las matemáticas avanzadas es imposible hacer el tipo de cálculos que los estudiantes de secundaria pueden abordar en la teoría de Newton.

En resumen, el GToR es difícil, conceptual y matemáticamente y / o de utilidad limitada en la vida real. La teoría de Newton es relativamente fácil de apreciar y hacer cálculos útiles con.

Incluso puede ver esto en Quora, donde (la mayoría) las respuestas relacionadas con la gravedad parecen tratar con la interpretación newtoniana. El regalo es cuando alguien habla de la “fuerza” de la gravitación. En el GToR, la gravedad no es una fuerza en absoluto y donde la percibimos como tal, es realmente la fuerza de resistir el movimiento natural de un cuerpo a lo largo de una geodésica.

nótese bien. Debo agregar que Einstein en realidad no demostró nada sobre la gravedad. Las teorías en la ciencia en realidad no pueden probar nada. Lo que hacen es crear un modelo que (esperamos) sea consistente con los hechos científicos y pueda hacer predicciones. Las teorías científicas solo pueden ser refutadas por observación o experimentación. Lo que podemos decir es que el GToR de Einstein resolvió con éxito algunas de las fallas en la teoría de la gravitación de Newton (como su inconsistencia con la órbita observada de Mercurio) y luego pronosticó (con éxito) cosas tales como la curvatura de la luz (o más bien, lo que percibimos como la curvatura de la luz, pero que en realidad es una manifestación de la curvatura del espacio-tiempo en masa). Además, la teoría de Einstein (a pesar de sus matemáticas difíciles) es inherentemente más elegante que la teoría de Newton. Como tal, la teoría de Einstein suplantó a la de Newton, pero también es cierto decir que esta última es mucho, mucho más importante en la ingeniería cotidiana (aunque se requiere el GToR para cosas como el ajuste fino del posicionamiento GPS).

La gravedad de Newton es incompleta porque dice lo que hace la gravedad (en condiciones no extremas), no dice qué es la gravedad; esto realmente molestó al propio Newton. La relatividad general de Einstein no solo dice lo que hace la gravedad (en todas las condiciones probadas hasta la fecha), sino que dice qué es la gravedad; una deformación del espacio y el tiempo. La gravedad de Newton no predice correctamente el movimiento de los objetos bajo una gravedad fuerte; no puede predecir correctamente el movimiento del planeta Mercurio. La gravedad de Newton no muestra que los efectos de la gravedad viajan a la velocidad de la luz. Por ejemplo, si el sol desapareciera en un instante, nosotros en la Tierra no nos daríamos cuenta de que el sol había desaparecido, ya que aún veríamos su luz hasta ocho minutos después del evento, y la Tierra aún sentiría su gravedad y permanecería en órbita por ocho minutos; después de lo cual saldría tangencialmente de su órbita.

Además, la relatividad general de Einstein subsume la gravedad de Newton; Si las ecuaciones de la relatividad general se simplifican, se reducen a la gravedad de Newton.

Los verdaderos científicos establecen sus creencias en base a la evidencia objetiva obtenida de la medición empírica; la evidencia es clara, Einstein triunfa sobre Newton.

Para simplificarlo, puede resultarle útil comprender la diferencia entre una ley y una teoría. Al menos así es como lo entendí. Hay una razón por la cual la Ley de Gravitación de Newton se enseña junto con la Teoría de la gravedad de Einstiens.

La Ley de Newton (G) le dice qué sucede o QUÉ se espera que suceda entre dos cuerpos de una determinada masa cuando se colocan a una cierta distancia entre sí, no explica POR QUÉ. La Ley de Newton explica la relación entre las masas de dos cuerpos y la distancia entre ellos. Si bien es preciso en los escenarios más relevantes, no proporciona ninguna explicación de por qué es preciso.

¿Alguna vez se preguntó por qué una masa mayor atrae a masas más pequeñas cuando están más cerca pero este efecto de atracción se debilita con la distancia?

Ahí es donde la Teoría de la Relatividad de Einsteins viene al rescate. Explica POR QUÉ lo que Newton describe como una ‘Fuerza’ llamada ‘gravedad’ existe entre dos objetos de masa a una distancia el uno del otro. La teoría en parte explica que Mass afecta lo que Einstein llama Espacio-Tiempo que conduce a ‘Efectos’ gravitacionales. No explica cómo o por qué.

Creo que los dos conceptos descritos anteriormente son piezas más pequeñas de un rompecabezas más grande, ambos se completan entre sí, pero aún están incompletos cuando ves una imagen más grande. Todo esto habla de que GR tiene las respuestas (pero no se enseña en la escuela secundaria debido a la complejidad de las matemáticas utilizadas), lo que hace que suene más superior que Newton’s Gravity es BS. El propio Einstein dijo una vez: “Si no puedes explicárselo a un niño, no lo entiendes tú mismo”.

Entonces, ¿qué es la gravedad? ¿Es una fuerza o un efecto imaginario del movimiento de cuerpos masivos o un efecto que surge debido a la curvatura del espacio-tiempo?

La verdad es que la Ciencia puede tener algunas de las respuestas, pero no todas (en un momento dado), pero seguramente tiene un buen sistema que garantizará que las personas que no respondan serán respondidas algún día. Y si necesita comprender todos los ‘Cómo y por qué’, necesita saber no solo ‘dónde llegamos’ sino también ‘cómo llegamos allí’.

Nota: Lo anterior es un resumen de mi comprensión de todo lo que he leído, en mis propias palabras, si alguna oración está mal enmarcada y contradice los hechos establecidos, siéntase libre de señalar para que pueda corregir mi comprensión. Incluso de lo contrario, me gustaría recomendar un libro que pueda ayudar a responder esta pregunta en palabras mucho mejores con más detalles pero con absoluta simplicidad: ‘Gravity’ de George Gamov.

Tiempo para algo de mecánica cuántica.

Todo es una ola. Literalmente todo.
Puedes modelar cada partícula como una onda, lo que te dice mucho al respecto. La onda determina la probabilidad de encontrar una determinada partícula en un determinado lugar. En resumen, si tienes mucha suerte, una partícula puede, cuando se mide, saltar repentinamente un metro, o incluso una milla, hacia la izquierda.

De Verdad.

La luz, por ejemplo, se comporta así, por lo que ves esos bonitos patrones en la pared en el experimento de la doble rendija.
(Es un poco difícil de explicar en el acto).

En resumen, hay una pequeña posibilidad de que un puente se teletransporte de repente una milla al este.

¿Has escuchado lo que te he dicho? Un puente tiene una pequeña posibilidad de ser teletransportado una milla al este .

¿Alguna vez has visto un teletransporte de puente? ¿Como en realidad?

Por supuesto no. Las posibilidades de que esto ocurra son tan escasas que simplemente las ignoramos. El mundo cuántico tiene un impacto muy bajo en las macroestructuras actuales (a menos que entres en computadoras cuánticas).

La misma teoría se aplica a la relatividad. Si viaja 72 km / h, o 20 m / s, la relatividad y la física newtoniana difieren 0,000000000001%. La mayoría de las personas no sienten la diferencia entre 70 y 75 km / h.

Realmente no necesitamos precisión extrema, y ​​si lo hacemos, estamos viajando a velocidades relativistas de todos modos.

Al igual que no tenemos en cuenta que un puente se teletransporta de repente.

“Todos los modelos están equivocados, pero algunos modelos son útiles”.

Debemos tener esto en cuenta al pensar en la ciencia porque siempre está avanzando. Si bien la teoría de la relatividad de Einstein es una forma mucho mejor de describir la gravedad, la idea de Newton de la gravedad como una fuerza también funciona bastante bien.

Las Leyes de Newton describen correctamente todo en la Tierra y en nuestro sistema solar. * Necesitamos la teoría de la relatividad cuando observamos las interacciones de las galaxias. Los científicos (es decir, los astrofísicos) que trabajan a gran escala utilizan la teoría de Einstein. Los científicos que trabajan en escalas más pequeñas no tienen que hacerlo.

F = ma es mucho más simple que la geometría diferencial.

* Esto es técnicamente falso. Cuando usamos la vista de Newton, nuestra predicción de la órbita de Mercurio se desvanece en cantidades insignificantes. Los cálculos de Einstein eliminan este error.

¿Qué chiflado te dijo que los científicos no aceptan universalmente la relatividad especial y / o general?

No se enseñan en las escuelas secundarias en su mayor parte porque:

• La gravedad y la mecánica de Newton funcionan bien para casi todo en nuestra vida diaria (excepto el GPS)
• Solo algunos estudiantes de secundaria, no todos, podían manejar parte de las matemáticas en relatividad especial.
• Muy pocas personas, y ni siquiera todos los estudiantes de posgrado en física pueden manejar las matemáticas detrás de la relatividad general.

Apuesto a que al menos algunas clases de física de la escuela secundaria, y ciertamente las clases de AP, discuten la relatividad especial y tal vez incluso general de una manera cualitativa, solo porque es divertido e interesante y, por lo tanto, quizás motivador. Pero no es realmente útil, excepto para los físicos en ciertos campos.

A los estudiantes de secundaria se les enseña mecánica clásica porque modela el mundo con alta precisión en situaciones cotidianas como las que se estudian en clase. Además, prácticamente ningún estudiante de secundaria es lo suficientemente competente en matemáticas para hacer algo significativo dentro del contenido de la relatividad general (por ejemplo, análisis de tensor y geometría diferencial).

La teoría de la relatividad más precisa y completa a menudo es demasiado complicada para justificar su uso para aumentar el poder predictivo solo marginalmente.