Según Einstein, la gravedad es una distorsión del espacio / tiempo. ¿Es el magnetismo también una distorsión del espacio / tiempo?

Las cargas eléctricas y los imanes de hecho “distorsionan el espacio”, pero esto sucede en un par de niveles.

Primero, una palabra de fondo. Según la mejor teoría actual de la gravitación, que figura en la famosa teoría general de la relatividad de Albert Einstein, un campo gravitacional representa una curvatura del espacio-tiempo, en lugar de una distorsión. Cualquier cosa que lleve energía, impulso y tensiones es una fuente de un campo gravitacional, es decir, una curvatura del espacio-tiempo.

Las cargas eléctricas y los imanes son manifestaciones de ciertos tipos de materia, en particular los electrones. Dado que la materia transporta energía (a través de la famosa relación de Einstein de que la energía es masa multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado), dichos objetos tendrán un campo gravitacional y distorsionarán el espacio-tiempo. Entonces, una forma en que una carga o un imán distorsionará el espacio-tiempo es en virtud de su materia. Esa respuesta puede no parecer demasiado impresionante, pero hay más.

Verá, los campos electromagnéticos mismos transportan energía (y momento y tensiones). Así, el campo electromagnético lleva impulso. Debido a que un campo electromagnético contiene energía, momento, etc., producirá un campo gravitacional propio. Este campo gravitacional es adicional al producido por la materia de la carga o el imán.

Ciertamente parece que debería ser, ¿no? No es precisamente una distorsión del espacio-tiempo, sino una distorsión de, bueno, algo similar. Mucha gente lo ha intentado, incluido el propio Einstein, pero sin resultados convincentes.

Si Newton hubiera tenido razón acerca de la gravedad, las cosas serían geniales. Podríamos tener gravitones zigzagueando, parcharlo para la velocidad de los gravitones en c , y estaríamos listos. Tendríamos cuatro fuerzas, y todo sería color de rosa. Podríamos unificarlos fácilmente en el tiempo y con mayores densidades de energía. Tal vez incluso alguien muy inteligente pueda encontrar una correlación con números de dimensiones postcomplejos. Una jerarquía de “fuerzas” con cada edificio según las condiciones mantenidas por las condiciones de los más simples tiene cierto atractivo. Entonces, por supuesto, los fotones, que constituyen la fuerza electromagnética, siguen las reglas ya dictadas por la gravedad, pero no están dobladas por la fuerza electromagnética, y así sucesivamente arriba y abajo de la jerarquía. Eso tiene una estética que encuentro intrigante, pero tenemos que tener cuidado de no caer en la madriguera del conejo de Kepler.

El problema es que a Einstein le fue mejor que a Newton, y tenemos esta gran Relatividad general que funciona fabulosamente, pero la concepción de la gravedad es muy diferente. ¿Cuándo es una fuerza no una fuerza? Cuando es un GR. Una de estas cosas no es como las demás…

Incluso aparte de la unificación de las cuatro “fuerzas”, hay muy buenas razones para creer que debería haber descripciones similares de las cuatro. Todo en el universo debería tener un aspecto cuántico, de lo contrario, todo el universo se rompería. Entonces debería haber un modelo de gravitón para la gravedad. También debería haber una explicación clásica de tipo electromagnético para el electromagnetismo. Llegar a tal punto hasta ahora ha eludido a una enorme cantidad de personas muy brillantes.

Tal vez hay una concepción de las otras tres fuerzas que es como GR. Sin embargo, la gravedad es posiblemente la más simple, y la matemática de GR ya es tan complicada que las personas pasan toda su carrera categorizando posibles soluciones analíticas que aún no se han encontrado. Una descripción similar del electromagnetismo, y mucho menos débil y fuerte, parece que debería ser mucho más complejo.

También teníamos la pistola humeante de la precesión de Mercurio para alejarnos de la gravedad newtoniana, que por lo demás era una aproximación bastante útil. Tal vez hay una pistola humeante para el electromagnetismo, y las descripciones actuales del electromagnetismo resultan estar un poco equivocadas, pero aún no hemos visto una. Tal vez solo sucede bajo condiciones tan extrañas que nunca lo veremos. Es difícil distinguir entre algo que no existe y algo que simplemente no se ha visto.

Lo poco que podemos decir es que el magnetismo per se es el resultado de efectos relativistas sobre las cargas en movimiento. También es una relatividad bastante simple, fácilmente comprensible bajo Relatividad especial. Una serie de cargas en movimiento está contratada por Lorentz, por lo que habrá muchas más cerca cuando se muevan, porque el espacio entre las cargas será más corto. Cualquier niño con una celda seca y mucho alambre puede demostrarlo. Pero eso no es lo suficientemente satisfactorio.

La fuerza electromagnética es una de las fuerzas físicas fundamentales. Ha sido descrito por Faraday y Maxwell. No hay deformación del espacio-tiempo involucrado. La partícula mensajera es el fotón.

No. Se hizo entonces que a los físicos les habría resultado fácil unificar las descripciones de las cuatro fuerzas fundamentales en una sola teoría de todo.

La gravedad no es la distorsión del espacio-tiempo. Más bien, es una función de la distorsión (que es causada por una masa que se mueve a través del espacio).