¿Por qué la presencia de masa en un volumen de espacio-tiempo tiene un efecto gravitacional en ese espacio-tiempo, cambiando efectivamente su topografía 4D?

La gravedad newtoniana (la ley del cuadrado inverso a la que te refieres) es una aproximación a la teoría general de la relatividad de Einstein. El primero no implica que haya un espacio-tiempo o que la masa lo distorsione.

Una hipótesis interesante, pero lo mínimo que debes hacer es resolver las matemáticas y mostrarlas de forma directa mediante argumentos (en lugar de agitar las manos conceptualmente aquí).

En cuanto a la pregunta real … es un poco como preguntar por qué viajan los fotones a la velocidad de la luz. ¿Por qué funciona la relatividad? No creo que haya una respuesta concluyente en este momento (estamos hablando de física, no de teorías matemáticas que no tienen respaldo experimental (teoría de cuerdas, te estoy mirando)).

No creo que sepamos si la masa deforma el espacio-tiempo. La mejor teoría gravitacional que tenemos es GR, y que modela el universo geométricamente, con curva espacio-masa de energía / energía. Esta teoría es muy exitosa, pasando todas las pruebas experimentales con gran éxito, pero eso no significa que sea la forma en que realmente funciona la naturaleza. Después de todo, la gravedad newtoniana tuvo mucho éxito durante más de doscientos años y, como señala Hadayat, no tiene el concepto de espacio-tiempo curvo.

Con problemas de falta de materia oscura y expansión de energía oscura, las personas están tratando de modificar GR para que no tengamos que encontrar el 96% faltante del universo, no particularmente exitosamente como lo entiendo. Antes de eso, Feynman en sus conferencias sobre gravitación rechazó el enfoque geométrico y trató de explicarlo todo como otra teoría cuántica de campos. Tampoco pudo proporcionar una solución completa. Quizás no sea la masa la que deforma el espacio directamente, sino algo aliado, como el campo de Higgs (para elegir un ejemplo de actualidad). O tal vez el espacio no está deformado en absoluto, y la relación entre los objetos no es lo que pensamos. Quizás todos estamos en una simulación por computadora.

Pero hasta que aparezca algo mejor que responda preguntas que GR no pueda, así como todas las preguntas que pueda, es más fácil pensar en el universo en términos de la mejor teoría actual.