¿Existe una teoría sobre el espacio y la gravedad que retrata el espacio como una fuerza constante que actúa sobre la materia y la energía?

Gracias por A2A.

Para llegar a una teoría matemática predictiva, debe tener una noción más precisa de lo que es “espacio” y de lo que significa que sea “denso” o “desplazado”. No conozco ninguna teoría matemática que haga exactamente eso de una manera que sea consistente con todos los datos de observación.

Sin embargo, la teoría general de la relatividad (GR) proporciona una descripción muy coherente y coherente de la gravedad en todas las escalas de longitud menos las más pequeñas, y la idea principal es vagamente similar a lo que parece estar hablando. (lo que sigue es un lenguaje posiblemente simplificado)

La mecánica newtoniana ordinaria describe la dinámica de partículas y campos en el llamado espacio cartesiano “plano” con ejes x, y, z que nos enseñan en las escuelas secundarias; con lo cual quiero decir que todas las ecuaciones de movimiento tienen x, y, z como parámetros independientes.

En términos más simples, GR extiende la mecánica newtoniana a una noción más general del espacio, pasando del espacio cartesiano 3D [1] a lo que los matemáticos llaman “múltiple” (y la gente normal llama “espacio curvo”). Puedes pensar en una variedad como un collage de muchos, muchos espacios cartesianos individuales. La superficie de la tierra es un ejemplo perfecto: no se puede describir toda la superficie en términos de un sistema cartesiano (2D), sin embargo, pequeñas partes de ella (por ejemplo, la isla de Manhattan) se pueden tratar como un espacio de coordenadas xy (calles y avenidas).

El punto de todo esto es que ahora podemos hacer física en una variedad con cambios (relativamente) menores en las matemáticas subyacentes. Resulta que muchas de las complicaciones necesarias de lidiar con el espacio curvo pueden manejarse usando el objeto conocido como tensor métrico (vea Tensor métrico (relatividad general)) que básicamente le dice cómo cambian sus coordenadas “locales” cuando muévase a través de su superficie (piense que se mueve desde la grilla de Manhattan a la grilla de Filadelfia)

Las ecuaciones de campo de Einstein le dicen que la presencia de materia o energía (dada por el tensor de energía de estrés) afecta al tensor métrico o, en términos coloquiales, esa materia / energía hace que el espacio se “curve”. Una consecuencia de esto es que la gravedad no es realmente una “fuerza” per se, sino solo una manifestación del hecho de que los objetos masivos están deformando el espacio a su alrededor.

TL; DR Ya existe una teoría consistente de la gravedad llamada relatividad general que incluye una definición precisa del espacio y que proporciona una descripción simple (pero predictiva) de la gravedad.

Espero que ayude.
Descargo de responsabilidad: mi conocimiento de GR está limitado a 1/2 semestre en la universidad, es muy posible que haya errores de hecho arriba.

[1] He ignorado la idea del espacio-tiempo a lo largo de la respuesta, para explicarlo simplemente reemplaza la palabra “espacio cartesiano” con “espacio minkowskiano” en todas partes.

Acepte mis disculpas por la respuesta tardía.

Si el espacio actuara como la materia, entonces sí, un área más densa del espacio separaría las partículas. Sin embargo, la idea es lo contrario. Mi hipótesis es que la masa y el espacio se empujan entre sí, lo que resulta en nuestra observación que llamamos gravedad.

Entiendo la relación entre masa y tamaño. A nivel cuántico, el tamaño no es un gran problema. Los libros de ciencias intentan ilustrar ideas sobre el núcleo de un átomo, pero en realidad los protones y los neutrones están hechos de piezas más pequeñas, que están compuestas completamente de energía, y la fuerza que representan se entiende como su tamaño, pero podría explicarse más correctamente como espacio vacio. No me preocupo por el tamaño, solo por la masa y la energía. Mi hipótesis con respecto al espacio, la masa y la gravedad se refiere solo a la repulsión del espacio a la masa / energía, y no por el tamaño de las partículas.

¡Buen pensamiento! Hay un problema en su hipótesis. Cuando las partículas se reducen a niveles cuánticos en tamaño, vemos que el tamaño tiene poca relación con la masa de una partícula. Para que esta fuerza hecha por el desplazamiento del espacio sea plausible, el espacio aplicaría lógicamente una fuerza mayor a una partícula más grande, dándole más masa. Sin embargo, no es así como lo vemos. El tamaño de partícula y la masa de partícula casi no tienen correlación a niveles cuánticos.

También en lo que respecta a su idea sobre la gravedad. Un área de espacio más densa alrededor de una partícula significaría que las partículas se expandirían entre sí, no se atraerían. Tendríamos una fuerza que haría que la materia se alejara de otra materia.

Espero que esto ayude. Escribí esto desde mi teléfono móvil, ¡así que espero que sean solo algunas ideas aproximadas que guíen su pensamiento!

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