¿La gravedad es causada por la curvatura del espacio-tiempo?

La mayoría de la gente piensa eso, pero en la teoría cuántica de campos (mi teoría favorita) es al revés: la gravedad causa curvatura. Como de costumbre, haré una copia y pega de mi libro (ver quantum-field-theory.net):

En la mayoría de las presentaciones de física hoy se nos dice que la gravedad es causada por la “curvatura del espacio-tiempo”. Esta no era la opinión de Einstein, ni es la opinión de QFT. Einstein creía que la gravedad es un campo de fuerza, no muy diferente del campo electromagnético.

[Hay] un campo de fuerza, a saber, el campo gravitacional, que posee la notable propiedad de impartir la misma aceleración a todos los cuerpos. – Albert Einstein (E1923, p. 114)

La idea de la curvatura espacio-temporal, como el concepto de cuatro dimensiones, tuvo su origen en las matemáticas. Al buscar un método matemático que pudiera incorporar su Principio de equivalencia, Einstein fue llevado a las ecuaciones de la geometría riemanniana. Y sí, estas ecuaciones describen la curvatura de cuatro dimensiones, para aquellos que pueden visualizarla. Los matemáticos no están limitados por restricciones físicas; Las ecuaciones que tienen un significado físico en tres dimensiones pueden generalizarse algebraicamente a cualquier cantidad de dimensiones. Pero cuando haces esto, estás lidiando con álgebra, no con geometría.

Para aquellos que tienen inclinaciones geométricas, dos dimensiones es muy fácil, la rutina de tres dimensiones y cuatro dimensiones imposibles. Pero para aquellos que piensan algebraicamente, dos, tres o cuatro dimensiones son solo ejemplos particulares de espacios con cualquier cantidad de dimensiones. En este sentido, Riemann era un algebraista. – J. Schwinger

Debido a que esta es una pregunta tan controvertida, citaré a otros dos premios Nobel que expresaron ideas similares:

Podemos describir la relatividad general usando cualquiera de las dos ideas matemáticamente equivalentes: espacio-tiempo curvo o campo métrico. A los matemáticos, místicos y especialistas en relatividad general les gusta la vista geométrica por su elegancia. Los físicos entrenados en la tradición más empírica de la física de alta energía y la teoría cuántica de campos tienden a preferir la vista de campo … Más importante, como veremos en un momento, la vista de campo hace que la teoría de la gravedad de Einstein se parezca más a las otras teorías exitosas de física fundamental, por lo que es más fácil trabajar hacia una descripción completamente integrada y unificada de todas las leyes. Como probablemente puedas ver, soy un hombre de campo. – F. Wilczek

Ciertamente, es un hecho histórico que cuando Albert Einstein estaba trabajando en la relatividad general, había a la mano un formalismo matemático preexistente, el de la geometría riemanniana, que podía hacerse cargo de todo. Sin embargo, este hecho histórico no significa que la esencia de la relatividad general consista necesariamente en la aplicación de la geometría riemanniana al espacio físico y al tiempo. En mi opinión, es mucho más útil considerar la relatividad general sobre todo como una teoría de la gravitación, cuya conexión con la geometría surge de las propiedades empíricas peculiares de la gravitación. – S. Weinberg

Un físico amigo mío lo expresó de manera más sucinta: “¿Por qué Dios inventaría un mecanismo diferente para otra fuerza?”

Decir que “existe un espacio-tiempo y la materia / energía cambia su estructura” es la única interpretación de GR, con lo que Einstein no estuvo de acuerdo. Einsten había visto que el espacio-tiempo es una herramienta matemática para describir cómo se mueven los objetos entre sí, pero nada más que eso. Él tiene una cita tal que:

“La gente antes que yo creía que si se eliminara toda la materia del universo, solo existiría el espacio y el tiempo. Mi teoría prueba que el espacio y el tiempo desaparecerían junto con la materia “.

Este parece un punto de vista diferente de la vista que establece que el espacio-tiempo tiene un significado ontológico.
Argumento del agujero – Wikipedia

El concepto de ‘curvatura’ se enmarcó en el hecho de que la superficie de la Tierra no es plana pero, al ser un globo esférico, la superficie es curva.

La geometría euclidiana falla justo en la superficie de la tierra porque no es una superficie plana. Si dibujamos un triángulo muy largo en la superficie de la tierra, la suma de los ángulos debe ser diferente de 180 grados.

Debe tener una geometría curva para saber exactamente cuál será la suma de ángulos, etc.

Hasta aquí todo bien. Pero una serie de otras cosas defectuosas estaban viniendo a la mente de Einstein. Llegó a la conclusión errónea de que la caída libre bajo la gravedad era un marco inercial. Por lo tanto, (erróneamente) negó la aceleración en caída libre y también negó que la gravedad fuera una fuerza. Dado que la gravedad no era la fuerza en absoluto y los objetos solo se mueven en geodésicas (análoga a la superficie curva de la Tierra), logró decir que el ‘espacio-tiempo’ alrededor del cuerpo masivo es curvo y, por lo tanto, está sujeto a una geometría curva (donde la suma de los ángulos del triángulo no debe ser 180 grados).

Detalle de las ideas defectuosas anteriores que he explicado en mi siguiente respuesta de Quora:

La respuesta de Khuram Rafique a ¿Es la relatividad un fraude?

Hemos visto anteriormente que el espacio 3D como el globo esférico es realmente curvo. Pero ‘espacio-tiempo’ es un concepto 4D, así que aquí Einstein presenta este concepto absurdo de curvatura 4D.

Estamos familiarizados con la curvatura 3D, pero solo porque existe la curvatura 3D, ¿implica automáticamente que también existe la curvatura 4D?

Podemos probar esto muy fácilmente. Podemos construir un enorme sistema 3D de diapositivas en forma triangular en “espacio” alrededor de objetos masivos, de modo que la suma de los ángulos del triángulo sea de 180 grados.

Ahora agregamos la cuarta dimensión del “tiempo” moviendo físicamente una pelota en ese sistema de diapositivas. Esa bola se moverá en ese sistema de diapositivas ‘con el tiempo’ y sabemos que el sistema de diapositivas está ubicado en un espacio alrededor de un cuerpo masivo, es decir, la Tierra.

Ahora el movimiento triangular de 4 dimensiones de la pelota en ese sistema de diapositivas está completo y sabemos (como ya se probó) que la suma de los ángulos no fue diferente de 180 grados durante ese viaje de la pelota.

Por lo tanto, concluimos que el ‘espacio-tiempo’ alrededor de los cuerpos masivos no es curvo. Cualquier triángulo en dicho espacio-tiempo tendrá una suma de ángulos igual a 180 grados.

Con respecto a su pregunta: “¿Es posible que los hombres cambien las condiciones del espacio-tiempo alrededor de un objeto?”

Por favor, consulte mi correspondiente Respuesta de Quora en el siguiente enlace:

Si la gravedad es una curva en el espacio y el tiempo, ¿qué pasaría si el impulso lateral de la Tierra desapareciera repentinamente? ¿Iría directamente al sol?

Cree lo que quieras.

1 de octubre de 2016 Rev. 2 de abril de 2017

Aceleración (fuerzas opuestas) o gravedad (fuerzas atractivas)

Puedo aceptar que mi lugar aquí en la tierra está en una situación equivalente a un laboratorio acelerado. La aceleración generalmente se acepta como ~ 10 m / seg2 (más sobre esto en la discusión del Experimento). La dirección de esta aceleración debe ser radialmente hacia afuera desde la faz de la tierra. Si no, mi cabeza estaría contra el techo o mi cuerpo estaría contra una de las paredes.

Newton estaba en el mismo marco de aceleración, por lo que Newton fue empujado hacia la manzana; no de la otra manera.

¿Qué da lugar a la aceleración?

Creo que toda la materia tiene energía de masa (mi término “Yo”). La implicación de la mayoría de las conversaciones sobre la gravedad es que tiene una fuerza misteriosa relacionada con la masa, y que la fuerza más fuerte absorbe a la más débil, que la interacción es de atracción universal y mutua.

Sin embargo, si toda la materia tiene energía de masa, entonces la materia debería estar sacando algo en lugar de tomar algo. Incluso los objetos macroscópicos son sistemas de materia, complejos, pero sistemas. No me detengo en la escala atómica o subatómica porque creo que las fuerzas eléctricas son los principales actores allí. Los componentes de Me pueden ser Masa, velocidad de rotación y energía térmica que resultan en Me como Julios.

Las ecuaciones de Newton cuantifican la aceleración, pero no ofrecen ninguna razón para la aceleración. Creo que los componentes de Me son masa, velocidad y energía térmica.

Parece que la aceleración proviene de la densidad de Me (energía de masa).

Para la Tierra usando el sistema mks:

Me = Mxv + Mxtemp Kelvin. Me / volumen de tierra = Me / m3. La velocidad es la velocidad de rotación en el ecuador ~ 465 m / seg.

a = (Me / m3) A = ~ 10 m / seg2. A es ~ 2.434933 × 10-6. Más precisión y mejores números iniciales refinarían esto.

Este valor de A también funciona para Marte, Venus y Mercurio y la Luna.

En una escala local para la tierra, una brújula apunta hacia los polos. Lo que es diferente en los polos es que la velocidad de rotación de la superficie es mucho más baja (no cero, inclinación del eje de la Tierra), y la energía térmica es mucho más baja que en el ecuador o en cualquier otro lugar del planeta.

Algunos observaron un comportamiento que no se lava bien con fuerza atractiva.

El cosmos se está expandiendo; todos los observadores verían esto de manera diferente dependiendo de su ubicación, pero estarían de acuerdo en que se está expandiendo. Este no es el resultado de un sistema de fuerzas de atracción dentro del cosmos.

Velocidad variable en órbitas:

Las órbitas de los planetas son híbridos de elipses y círculos que operan fuera del centro de la masa más grande. Esto viene de siglos de observación. No tiene sentido para mí que la masa en órbita obtenga una aceleración positiva durante la porción de la órbita más cercana a la masa más grande en una situación de fuerza atractiva. Sin embargo, si las fuerzas se oponen, entonces la masa en órbita tomaría un empuje adicional en la dirección de desplazamiento, una especie de efecto tirachinas para enviarlo a otra órbita.

Una analogía es el niño en un columpio. Usted como el sistema de materia más grande está empujando al niño y al swing. Empujas y el niño y el columpio suben y salen y luego regresan, así que empujas una y otra vez. Esto parece fuerzas opuestas entre usted y el niño y el swing. Si existiera una fuerza atrayente entre usted y el niño, el niño y el swing se detendrían pegados a usted.

Los planetas parecen acelerarse en la parte de la órbita cerca del Sol. La masa y la velocidad de rotación no han cambiado, pero el calor del sol aumenta el Yo.

Mi pensamiento deja de lado la relatividad general y vuelve a Galileo, Gauss, Coloumb y Maxwell.

Todos hemos mostrado a los niños las líneas magnéticas con el truco del polvo de hierro. Estas líneas existen en cualquier lugar, incluso en el espacio vacío.

Puedo argumentar que la tierra genera líneas de fuerza dirigidas radialmente desde el centro de masa,

muchos de ellos, y estas líneas se extienden a la superficie de la tierra y más allá. Todas estas líneas actúan como líneas desde el polo norte (podría ser el sur) de un imán, excepto que permanecen rectas y mantienen su pendiente original. No sé hasta dónde se extienden, tal vez no importa, ya que la densidad y la fuerza de la fuerza disminuirían por la ley del cuadrado inverso. Estoy usando el término escudo de fuerza para evitar decir campo. El campo puede implicar algo que no tiene límites. El límite exterior de este escudo de fuerzas para una esfera (tierra) podría ser la superficie de una esfera más grande que rodea la tierra en un radio donde a = 0.

Puedo sugerir que este mismo escenario es cierto para toda la materia y sistemas de materia. La talla de

El escudo de líneas y densidad proviene de la composición física y la forma / tamaño de la materia o sistema de materia y su Yo.

Un imán exhibe líneas de fuerza donde sea que esté en el espacio. Puedo argumentar que cualquier materia o sistema de materia puede estar en cualquier parte del espacio y su escudo de fuerza no cambia a menos que cambie la energía de masa del sistema o alguna otra propiedad.

Puedo argumentar que cualquier interacción entre la materia o los sistemas de la materia es de naturaleza local, tal vez limitada a un área definida por el tamaño efectivo de sus escudos de fuerza combinados.

De vuelta a la manzana.

En mi “laboratorio”, el escudo de fuerza de la manzana no puede vencer (sobrepasar) la aceleración del “laboratorio”, por lo que la manzana se detiene en el suelo. Puede tirar la manzana hacia arriba (aumento temporal de la aceleración), pero cuando el aumento temporal de la aceleración desaparece, la manzana vuelve a descansar en el suelo con su escudo de fuerza original intacto.

Caida libre

La idea de que la caída libre en un marco de referencia acelerado es la misma que en un marco de fuerza cero puede no ser cierta. Los objetos generalmente considerados en la discusión de caída libre son mucho más pequeños con escudos de fuerza mucho más pequeños que el objeto más grande. A medida que la Masa y Yo del objeto “que cae” se acerca al objeto más grande, entonces la oposición entre los escudos de fuerza debería reducir la velocidad del objeto “que cae”. Esto no sucedería en el marco de referencia de fuerza cero. El nivel de precisión en las mediciones es importante.

No imagino “acción a una distancia ilimitada”.

La velocidad de la luz no entra en esto, excepto como el límite de velocidad del universo y cuando se habla de la luz.

La dilatación del tiempo proviene de la Relatividad Especial y es una cuestión de punto de vista.

Un agujero negro es quizás un sistema localizado de materia de pequeño tamaño y con una masa de energía extrema y un escudo de fuerza muy fuerte. Si considera un agujero negro como un sistema de fuerza extremadamente atractivo y cree que es posible “actuar a una distancia ilimitada”, tarde o temprano todo terminaría en un agujero negro. Esto no parece estar sucediendo.

No veo ninguna necesidad de hablar sobre el espacio-tiempo curvo o pensar en cuatro dimensiones, ya que creo que la densidad de Mí de los cuerpos libres y sus escudos de fuerza y ​​sus vecinos cercanos controla su comportamiento. Lo que he ofrecido aquí puede tratarse usando matemáticas de secundaria. La energía térmica puede requerir un tratamiento más riguroso para algunos sistemas de materia.

Sabemos lo suficiente sobre la Tierra para construir un modelo del escudo de fuerzas de la Tierra. Ese modelo podría aplicarse a todas las masas y sistemas de materia de alguna manera. La tierra es algo esférica, por lo que la tarea puede no ser demasiado complicada. El problema más complejo surge al dar forma al escudo de fuerza de otros objetos como yo, mi perro o mis aviones. Quizás las simplificaciones y generalizaciones no afectarían mucho los resultados. Si los resultados son lo suficientemente buenos para la tierra, entonces pueden ser lo suficientemente buenos para el cosmos.

E = mc2.

Esto me preocupa, ya que parece implicar que toda la masa se crea de la misma manera, lo cual no compro. Si la intención de la ecuación es establecer que la energía máxima que puede tener una masa m es mc2, y si cree que nada puede ser más rápido que c, entonces no tiene sentido hablar de c2, ya que no se puede alcanzar.

Entonces, veo el universo como una colección de cuerpos libres en una especie de enfrentamiento mexicano o danza de granero de fuerzas opuestas.

Creo que deberíamos decir aceleración y abandonar la gravedad.

Si desea ver el desarrollo de mi constante de aceleración envíeme un correo electrónico a [correo electrónico protegido]

Dennis E. Lewis

Ware, MA EE. UU.

¿La gravedad es causada por la curvatura del espacio-tiempo?

Si. Y es la masa / energía / presión la que curva el espacio-tiempo.
Esa es la explicación de la Relatividad general de Einstein.

¿Es posible que los hombres cambien las condiciones del espacio-tiempo alrededor de un objeto?

Si hay una partícula alrededor del objeto, podemos manipularlo con fuerzas que interactúan. Por ejemplo, un electrón en un campo electromagnético.

Si movemos una partícula masiva en algún espacio, la curvatura del espacio se mueve con ella como una bola rodando en un trampolín, el campo de gravedad (curvatura) todavía está alrededor de la masa. No se queda atrás.

¿Podemos manipular la gravedad? Aún no. Tal vez nunca. Algunas personas piensan que hay gravitones. Tal vez podamos manipularlos en algún momento. Otros buscan energía oscura que pueda ayudar a hacer algo similar. Pero la antigravedad aún no es posible.

[Extra: campo VS geométrico]

Dado que las dos formas de entender la relatividad general es matemáticamente equivalente, lo que el propio Einstein señaló (si no lo fueran, entonces uno sería rechazado), entonces es perfectamente posible mantener ambas vistas en superposición en lugar de colapsar en una preferencia por una sola. Rodney y Wilczek prefieren colapsar en la vista de campo que puede tener el beneficio de parecerse a otras teorías de campo. El beneficio de la vista geométrica es que es más fácil de entender y más intuitivo y, por lo tanto, más fácil de enseñar y explicar a las personas, así como de visualizar. Esta equivalencia de interpretaciones teóricas es similar a la del mundo cuántico donde las interpretaciones de Copenhague, M any-Worlds y De Broglie-Bohm son consistentes con la mecánica cuántica básica basada en el principio de incertidumbre de Heisenberg.