¿No debería el sol curvar el espacio-tiempo en todas las direcciones no solo hacia abajo como lo ilustran todas las fotos? Con eso en mente, ¿cómo habría gravedad?

La curvatura inducida por la materia está en el espacio-tiempo, que es 3 + 1 dimensional. No puedo visualizar correctamente un espacio tridimensional curvo, mucho menos puedo visualizar un espacio-tiempo curvo de 4 dimensiones, cuya métrica ni siquiera es definitiva positiva.

Las ilustraciones con canicas en láminas bidimensionales con hoyuelos son meras caricaturas: resulta que las canicas en un campo gravitacional vertical uniforme ejecutarán el movimiento curvilíneo alrededor de los hoyuelos en una lámina de goma horizontal, que se asemeja al movimiento planetario, aunque no cuando miras en los detalles!

La gente intentó durante mucho tiempo hacer teorías de la gravedad que involucraran solo el espacio curvo: Gauss fue uno de los primeros. Pero ninguno tuvo éxito, porque ninguno se dio cuenta de la importancia de las ecuaciones de Maxwell, cuya invariancia básica requería que el tiempo tuviera que incorporarse a la mezcla, aunque con un signo opuesto a las dimensiones espaciales.

El punto crítico es que las ecuaciones de Einstein se basan en la invariancia de las ecuaciones de Maxwell a través del fuerte principio de equivalencia, y esas ecuaciones permiten calcular la curvatura del espacio-tiempo cerca de una gran masa y definir toda la clase de marcos de inercia locales cerca a cualquier punto en el espacio-tiempo. Todas las partículas de energía suficientemente baja se mueven a lo largo de la geodésica en ese espacio-tiempo (energía baja significa que la masa de partículas equivalente no es lo suficientemente grande como para causar cambios significativos en la métrica del espacio-tiempo).

Las imágenes de láminas de goma estiradas en 2-d son realmente engañosas: lo que importa es que las partículas de prueba reales se mueven de acuerdo con las leyes implícitas en las ecuaciones de Einstein.

En primer lugar, no hay nada como descender en el espacio. Recuerde la teoría especial de la relatividad, el espacio es relativo. Por cierto, ¿dónde está tu pierna? ¿Arriba o abajo? Realmente no se puede saber a menos que lo relacione con algún marco de referencia. Tenemos nuestra madre tierra como nuestro marco de referencia tradicional. Creemos que el cielo está arriba y el suelo está abajo, pero cuando estás en el espacio no puedes saber cuál está arriba y cuál está abajo. Entonces no hay altibajos absolutos.

Pero puedo responder a la primera parte de su pregunta, es decir, ¿la materia distorsiona el espacio-tiempo en todas las direcciones? Mi respuesta es si. Imagina que estás sumergiendo una pelota en una tina de agua. ¿El agua moja la pelota en todas partes? Lo moja en todas partes siempre que lo sumerja por completo. De manera similar, la materia distorsiona el espacio-tiempo a su alrededor en todas las direcciones. No se confunda con esas imágenes 2D o la representación plana del sistema solar.

PD : La analogía del agua es solo para darte una idea, el espacio-tiempo no es una sustancia. El espacio-tiempo es una manifestación de ondas gravitacionales.

Salud…

Absolutamente lo hace. La imagen que está describiendo es una analogía bidimensional de “caricatura” que no representa la verdadera naturaleza de la curvatura del espacio-tiempo.

Imágenes como esta son MUCHO MEJORES, pero siguen siendo solo metáforas visuales …

A riesgo de ser etiquetado como hereje, no estoy convencido de que “curvar el espacio-tiempo” sea una gran explicación. Las ecuaciones explican lo que sucede, pero también lo hace Newton, aparte de la órbita de Mercurio, y eso es explicable desde la relatividad sin preocuparse por el espacio-tiempo. La pregunta es si el espacio-tiempo es “algo” o es una construcción matemática que permite resolver ecuaciones de relatividad. Parece que demasiados psicólogos piensan que una ecuación matemática es “algo”, no lo es, es simplemente un medio de relacionar causa y efecto y calcular el último.

Mi opinión es que todavía no entendemos la gravedad. Verá explicaciones que el espacio-tiempo curvo explica las órbitas porque el movimiento es la ruta de menor acción. Correcto. Sin embargo, estoy parado y hay una fuerza neta que me retiene en mi silla. El espacio-tiempo curvo no explica eso, sin alguna fuerza adicional. Y si hay una fuerza adicional, eso se aplica a cualquier problema.

Creo que la mayoría de las imágenes utilizadas para representar la deformación del espacio-tiempo (ver más abajo) son muy ineficientes para proporcionar a las personas una imagen clara del efecto.

Estas imágenes parecen darnos la impresión de que el espacio se abulta hacia afuera alrededor de una masa como una estrella o un planeta. La imagen publicada por Dave Morgan es una representación mucho mejor.

Dicho esto, creé una breve animación para demostrar el efecto un poco más claro.

spacetime_displacement1.mov

Esto se crea usando una caída exponencial (comportamiento de la gravedad).

Como puede ver, la masa “abulta” el espacio-tiempo a su alrededor. Sin embargo, también aprieta las regiones externas hacia adentro. Efecto extraño.

Este tema está estrechamente relacionado con los fenómenos de lentes gravitacionales. ¿Quizás alguien podría explicar eso aquí?

No soy físico de ninguna manera, así que por favor, derribenme si lo que estoy poniendo aquí no es válido.

Curva el espacio-tiempo en todas las direcciones (3 dimensiones). Para visualizarlo, debe poder ver 4d que los humanos no podemos ver, por lo que mostramos la curvatura tridimensional en una superficie 2d. Es como tener una fotografía plana de un objeto en 3D.

No, las cuadrículas 3D tiradas hacia la masa no son mejores, sino peores. Debe reducir la dimensionalidad para mostrar las distancias distorsionadas correctas en cada punto.

Sin embargo, las ilustraciones de hoyuelos en la hoja solo representan el espacio curvo, no el espacio-tiempo. Son correctos en el sentido de que muestran correctamente las distancias espaciales distorsionadas. Pero en realidad no explican muy bien la gravedad, porque omiten la dimensión del tiempo.

Mira esta animación para una mejor representación:

Las imágenes de las que está hablando no deben tomarse literalmente, sino como analogías. ‘Abajo’ no hay una dirección especial en el modelo, ya que estamos pensando en un espacio bidimensional: la membrana original en la que se mueven los objetos.

Este es uno de los grandes problemas al tratar de explicar “en términos simples”. O confundes a todos con la complejidad o simplificas demasiado.

Aquí en Quora, por ejemplo, trato de seguir el consejo de Einstein y hacer las cosas lo más simples posible, pero no más simple. Desafortunadamente, hacer las cosas simples a menudo atrae el voto negativo porque lo simple es a menudo poco elegante o incompleto o no usa la jerga actual.

Imagine pellizcar el centro de una esponja entre el pulgar y el índice. La esponja es el espacio-tiempo; el grupo denso en el medio es masa (en este caso, el Sol); La curva del material de esponja hacia el centro es la gravedad. El material de esponja se curva hacia el centro.

El Sol curvará el espacio-tiempo en las 4 direcciones. Casi toda la curvatura proviene del componente de tiempo.

Estas ilustraciones de espacio curvo hacen más daño que bien. Este es el significado de esas ilustraciones: la respuesta de Harry McLaughlin a ¿Cómo puede un objeto celeste dejar una huella en la tela del espacio si no hay arriba o abajo? ¿No la afectaría la gravedad en todos los lados y, por lo tanto, no causaría una impresión porque no hay plumón?

La fuerza de la atracción gravitacional es omnidireccional. No sabemos cómo se propaga. El espacio-tiempo curvo es una ficción que desfila como ciencia. Como no hay * medio aparente * para la propagación de esta * fuerza *, Minkowski inventó y Einstein adoptó la ficción (también no aparente) y la convirtió en algo real (el error de reificación) … para evitar a Einsteins ‘( inaceptable) “acción a distancia”.

¿¡Abajo!?

Ese concepto es un recordatorio de cuán joven es la visión científica del mundo. Nuestra cultura todavía enseña a los niños sobre conceptos desarrollados cuando creíamos que la Tierra era plana.

No hay “arriba y abajo, solo hay fuera y adentro”.

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