¿Por qué la gravedad necesita ser representada por un tensor de rango 2? ¿Qué es lo que extrañaríamos si solo usáramos vectores de rango inferior con solo la fuerza y ​​la orientación del campo gravitacional?

Un modelo en el que el campo gravitacional es un campo vectorial, como sugiere, predeciría que todas las partículas experimentarían la misma aceleración en un campo gravitacional, independientemente de su velocidad. Sin embargo, las observaciones empíricas muestran que este no es el caso. Un rayo de luz no experimenta la misma cantidad de desviación por un campo gravitacional que un objeto masivo que se mueve lentamente por el mismo camino; de hecho, experimenta el doble. Esta es una de las tres pruebas clásicas de relatividad general. La relatividad general predice correctamente la magnitud de la desviación, mientras que la teoría newtoniana no. (La teoría newtoniana es solo una buena aproximación cuando la fuente y los cuerpos de prueba no son relativistas y la magnitud del campo no es demasiado grande).

Puede intentar rescatar la gravedad newtoniana haciéndola invariante de Lorentz ( es decir, compatible con la relatividad especial), de modo que tengamos un campo gravitacional escalar de Lorentz [matemática] \ phi [/ matemática] con el “campo” gravitacional dado por los cuatro -gradiente [matemáticas] \ parcial_ \ mu \ phi [/ matemáticas]. La teoría resultante se llama gravitación de Nordström. Desafortunadamente, la teoría de Nordström predice que no hay desviación de la luz por un campo gravitacional, por lo que también debe descartarse.

El polvo flotante en el ascensor que cae experimenta el pensamiento. El polvo converge lateralmente porque las partículas siguen trayectorias convergentes hacia el centro de la Tierra. El polvo se extiende verticalmente porque las partículas más cercanas al centro de la Tierra siempre van a acelerar más rápido. Entonces, dos vectores son necesarios para describir lo que está sucediendo.

Lo mejor que puedes conseguir de esa manera es la gravedad newtoniana. Sí, hace predicciones muy precisas para la mayoría de los experimentos en nuestro pequeño laboratorio llamado Sistema Solar, pero simplemente no es suficiente.

En la relatividad general (o cualquier otra teoría geométrica de la gravedad), lo que llamamos gravedad es una manifestación de las propiedades geométricas del mundo donde vivimos. Esto es algo que un vector no puede describir bien, es un objeto mucho más complicado.

Perderíamos la equivalencia de masa inercial y masa gravitacional. Se necesitan dos rangos porque hay dos representaciones de masa: gravitacional e inercial.

La gravedad se extiende a medida que se extiende. Es por eso que su fuerza cae con el cuadrado de la distancia. Un vector simple no hace eso.