Por qué se caen las cosas???
Uno de los fenómenos más comunes de nuestra vida cotidiana es el menos conocido en profundidad por la mayoría de las personas, con excepción claro de quienes han estudiado ciencias duras o se dedican a carreras relacionadas a éstas mismas.
Para no aburrirlos, quiero dar un ejemplo del escaso saber popular del fenómeno más común y fundamental del universo.
Los cuatro "por qué?"
1- Por qué se caen las cosas?
- Porque son atraídas hacia el centro de la Tierra por una fuerza
2- Por qué?
- Porque existe una fuerza llamada gravedad que atrae los objetos entre sí, y como la Tierra es mucho más grande que nosotros o las cosas que se caen, éstas caen hacia la Tierra y no al revés (aunque realidad también ocurre un muchísimo menor proporción). Versión muy breve de concepto de gravedad Newtoniana.
3- Por qué?
- Porque ésta fuerza, en realidad es una propiedad "geométrica" del espacio, que se curva ante la presencia de cualquier objeto, perturbando las trayectorias, similar a una bola de bowling sobre una tela tensa que la hunde y "atrae" otras "bolas" más pequeñas que estén sobre la tela hacia dicha curvatura. Versión muy breve del concepto de gravedad relativista.
4 - Por qué?
- Acá se pone interesante la cosa, porque el Universo entero está acelerando y nos pegamos al piso tal como nos pegamos a la butaca de un auto que acelera bruscamente. Esto produce la mencionada curvatura, ésto en detalle sería algo así:
La gravedad como fenómeno inercial
La gravedad, en el marco de la Teoría General de la Relatividad, dicho resumidamente, es descripta como una curvatura del espacio-tiempo producida por la distribución de las masas, o sea que es, de alguna manera, la descripción de sus mecanimos es de naturaleza geométrica. Esta descripción explica el comportamiento de los fenómenos gravitatorios, pero cuál es la naturaleza de esta curvatura, qué la provoca y por qué.
La TGR según las demostraciones teóricas expone el principio de equivalencia (mi=mg), o sea que la masa inercial es equivalente a la masa gravitatoria, y por lo tanto, que la inercia se comporta igual que la gravedad y viceversa en un sistema aislado.
La teoría indicaría, en términos generales, por ejemplo, que en el marco de mecánica clásica, hablamos de fuerzas gravitatorias de acción instantánea, en mecánica relativista se describe a través de una propiedad geométrica del espacio-tiempo de acción no instantánea y en mecánica cuántica se habla de partículas portadoras de la energía gravitatoria, llamados gravitones.
La gravedad:
Mecánica clásica ---> Fuerza
Relatividad General ----> Curvatura del espacio-tiempo
Mecánica cuántica ---> Partícula portadora
En el caso de la física relativista, la gravedad debería propagarse como una onda, con una velocidad determinada claro, y que no supere la velocidad de la luz, situación con la que se encontró Einstein al momento de explicar éste fenómeno que, a diferencia de la explicación de Newton, no se producía como un efecto instantáneo a distancia, lo cual requeriría una velocidad infinita para dicha interacción.
La Relatividad Especial propone que nada puede desplazarse más rápido que la luz en el vacío, por lo tanto, las ondas gravitatorias tampoco.
Para la mecánica cuántica, los gravitones tampoco podrían desplazarse a velocidades superiores a la de la luz. Su partícula portadora "el gravitón" (aún no descubierto experimentalmente) interactuaría con el resto de las partículas llevando la información “gravitatoria” entre las partículas en todo momento a lo largo del espacio en paquetes que no superarían nunca la velocidad de la luz.
¿Cuál sería la naturaleza de la curvatura del espacio?
Gravedad inercial – Inercia hiperdimensional
La TGR describe no solo como funciona la fuerza de gravedad, si no a que se debe la misma, que la produce. Describe la idea de que la curvatura del espacio-tiempo explica el mecanismo recíproco de masas-curvatura, la curvatura le dice a la masa como distribuirse y la masa le dice al espacio-tiempo como curvarse. Pero, a que se debe la curvatura?
La inercia, una de las fuerzas que debería ser de las más conocidas de la naturaleza, por lo cotidiano de su interacción con nuestros sentidos, resulta no ser tan conocida, por lo menos, en profundidad.
La definición “de libro” de la inercia reza asi: la inercia es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en su estado de movimiento, mientras no se aplique sobre ellos alguna fuerza. Como consecuencia, un cuerpo conserva su estado de reposo o movimiento uniforme si no hay una fuerza actuando sobre él.
Esta definición nuevamente nos deja una duda puntual, que es la inercia?
Un fenómeno inercial es el de la aceleración, que de acuerdo a su formula newtonia nos dice que es la variación de velocidad sobre la variación de tiempo, a su vez sabemos que obtenemos la velocidad de un objeto calculando la distancia sobre el tiempo.
La física entonces nos sugiere que la inercia no es una fuerza en si, sino que es un estado de energía no aplicada que se manifiesta como fuerza de resistencia al cambio cuando se pretende acelerar/desacelerar un cuerpo en cuestión, determinando a su vez su masa.
Entonces, cómo sucede ésto en la gravedad?
La teoría general de la relatividad demuestra en su principio de equivalencia, que la masa inercial es equivalente a la masa gravitatoria (mi=mg). En el ejemplo del ascensor, cada observador interno es incapaz de discriminar si la fuerza que actúa dentro del mismo pertenece a un campo gravitatorio o a un movimiento uniforme acelerado.
Tomando el ejemplo del ascensor, supongamos una masa que está siendo acelerada de forma similar al gráfico anterior sobre una "superficie" (piso del ascensor), la aceleración es normal a ésta "superficie".
El eje espacial también es perpendicular al eje que describe a la superficie esquematizada. Supongamos ahora que dicha superficie empieza a describir cierta curvatura y, que a su vez, la aceleración sigue siendo perpendicular a la misma.
Ahora, dicha superficie sigue ganando curvatura hasta completar un círculo.
La aceleración sigue siendo perpendicular a la "superficie" y la resistencia que opone la masa del cuerpo m también lo es. La aceleración aparece alineada con el eje radial de dicho círculo.
Tendríamos entonces una suerte de circulo en expansión. Si a este esquema lo imaginamos como una esfera de cuatro dimensiones, tendríamos una superficie de tres dimensiones con una aceleración normal a la misma, en donde las masas que "reposan" en ella generan una deformación o "curvatura".
Un ejemplo simple para visualizar de manera intuitiva por qué las masas producirían la curvatura del espacio-tiempo (gravedad), es con el ejemplo del globo y las monedas.
Imaginando un globo que es inflado de forma acelerada y que, sobre la superficie de ese globo se encontraran pegadas monedas, si el proceso se pudiera observar en cámara lenta, se podría observar que al inflarse dicho globo de manera acelerada, la superficie del mismo es deformada por la resistencia que generan las masas de las monedas a la aceleración, generando una curva en la superficie del mismo en dirección al centro del globo.
Una analogía con este ejemplo sería, pensando en un Universo de cuatro dimensiones espaciales en expansión acelerada (glomo), donde todas las masas que lo conforman (las monedas del ejemplo anterior) reposan sobre su "superficie" y que, por resistencia a la propia aceleración de la expansión del mismo, provocarían en la mencionada "superficie" una curvatura "depresión" del espacio (hipersuperficie del glomo).
Sería útil imaginar un Universo que no tiene solamente tres dimensiones espaciales sino por lo menos cuatro (x,y,z,w).
Las masas de este Universo, al ser sometidas a algún tipo de movimiento acelerado, sufren los efectos inerciales a lo largo de los tres primeros ejes (x,y,z). Si pensamos este espacio tridimiensional como una hipersuperficie sobre la que reposan todas las masas y lo aceleramos sobre un eje que sea perpendicular a los tres ejes conocidos (el eje w), tendríamos un efecto inercial exactamente igual al de la gravedad en el ejemplo del asecensor pero con dirección a los tres ejes de coordenadas de manera simultánea. Dicho de otra forma, la gravedad sería la consecuencia de un efecto inercial sobre el eje (w).
Esta supuesta realidad geométrica del Universo supondría de que la parte del Universo donde nos podemos mover es una hipersuperficie curva, la superficie de una esfera (en este caso una esfera-3) que está en expansión acelerada. Las masas estarían "paradas" sobre la superficie trdimiensional de un "ascensor" que se curva, como se ve en el gráfico anterior.
Todas las masas del Universo reposarían sobre esa hipersuperficie, la cual esta definida sobre los tres ejes coordenados (x,y,z). La fuerza de expansión acelerada de éste Universo (similar a un globo que se infla cada vez mas rápido) se manifestaría sobre el eje (w). Las masas que reposan sobre la hipersuperfice de este “glomo” por efecto inercial provocarían una depresión en la misma o curvatura del espacio.
La fuerza gravitatoria, bajo ésta descripción, correspondería a la deformación del espacio producto de la inercia tetradimensional de las masas sobre éste, o sea, la resistencia de las masas a la aceleración de la expansión del Universo (sobre el eje w) a través del cual se estaría expandiendo el supuesto “glomo”.
El principio de equivalencia de la TGR nos dice que la gravedad se comporta como inercia y viceversa, pero, visto de ésta manera, podríamos deducir que la gravedad ES inercia pero sobre otro eje espacial, el eje (w).
Resumiendo ésta idea se podría decir que todo cuerpo en el espacio esta acelerando constantemente hacia todos los puntos x,y,z del espacio tridimensional de manera simultánea.
Entiendo que, si la gravedad fuera un fenómeno tan "simple" o tan complejo como cualquier fenómeno inercial conocido, no deberían considerarse a la misma dentro de las cuatro fuerzas fundamentales, ni sería requerida la comprobación teórica de la existencia de gravitones, ya que, en la física no se plantea la existencia de inerciones ni se considera a la inercia como quinta fuerza fundamental.
Visto de ésta manera, para que exista la fuerza gravitatoria, el Universo debería estar expandiéndose con una aceleración constante.
Esta conclusión estaría en coincidencia con recientes observaciones, referentes a la Ley de Hubble, donde se comprobó que las galaxias están separándose entre sí cada vez con mayor velocidad.
Uno de los fenómenos más comunes de nuestra vida cotidiana es el menos conocido en profundidad por la mayoría de las personas, con excepción claro de quienes han estudiado ciencias duras o se dedican a carreras relacionadas a éstas mismas.
Para no aburrirlos, quiero dar un ejemplo del escaso saber popular del fenómeno más común y fundamental del universo.
Los cuatro "por qué?"
1- Por qué se caen las cosas?
- Porque son atraídas hacia el centro de la Tierra por una fuerza
2- Por qué?
- Porque existe una fuerza llamada gravedad que atrae los objetos entre sí, y como la Tierra es mucho más grande que nosotros o las cosas que se caen, éstas caen hacia la Tierra y no al revés (aunque realidad también ocurre un muchísimo menor proporción). Versión muy breve de concepto de gravedad Newtoniana.
3- Por qué?
- Porque ésta fuerza, en realidad es una propiedad "geométrica" del espacio, que se curva ante la presencia de cualquier objeto, perturbando las trayectorias, similar a una bola de bowling sobre una tela tensa que la hunde y "atrae" otras "bolas" más pequeñas que estén sobre la tela hacia dicha curvatura. Versión muy breve del concepto de gravedad relativista.
4 - Por qué?
- Acá se pone interesante la cosa, porque el Universo entero está acelerando y nos pegamos al piso tal como nos pegamos a la butaca de un auto que acelera bruscamente. Esto produce la mencionada curvatura, ésto en detalle sería algo así:
La gravedad como fenómeno inercial
La gravedad, en el marco de la Teoría General de la Relatividad, dicho resumidamente, es descripta como una curvatura del espacio-tiempo producida por la distribución de las masas, o sea que es, de alguna manera, la descripción de sus mecanimos es de naturaleza geométrica. Esta descripción explica el comportamiento de los fenómenos gravitatorios, pero cuál es la naturaleza de esta curvatura, qué la provoca y por qué.
La TGR según las demostraciones teóricas expone el principio de equivalencia (mi=mg), o sea que la masa inercial es equivalente a la masa gravitatoria, y por lo tanto, que la inercia se comporta igual que la gravedad y viceversa en un sistema aislado.
La teoría indicaría, en términos generales, por ejemplo, que en el marco de mecánica clásica, hablamos de fuerzas gravitatorias de acción instantánea, en mecánica relativista se describe a través de una propiedad geométrica del espacio-tiempo de acción no instantánea y en mecánica cuántica se habla de partículas portadoras de la energía gravitatoria, llamados gravitones.
La gravedad:
Mecánica clásica ---> Fuerza
Relatividad General ----> Curvatura del espacio-tiempo
Mecánica cuántica ---> Partícula portadora
En el caso de la física relativista, la gravedad debería propagarse como una onda, con una velocidad determinada claro, y que no supere la velocidad de la luz, situación con la que se encontró Einstein al momento de explicar éste fenómeno que, a diferencia de la explicación de Newton, no se producía como un efecto instantáneo a distancia, lo cual requeriría una velocidad infinita para dicha interacción.
La Relatividad Especial propone que nada puede desplazarse más rápido que la luz en el vacío, por lo tanto, las ondas gravitatorias tampoco.
Para la mecánica cuántica, los gravitones tampoco podrían desplazarse a velocidades superiores a la de la luz. Su partícula portadora "el gravitón" (aún no descubierto experimentalmente) interactuaría con el resto de las partículas llevando la información “gravitatoria” entre las partículas en todo momento a lo largo del espacio en paquetes que no superarían nunca la velocidad de la luz.
¿Cuál sería la naturaleza de la curvatura del espacio?
Gravedad inercial – Inercia hiperdimensional
La TGR describe no solo como funciona la fuerza de gravedad, si no a que se debe la misma, que la produce. Describe la idea de que la curvatura del espacio-tiempo explica el mecanismo recíproco de masas-curvatura, la curvatura le dice a la masa como distribuirse y la masa le dice al espacio-tiempo como curvarse. Pero, a que se debe la curvatura?
La inercia, una de las fuerzas que debería ser de las más conocidas de la naturaleza, por lo cotidiano de su interacción con nuestros sentidos, resulta no ser tan conocida, por lo menos, en profundidad.
La definición “de libro” de la inercia reza asi: la inercia es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en su estado de movimiento, mientras no se aplique sobre ellos alguna fuerza. Como consecuencia, un cuerpo conserva su estado de reposo o movimiento uniforme si no hay una fuerza actuando sobre él.
Esta definición nuevamente nos deja una duda puntual, que es la inercia?
Un fenómeno inercial es el de la aceleración, que de acuerdo a su formula newtonia nos dice que es la variación de velocidad sobre la variación de tiempo, a su vez sabemos que obtenemos la velocidad de un objeto calculando la distancia sobre el tiempo.
La física entonces nos sugiere que la inercia no es una fuerza en si, sino que es un estado de energía no aplicada que se manifiesta como fuerza de resistencia al cambio cuando se pretende acelerar/desacelerar un cuerpo en cuestión, determinando a su vez su masa.
Entonces, cómo sucede ésto en la gravedad?
La teoría general de la relatividad demuestra en su principio de equivalencia, que la masa inercial es equivalente a la masa gravitatoria (mi=mg). En el ejemplo del ascensor, cada observador interno es incapaz de discriminar si la fuerza que actúa dentro del mismo pertenece a un campo gravitatorio o a un movimiento uniforme acelerado.
Tomando el ejemplo del ascensor, supongamos una masa que está siendo acelerada de forma similar al gráfico anterior sobre una "superficie" (piso del ascensor), la aceleración es normal a ésta "superficie".
El eje espacial también es perpendicular al eje que describe a la superficie esquematizada. Supongamos ahora que dicha superficie empieza a describir cierta curvatura y, que a su vez, la aceleración sigue siendo perpendicular a la misma.
Ahora, dicha superficie sigue ganando curvatura hasta completar un círculo.
La aceleración sigue siendo perpendicular a la "superficie" y la resistencia que opone la masa del cuerpo m también lo es. La aceleración aparece alineada con el eje radial de dicho círculo.
Tendríamos entonces una suerte de circulo en expansión. Si a este esquema lo imaginamos como una esfera de cuatro dimensiones, tendríamos una superficie de tres dimensiones con una aceleración normal a la misma, en donde las masas que "reposan" en ella generan una deformación o "curvatura".
Un ejemplo simple para visualizar de manera intuitiva por qué las masas producirían la curvatura del espacio-tiempo (gravedad), es con el ejemplo del globo y las monedas.
Imaginando un globo que es inflado de forma acelerada y que, sobre la superficie de ese globo se encontraran pegadas monedas, si el proceso se pudiera observar en cámara lenta, se podría observar que al inflarse dicho globo de manera acelerada, la superficie del mismo es deformada por la resistencia que generan las masas de las monedas a la aceleración, generando una curva en la superficie del mismo en dirección al centro del globo.
Una analogía con este ejemplo sería, pensando en un Universo de cuatro dimensiones espaciales en expansión acelerada (glomo), donde todas las masas que lo conforman (las monedas del ejemplo anterior) reposan sobre su "superficie" y que, por resistencia a la propia aceleración de la expansión del mismo, provocarían en la mencionada "superficie" una curvatura "depresión" del espacio (hipersuperficie del glomo).
Sería útil imaginar un Universo que no tiene solamente tres dimensiones espaciales sino por lo menos cuatro (x,y,z,w).
Las masas de este Universo, al ser sometidas a algún tipo de movimiento acelerado, sufren los efectos inerciales a lo largo de los tres primeros ejes (x,y,z). Si pensamos este espacio tridimiensional como una hipersuperficie sobre la que reposan todas las masas y lo aceleramos sobre un eje que sea perpendicular a los tres ejes conocidos (el eje w), tendríamos un efecto inercial exactamente igual al de la gravedad en el ejemplo del asecensor pero con dirección a los tres ejes de coordenadas de manera simultánea. Dicho de otra forma, la gravedad sería la consecuencia de un efecto inercial sobre el eje (w).
Esta supuesta realidad geométrica del Universo supondría de que la parte del Universo donde nos podemos mover es una hipersuperficie curva, la superficie de una esfera (en este caso una esfera-3) que está en expansión acelerada. Las masas estarían "paradas" sobre la superficie trdimiensional de un "ascensor" que se curva, como se ve en el gráfico anterior.
Todas las masas del Universo reposarían sobre esa hipersuperficie, la cual esta definida sobre los tres ejes coordenados (x,y,z). La fuerza de expansión acelerada de éste Universo (similar a un globo que se infla cada vez mas rápido) se manifestaría sobre el eje (w). Las masas que reposan sobre la hipersuperfice de este “glomo” por efecto inercial provocarían una depresión en la misma o curvatura del espacio.
La fuerza gravitatoria, bajo ésta descripción, correspondería a la deformación del espacio producto de la inercia tetradimensional de las masas sobre éste, o sea, la resistencia de las masas a la aceleración de la expansión del Universo (sobre el eje w) a través del cual se estaría expandiendo el supuesto “glomo”.
El principio de equivalencia de la TGR nos dice que la gravedad se comporta como inercia y viceversa, pero, visto de ésta manera, podríamos deducir que la gravedad ES inercia pero sobre otro eje espacial, el eje (w).
Resumiendo ésta idea se podría decir que todo cuerpo en el espacio esta acelerando constantemente hacia todos los puntos x,y,z del espacio tridimensional de manera simultánea.
Entiendo que, si la gravedad fuera un fenómeno tan "simple" o tan complejo como cualquier fenómeno inercial conocido, no deberían considerarse a la misma dentro de las cuatro fuerzas fundamentales, ni sería requerida la comprobación teórica de la existencia de gravitones, ya que, en la física no se plantea la existencia de inerciones ni se considera a la inercia como quinta fuerza fundamental.
Visto de ésta manera, para que exista la fuerza gravitatoria, el Universo debería estar expandiéndose con una aceleración constante.
Esta conclusión estaría en coincidencia con recientes observaciones, referentes a la Ley de Hubble, donde se comprobó que las galaxias están separándose entre sí cada vez con mayor velocidad.