Gravedad
Acabo de hacer una pregunta a otro experto pero sigo sin comprender. Reconozco que el tema es difícil y espero encontrar alguien que sea capaz de conseguir que mi cerebro haga el clic y vea la solución. Te envío la pregunta y la respuesta del otro experto:
PREGUNTA:Hola. No soy físico pero me interesan los temas relacionados con la relatividad y he leído que para Einstein la gravedad es una consecuencia de la curvatura del espacio-tiempo. Puedo entender que un movimiento rectilíneo se pueda curvar por la curvatura del espacio-tiempo y por lo tanto esto seria la explicación de las órbitas de los planetas, sin necesidad de ninguna fuerza de atracción. Lo que no entiendo es porque los cuerpos caen. Una curvatura del espacio-tiempo explica las órbitas de los planetas pero no entiendo como explica la fuerza de atracción que hace que los cuerpos caigan hacia la tierra.
He visto el típico ejemplo de un espacio bidimensinal con una masa en medio que lo hunde. Incluso por la televisión enseñaron como unas bolitas ivan cayendo hacia el centro, pero esto no sirve porque el experimento se hace en la tierra y las bolitas caen por efecto de la gravedad. No explican nada. Que la gravedad atrae los cuerpos ya lo sabemos.
No se si me explico pero espero que me puedas aclarar todo este asunto. GRACIAS.
RESPUESTA:La linea recta es la linea más corta entre dos puntos en un espacio euclideo (sin curvatura). Todo cuerpo al que no se le aplican fuerzas tiende a seguir esta linea recta (en el caso general de espacios con o sin curvatura se llama geodésica). Por tanto si entendemos que la gravedad no es una fuerza sino que solo curva el espacio-tiempo debemos entender que las geodésicas no son rectas y que tienden, en el caso de la gravitación universal, en algunos casos hacia la masa que curva es espacio (si un cuerpo esta parado caerá, si lleva movimiento orbitara alrededor del planeta o estrella).
Ejemplo de geodésica lo encontramos en una esfera (más o menos como la tierra).
La linea más corta entre dos puntos de una esfera (no podemos atravesar la esfera, ya que estamos solo en 2 dismensiones ) es una curva, pero no cualquier curva, es la de radio máximo de entre todas las posibles.
Lo que sucede es que los cuerpos tienen a moverse obligatoriamente por un espacio curvo de 4 dimensiones (con solo las tres espaciales no lo puedes imaginar). De ahí las similitudes de la goma hundida, el echo de que el cuerpo caiga al fondo no es por la gravedad terrestre es porque no se puede salir de la goma y el camino más corto lo tiende al fondo de la goma.
Espero que te haya aclado algo.
Pues aun no me aclaro:
Dice que si un cuerpo tiene movimiento orbitara porque sigue la geodésica. Bien. Pero si esta parado caerá. No lo entiendo, un cuerpo parado deberá seguir parado por inercia. Necesito un ejemplo con solo dos dimensiones para hacerme la idea. Me imagino una hormiga caminando por una hoja de papel en linea recta. Puedo hacer que la hormiga vuelva al principio sin que se entere doblando la hoja como un circulo. Esto seria la órbita de un cuerpo.En realidad va en linea recta. Pero doblando el papel no puedo crear ninguna fuerza que haga que la hormiga caiga hacia un punto determinado del papel. Espero que tu puedas aclararme mejor todo esto. Gracias.
PREGUNTA:Hola. No soy físico pero me interesan los temas relacionados con la relatividad y he leído que para Einstein la gravedad es una consecuencia de la curvatura del espacio-tiempo. Puedo entender que un movimiento rectilíneo se pueda curvar por la curvatura del espacio-tiempo y por lo tanto esto seria la explicación de las órbitas de los planetas, sin necesidad de ninguna fuerza de atracción. Lo que no entiendo es porque los cuerpos caen. Una curvatura del espacio-tiempo explica las órbitas de los planetas pero no entiendo como explica la fuerza de atracción que hace que los cuerpos caigan hacia la tierra.
He visto el típico ejemplo de un espacio bidimensinal con una masa en medio que lo hunde. Incluso por la televisión enseñaron como unas bolitas ivan cayendo hacia el centro, pero esto no sirve porque el experimento se hace en la tierra y las bolitas caen por efecto de la gravedad. No explican nada. Que la gravedad atrae los cuerpos ya lo sabemos.
No se si me explico pero espero que me puedas aclarar todo este asunto. GRACIAS.
RESPUESTA:La linea recta es la linea más corta entre dos puntos en un espacio euclideo (sin curvatura). Todo cuerpo al que no se le aplican fuerzas tiende a seguir esta linea recta (en el caso general de espacios con o sin curvatura se llama geodésica). Por tanto si entendemos que la gravedad no es una fuerza sino que solo curva el espacio-tiempo debemos entender que las geodésicas no son rectas y que tienden, en el caso de la gravitación universal, en algunos casos hacia la masa que curva es espacio (si un cuerpo esta parado caerá, si lleva movimiento orbitara alrededor del planeta o estrella).
Ejemplo de geodésica lo encontramos en una esfera (más o menos como la tierra).
La linea más corta entre dos puntos de una esfera (no podemos atravesar la esfera, ya que estamos solo en 2 dismensiones ) es una curva, pero no cualquier curva, es la de radio máximo de entre todas las posibles.
Lo que sucede es que los cuerpos tienen a moverse obligatoriamente por un espacio curvo de 4 dimensiones (con solo las tres espaciales no lo puedes imaginar). De ahí las similitudes de la goma hundida, el echo de que el cuerpo caiga al fondo no es por la gravedad terrestre es porque no se puede salir de la goma y el camino más corto lo tiende al fondo de la goma.
Espero que te haya aclado algo.
Pues aun no me aclaro:
Dice que si un cuerpo tiene movimiento orbitara porque sigue la geodésica. Bien. Pero si esta parado caerá. No lo entiendo, un cuerpo parado deberá seguir parado por inercia. Necesito un ejemplo con solo dos dimensiones para hacerme la idea. Me imagino una hormiga caminando por una hoja de papel en linea recta. Puedo hacer que la hormiga vuelva al principio sin que se entere doblando la hoja como un circulo. Esto seria la órbita de un cuerpo.En realidad va en linea recta. Pero doblando el papel no puedo crear ninguna fuerza que haga que la hormiga caiga hacia un punto determinado del papel. Espero que tu puedas aclararme mejor todo esto. Gracias.
2 Respuestas
Respuesta de 00quantum00
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Jorr, que difícil, esa pregunta me la he he heho yo muchas veces, es lo que pasa cuando se intentan pasar resultados matemáticos a imágenes gráficas, pero bueno, te daré mi version particular:
Imagina que tienes un globo lleno de un gas y sujetando un lado tiras del otro, de modo que deformas el globo, el gas que hay dentro experimenta una aceleración hacia el hueco vacío para equilibrar presiones, bien, esto no vale como explicación para el caso del espacio, porque necesitaríamos un gas que ocupara todo (el famoso éter), pero ya sabes que la deformación del espacio es en una 4º dimension. Visto en nuestro espacio, un cuerpo ocupa lo mismo en una cuadricula cerca del cuerpo que crea la deformación y lejos, pero si te fijas en la lamina de goma del experimento en 2 dimensiones, la cuadricula cerca del cuerpo atractor tiene una superficie mayor. Si existe una tendencia a ocupar el mayor volumen posible (en esa 4 dimension), igual que el gas, un cuerpo abandonado en un campo gravitatorio tendera a ocupar las cuadriculas más deformadas (que son las más grandes). Cuanto más cerca del cuerpo estemos, más diferencia habrá entre la cuadricula de fuera y la de dentro.
Espero que te valga, pero piensa en algo, el experimento de la lamina de goma necesita una fuerza gravitatoria para que la masa deforme la lamina, así que no es realmente un paso de la teoría de einstein de 4 a 3 dimensiones, en realidad, toda la teoría de einstein parte de una comprobación empírica, la aceleración es indistinguible de la gravedad y ¿qué es la aceleración? Pues una relación entre el espacio y el tiempo, bien, si deformamos nuestro espacio de 4 dimensiones (espacio + tiempo) estamos alterando la relación entre ambos, pero ¿no hemos dicho que la aceleración es la relación entre espacio y tiempo? Vaya, entonces es posible que la gravedad solo sea eso, una variación de la relación entre espacio y tiempo, una aceleración provovada no por la variación de espacio que recorre un cuerpo en un determinado intervalo de tiempo, sino por el estiramiento de la estructura misma del espacio, la gravedad no crea por tanto fuerzas, en realidad provoca aceleraciones... Pero es que para ver eso hay que romper con los conceptos de física básica y eso es mucho incluso para mi.
Imagina que tienes un globo lleno de un gas y sujetando un lado tiras del otro, de modo que deformas el globo, el gas que hay dentro experimenta una aceleración hacia el hueco vacío para equilibrar presiones, bien, esto no vale como explicación para el caso del espacio, porque necesitaríamos un gas que ocupara todo (el famoso éter), pero ya sabes que la deformación del espacio es en una 4º dimension. Visto en nuestro espacio, un cuerpo ocupa lo mismo en una cuadricula cerca del cuerpo que crea la deformación y lejos, pero si te fijas en la lamina de goma del experimento en 2 dimensiones, la cuadricula cerca del cuerpo atractor tiene una superficie mayor. Si existe una tendencia a ocupar el mayor volumen posible (en esa 4 dimension), igual que el gas, un cuerpo abandonado en un campo gravitatorio tendera a ocupar las cuadriculas más deformadas (que son las más grandes). Cuanto más cerca del cuerpo estemos, más diferencia habrá entre la cuadricula de fuera y la de dentro.
Espero que te valga, pero piensa en algo, el experimento de la lamina de goma necesita una fuerza gravitatoria para que la masa deforme la lamina, así que no es realmente un paso de la teoría de einstein de 4 a 3 dimensiones, en realidad, toda la teoría de einstein parte de una comprobación empírica, la aceleración es indistinguible de la gravedad y ¿qué es la aceleración? Pues una relación entre el espacio y el tiempo, bien, si deformamos nuestro espacio de 4 dimensiones (espacio + tiempo) estamos alterando la relación entre ambos, pero ¿no hemos dicho que la aceleración es la relación entre espacio y tiempo? Vaya, entonces es posible que la gravedad solo sea eso, una variación de la relación entre espacio y tiempo, una aceleración provovada no por la variación de espacio que recorre un cuerpo en un determinado intervalo de tiempo, sino por el estiramiento de la estructura misma del espacio, la gravedad no crea por tanto fuerzas, en realidad provoca aceleraciones... Pero es que para ver eso hay que romper con los conceptos de física básica y eso es mucho incluso para mi.
Gracias.Es la primera vez que alguien me dice como tengo que pensar para entender esto. He leído varios libros de divulgación científica y todos repiten lo mismo sin dar un camino para entender un tema que reconozco que es complicado. Estoy muy contento porque ahora veo por donde va la cosa. Muchas gracias.
Respuesta de pedgom23
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La verdad es que creo que la explicación es bastante apropiada. Continuando con el ejemplo un cuerpo cae como lo hacen las órbitas de los planetas. Si tienes claro el ejemplo bidimensional de la cama elástica es semejante: un cuerpo cae porque la tierra sigue deformando el espacio- tiempo. La cuestión de por qué cae depende de la velocidad que lleve el cuerpo y la distancia al pozo de potencial que genera la tierra. Si un cuerpo está lo suficientemente alejado como para no "notar" la presencia de la Tierra no se moverá (eso en realidad es imposible, ya que un campo se extiende hasta el infinito), pero creo que entenderás que no tiene por qué atraerlo hasta caer en la Tierra si está muy alejado. Si no es así, dependiendo de cómo sea su trayectoria, la velocidad que posea y la distancia: el cuerpo caerá sobre la tierra, seguirá su movimiento recto o se alterará más o menos su trayectoria.
Creo que si piensas en el caso de la cama elástica lo puedes entender mejor.
Creo que si piensas en el caso de la cama elástica lo puedes entender mejor.