¿Se conoce la auténtica naturaleza de la gravedad?

La naturaleza general de la gravedad se conoce con una precisión sin precedentes. La fuerza gravitatoria es el resultado de la curvatura del espacio-tiempo, que tiene la propiedad de curvarse más cerca de la materia que lejos de ella. Esta curvatura se midió mediante la curvatura de la luz durante un eclipse, en el que las estrellas aparecían ligeramente desplazadas, debido a sus posiciones en la superficie de la Tierra en relación con el lugar en el que se verían normalmente si no hubiera atmósfera o efectos relacionados con la atmósfera como la refracción (curvatura) de los rayos de luz.

Sí, se conoce la naturaleza general de la gravedad.

Sí, se conoce la naturaleza general de la gravedad. No es una fuerza, sino una consecuencia de la curvatura del espacio-tiempo. En otras palabras: La gravedad es una propiedad geométrica del espacio-tiempo.

La gravedad no es una fuerza, sino una consecuencia de la curvatura del espaciotiempo.

El principio de equivalencia es la idea de que la gravedad y la aceleración son indistinguibles en un marco de referencia de caída libre. Esto se conoce como el principio de equivalencia, que fue propuesto por primera vez por Einstein.

El principio de equivalencia es la base de la relatividad general, que afirma que el espacio y el tiempo pueden ser curvados por la masa/energía (es decir, los campos gravitatorios).

La curvatura del espaciotiempo se midió por la curvatura de la luz durante un eclipse.

La curvatura del espaciotiempo se midió por la curvatura de la luz durante un eclipse. La luz se curva por la curvatura del espaciotiempo, por lo que durante un eclipse, cuando la gravedad del sol se debilita y nos permite ver más lejos en el espacio, podemos observar otras estrellas en todo su esplendor. La curvatura del espaciotiempo también curva el tiempo: el tiempo se moverá más lentamente para ti en una región muy curvada que para alguien en la Tierra. Esto explicaría por qué las personas que están más lejos de nosotros parecen más jóvenes de lo que realmente son.

El corrimiento gravitacional al rojo también fue predicho y observado, de nuevo en un eclipse.

Para entender por qué se observa el corrimiento gravitacional, hay que tener en cuenta qué es el corrimiento al rojo. La luz de una fuente con una frecuencia más baja se desplazará hacia la parte roja del espectro (la energía más baja tiene más masa).

Si está pensando en lo que eso significa para su teléfono móvil, he aquí una analogía útil. Si te sitúas en la cima del Monte Everest y llamas a casa con tu teléfono, tardarán más en oírte que si estuvieran a nivel del mar. Esto se debe a que hay muchas más moléculas entre usted y ellos mientras escuchan, y esas moléculas se interponen en el camino de las ondas sonoras que viajan por el aire a diferentes altitudes. Del mismo modo, cuando la luz atraviesa campos gravitatorios creados por objetos como las estrellas o los planetas (o incluso simplemente el espacio vacío), esos cuerpos gravitatorios «estiran» el tiempo aumentando su velocidad respecto a algún punto de referencia en otro lugar (como la Tierra). El resultado: Un fotón que se dirige a la Tierra desde Júpiter tarda más tiempo que uno que se dirige a la Tierra desde fuera de nuestro sistema solar porque tiene que ir más lejos antes de llegar a su destino; durante este tiempo de viaje extra, ¡gana energía/frecuencia/desplazamiento al rojo debido a su interacción con el campo gravitatorio de Júpiter!

La aceleración propia que siente un observador viene dada por una transformación de coordenadas en el espaciotiempo curvo.

En el espaciotiempo curvo, la distancia entre dos puntos depende de la dirección de la línea que los une. Por ejemplo, un observador podría medir una longitud de 1 metro en un sistema de coordenadas con espaciotiempo plano, pero esta misma longitud se mediría como 2 metros en otro sistema de coordenadas con curvatura positiva.

La autoaceleración que siente un observador viene dada por una transformación de coordenadas en el espaciotiempo curvo:

La gravedad explica la caída de los objetos según su masa y la conservación de la energía.

La fuerza de la gravedad es proporcional al producto de la masa de un objeto por su aceleración debida a la gravedad. Esto significa que si dejas caer dos objetos con masas diferentes, se acelerarán a velocidades distintas según el peso de cada uno. Del mismo modo, si colocas dos objetos a diferentes distancias de su centro de masa, ambos experimentarán una atracción hacia el centro, pero una será más fuerte que la otra.

La gravedad también explica todos los fenómenos periódicos, como las órbitas de los planetas, lunas y cometas, así como la precesión de la órbita lunar, o la precesión de la órbita de Mercurio alrededor del sol.

La gravedad también explica todos los fenómenos periódicos, como las órbitas de los planetas, las lunas y los cometas, así como la precesión de la órbita lunar o la precesión de la órbita de Mercurio alrededor del sol.

En la Tierra también explica las mareas, siendo más altas en las costas del mar porque el agua del mar está lejos de su centro de masa mientras que está cerca de la superficie.

Las mareas son causadas por la luna, que tiene una gravedad más fuerte que el sol.

Más cerca del centro de masa, los objetos experimentan una gravedad más débil porque están más lejos del centro de masa (por eso hay menos fuerza gravitatoria sobre tu cuerpo cuando te paras en una escalera mecánica).

La naturaleza general de la gravedad se conoce con una precisión sin precedentes

Quizá le sorprenda saber que la naturaleza general de la gravedad se conoce con una precisión sin precedentes. La curvatura del espacio-tiempo está descrita por la teoría de la relatividad general de Einstein, que nos permite medir directamente los campos gravitatorios.

En 1916, un equipo dirigido por Eddington midió la curvatura de la luz durante un eclipse y confirmó la predicción de Einstein de que los rayos de luz se doblarían por la presencia de masa (un fenómeno conocido como lente gravitacional).

En 1919, Harlow Shapley utilizó este mismo efecto para demostrar que nuestro sistema solar gira alrededor del centro de nuestra galaxia y no al revés. En 1953, Russell Hulse descubrió los púlsares -estrellas pulsantes que emiten ondas de radio- y comprobó que orbitaban entre sí a gran velocidad en sistemas binarios muy cerrados. Observaciones posteriores revelaron que sus órbitas se reducían con el tiempo; estas dos estrellas de neutrones acabarán fusionándose en un agujero negro gigante tras miles de millones de años más de unión.

Conclusión

Ahora hemos visto que no sólo se conoce la verdadera naturaleza de la gravedad desde hace más de un siglo, sino que este conocimiento ha sido verificado por la experimentación y la observación. Por tanto, la naturaleza general de la gravedad se conoce definitivamente, y es realmente notable lo bien que la teoría de Newton explica todo tipo de fenómenos. Sin embargo, hay muchas preguntas sin respuesta sobre cómo funciona exactamente, qué determina la intensidad de la fuerza gravitatoria en diferentes lugares de la Tierra o del espacio exterior. Estas cosas siguen siendo un misterio. Esperemos que algún día sepamos todo lo que hay que saber sobre la gravedad.

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