¿Cómo sabemos que la gravedad existe? ¿Cómo se prueba?

Answer 1

Parece que puede haber cierta confusión con respecto a la existencia de la gravedad y una explicación de qué es y cómo funciona. No conozco ninguna duda de que la gravedad existe, simple porque nosotros mismos la sentimos y la vemos en funcionamiento todos los días. Pero exactamente qué es y cómo hace lo que hace, ese es el tema de la investigación durante siglos, por lo que nos dirigimos a nuestras mejores mentes para decirnos algo verdadero, algo que podamos aceptar es real.

Parece que hay dos versiones, dos historias sobre la gravedad. Una es que es una verdadera fuerza que actúa sobre la materia (masa), final de la historia. Pero debido a que también actúa en EM, que no tiene masa, se parece más a un efecto de cómo la masa influye en la “forma” del espacio-tiempo (ST), un concepto que está en el corazón de la Relatividad General (RG). Ahora, pongo “forma” entre comillas porque es potencialmente engañoso. ST no está hecho de caucho que se pueda estirar, distorsionar, expandir, retorcer, etc. Sin embargo, hay algunas características de nuestro universo en las que la evidencia parece apuntar en esa dirección. ST es más una idea que una realidad física; En cualquier caso, no es un objeto sujeto al modelo de física estándar de inercia y momento.

Lo que se ha observado muchas veces en muchas circunstancias es que la luz (energía radiante EM) sigue trayectorias curvas cuando está cerca de cuerpos masivos. Vemos esto en espacio grande y espacio minúsculo. Cuando la luz pasa a través de medios transparentes de mayor densidad óptica (vacío al aire, aire al vidrio o agua) aparece como si la luz se desacelerara, y de hecho esa es una descripción común. Pero la luz está compuesta de fotones que no son objeto y no están sujetos a impulso o inercia. Cuando aparecen, viajan a C y no aceleran de cero a C, como hace una bala. Y cuando pasan a través del vidrio, por ejemplo, no disminuyen la velocidad, pero debido a los GR que explican que la masa induce curvatura a ST, el fotón toma una “ruta” ligeramente más larga a través del vidrio que el aire porque el vidrio “es” más ST profundamente curvado. Una trayectoria más larga a la misma velocidad C hace que parezca que se desaceleró cuando en realidad solo tiene una distancia más larga para viajar.

Nuevamente, como los fotones no tienen masa, la única forma en que la gravedad puede afectar sus planes de viaje es cambiando la forma del ST por el que pasan. Eso nos obliga (buen juego de palabras) a repensar lo que está sucediendo en nuestra experiencia, que es de masa a masa. Una observación que ayudó mucho fue que podemos emular el efecto de la gravedad moviendo el objeto. Debes haber oído hablar de g-fuerzas. Los paseos en un parque de diversiones utilizan fuerzas g para estimularnos por diversión. Parece indicar que la aceleración y la gravedad hacen más o menos lo mismo que la masa, por lo que si podemos ver la gravedad como una forma de aceleración, entonces la curvatura ST parece bastante buena como una explicación de la gravedad que explica tanto el efecto masa a masa como la masa a Efecto EM (sin masa). Esta es probablemente la fuente de la confusión en torno a la gravedad como una fuerza o como un efecto de la curvatura de ST.

Answer 2

Bueno, mi respuesta de “saltar desde un acantilado y ver” ya está bastante cubierta. Me limitaré a cómo conocemos la teoría de la gravedad de Einstein como espacio-tiempo y su formulación particular está probada. O no. Y el trabajo futuro.

La gravedad como espacio-tiempo:

La justificación para considerar que la gravedad podría ser el resultado de distorsiones en el espacio-tiempo era que la gravedad afecta a todo de manera idéntica (llamado el Principio de Equivalencia). El espacio-tiempo afecta a todo de forma idéntica (en una pequeña región, no de forma remota). Así que fue el principal candidato. Esto fue antes de la teoría cuántica de campos y de la idea de que todo es excitación en campos, lo que podría proporcionar otras vías. El principio de incertidumbre y muchos otros principios cuánticos afectan a todo de la misma manera. He hecho algunos intentos de usar algunos de ellos. Es difícil desarrollar una teoría completa con detalles constructivos que coincida con la ecuación de campo de GR que ignora en gran medida los detalles o cómo la materia afecta y crea el espacio-tiempo. Nadie lo ha hecho.

De todos modos, el Principio de Equivalencia es uno de los mejores hechos verificados en toda la ciencia, pero la gravedad del espacio-tiempo sigue siendo un argumento convincente, no una prueba.

La formulación particular y la fuerza de campo de la Relatividad General:

Independientemente de lo que la gente le diga acerca de que la gravedad no es una fuerza, casi todos los libros de texto basan su explicación o derivación de la ecuación de campo de GR en la ecuación de Poisson y la Ley de Gauss, que es la relación de fuerza de la gravedad newtoniana. Aparece de esta manera en las coordenadas de Schwarzschild, y solo aparece diferente en el espacio local porque las coordenadas están distorsionadas. Esta distorsión produce agujeros negros con un horizonte de eventos en un radio de Schwarzschild (como si estuviera en un espacio euclidiano superpuesto) de 2GM / rc ^ 2. Si bien la fuerza general de la gravedad unos pocos radios más lejos está bien verificada, actualmente nadie está cerca de verificar el GR en este nivel. Pero espero que lo haga bastante bien dentro de aproximadamente un siglo.

Los efectos de la ecuación de campo en el nivel cosmológico, como la expansión del espacio, son más difíciles de entender, ya que no aparecen en la gravedad newtoniana. Ha habido muchos puntos en los que GR no pudo hacer la predicción correcta, pero hasta ahora se han corregido más o menos al agregar algo, como la inflación, la materia oscura y la energía oscura, en lugar de hacer una nueva teoría.

Answer 3

Ver olas en el mar y en la playa, es una visión muy interesante si, en ese momento, pensamos en cómo funciona la física-gravedad en dinámica de fluidos.

Las olas en el mar se mueven hacia arriba y hacia abajo impulsadas por el viento, y la fuerza de la gravedad de la Tierra se ve tan bellamente para restaurar el equilibrio del agua de mar.

Un poeta probablemente sería hermoso de describir con palabras, cómo funcionan las ondas de gravedad, que serán como las manos de una madre que no quiere que su hijo se aleje de ella por fuertes ráfagas de viento y que retire a su hijo en sus brazos.

Cualquiera puede verlo como una experiencia maravillosa, y es real, y puede ser comprobado por cualquiera, que existe una fuerza de gravedad, cómo se puede confiar a alguien que dice “nada de gravedad sobre la fuerza” … aunque se dijo que se sabía Como un genio y grandes científicos en el mundo …

¿Qué es la gravedad?

Answer 4

Sube al edificio más alto de tu ciudad y trata de flotar hacia el suelo. Si lo haces, no hay gravedad.

Lo sentimos, pero una pregunta tan básica no exige una respuesta exacta.