Este es el primero de una serie de artículos que tengo previsto publicar acerca de la Relatividad General, la forma del espacio-tiempo y los tan famosos viajes a través del tiempo. En principio la idea era postear un solo artículo sobre viajes en el tiempo y esas cosas pero habiendo visto que es necesario extenderse mucho con conceptos más básicos de Relatividad General necesarios para comprender cómo puede permitir dicha teoría tales viajes, decidí repartir el texto en varios post, he aquí el primero.
Hay un par de libros muy interesantes que se pueden leer al respecto: "Agujeros negros y tiempo curvo" de un tal Kip Thorne y "El futuro del EspacioTiempo" del mismo Thorne con Stephen Hawking e Igor Novikov.
Empecemos.
Tal y como mencioné en mi artículo anterior sobre la fuerza en Relatividad General, el paso crucial de Einstein para comprender la naturaleza de la fuerza de la gravedad fue asumir que dicha fuerza no era sino el efecto que tenía la curvatura del propio espaciotiempo sobre los objetos de una determinada masa.
Einstein nos cuenta que los cuerpos dotados de masa curvan el espaciotiempo de forma que las trayectorias de los rayos de luz que pasan por la vecindad de dichos cuerpos ven torcidas sus trayectorias, hecho que quedó demostrado en el famoso eclipse de Sol en 1919.
El efecto de curvatura que la Tierra ejerce sobre el espaciotiempo aparece representado por la siguiente imagen:
Hay que notar, sin embargo, que esta representación no es del todo correcta ya que aquí se representa la curvatura que tendría un espacio de dos dimensiones, un plano, mientras que el nuestro es tridimensional (todavía!, mientras la teoría M siga sin pronunciarse), pero nos da una idea del efecto.
Bien, este efecto de curvatura del espaciotiempo tiene un efecto de arrastre en el que el tiempo discurre más lentamente cuanto mayor es la fuerza de la gravedad, esto es, en la superficie de la Tierra, por ejemplo, el tiempo discurre algo más lentamente que en la cima de una montaña, este hecho puede probarse (y de hecho fue probado) usando relojes atómicos (midiendo el tiempo que tarda un nucleo atómico en semidesintegrarse).
De modo que relojes que en un principio están sincronizados acaban dessincronizándose si se sitúan en zonas de diferente potencial gravitatorio. Naturalmente, en zonas como la Tierra este efecto no se nota apenas ya que la curvatura del espaciotiempo es suave, sin embargo, sí se hace apreciable en sitios donde la curvatura es más agresiva:
Una vez mas, hay que notar que esta imagen es una representación bidimensional de la curvatura del espaciotiempo provocada por un agujero negro. La imagen de un pozo por el que se puede uno caer es ilusorio, en tres dimensiones no hay ningún pozo, se hace la representación bidimensional para apreciar que existe el fenómeno de curvatura, nosotros como seres tridimensionales no podemos notar una curvatura de nuestro espacio tridimensional, de ahí que se suprima una dimensión espacial. Si hemos de vernos representados en el dibujo, nosotros no podríamos salirnos del plano, no podríamos "saltar" por encima del agujero, porque eso supondría saltar a una dimensión mayor.
Las líneas curvas del dibujo representan varias trayectorias prosibles de rayos de luz que pasan por la vecindad del agujero negro.
Una de las preguntas que nos podemos hacer es si el pozo del dibujo anterior tiene algún fondo tal y como lo tiene la curvatura provocada por la Tierra; bien, en Relatividad General no lo tiene puesto que, sin considerar los efectos cuánticos, la estrella que se comprime para formar un agujero negro no puede parar de comprimirse de forma que la singularidad (un objeto de tamaño cero y densidad infinita) no llega nunca a formarse. Cuando se consideren correctamente los efectos cúanticos se verá que la curvatura tiene fondo y que la singularidad ya no es tal porque se mantiene con un tamaño distinto de cero y densidad finita.
En la siguiente entrada dedicada al mundo de las curvaturas del espaciotiempo veremos la forma que toma el espaciotiempo cuando se produce un agujero de gusano.
Hay un par de libros muy interesantes que se pueden leer al respecto: "Agujeros negros y tiempo curvo" de un tal Kip Thorne y "El futuro del EspacioTiempo" del mismo Thorne con Stephen Hawking e Igor Novikov.
Empecemos.
Tal y como mencioné en mi artículo anterior sobre la fuerza en Relatividad General, el paso crucial de Einstein para comprender la naturaleza de la fuerza de la gravedad fue asumir que dicha fuerza no era sino el efecto que tenía la curvatura del propio espaciotiempo sobre los objetos de una determinada masa.
Einstein nos cuenta que los cuerpos dotados de masa curvan el espaciotiempo de forma que las trayectorias de los rayos de luz que pasan por la vecindad de dichos cuerpos ven torcidas sus trayectorias, hecho que quedó demostrado en el famoso eclipse de Sol en 1919.
El efecto de curvatura que la Tierra ejerce sobre el espaciotiempo aparece representado por la siguiente imagen:
Hay que notar, sin embargo, que esta representación no es del todo correcta ya que aquí se representa la curvatura que tendría un espacio de dos dimensiones, un plano, mientras que el nuestro es tridimensional (todavía!, mientras la teoría M siga sin pronunciarse), pero nos da una idea del efecto.
Bien, este efecto de curvatura del espaciotiempo tiene un efecto de arrastre en el que el tiempo discurre más lentamente cuanto mayor es la fuerza de la gravedad, esto es, en la superficie de la Tierra, por ejemplo, el tiempo discurre algo más lentamente que en la cima de una montaña, este hecho puede probarse (y de hecho fue probado) usando relojes atómicos (midiendo el tiempo que tarda un nucleo atómico en semidesintegrarse).
De modo que relojes que en un principio están sincronizados acaban dessincronizándose si se sitúan en zonas de diferente potencial gravitatorio. Naturalmente, en zonas como la Tierra este efecto no se nota apenas ya que la curvatura del espaciotiempo es suave, sin embargo, sí se hace apreciable en sitios donde la curvatura es más agresiva:
Una vez mas, hay que notar que esta imagen es una representación bidimensional de la curvatura del espaciotiempo provocada por un agujero negro. La imagen de un pozo por el que se puede uno caer es ilusorio, en tres dimensiones no hay ningún pozo, se hace la representación bidimensional para apreciar que existe el fenómeno de curvatura, nosotros como seres tridimensionales no podemos notar una curvatura de nuestro espacio tridimensional, de ahí que se suprima una dimensión espacial. Si hemos de vernos representados en el dibujo, nosotros no podríamos salirnos del plano, no podríamos "saltar" por encima del agujero, porque eso supondría saltar a una dimensión mayor.
Las líneas curvas del dibujo representan varias trayectorias prosibles de rayos de luz que pasan por la vecindad del agujero negro.
Una de las preguntas que nos podemos hacer es si el pozo del dibujo anterior tiene algún fondo tal y como lo tiene la curvatura provocada por la Tierra; bien, en Relatividad General no lo tiene puesto que, sin considerar los efectos cuánticos, la estrella que se comprime para formar un agujero negro no puede parar de comprimirse de forma que la singularidad (un objeto de tamaño cero y densidad infinita) no llega nunca a formarse. Cuando se consideren correctamente los efectos cúanticos se verá que la curvatura tiene fondo y que la singularidad ya no es tal porque se mantiene con un tamaño distinto de cero y densidad finita.
En la siguiente entrada dedicada al mundo de las curvaturas del espaciotiempo veremos la forma que toma el espaciotiempo cuando se produce un agujero de gusano.
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9 comentarios:
De verdad que es alucinante, gracias por compartir la sabiduría.
dinodb
Gracias a mi no, gracias a vosotros que me leeis y me animais a seguir escribiendo cosas.
Saludos.
La famosa observación del eclipse y de la estrella visible al lado y que debía estar en ese instante detrás del sol, no es la prueba reina de que la masa curva el espacio, sino que, en parte, es una simple prueba más de la refracción de la luz al traspasar las diferentes capas de la atmosfera solar, y en parte, es también la prueba de que la luz, también es atraída por la gravedad, porque la luz, aunque no posea masa, si posee una equivalencia en masa proporcional a su energía. Pero, de eso, no se tenía claridad antes de Einstein y su genial fórmula: E=mc2.
Este hecho histórico de la observación de la estrella durante el eclipse es el típico caso del estudio de un hecho real, pero mal interpretado. El fenómeno se podía interpretar de las dos formas: o como evidencia de la curvatura del espacio o como el resultado combinado de: la interacción gravedad-luz de un lado y la refracción de la luz del otro lado. ¿Nunca nadie ha explicado satisfactoriamente, porque en ese caso del eclipse, no es válida ó no opera, la teoría de la refracción?
Pero las conveniencias históricas de ese momento favorecían la tendencia por la primera interpretación. Era más importante tener al genio, y al padre de la bomba atómica, al lado de los aliados.
Es lógico de que a veces los intereses políticos, económicos, religiosos o de cualquier otra índole presionen a los científicos, lo que no es lógico es continuar indefinidamente defendiendo: leyes, paradigmas, personajes, cultos, entre otros, y especialmente cuando ya pasó la angustia del momento.
¡¡ El genio me sabrá perdonar.!!! El mismo lo dijo: Masa y energía son dos presentaciones de la misma cosa.
La gravedad interactúa con las fuerzas electromagnéticas, porque estas tienen su equivalencia en masa y en proporción a su energía. Y esa interacción será la base para unificar muy pronto la teoría cuántica con teoría de la gravedad de Newton debidamente actualizada y corregida con los aportes acertados de Einstein y su teoría de la relatividad, la cual será un buen complemento para la teoría de la gravedad de Newton, pero un mal remplazo. Y así dejaríamos de lado la errónea idea de que la gravedad es una ilusión o que es una fuerza imaginaria o que es un efecto del peralte del espacio plano deformado por la masa. Para que exista el efecto peralte en la trayectoria de un móvil tiene que existir la gravedad, para que la masa deforme o curve algo como el espacio tiene que haber una fuerza como el peso de esa masa y el espacio no podría ser vacio. sino que debe estar constituido por algo, por eso Einstein tiene que proponer una especie de malla elástica que no se ha podido definir, y entonces debe aceptarse de que el éter no existe sino que lo que existe es esa indeterminada estructura tejiendo el espacio y que se describe envolviendo por debajo a los cuerpos materiales con una especie de cono romo o un agujero; y preguntamos si ese cono y ese peralte es igual por todos los lados y también por encima, porque si es así, se anularían los peraltes unos con otros; lo que resulta como contradictorio.
Muy pronto entenderemos que la gravedad es una fuerza tan real, como real es que en el espacio interestelar se entrecruzan e interactúan las fuerzas electromagnéticas que emiten los cuerpos materiales y comprenderemos que todas las formas de energía incluidas las emisiones electromagnéticas tienden a fluir naturalmente desde donde están más densas, más concentradas, hacia donde están menos densas o a fluir hacia donde no hay presencia de energía. Por eso es que la atracción gravitacional no solo se presenta entre la energía-materia conocida sino que también se presenta entre esta y la materia oscura desenergizada.
Los vacios en la teoría de Newton se llenarán con los aciertos de las teorías de Einstein.
Ver artículo completo en: http://nuevateoriasobreeluniverso.blogspot.com/
martinjramilloperez@gmail.com
Hola martinjaramillo, bienvenido al blog y gracias por dedicarle algo(bastante viendo la extensión de tu comentario jeje) de tu tiempo.
"en parte, es una simple prueba más de la refracción de la luz al traspasar las diferentes capas de la atmosfera solar, y en parte, es también la prueba de que la luz, también es atraída por la gravedad"
Bueno,respecto a lo de la refracción de la luz, creo que no estás teniendo en cuenta los casos de lentes gravitatorias. Hay cúmulos de galaxias enteros que se usan como lente gracias a la distorsión que ejercen sobre la luz de objetos situados detrás, por lo que no tiene sentido hablar de refracción.
Luego dices que, en parte, el cambio de la trayectoria de la luz es por la fuerza gravitatoria, pero lo que Einstein estaba tratando de explicar es en qué consiste la naturaleza de dicha fuerza.
Para las fuerzas no gravitatorias (electromagnetismo, y nucleares fuerte y débil), la naturaleza de la fuerza se explica mediante la teoría cuántica de campos, en las que las fuerzas se describen mediante el intercambio de bosones. Pero para incluir a la gravedad en este marco se necesita de otro bosón que aún no se ha descubierto (el gravitón). Es por ello por lo que se sigue manteniendo la explicación einsteiniana acerca de la gravedad.
Saludos.
Gracias JUANMA por tu aclaración y admisión de diálogo.
Yo creo que debe explicarse, por qué no se tiene en cuenta también el fenómeno de la refracción de la luz como un factor adicional para explicar todos los casos de lentes gravitacionales, no solo el caso de las observaciones durante los eclipses solares, porque en todos los casos de lentes gravitacionales hay involucrados astros como el sol con sus respectivas atmósferas o cualquier tipo de medio material transparente, que pueden ser: nubes de gases o polvo o incluso cualquier medio saturado de radiaciones que puedan producir la refracción de la luz. Es que una sección de espacio saturada de radiaciones electromagnéticas también debe considerarse un medio material transparente, debido a la equivalencia masa – energía y por lo tanto apto para provocar refracción de la luz y hasta atracciones gravitacionales newtonianas.
No creo que sea la refracción la única responsable de la desviación de los rayos de luz en las lentes gravitacionales, sino que también existe la atracción gravitacional Newtoniana pero no la deformación del espacio.
Buenos días martinjaramillo.
No se tiene en cuenta la refracción en los cúmulos estelares porque el espacio circundante está casi vacío. Si bien es cierto que cada estrella tiene su atmósfera, estamos hablando de cúmulos de galaxias, y los efectos acumulados de sus masas se aplican a unas escalas tan grandes que no tiene sentido considerar las atmósferas de las estrellas por separado.
Por otra parte, dices que en parte, la atracción de la luz se ejerce mediante la gravedad y no la curvatura del espacio, pero ya te dije antes, que la curvatura del espacio es la forma de explicar la fuerza de la gravedad. Si no es por curvatura, ¿como explicarías la naturaleza de dicha fuerza?. Como dije antes, en las restantes fuerzas, la fuerza se explica mediante intercambios de bosones, pero aún no se ha descubierto ninguna partícula transmisora de la fuerza gravitatoria, e incluso aunque dicha partícula existiera sigue habiendo grandes problemas para explicar la gravedad en teoría cuántica de campos.
Aunque, claro está, no soy experto en la materia, solo aficionado, y puedo estar equivocado.
Saludos.
Si fuera verdad que la masa de la tierra curvara el espacio a su alrededor nada podría caer verticalmente sobre la tierra, tendría que caer siguiendo esa curvatura. Si fuera verdad que la masa de la tierra curvara el espacio a su alrededor y que esa curvatura desviara también la luz, los rayos de luz de los reflectores aéreos y los laser instalados tierra-luna no podrían salir hacia arriba en línea recta como lo hacen, ni tampoco funcionarían las plomadas, ni las de cuerda ni las laser. Si fuera verdad que la masa de la tierra curvara el espacio a su alrededor habrían sitios de la tierra donde la gravedad fuera prácticamente horizontal.
Estos argumentos hacen parte del libro “Nueva Teoría Sobre El Universo” martinjaramilloperez@gmail.com envíame tu correo y te remito el libro gratis.
Hola martinjaramillo.
En primer lugar, nada cae exactamente de forma vertical sobre la Tierra, ya que mientras un objeto cae, la Tierra gira, a no ser que te encuentres situado justamente en el eje de rotación (la fuerza centrífuga es nula) o en el ecuador (la fuerza centrífuga apunta en la misma dirección, aunque en sentido opuesto a la fuerza de la gravedad).
En segundo lugar, está demostrado que la curvatura del espacio produce un cambio de la trayectoria de los rayos de luz, tal y como se comprobó en el famoso eclipse solar de 1919. Ésta curvatura se manifiesta desviando los rayos de luz hacia el centro de gravedad, por lo que un rayo de luz, disparado de forma perpendicular al campo gravitatorio, no manifestará ninguna desviación debido a la curvatura.
Si los rayos de luz no se disparan de forma perpendicular sufrirán, un cambio en sus trayectorias, otra cosa es que el efecto producido sea suficientemente apreciable como para interferir en los experimentos, como el de la reflexión de los rayos de luz en los espejos colocados en la Luna.
Po otra parte no entiendo la frase de que habría sitios donde la gravedad sería "horizontal". Las líneas de un campo gravitatorio no pueden ser paralelas a no ser que se trate de una distribución plana e infinita de materia, lo cual no es el caso, ya que en la Tierra toda la masa se concentra en una region definida y las líneas de campo gravitatorio convergen en el centro de masas.
Saludos.
Hola encontre este comentario acerca de un tal JUAN CARLOS VALLEJOS
Y su TEORIA DE LA CURVATURA DEL ESPACIO TIEMPO Y DE SALTOS TIEMPO ESPACIO. ATIGRAVEDAD TEMAS RELACIONADOS CON INGENIERIA.
QUIEREN REVISARLA Y ME COMENTAN A MI CORREO POR FAVOR.
MAS ABAJO LES DEJO EL LINK.
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