Comprendiendo el concepto de gravedad según Einstein

[PalitroqueZ]

ayer vi la biografía de Albert Einstein en el canal History, y cada vez que hablan sobre el concepto de gravedad tengo una nueva forma de ver la explicación de este gran investigador.

la gravedad según Isaac Newton, es una fuerza que hala objetos hacia otros objetos de mayor masa, ahora bien según lo que entendí en esta otra idea de Einstein, la gravedad es la curvatura del espacio.

es decir, no es una fuerza, es la contracción del espacio ocupado por la masa de un objeto. ¿es así?

la idea que me viene a la mente es la que explicaron en el documental.

- imaginen una sabana (cobija) a la que tienen agarrada por los 4 costados hasta ponerla bien firme (templada)

- ahora imaginen que se coloca una naranja sobre la sabana, la naranja con cierta cantidad de masa, ocupa un área de la sabana que se observa mirándola por debajo, como una marca redonda abultada.

- seguido, se toma un balón de basquet-ball y se coloca encima de la sabana (que aún sigue muy bien sujeta y templada) y muy cerca de la naranja.

¿que es lo que sucede?

el balón, por ser mas grande que la naranja, ocupará mas tela de la sabana, por consiguiente, dará la impresión que la naranja ha sido "halada" por el balón.

pero la duda que tengo es

¿no es por la masa que la gravedad hace mas efecto de "halar" otros objetos?

en el espacio hay objetos con gran cantidad de masa, no muy grandes (alta densidad) y aun así halan cuerpos mas grandes que ellos.

[migsantiago]

Hola Pali

La fuerza de atracción gravitacional no depende del volumen de los objetos involucrados.

Esta es la ecuación:

F = GMm/R^2

donde
G es una constante igual a 6.67300 × 10-11 m3 kg-1 s-2
M y m son las masas en kg de los 2 objetos que se están atrayendo
R es la distancia en m entre ellos

De ahí que el asunto de los agujeros negros, que tienen una masa gigantezca encapsulada en un volumen no mayor al tamaño de un chícharo, tienen una atracción gravitacional inmensa.

[MLO__]

Hola.

La fórmula que se usa para cuantificar la gravedad es la misma de siempre, la cual relaciona las masas de los cuerpos en cuestión y la distancia entre ellas, pero sucede que al introducir la teoría de la relatividad, ciertas cantidades se ven afectadas por la constancia de la velocidad de la luz (longitud, tiempo, etc), debido a que no hay una referencia inercial absoluta, en esto difiere de la teoría física clásica.

Al no haber un marco inercial de referencia absoluto, se puede crear la sensación de aceleración de gravedad de otras maneras, por lo tanto la gravedad es tan solo un efecto, que como tu dices, involucra la geometría de una nueva concepción: Espacio-Tiempo.

La teoría de la relatividad se basa en asignar una constante universal en cualquier marco referencial, la cual es la velocidad de la luz, esto hace que cambien ciertas cosas en torno a lo que se tenía anteriormente en la física clásica. Hay unas fórmulas por ahí que son las de Lorentz, las cuales ya estaban desde antes, (por problemas en la teoría electromagnética) las cuales son base fundamental para calcular esas variaciones en el tiempo, longitud y masa de los cuerpos cuando se mueven a velocidades muy altas, cercanas a la velocidad de la luz.

Eisntein, ponía el ejemplo de los ascensores para demostrar que la gravedad es una ilusión, mas que una fuerza real, si un ascensor esta en el universo vacío, los ocupantes sentirían que flotan, pero si el ascensor en el vacío sube, los ocupantes no sentirán que están en el vacío, si no que sentirán que están en un marco inercial acelerado y viceversa si un ascensor en la tierra llega a estar en caída libre, los ocupantes van a sentir la ausencia de la fuerza de la gravedad, de hecho esto lo usan en algunos aviones para simular que están en el vacío.

No hay que olvidar que según la teoría clásica, la masa era inmodificable, lo mismo que el tiempo y la distancia, mientras que con la teoría relativista, solo hay algo constante: la velocidad de la luz, por ende todo lo demás puede cambiar según el marco de referencia que se tome.

Saludos

[Cryn]

Yo vi el mismo documental, muy interesante, ahora comprendo algunas cosas que en una materia de la Universidad vi. Es un tema muy complejo.

Algo que no sabía era que la 1ra guerra mundial había afectado de tal manera a las investigaciones de este gran científico.

saludos.

[PalitroqueZ]

....
La fuerza de atracción gravitacional no depende del volumen de los objetos involucrados.

Esta es la ecuación:

F = GMm/R^2

donde
G es una constante igual a 6.67300 × 10-11 m3 kg-1 s-2
M y m son las masas en kg de los 2 objetos que se están atrayendo
R es la distancia en m entre ellos
...

Hola.

La fórmula que se usa para cuantificar la gravedad es la misma de siempre, la cual relaciona las masas de los cuerpos en cuestión y la distancia entre ellas, pero sucede que al introducir la teoría de la relatividad, ciertas cantidades se ven afectadas por la constancia de la velocidad de la luz (longitud, tiempo, etc), debido a que no hay una referencia inercial absoluta, en esto difiere de la teoría física clásica.

...

umm yo pensaba que al hablar de la relatividad, las formulas de las leyes de newton perdía por completo su vigencia, por que como dicen que falla al calcular la órbita de mercurio 

Yo vi el mismo documental, muy interesante, ahora comprendo algunas cosas que en una materia de la Universidad vi. Es un tema muy complejo.

Algo que no sabía era que la 1ra guerra mundial había afectado de tal manera a las investigaciones de este gran científico.

saludos.

ah lo viste Cryn!! jeje que fino, yo llevaba tiempo cazando la repetición, me lo había perdido varias veces.

[migsantiago]

Yo entiendo casi nada de física relativista. No me preocupo mucho por aprenderla porque es difícil de aplicar en la vida cotidiana.

En cambio la newtoniana es pan de cada día para los mecánicos.

Pero de todas formas leo lo que ustedes pongan sobre la relativista... sacaré el Dr. Sheldon Cooper que todos traemos dentro 

[Cryn]

Yo entiendo casi nada de física relativista. No me preocupo mucho por aprenderla porque es difícil de aplicar en la vida cotidiana.

Hay que estar loco como Eintein para entender completamente lo que nos trataba de decir, incluyendo todas las ecuaciones.

Bueno loco no, más bien hay que ser muy inteligente.

Ojo que yo casi no entiendo nada de lo que nos dejó ese gran científico

saludos.

[mtristan]

.


Einstein sostuvo como base de toda su teoría que la luz se propaga siempre en forma recta y a a misma velocidad para cualquier sistema de referencia. Entonces cuando se veía en un ecplise la luz de estrellas que se encontraban detrás del sol se pensaba que la trayectoria de la luz se curvaba por la gravedad del sol. Einstein aseguro que lo que se curvaba no era el rayo luminoso, sino el es espacio por el cual la luz se propagaba.
Poco menos me acuerdo de aquel librito que escribió 
Saludos.

[MLO__]

Hola

Las formulas de la física clásica, no es que ya no sean válidas, es solo que son aplicables para velocidades bajas, para velocidades altas -cercanas a las de la luz- toca aplicar unas transformadas especiales que son las de Lorentz, la relatividad y la cuántica, se encargan de los extremos, una de lo grande y la otra de lo pequeño ... la mecánica clásica ... me imagino que va en la mitad. Sir. Isaac Newton, dejo las leyes listas para modificarlas en función de un marco referencial diferente a uno absoluto ... pero por facilidad se generaliza dejando constates algunas cosillas, es lo que pasa con la formula del momentum y la famosisima fórmula de F=m.a.

La matemática de la relatividad no es escrita por Einstein, si no por un ruso ... y como será, que ni el mismo Einstein lo entendió bien ... jeje

Admiro a Einstein por la facilidad de explicar las cosas mediante experimentos mentales, pero Sir. Isaac Newton será siempre el señor de la física y de la matemática también ... vamos, que no es fácil crear una teoría y al mismo tiempo la matemática para explicarla!!!!!

La teoría cuántica se aplica mucho en la vida cotidiana, igual que la relatividad ... es solo que nosotros, los pobres mortales nos movemos a velocidades tan bajas y tenemos tan poca tecnología para experimentar con esas cosillas.... que nos quedamos inmersos en ese mundo clásico y determinista 

Es muy dificil entender la teoría de la relatividad ... creo que el único que la ha entendido bien es Stephen Hawking ....

Saludos

[Suky]

Exactamente, vean que si toman las ecuaciones de relatividad y la trabajan a baja velocidad, llegan  las ecuaciones de la física clásica 

Realmente han sido genios, cada uno en su rama! Como decimos nosotros por aquí, estuvieron bastante tiempo al pedo para sacar todo ese tipo de conclusiones 

Este es otro sumamente interesante, entre otros tantos, la paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen 

[RedPic]

La matemática es el lenguaje de la ciencia.

Newton pudo desarrollar su Teoría de la Gravitación solo cuando solucionó matemáticamente el problema de calcular la tangente a una curva, lo que después se conoció como el Cálculo Infinitesimal (que por cierto lo hizo en paralelo y sin conocimiento mutuo con Leibniz en Alemania y no veais la que se lió entre ellos)

Y solo cuando tenía listo esta herramienta pudo demostrar que si las fuerzas gravitacionales que se generan entre dos objetos en el espacio son directamente proporcionales a sus masas e inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia que los separa entonces ambos se mueven uno con respecto a otro en órbitas elipticas.

Pero eso es algo que ya se sabía. Lo mostró de forma genial Johannes Kepler. Pero éste lo que había hecho era calcular empiricamente la ecuación que describía el movimiento aparente, no la que relacionaba este movimiento con su causa dependiente de las masas y las distancias. Kepler descrbía, Newton explicaba.

Fijaos como Newton lo que hizo fue dar un paso mas adelante. Su Gravitación universal englobaba y explicaba las tres leyes de Kepler sobre el movimiento planetario, y además nos describía cómo actuaba y ademas explicaba igual de bien a la Luna que a una manzana.

Pero en 1887 hubo un experimento que hizo temblar todas las bases de la Física. Uno de los fiascos mas grandes de la historia de la ciencia, en el que un experimento que buscaba afirmar definitivamente un concepto, el movimiento absoluto, concluyó con la mas grande, brutal y demoledora evidencia de todo lo contrario. Se trató del xExperimento de Michelson y Morley

Solo después de las conjeturas realizadas por Lorentz y FitzGerald con su contracción pudo llegar Einstein y montar su revolución tomando en cuenta a Michelson y Morley.

 

[MLO__]

Efectivamente, lo referencial absoluto se cae con el experimento de Morley y la absurda idea del eter ... me admira que en ese tiempo, se hubiese podido medir cosas con tal resolución .. son asombrosos

Es que para ser físico no se necesitan muchas matemáticas (jeje, lo digo por experiencia propia), toda conjetura que tengamos en nuestra cabeza es valida e incluso, la fisica la llevamos con nosotros mismos en nuestro diario vivir, incluyendo a las matematicas .. y si no ... como explicar el calculo que hace el cerebro, cuando vamos a cruzar una calle y vemos que viene un coche, de la velocidad a la cual debemos ir?

Einstein tan solo imagino ir subido en un rayo de luz .... y  miren a donde fue a parar semejante conjetura.

Saludos

[PalitroqueZ]

... Entonces cuando se veía en un ecplise la luz de estrellas que se encontraban detrás del sol se pensaba que la trayectoria de la luz se curvaba por la gravedad del sol. Einstein aseguro que lo que se curvaba no era el rayo luminoso, sino el es espacio por el cual la luz se propagaba.
...

a este fenómeno le llaman lentes gravitacionales, y es uno de factores que se toman en cuenta a la hora de hacer cálculos de posiciones cuando se hacen largas exposiciones de cuerpos lejanos.

el hecho que estemos mirando una estrella en una posición en el firmamento, no es fundamento para decir que se encuentra en ese sitio, puede ser una luz desviada por uno o varios cuerpos (varias lentes gravitacionales)

as formulas de la física clásica, no es que ya no sean válidas, es solo que son aplicables para velocidades bajas, para velocidades altas -cercanas a las de la luz- toca aplicar unas transformadas especiales que son las de Lorentz, la relatividad y la cuántica, se encargan de los extremos, una de lo grande y la otra de lo pequeño ... la mecánica clásica ... me imagino que va en la mitad. Sir. Isaac Newton, dejo las leyes listas para modificarlas en función de un marco referencial diferente a uno absoluto ... pero por facilidad se generaliza dejando constates algunas cosillas, es lo que pasa con la formula del momentum y la famosisima fórmula de F=m.a.

en otro sitio he leído que en la mecánica cuántica, a pesar de ser creada por las bases de la relatividad, hay situaciones donde deja de cumplirse la ecuación de Einstein y es donde se entra en el reino de la integración de las 4 fuerzas fundamentales.

Pero eso es algo que ya se sabía. Lo mostró de forma genial Johannes Kepler. Pero éste lo que había hecho era calcular empiricamente la ecuación que describía el movimiento aparente, no la que relacionaba este movimiento con su causa dependiente de las masas y las distancias. Kepler descrbía, Newton explicaba.

yo admiro también a ese gran científico como lo fué kepler, ya que como dices Diego, hay que tener valentía y coraje para dedicarle muchos años de su vida a la recopilación de datos de las orbitas planetarias.

En su biografía (que la tengo) dice que después de varias semanas de observaciones y anotaciones, se dió cuenta que había cometido un error, y sin mas que una resignación, tuvo que deshacer todo lo que había hecho y empezar de nuevo 

los datos recopilados por kepler, fueron la base para que newton, dedujera la formula genérica para el cálculo de las órbitas.

el caso de einstein en verdad es raro, porque la ciencia se basa en hechos y no en experimentos mentales, lo increíble es que einstein tenía razón antes de terminar las matemáticas que demostrarían las hipótesis (y mucho antes de hacer la comprobación experimental).


la pregunta es ¿uno el pobre mortal puede entender esos conceptos sin aplicar matemáticas complejas?

yo creo que si, si lo hizo ainstain, ¿porque nosotros no?

[MLO__]

Totalmente de acuerdo ... solo es cuestión de tenerse confianza.

La cuántica y la relatividad no se llevan muy bien que digamos ... ya que la cuántica se basa en el principio de incertidumbre y la relatividad tiende a ser determinista -al menos la teoria general-, como la física clásica.

Tengo entendido que el creador de la cuántica es el alemán (como para variar) Max Planck, y cuya teoría fue base para Einstein para publicar el trabajo del efecto fotoeléctrico (por el cual gano el Nobel).

Lo de las 4 fuerzas tiene que ver mas con la teoría de unicidad de la Física... y es algo que aun no se ha logrado, ya que la dichosa fuerza de la gravedad es incompatible aun con las demás fuerzas ... ahi no se cumplen muchas leyes jeje

Saludos

[RedPic]

Y siguen confirmando a Einstein, don Alberto  : Dos átomos para Einstein