¿Cómo se ve realmente el espacio deformado (visualmente)?

A medida que viaja a través del espacio-tiempo deformado, no notará mucha diferencia. Esto se debe a que cualquier región del espacio-tiempo con la que probablemente te encuentres se ve exactamente igual que el espacio-tiempo plano a nivel local. Esta es una gran noticia para nosotros porque significa que siempre podremos asumir que impulsarnos hacia adelante realmente nos hará avanzar y no hacia un lado o algo así.

Como un observador distante, podemos ver cómo se ve el espacio alabeado. Un fenómeno llamado lente gravitacional nos permite ver la deformación del espacio-tiempo cuando la luz pasa por objetos de gran masa. Echa un vistazo a la imagen de abajo. Ese anillo alrededor de la estrella es la luz de una galaxia detrás de la estrella que ha atravesado el espacio-tiempo deformado.

Los observadores experimentados pueden ver algunos ejemplos más de lentes en esa imagen (puedo ver otros 5, pero no soy astrónomo. ¿Cuántos ven otras personas?), pero entiendes la idea. Bastante genial, ¿eh?

Comprensiblemente, puede sentir que esta visualización no le brinda una comprensión intuitiva sobre cómo deberían comportarse las cosas en el espacio-tiempo deformado. Es por eso que a menudo ves la simplificación 2D; es más fácil entender el punto. Pero si desea una imagen visual de cómo la gravedad realmente deforma/curva el espacio-tiempo, no encontrará nada mejor (al menos, nada que se me ocurra) que una buena imagen de un anillo de Einstein, como el de arriba.

_{Imagen tomada de Wikipedia}

Cuando visualizamos una variedad de Riemann desde el exterior, de manera abstracta, como parte del espacio ordinario pero con una métrica diferente, como en el modelo de disco del plano hiperbólico, obtenemos imágenes muy bonitas, pero se ve muy diferente de cómo se vería para una criatura que vive dentro de ella.

Cuando estás adentro, no se ve tan distorsionado, porque tú y los rayos de luz, etc., todos se deforman de la misma manera. Mientras camina hacia el límite en el modelo de disco hiperbólico, se haría más pequeño con cada paso. Sin embargo, notarías algunas cosas, como líneas paralelas que se alejan unas de otras, triángulos cuyos ángulos no suman$\pi$, etc.

La siguiente es una imagen desde el interior del espacio hiperbólico, realizada hace mucho tiempo por el centro de geometría , que muestra una teselación del espacio con dodecaedros regulares, lo que obviamente es imposible en el espacio euclidiano.

Como mencionó Johannes en un comentario, la película Interestelar tiene algunos gráficos bastante precisos y de alta calidad del espacio deformado gravitacionalmente, como esta imagen de un agujero negro con su disco de acreción.

Tenga en cuenta que el disco se encuentra esencialmente en un plano, la luz de la parte central no puede escapar, pero la luz que escapa inicialmente de nosotros puede doblarse en nuestra dirección, por lo que vemos el disco esencialmente en todas partes alrededor del agujero negro. Sin embargo, no ves directamente que estás en un espacio curvo, solo ves que la luz se desvía por la gravedad, y cualitativamente no se ve diferente de cómo se vería en un espacio plano en el que la luz se desvía por la gravedad.

El espacio-tiempo se basa en la idea de que la masa/energía no cambia, sino que el espacio, el que contiene todas las cosas, cambia. En consecuencia, el concepto de tiempo refleja este cambio en el espacio.

En otras palabras, la velocidad de C es constante y, en consecuencia, también lo es la masa. Lo único relativo es el cambio de espacio y nuestra idea del tiempo.

"Ver" esto es tan fácil como mirar alrededor de su casa u oficina. La realidad misma del cambio es el espacio-tiempo en acción.