espacio newtoniano

Se podría utilizar la misma analogía del Sol hundiéndose en un suelo revestido de rejilla, para ambas teorías, pero se demostró que la visión newtoniana del espacio y el tiempo era incorrecta en al menos tres formas diferentes.

1. La ley de la gravedad de Newton implicaba los efectos inmediatos de una acción a distancia, como estoy seguro de que sabes, esto significa que si el Sol desapareciera ahora, la Tierra volaría inmediatamente por la tangente, en lugar de los 8 minutos que realmente lo haría. tardamos en detectar algo. GR resolvió esto combinando espacio y tiempo en espacio-tiempo

2. La desaparición repentina del Sol no es una situación muy probable, pero lo que realmente desconcertó a los astrónomos del siglo XIX fue que sus predicciones de la órbita de Mercurio no estaban de acuerdo con los resultados experimentales. La mecánica newtoniana no podía dar cuenta de esto, pero GR sí podía, teniendo en cuenta la naturaleza no absoluta del espacio y el tiempo.

La teoría de la relatividad predice que, mientras orbita alrededor del Sol, Mercurio no recorre exactamente el mismo camino cada vez, sino que gira alrededor del tiempo. Decimos, por tanto, que el perihelio, el punto de su órbita en el que Mercurio está más cerca del Sol, avanza.

En el diagrama que se muestra aquí, la cantidad del anticipo está muy exagerada. El avance real es de solo 43 segundos de arco por siglo.

3. Hay otros efectos, como Deflexión de la luz de las estrellas , que fue predicho por la teoría anterior, pero con una estimación incorrecta de la desviación.

La primera observación de la desviación de la luz se realizó observando el cambio de posición de las estrellas cuando pasaban cerca del Sol en la esfera celeste. Las observaciones fueron realizadas en mayo de 1919 por Arthur Eddington, Frank Watson Dyson y sus colaboradores durante un eclipse solar total. El eclipse solar permitió observar las estrellas cercanas al Sol. Las observaciones se realizaron simultáneamente en las ciudades de Sobral, Ceará, Brasil y en Santo Tomé y Príncipe en la costa oeste de África. Las observaciones demostraron que la luz de las estrellas que pasaban cerca del Sol estaba ligeramente desviada, de modo que las estrellas aparecían ligeramente fuera de posición.

La respuesta corta es sí, más o menos, pero la razón es probablemente más sutil de lo que piensas (es decir, no se deriva simplemente de un argumento físicamente intuitivo).

Verá, existe un marco matemático conocido como teoría de Newton-Cartan, desarrollado por Cartan y Friedrichs en la década de 1920, en el que la teoría de la gravitación de Newton se vuelve a expresar en el lenguaje de la geometría diferencial de una manera muy similar a la de la relatividad general. .

En esta representación de la teoría de la gravitación de Newton (que da precisamente las mismas predicciones empíricas que la teoría de Newton) tenemos el Principio de Equivalencia implementado a través de trayectorias geodésicas definidas en un espacio-tiempo curvo, que a su vez tiene una estructura influenciada por la materia en él, al igual que la de Einstein. teoría.

De hecho, esta reformulación de la teoría de Newton proporciona, en mi opinión, los medios más convincentes para derivar la teoría de la gravitación de Newton como un caso límite de la teoría de la relatividad general.

Es en este sentido un tanto sofisticado que lo que usted dice es correcto: ambas teorías (la de Newton y la de Einstein) tienen el mismo derecho a las analogías de la pelota y el tazón o de la pelota y la lámina de goma, pero estoy de acuerdo con otro comentarista en que estas teorías físicas los modelos son análogos muy pobres del espacio-tiempo curvo.

La idea de un planeta que corre alrededor de la superficie de un cuenco se usa a menudo para discutir las órbitas planetarias en GR. Y la misma analogía se puede usar para discutir órbitas usando la mecánica newtoniana. La verdadera pregunta aquí es cuál es la diferencia entre GR y la mecánica newtoniana.

Cuando Newton escribió Principia no pudo explicar la acción de la fuerza gravitatoria. En esencia, ¿cómo "sabe" la Tierra que el sol está allí para orbitar alrededor de ella? Lo llamó una acción espeluznante a distancia y lo dejó como una pregunta abierta. En la derivación de GR, Einstein hizo coincidir el tensor de energía de tensión que modela la materia y la energía en el espacio con la curvatura del espacio-tiempo. Es difícil visualizar esa curvatura del espacio-tiempo por lo que tratamos de dar un ejemplo. Debido a que GR es una teoría de potenciales, es natural describir esta curvatura en dos dimensiones usando la hoja estirada con una masa en el medio y el planeta girando alrededor de la hoja. El mismo ejemplo se puede usar para discutir las órbitas newtonianas, pero no hay explicación de por qué la superficie es curva sin GR.