¿Nueva "fuerza de gravedad" análoga a la fuerza magnética?

Tiene sentido que nunca hayas oído hablar de él en la escuela secundaria: esta es en realidad una predicción de la Relatividad General , un tema lo suficientemente complicado como para que muchos físicos solo lo estudien en profundidad después de haber concluido la escuela secundaria. En esta respuesta, intentaré darte una idea general sin profundizar demasiado en las matemáticas.

En primer lugar, la Relatividad General no trata a la gravedad como una fuerza. En cambio, la gravedad se entiende como la curvatura del espacio-tiempo: la razón por la que las cosas caen es porque el espacio-tiempo es curvo y, por lo tanto, las cosas se mueven en trayectorias curvas como consecuencia. Piense, por ejemplo, en una hormiga que se mueve sobre una hoja de papel enrollada: si la hormiga se mueve siempre en línea recta, aún podría encontrarse donde comenzó, por ejemplo. Se mueve en trayectorias curvas no debido a alguna fuerza, sino simplemente porque se mueve sobre una superficie curva. La gravedad funciona de manera similar.

Ahora bien, las matemáticas de la relatividad general son bastante complicadas y, a veces, queremos evitar tratarlas con todo detalle. Si los campos gravitatorios no son demasiado intensos (en otras palabras, si estamos interesados ​​en un problema en el que el espacio-tiempo no sea demasiado curvo), podemos aproximar el campo gravitatorio con una fuerza. Para campos muy débiles, esa es la teoría newtoniana que aprendes en la escuela. La gravedad de Newton es un límite de campo débil de GR. Sin embargo, podemos hacerlo un poco mejor.

Dado GR, podemos considerar una distribución simple de materia, como una masa posiblemente en movimiento. Haciendo los cálculos en GR y haciendo unas cuantas aproximaciones, podemos llegar a algo llamado Gravitoelectromagnetismo . Esta aproximación trata el campo gravitatorio de una manera muy similar a como tratamos los fenómenos electromagnéticos. No es tan preciso como GR completo, pero es mucho más simple y, por lo tanto, a menudo preferimos usarlo en lugar de resolver las ecuaciones complicadas completas. En Física, al final del día estamos interesados ​​en comparar cálculos para experimentar, así que mientras su experimento no sea tan sensible como para notar los problemas de su aproximación, está bien.

En esta aproximación, puede ver exactamente el efecto que mencionó: aparece un análogo gravitatorio del campo magnético, lo que lleva a resultados como el que mencionó. Tenga en cuenta que esto no es "una nueva fuerza": en cambio, sería más justo decir que es una consecuencia del hecho de que la gravedad ni siquiera es una fuerza para empezar. Este efecto no es un truco matemático, es real, como se señala en los comentarios. La cuestión es que es muy sutil, por lo que es bastante difícil notarlo en la mayoría de las situaciones.

Adam está en una nave espacial que sostiene dos imanes para que la fuerza ejercida por sus manos cancele su repulsión electromagnética. Adán no vería fuerza eléctrica ya que los imanes están en reposo de acuerdo con su estructura.

Ahora Sarah está observando a Adam desde una referencia terrestre y ve que los imanes se mueven y, por lo tanto, deben ejercer una fuerza eléctrica atractiva.

Una fuerza, análoga a una fuerza magnética producida por una carga en movimiento, es producida por un imán en movimiento, un músculo en movimiento, un planeta en movimiento, cualquier cosa en movimiento. Lo cual es bueno ya que las fuerzas que están equilibradas en un marco también lo están en otros marcos.

Para aclarar un poco, la "fuerza magnética" para mover imanes es la fuerza eléctrica. Que se conoce desde 1905, por lo menos.