¿Por qué la fuerza gravitacional siempre es atractiva?

La gravedad está mediada por una partícula de espín dos. Electromagnetismo por spin 1.

Aquí hay un enlace que responde a su pregunta:

el espín par y el impar difieren en que requieren un producto de cargas con diferentes signos para obtener atracción o repulsión:

girar incluso:

• $q_1 q_2 > 0$: atractivo
• $q_1 q_2 < 0$: repulsivo

giro impar:

• $q_1 q_2 < 0$: atractivo
• $q_1 q_2 > 0$: repulsivo

En el caso de la gravedad, mediada por partículas de espín 2, la carga es masa, que siempre es positiva. De este modo,$q_1 q_2$siempre es mayor que cero, y la gravedad siempre es atractiva. Sin embargo, para los mediadores de fuerza de giro 0, no hay restricción en las cargas y es muy posible que tenga fuerzas repulsivas. Una mejor reformulación de la pregunta es: "¿Por qué las partículas de espín impar generan fuerzas de repulsión entre cargas similares, mientras que las partículas de espín uniforme generan fuerzas de atracción entre cargas similares?"

Continúa deduciendo esto

Si la gravedad es entrópica, como sugirió recientemente Verlinde y anteriormente por otros , se podría esperar que la gravedad sea principalmente atractiva.

Mi visión imaginaria especulativa de esto ha sido que si la evolución de los objetos físicos cuánticos no es perfectamente conservativa, entonces podría haber procesos que conviertan energía entre escalas. Una posibilidad es que los campos en las escalas que determinan las interacciones gravitatorias se conviertan en materia de menor escala que actualmente no es detectable. El resultado sería tanto un flujo de entrada como de salida de regiones que contienen grandes masas, pero en diferentes escalas y con diferentes efectos, atractivo para la materia que interactúa más con el flujo de entrada, repulsivo para la materia que interactúa más con el flujo de salida.

A escala humana, supongo que tenemos que imaginarnos que somos presionados por un flujo de algo que no es lo mismo que la materia, es el campo gravitatorio si se quiere, y por supuesto no un éter, metafóricamente absorbido por la tierra. como alimento para un proceso entrópico fundamental. Cualquier escape que haya de este proceso interactúa con nosotros lo suficiente como para ser esencialmente indetectable en cualquier lugar cercano a la escala humana, pero sería detectable en escalas muy grandes o muy pequeñas.

Como digo, especulativo, y también sólo una parte muy pequeña de todo un proceso entrópico. Puedo recibir algunos o incluso muchos votos negativos, pero finja por un momento que estamos disparando la brisa en el café. No he seguido de cerca a Verlinde y otra literatura de gravedad entrópica, por lo que no sé si se ha sugerido algo como este modelo en una forma matemática, que sería necesaria para que sea publicable (aunque definitivamente se publicará). no sería suficiente para que esto no sea especulativo).

Si pide explicaciones para las matemáticas establecidas de la Relatividad General, creo que la única respuesta posible actualmente es la especulación. GR está más basado en principios empíricos que en modelos que podrían tomarse como explicativos (lo cual digo sin prejuicios en la medida en que considero que las teorías de principios sustentadas empíricamente son preferibles a los modelos más o menos ad-hoc, excepto por la elusiva pregunta de cómo imaginar nuevos principios eficaces apoyados empíricamente). Observo que lurscher no aborda su solicitud de explicación .

Cuando yo era un niño de escuela, nuestro profesor de física le preguntó una vez a uno de nuestros brillantes estudiantes (una niña), algo así como: "¿Cuál es la naturaleza de la gravedad?". Ella pensó un momento y respondió: "No lo sé. ¿Y qué es? Nuestra maestra respondió: "Si hubiera sabido..."

Siempre que la gravedad no se derive de otras características de la naturaleza, debe considerarse como una ley fundamental. Podemos estudiar sus propiedades, pero no podemos hacer tales preguntas, solo por definición de una ley fundamental. Es como un axioma, se da como tal.

No es cierto en absoluto que la gravitación sea siempre atractiva. De hecho, si siempre fuera atractivo, el universo no se estaría expandiendo a un ritmo acelerado en este momento y no se habría producido un período inflacionario.

Actualmente, la única fuente conocida de componentes de expansión de la gravedad es la constante cosmológica, que, dicho sea de paso, es precisamente la cantidad física que nuestras teorías no logran predecir por la mayor cantidad: 120 o 60 órdenes de magnitud, dependiendo de a quién le preguntes.

En relatividad general, en general pero podemos considerar el caso más simple de un campo gravitatorio esféricamente simétrico, la gravedad es siempre atractiva siempre que esté en reposo con respecto al campo gravitatorio. Sin embargo, si te estás moviendo con respecto al campo gravitatorio, a veces la gravedad puede considerarse "repulsiva". Si estás cayendo radialmente, al estar inicialmente en reposo a gran altura, aceleras inicialmente hacia la masa central. Sin embargo, llegarás a un punto, si la masa central es lo suficientemente compacta como un agujero negro, donde comenzarás a desacelerar y cuando estés infinitamente cerca del "radio de Schwarzschild" te moverás infinitamente lento. Esto es todo si su movimiento es observado desde un observador distante.

En el sentido clásico del significado, la gravedad se volverá "repulsiva" tan pronto como empieces a desacelerar. La razón de esta desaceleración es que, en contraste con la "mecánica newtoniana clásica", donde la fuerza solo aumenta los momentos al aumentar la velocidad, y las partículas aceleradas en un acelerador donde la fuerza electromagnética aumenta los momentos al aumentar el "factor de lorentz" estableciendo el la velocidad de la luz es el límite de velocidad, en la relatividad general tiene el tercer efecto de que la velocidad de la luz (nuevamente medida por un observador distante) alrededor de una distribución de masa esféricamente simétrica disminuye con la distancia radial.

La fuerza gravitacional siempre será "atractiva" si te estás moviendo hacia un agujero negro en el sentido de que tu velocidad como una fracción de la velocidad local de la luz aumenta constantemente, pero tu velocidad, observada por un observador distante, lo hará si te alejas. lo suficientemente cerca de un agujero negro inevitablemente comienza a disminuir y ese sentido de la gravitación se volverá "repulsivo".

Además, en la práctica, la NASA/JPL está utilizando la fuerza del lado derecho de esta expresión para imitar los efectos relativistas en los campos débiles de nuestro sistema solar:

Puedes ver que esto se vuelve repulsivo, incluso si no te estás moviendo con respecto a la masa central a una distancia radial de$r=4GM/c^2$que es el doble del radio de Schwarzschild en coordenadas de Schwarzschild.

Si te mueves radialmente hacia adentro, esto se vuelve repulsivo, si no me equivoco, en:

Tenga en cuenta que JPL solo usa la expresión anterior en los campos débiles de nuestro sistema solar, da el valor correcto de la llamada "precesión anómala del perihelio", pero se supone que no funciona en el límite de campo fuerte. La expresión se proporciona como número 4-61 en la página 4-42 en la documentación oficial, Formulación para valores observados y calculados de tipos de datos de redes de espacio profundo para navegación .

El cuadrado inverso es aparentemente una consecuencia de la conservación del momento. Para dos partículas en órbita, Newton demostró que la órbita es plana, y Bertrand https://en.wikipedia.org/wiki/Bertrand%27s_theorem demostró que las fuerzas entre las dos tienen que ser del cuadrado inverso k/r^ 2 o resorte espacial/ley de Hook. Entonces, la ley de la gravedad de Newton y la de Coulomb tienen como origen la conservación del momento.

También vale la pena señalar que se puede demostrar que la ley de Hook sale del caso límite del inverso del cuadrado en el caso de "aglomeración", donde hay demasiados interactuantes y muy poco espacio para moverse. Esto se puede mostrar fácilmente tomando tres partículas a lo largo de una línea que interactúan bajo el cuadrado inverso y dando un empujón al medio manteniendo fijas las partículas finales. Si suponemos que no hay carga con masa cero, también se cumple la ley de Coulomb.

Incluso sin la ayuda del teorema de Bertrand, es posible derivar la ecuación de Maxwell solo a partir de la conservación de la carga y su ecuación de continuidad. Vea este registro y cite: https://pdfs.semanticscholar.org/3251/31eadb62c8fdfdaaad7b21a308992ff3a4d2.pdf '' Mostramos cómo se puede obtener la forma covariante de las ecuaciones de Maxwell a partir de la ecuación de continuidad para la carga eléctrica ''. Claramente, se puede hacer lo mismo usando la conservación de la masa y obtenemos las ecuaciones gravitomagnéticas.

En general, las ecuaciones gravitomagnéticas/de Maxwell funcionan tanto para fuerzas de atracción como de repulsión. Pero si dos masas están encerradas en una órbita, deben estar bajo atracción. El hecho de que masas similares se atraen mientras que cargas eléctricas similares se repelen depende del conocimiento experimental.

Nueva investigación del MIT sobre una nueva fuerza de atracción de largo alcance conectada al giro. https://www.youtube.com/watch?time_continue=10&v=1ZZcgBmS5W4

La gravedad no siempre es atractiva:

Se piensa que la gravedad es una fuerza perforante débil. Pero si obtiene agujeros negros que giran rápidamente y fuertes ondas gravitacionales interactuando, entonces puede obtener efectos de 'repulsión y atracción' a partir de fuerzas puramente gravitatorias.

Por lo tanto, la gravedad repulsiva no existe en espacios-tiempos tranquilos, pero si observa lo que sucede cuando hace brillar una onda gravitatoria sobre un agujero negro que gira rápidamente, encontrará que ajustar la frecuencia solo ligeramente desde el nivel ideal le permite alejar el agujero. de ti (cuando el bh absorbe una onda) o acercarlo (cuando el bh agrega energía al haz de radiación a través de la superradiación).

Ver: http://arxiv.org/pdf/1312.4529v2.pdf - figura 4. Con una Onda Gravitacional

Obra de arte:

dipolo +- <--- alguna distancia ---> +- dipolo

Dos dipolos son siempre atractivos (o un dipolo y otra carga). Si son así +- ... -+ o -+ ...+- los dipolos rotarán y la configuración se volverá atractiva +- ... +- o -+ ... -+ .

Obedecen a una relación 1/r³.

Si puedes considerar que dentro de los bariones (neutrones, protones) puede existir una configuración de dipolos tienes una respuesta. (leer el libro de Douglas Pinnow, 'Nuestro Universo Resonante'. Es una monografía de un modelo de partículas donde esto sucede).

¿Cómo pasamos de 1/r³ a 1/r²? Integrar a lo largo del camino.
¿Por qué? Explore el concepto de vacío polarizable.

El consenso es que la gravitación no es electromagnetismo, pero de esa manera siempre es atractiva. Y me gusta.

Pero el orden de magnitud de la gravitación es$10^{-35}$(más o menos, por la memoria) de EM, entonces, ¿cómo puede ser EM?
¿Puedes identificar dos radiadores EM en cada dipolo en oposición de fase (uno el +, otro el -) extremadamente cerca uno del otro? Sí, el campo EM radiado tiene que ser extremadamente débil.

(La conexión con EM es mucho más convincente, en mi opinión, que una conexión con la termodinámica u otra...)