¿Por qué la luz y las masas (como los planetas) siguen caminos diferentes a través del espacio curvo?

A menudo se dice que los planetas siguen una "línea recta" a través del espacio-tiempo. El argumento es que una estrella como nuestro sol curva el espacio y los planetas siguen este camino. También se argumenta que la luz se desvía alrededor de los soles debido a esta curvatura del espacio.

Pero aquí está la pregunta: los planetas, los asteroides y el polvo espacial seguirán la misma órbita (si están a la misma distancia del sol) independientemente de la masa. Pero la luz no sigue el mismo camino. Si explicamos tanto la flexión de la luz como los orbitales de los planetas por "el sol curva el espacio", entonces ¿cuál es el mecanismo por el cual las masas siguen una trayectoria curva diferente a la que sigue la luz?

Respuestas (3)

Si un objeto masivo se moviera cerca de la velocidad de la luz y pasara a la misma distancia del Sol, debería describir el mismo orbital que la luz.

Así que supongo que la idea de un "camino recto" a través del espacio-tiempo es incorrecta. Si fuera realmente un camino recto, la velocidad no afectaría la dirección. Entonces, el espacio no está realmente "curvado" en caminos rectos que recorren las masas y la luz, ¿solo imparte algún tipo de fuerza que tiende a curvar los caminos de la masa y la luz?
@RalphBerger No es un camino directo a través del espacio, es un camino directo a través del espacio- tiempo . Incluso si dos trayectorias toman el mismo camino a través del espacio, si tienen dos velocidades diferentes, esos son dos caminos diferentes en el espacio-tiempo.
No entiendo esto. Entonces, ¿qué lo hace "recto", si el camino es diferente dependiendo de su velocidad? Por favor, explíqueselo a alguien que está atrapado en el malentendido de que una carretera tiene la misma forma independientemente de la velocidad del automóvil que circula por ella.

La única diferencia es que las masas se mueven más despacio que la luz, mientras que la luz se mueve a la velocidad de la luz (duh). Como resultado, esta es una diferencia muy significativa. Una de las consecuencias de la relatividad es que las velocidades por debajo C no son muy diferentes en lo que respecta a la formulación matemática, porque puedes moverte a un marco de referencia diferente y, desde tu perspectiva, estas velocidades cambiarán. La velocidad de la luz, sin embargo, parece la misma para todos, por lo que la luz se comporta de manera muy diferente a la no luz.

Matemáticamente, la velocidad de cuatro de un objeto masivo como un planeta (sin importar su velocidad) es un vector unitario en el espacio-tiempo de cuatro dimensiones. La velocidad de cuatro de la luz, sin embargo, tiene norma cero (aunque no es el vector cero). Esto lo pone en una categoría diferente.

Imagine dos asteroides, ambos a la misma distancia del sol, ambos con vectores de velocidad apuntando perpendicularmente al eje de distancia al sol. Si un asteroide tiene una velocidad inicial mayor que el otro, seguirá un camino diferente al del otro.

Si bien las trayectorias de los asteroides no dependen de sus masas, las trayectorias ciertamente dependen de sus velocidades iniciales.

Hay muchas "líneas rectas en el espacio-tiempo" que comienzan en el mismo punto y luego van en diferentes direcciones. La diferencia entre estas líneas divergentes es que comienzan con diferentes velocidades iniciales.

Gracias, me gusta esta respuesta. No es como si el sol estableciera un único espacio curvo fijo (como en los gráficos simplistas) donde los objetos aparecen y siguen su ruta asignada. El sol establece una "tendencia" de curvatura con la que interactúan los objetos. Las dos cosas, la gravedad del sol y la velocidad inicial del objeto, juntas determinan la trayectoria, por lo que juntas determinan la curvatura del espacio. La Tierra dice que el sol ha hecho una curvatura tan fuerte que terminamos en el mismo lugar cada 365,25 días. Un rayo de luz que pasa a nuestro lado dice que el Sol apenas curva el espacio.
"No es como si el sol estableciera un único espacio curvo fijo..." ¿Qué? Si ignora su rotación y trata al Sol como una esfera, la curvatura del espacio-tiempo que crea se describe mediante la métrica de Schwarzschild. Cada partícula que pasa, tenga o no masa, 've' la misma curvatura.
Uno de los problemas aquí es el significado de "línea recta" en el espacio-tiempo curvo. Esto significa el camino más corto posible que es una geodésica. Los objetos en caída libre (sin sentir fuerza) viajan sobre una geodésica, minimizando así su tiempo propio. Entonces, orbitar alrededor de una masa es una "línea recta", aunque parece curva. La principal diferencia hablando de asteroides ect. y la luz es la masa en reposo que es cero para la luz. Por lo tanto, la luz que tiene energía y cantidad de movimiento "siente" la gravedad de manera diferente. Tenga en cuenta que el tiempo adecuado para un fotón es cero.
hay una buena discusión sobre lo mismo aquí: physics.stackexchange.com/a/586854/52880
¿Por qué la luz y las masas (como los planetas) siguen caminos diferentes a través del espacio curvo?
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