Para producir gravedad artificial en una estación espacial, simplemente la hacemos girar alrededor de algún punto central, y la aceleración hace que los objetos "caigan" hacia afuera. Si nuestra estación espacial está tan lejos en el espacio profundo que no puede detectar ninguna luz de las estrellas, aún podemos saber si estamos girando o no en función de la gravedad artificial producida.
¿Por qué? ¿Con respecto a qué estamos girando? Si tuviera que tomar una estación espacial estacionaria y hacer girar todo lo demás en el universo a su alrededor, ¿produciría el mismo efecto?
O para decirlo de otra manera, supongamos que tomo toda la materia del Universo y la convertí en un disco gigantesco. ¿Sería posible hacer girar el disco? ¿Con respecto a qué estaría girando?
Issac Newton describió un experimento en el que se hace girar un balde que contiene agua. A medida que el agua en el balde comienza a girar, se vuelve cóncava. La razón de esto puede entenderse en términos de marcos de referencia giratorios.
Newton supuso (como un axioma de la mecánica) que hay marcos de referencia (un sistema de ubicación de partículas en el espacio en relación con un origen y en el tiempo) en los que sus 3 leyes de movimiento son verdaderas y se conserva el impulso. Tal marco se llama "inercial". Si existe un marco inercial, cualquier marco con un origen que se mueva a velocidad constante en relación con el marco inercial también es inercial.
Como mencioné, la existencia de marcos inerciales es un axioma de la Mecánica. La verdad del axioma se verifica por observación. No se puede probar. Si un marco de referencia es una rotación con respecto a un marco inercial, entonces el marco giratorio no es inercial y las leyes de Newton (en su forma más simple no se cumplen). En lugar de "F=ma", hay términos adicionales para Coriolis y fuerza centrífuga.
En el caso de una estación espacial giratoria, gira en relación con un marco de inercia, y por eso hay una fuerza centrífuga.
Para Newton, el experimento del balde demuestra que existe una noción de "espacio absoluto". Esta interpretación no es aceptada por todos y, en particular, Ernst Mach rechazó la idea de cualquier espacio absoluto. Sus ideas influyeron en Einstein.
Puede leer más sobre el experimento del cubo de Newton en http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/HistTopics/Newton_bucket.html y puede leer sobre las ideas de Ernst Mach sobre el espacio absoluto en https://en. wikipedia.org/wiki/Mach%27s_principio
A diferencia del movimiento lineal, la rotación es relativa al espacio absoluto. Sin embargo, cerca de un gran cuerpo giratorio, como un agujero negro, el arrastre del marco tendría un efecto relativo.
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Carlos Witthoft