¿Qué es realmente la gravedad?

Puedo intentar abordar la segunda parte de su pregunta inicial ("¿Es una partícula, una onda,...?") La teoría general de la relatividad de Einstein establece que la masa y la energía doblan el espacio-tiempo. El espacio-tiempo, a su vez, le dice a la materia cómo moverse (John Wheeler lo expresó de manera más elegante).

Este concepto es completamente diferente de las teorías de las otras tres fuerzas fundamentales (electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuerte y débil). En estas teorías cuánticas, las fuerzas están mediadas por partículas llamadas bosones de medida. El electromagnetismo es transportado por fotones, la fuerza nuclear fuerte por gluones y la fuerza nuclear débil por bosones W+, W- y Z. Ha habido muchos intentos de encontrar una teoría cuántica de la gravedad, es decir, de utilizar principios cuánticos para construir una teoría de campo de la gravedad. En estas teorías, la gravedad estaría efectivamente mediada por una partícula, denominada gravitón . La teoría de cuerdas es un ejemplo de estas teorías; la comunidad física está dividida al respecto.

Probablemente haya escuchado otros términos que representan conceptos interesantes. Una onda gravitacional es esencialmente una onda en el espacio-tiempo emitida por un objeto o sistema de objetos. Existen restricciones estrictas sobre qué tipo de objetos pueden emitir estas ondas; las estrellas de neutrones binarias son un ejemplo citado constantemente. Estas ondas no deben confundirse con los gravitones hipotéticos antes mencionados; mientras que las ondas gravitacionales transportan energía, no "median" la gravedad. Tampoco deben confundirse con las ondas de gravedad no relacionadas .

Entonces, básicamente, la opinión predominante en la comunidad física es que la relatividad general es la mejor descripción de la gravedad; por el momento, se considera que la gravedad es la flexión del espacio-tiempo, por lo que de hecho es "algo completamente diferente". Sin embargo, muchas teorías de la gravedad cuántica, incluida la teoría de cuerdas, intentan crear partículas llamadas gravitones como bosones portadores de fuerza. Si se encuentra evidencia relacionada con estas teorías, entonces bien podemos saber si los gravitones existen o no. Una cosa más sobre las ondas: debido al concepto cuántico de dualidad onda-partícula, cualquier partícula puede describirse como una onda, que tiene una función de onda. Entonces, si la gravedad es transportada por una partícula, ¡entonces también debe ser transportada por una onda!

Este es uno de los grandes misterios restantes del universo. Tengo una idea sobre esto de que uno puede derivar ecuaciones conocidas para la gravedad, como se describe a continuación (esto no ha sido probado, pero creo que es muy probable que sea el caso). Otras personas también han pensado en esto, pero aún no es la opinión general. De hecho, alguien escribió un artículo al respecto, discutido aquí: http://www.angelfire.com/pq/spaceflow/part2.html

Mi idea de gravedad (simplificado):

Este video reciente de YouTube de ScienceClic English ilustra muy bien mi idea:

Creo que la gravedad es el flujo del espacio mismo en masa. Por espacio me refiero a las 3 dimensiones del espacio que observamos en el universo. Creo que toda masa "absorbe" constantemente el espacio que la rodea, acercando todo a su alrededor. Para conceptualizar esto, imagine que la masa es una aspiradora, aspirando el aire y el polvo que está en el aire a su alrededor. Esto tiene el mayor efecto en el aire que está más cerca del vacío, y creo que la masa se comporta del mismo modo con el espacio. Dado que el video vinculado explica la Relatividad, tal vez mi idea sea en realidad una explicación de la Relatividad.

Esto explica varias cosas:

1. Esto explica por qué los objetos con más masa tienen más gravedad (por ejemplo, cada bit de masa está absorbiendo una pequeña cantidad de espacio, al igual que la gravedad). Cuanta más masa tienes, más gravedad tienes.

2. Esto explica por qué la gravedad es fuerte cuando está cerca de un objeto (por ejemplo, cuando está cerca de la tierra) y disminuye inversamente proporcional al cuadrado de la distancia desde el objeto. Si imagina una "onda esférica" ​​en expansión del espacio moviéndose hacia adentro, el área de la superficie de la esfera aumenta en relación con el cuadrado de la distancia. Sin embargo, el efecto se dispersa sobre esta superficie aumentada, por lo que disminuye con el cuadrado de la distancia al objeto. Una analogía bastante simple (pero 2D versus 3D) es cómo cuando lanzas una piedra al agua, la onda será fuerte al principio, cerca del punto de entrada, y luego la onda se dispersará a medida que se expande en el estanque circundante. Una buena analogía 3D es cómo el sonido (o la luz) se expande esféricamente y es más tenue cuanto más se aleja de la fuente.

3. La órbita de los sistemas "binarios", incluida la dinámica entre la tierra y la luna. La tierra es más masiva que la luna y está absorbiendo más espacio que la luna. Por lo tanto, está moviendo la luna hacia ella con bastante rapidez (pero la luna tiene suficiente impulso para permanecer en órbita en lugar de caer hacia la tierra). Sin embargo, la luna también está tirando de la tierra, por lo que la tierra también está "cayendo hacia la luna" un poco. Nuevamente, la tierra tiene suficiente impulso para no "caer en la luna". Esto da como resultado que la luna orbite principalmente alrededor de la tierra, pero la tierra también orbita "ligeramente" alrededor de la luna, lo que se observaría como un ligero bamboleo.

4. Esto explica por qué los objetos de masa grande y los objetos de masa pequeña se ven afectados de la misma manera por la gravedad. Dado que es el espacio mismo el que se mueve, cualquier cosa que esté en ese espacio se moverá en consecuencia. Si es un yunque, se moverá igual que una pluma. Por lo tanto (si no fuera por otros efectos como la resistencia del aire), una pluma caería a la tierra a la misma velocidad que un yunque. En la práctica, la resistencia del aire hace que la pluma se achique mucho más lentamente (pero repite el experimento en la luna, y deberían golpear al mismo tiempo ya que no tiene aire).

5. Esto incluso explica por qué las cosas sin masa (por ejemplo, la luz) también se ven afectadas por la gravedad. Como el espacio mismo se mueve, la luz se mueve con él. Esto explicaría la lente gravitacional y por qué la luz no puede escapar de un agujero negro.

Segunda parte de mi idea (más especulativa):

También creo que la antimateria de alguna manera expulsa constantemente el espacio de regreso al universo. En el video, imagine que sucede lo contrario (por ejemplo, si pudiera reproducirlo al revés). Creo que cuando se forman la materia y la antimateria, de alguna manera están "vinculadas" de modo que el espacio absorbido por la materia es expulsado por la correspondiente partícula de antimateria. Esto le daría a la antimateria un efecto de gravedad "negativo". Creo que hay cantidades iguales de materia y antimateria en el universo, y la antimateria está en una nube difusa esparcida por todo el universo, donde la materia no está presente. Creo que esto explica la energía oscura, la expansión acelerada del universo.