Divulgación Antigravedad?

[Diracs antiparticle]

Hace tiempo que le doy vueltas a esta idea y me gustaría conocer su opinión, pero sobretodo saber si hay alguna teoría o principio físico que hace que sea imposible (que lo contradigan ecuaciones de manera clara, no simplemente que sea incoherente para con la física de hoy en día).


Ya se habló en su día de una fuerza de repulsión, que explicase la expansión del universo, pero se derivó a teorías que no tenían nada que ver y se dejó el tema por imposible. Pero ¿y si realmente pudiese existir esa fuerza? Estarán de acuerdo en que explicaría muchas incógnitas, como el Big Bang mismo. Lo que he pensado es la posible existencia de materia con anti masa, es decir, con un valor de masa negativo. Suena ridículo, ¿pero no se pensaba también que una partícula no podía viajar atrás en el tiempo? En cambio, Dirac jugó con las ecuaciones de la cuántica y descubrió que una antipartícula podía ser una partícula completamente ordinaria que viajase atrás en el tiempo. Esa materia repelería la materia ordinaria, en vez de atraerla, y de ahí sacaríamos la antigravedad.

Se que tal vez esté diciendo barbaridades; pero sólo soy una aspirante a física con curiosidad, así que si alguien puede responderme,¡será de agradecer!

[Vitargo]

Re: Antigravedad?

se esta investigando la teoria sobre el graviton. juraria que en el Cern.

[pod]

Re: Antigravedad?

Esta pregunta requiere responder a diversos aspectos.

En primer lugar, de la teoría de la gravitación Newtoniana uno puede suponer que si existiera algo como la masa negativa, entonces se repelería de la masa positiva (y se atraería entre sí), por analogía con la ley de Coulomb. Ahora bien, la teoría de Newton no es la más avanzada que tenemos de la gravedad; esta sería la Relatividad General de Einstein. En RG, la gravedad no depende solo de la masa, sino de toda la energía (o, más exactamente, de una cosa llamada tensor de energía-impulso). Resulta que una partícula con "masa negativ"a tendría la misma energía que una con "masa positiva" (en la ecuación de la energía total relativista la masa aparece al cuadrado; elevar al cuadrado convierte los números negativos en positivos), así que el comportamiento de la gravedad seria exactamente el mismo.

Por otro lado, una anti-partícula tiene también la misma energía que la partícula "normal". Así que no, las anti-partículas no se repelen gravitatoriamente.

En contraposición, en principio no hay ninguna ley fundamental que diga que que el efecto de la gravitación deba ser siempre atracción, y que prohíba que exista algún tipo de componente del universo cuyo tensor de energía-impuslo provoque repulsión. Teóricamente, con matemáticas, es posible llegar a imaginar algo así. Ahora bien, nada de lo que hemos visto en la naturaleza tiene esas propiedades.

Por otro lado, la expansión del universo jamás necesitó "antigravedad" para poder explicarse. Lo que lo pudo necesitar es la aceleración de la expansión. La aceleración de la expansión es un hecho contrastado experimentalmente, su motivo real todavía no es conocido. En cualquier caso, eso tampoco sería una partícula que se repele con otra, sino un tipo de contenido energético del universo que afecta al universo de forma que la expansión se acelera, en vez de frenarse como suponíamos.

[Visitante]

Re: Antigravedad?

Esta pregunta requiere responder a diversos aspectos.

En primer lugar, de la teoría de la gravitación Newtoniana uno puede suponer que si existiera algo como la masa negativa, entonces se repelería de la masa positiva (y se atraería entre sí), por analogía con la ley de Coulomb. Ahora bien, la teoría de Newton no es la más avanzada que tenemos de la gravedad; esta sería la Relatividad General de Einstein. En RG, la gravedad no depende solo de la masa, sino de toda la energía (o, más exactamente, de una cosa llamada tensor de energía-impulso). Resulta que una partícula con "masa negativ"a tendría la misma energía que una con "masa positiva" (en la ecuación de la energía total relativista la masa aparece al cuadrado; elevar al cuadrado convierte los números negativos en positivos), así que el comportamiento de la gravedad seria exactamente el mismo.

Por otro lado, una anti-partícula tiene también la misma energía que la partícula "normal". Así que no, las anti-partículas no se repelen gravitatoriamente.

En contraposición, en principio no hay ninguna ley fundamental que diga que que el efecto de la gravitación deba ser siempre atracción, y que prohíba que exista algún tipo de componente del universo cuyo tensor de energía-impuslo provoque repulsión. Teóricamente, con matemáticas, es posible llegar a imaginar algo así. Ahora bien, nada de lo que hemos visto en la naturaleza tiene esas propiedades.

Por otro lado, la expansión del universo jamás necesitó "antigravedad" para poder explicarse. Lo que lo pudo necesitar es la aceleración de la expansión. La aceleración de la expansión es un hecho contrastado experimentalmente, su motivo real todavía no es conocido. En cualquier caso, eso tampoco sería una partícula que se repele con otra, sino un tipo de contenido energético del universo que afecta al universo de forma que la expansión se acelera, en vez de frenarse como suponíamos.

Entonces ¿La energía oscura no puede ser candidata para una "anti-gravedad"?

[guibix]

Re: Antigravedad?

Entonces ¿La energía oscura no puede ser candidata para una "anti-gravedad"?

Yo diria que para hablar de anti-gravedad debería existir una simetría completa respecto a la gravedad. Debería funcionar igual pero con el signo de la fuerza opuesto. El tema es que la energía oscura, a parte de tener una fuerza repulsiva, no se parece en nada a la gravedad: No depende de ninguna distribución de "anti-masa" y está distribuida de forma homogénea y uniforme en todo el espacio (vacío o no). Y además de ser consatnte en el espacio también lo es en el tiempo independientemente de la expansión del universo.

Se ha intentado hacer teorías donde la gravedad es repulsiva a largas distancias. Pero todas ellas fracasan a la hora de describir las observaciones, por no decir que seguramente hay que cargarse muchos principios fundamentales para que funcione. La conclusión lògica es que se trata otro tipo de fuerza de origen diferente para la cual ya existen candidatos teóricos (como es el caso de que podría tratarse de la energía no nula del vacío predicha en la mecànica cuántica).

Salud!!

[pod]

Re: Antigravedad?

Entonces ¿La energía oscura no puede ser candidata para una "anti-gravedad"?

Ya he respondido a eso: La energía oscura es nuestra forma de parametrizar un efecto sobre el universo en su conjunto que observamos pero no sabemos explicar. No se trata de una partícula que se repele con otra, sino de algún tipo de campo que provoca una aceleración en la expansión del universo.

[natanael]

Re: Antigravedad?

Según la relatividad todos tenemos objetos en la casa que producen (verdadera) antigravedad. Ejemplos de estos objetos son las mesas de madera o de plastico (no importa el material), las sillas (de tres patas en adelante), los parales, también las columnas de concreto y cabilla son un buen ejemplo de máquinas antigravitatorias.

Veamos como podemos eliminar el efecto que la gravedad terrestre hace en un vaso, usando una mesa:

LEEME.txt

1) Cojes el baso.
2) Lo colocas encima de mesa.
3) Enjoy! (www.el-crack-relativista.com)

Usando matemáticas un poco divulgativas:

Pues nada!... La gravedad (curvatura) del espacio-tiempo (solución) local al vaso y la mesa se a anulado. Desde el punto de vista de la tierra (como en el caso anterior), dicha solución contempla otra localidad del espacio-tiempo (cláro, esa localidad se encuentra moviéndose "perpendicularmente" a las superficies equitemporales) donde el vaso sigue una senda geodésica con curvatura y la mesa sigue una sin curvatura (sigue una línea de universo totalmente recta).

Desde este punto de vista toda energía (que en conjunto a otras energías incluidas en el tensor energía-impulso) que tienda a anular la curvatura de un espacio-tiempo solución, debería ser considerada (desde el eclipse del año 1919 para acá) como una energía asociada a una verdadera fuerza antigravitatoria.

Otro objeto material que produce una verdadera fuerza antigravitatoria es el imán. Su "fuerza magnética" no es más que los efectos relativistas actuando sobre el campo eléctrico. Entonces no hay que ser un genio para darse cuenta de que llegará un día en que el "campo eléctrico" (de igual forma que le ocurrió al pobrecito campo magnético) sea entendido como una especie de ondulación espacio-temporal. Allí en ese punto, hablar de antigravedad será tan sencillo como explicarle a un niño gordo el cómo la cigueña flaca lo ha traído al mundo.

Podemos bajarle el nivel al asunto hasta llegar al formalismo lagrangiano. Para los que no saben que es esa cosa, el formalismo lagrangiano es una reformulación de la mecánica clásica donde la dinámica del sistema viene (prácticamente) en función de una sóla cantidad: la energía.

Recordemos rápidamente (gracias a SCHAUM) que en la dinámica clásica existen sólo dos tipos de problemas:

Cita cuasi-textual:

1) El primero es partir de unas fuerzas dadas que actuan sobre un sistema de masas, y conocidas las restricciones, la posición y velocidad de cada una de las masas en un instante determinado, se quiere hallar el "movimiento" del sistema, es decir, la posición, la velocidad y la aceleración de cada una de las masas en función del tiempo.

2) El segundo es partir de los movimientos del sistema, para luego hallar un posible conjunto de fuerzas que produciría tales movimientos. En general, algunas o todas las fuerzas puenden variar con el tiempo.

En este sentido la mecánica de lagrange es capaz de:

1) Partir de un contenido energético (K-U), y conocidas las condiciones iniciales (la posición y velocidad de cada una de las masas en un instante determinado), se quiere hallar el "movimiento" del sistema, es decir, la posición, la velocidad y la aceleración de cada una de las masas en función del tiempo.

2) El segundo es partir de los movimientos del sistema (ó imponer ligaduras al sistema, cosas que hacen los ingenieros que debieron ser físicos), para luego hallar un posible conjunto de fuerzas (que integradas darían la energía, por ejemplo la energía química de una bateria eléctrica que cree un campo magnético en una espira) que produciría tales movimientos.

En este nuevo contexto, una auténtica fuerza anti-gravitatoria (o de ingravidez) sería aquella que, sumada a la fuerza de la gravedad, daría el mismo resultado que imponer una ligadura cuya ley de movimiento de un aspecto de ingravidez.

En resumen, desde el punto de vista de la física actual una máquina "antigravitatoria", que crease algún tipo de "energía extraña" por métodos de la ciencia ficción, no tendría ninguna diferencia de una simple mesa o escritorio de madera, es decir, ambas máquinas ponen en ingravidez a un objeto dado sin "tocarlo".

[carroza]

Re: Antigravedad?

Pues nada!... La gravedad (curvatura) del espacio-tiempo (solución) local al vaso y la mesa se a anulado. Desde el punto de vista de la tierra (como en el caso anterior), dicha solución contempla otra localidad del espacio-tiempo (cláro, esa localidad se encuentra moviéndose "perpendicularmente" a las superficies equitemporales) donde el vaso sigue una senda geodésica con curvatura y la mesa sigue una sin curvatura (sigue una línea de universo totalmente recta).

Hola. Estás equivocado.

Las gravedad curva el espacio-tiempo. El resto de las fuerzas (como las fuerzas moleculares que impiden que el vaso atraviese la mesa y caiga), no.

Un vaso moviendose libremente en un campo gravitatorio sigue una geodésica. Un vaso apoyado en una mesa, sufriendo la fuerza normal que ejerce la mesa sobre el, no.

Saludos

[natanael]

Re: Antigravedad?

Un vaso moviendose libremente en un campo gravitatorio sigue una geodésica. Un vaso apoyado en una mesa, sufriendo la fuerza normal que ejerce la mesa sobre el, no.

¿De donde sacas eso?, todas las líneas de universo (que representen la evolución de una partícula) de un espacio-tiempo solución de las ecuaciones de campo de einstein deben de ser geodésicas. Una línea de universo que no fuera una geodésica no tendría significado físico.

En otras palabras, esto que dices:

Las gravedad curva el espacio-tiempo.

sólo tiene sentido si trabajas el campo gravitatorio desde la relatividad-especial. Es decir, en virtud del principio de equivalencia, las ecuaciones de movimiento surgen como una generalización para el caso de coordenadas curvilíneas. En la wikipedia las pintan con el siguiente latex:

Wikipedia:

$\frac{d^2 x^\mu}{dt^2} + \sum_{\sigma,\nu} \Gamma_{\sigma \nu}^{\mu} \frac{dx^\sigma}{dt}\frac{dx^\nu}{dt} = 0$

Luego dicen que:

"Si además existiese alguna fuerza debida a la acción del campo electromagnético, la trayectoria de la partícula vendría dada por:"

$\frac{d^2 x^\mu}{d\tau^2} + \sum_{\sigma,\nu} \Gamma_{\sigma \nu}^{\mu} \frac{dx^\sigma}{d\tau}\frac{dx^\nu}{d\tau} = eF_{\rho}^{\mu}\frac{dx^{\rho}}{d\tau}$

Cosa que imagino no sería una geodésica.

La relatividad especial juega con un espacio-tiempo plano. De allí que en ese contexto se pueda hablar (con mucho sentido geométrico) de que la gravedad curve al espacio-tiempo.

Ahora, decir:

Las gravedad curva el espacio-tiempo.

en el contexto de la relatividad general "pura" (me refiero a aquella que busca las soluciones de las ecuaciones de campo), es algo que no tiene mucho sentido. Es decir, la gravedad no curva el espacio tiempo, la gravedad "es" la curvatura del espacio-tiempo.

¿Porqué?

Porque el espacio-tiempo (solución) de las ecuaciones de einstein comtemplan absolutamente todo. Esto se resume diciendo que todas las partículas en un espacio-tiempo (solución) sigen geodésicas.

En otras palabras, un campo de fuerzas "no gravitatorio" (equivalente a un sistema no inercial) introduce modificaciones en la métrica del espacio-tiempo debido al principio de equivalencia. Esto se dá, en principio, por la equivalencia entre un sistema no inercial y un campo de fuerzas. Si una partícula no siguiera una geodésica del espacio-tiempo, sería, en todo caso, porque el campo de fuerzas (que produzca una línea de universo no geodésica) no se ha introducido en la métrica como una curvatura del espacio-tiempo. Y en estos términos no estaríamos hablando de relatividad general sino más bien de relatividad especial.

Un ejemplo de relatividad espacial con sistemas no inerciales es la resolución de la paradoja de los gemelos.

[carroza]

Re: Antigravedad?

Porque el espacio-tiempo (solución) de las ecuaciones de einstein comtemplan absolutamente todo. Esto se resume diciendo que todas las partículas en un espacio-tiempo (solución) sigen geodésicas.

Estas equivocado.

Los electrones que giran en un acelerador circular no siguen geodésicas. Tú mismo, cuando viajas en un autobús, curvas y baches incluidos, no sigues geodésicas.

Cuando decimos que la gravedad curva el espacio tiempo, es porque en un campo gravitatorio todos los objetos, sean grandes o chicos, cargados o neutros, se mueven exactamente igual. En ese caso, resulta más eficiente, en lugar de hablar de fuerzas sobre los objetos que dan exactamente las mismas aceleraciones, hablar de una curvatura del espacio tiempo en el que se mueven, e introducir el concepto de geodésica.

Las otras interacciones, que dependen de propiedades intrínsecas de los objetos, como la carga, la composición etc, no curvan el espacio tiempo. Si lo hicieran, todas las partículas se moverían igual, y no lo hacen.

Saludos

[natanael]

Re: Antigravedad?

Bueno, tu dices que no, y yo digo que si. Creo que hemos llegado a un punto en el cual si vamos a decir algo, vá a tener que ir acompañado de su respectiva referencia.

Como este hilo está clasificado como de divulgación y puedo estar equivocado (divulgar información incorrecta), he hecho un nuevo hilo:

[link] Geodésicas y no geodésicas.

[guibix]

Re: Antigravedad?

Creo que te estás liando.

Simplemente cuando una partícula puntual sigue una geodésica, ésta no “siente” ninguna fuerza, se encuentra en caída libre. Si una partícula “siente” una fuerza i se acelera, entonces no sigue ninguna geodésica. Por lo que la fuerza ejercida sobre ella no es debida a una curvatura espacio-temporal.


La geodésica es (de alguna manera) un SRI en un espacio curvo, las aceleraciones debidas a fuerzas electromagnéticas son SR acelerados. La diferencia entre ambos es evidente en todos los sentidos.

[Julián]

Re: Antigravedad?

Los electrones que giran en un acelerador circular no siguen geodésicas. Tú mismo, cuando viajas en un autobús, curvas y baches incluidos, no sigues geodésicas.

Por un instante pequeño de tiempo cuando pasas por un bache sigues una geodesia del espacio tiempo. Salvo que sean como los de mi ciudad, ahí sigues la geodesia durante un tiempo mayor antes de que la normal te acomode.