Divulgación La Gravedad es, o no es una fuerza?

[MatiasRoces]

Buenas! He leido en diferentes lugares que la gravedad es una fuerza y en otros lugares que no. Incluso Einsten (y perdon si estoy metiendo la pata) dice que el efecto gravitatorio es solo efecto de la curvatura del espacio tiempo producido por la masa... Entonces, la gravedad es una fuerza? Si no lo es, por que se espera encontrar el gravitón? Entiendo por graviton como el boson de la fuerza gravitacional. Desde ya muchas gracias.

[Richard R Richard]

Re: La Gravedad es, o no es una fuerza?

Buenas! He leido en diferentes lugares que la gravedad es una fuerza y en otros lugares que no.

Según la teoría newtoniana la Fuerza de gravedad es la responsable de la atracción mutua entre masas, y es observada porque los cuerpos aceleran en dirección a sus centros de masa.

Incluso Einsten (y perdon si estoy metiendo la pata) dice que el efecto gravitatorio es solo efecto de la curvatura del espacio tiempo producido por la masa...

En la mecanica de la relatividad general esa aceleración es explicada por la curvatura del espacio tiempo, provocada por cualquier densidad de energía. La masa es una forma de energía cuya constante proporcionalidad es $c^2$ recuerda que $E=mc^2$

Entonces, la gravedad es una fuerza?

Como sabes la teoría Newtoniana no explica ciertos fenómenos que si explica mejor la teoría de la relatividad general, entonces nuestro mejor conocimiento de la gravedad nos dice que no es una fuerza.

Si no lo es, por que se espera encontrar el gravitón?

El gravitón es una partícula elemental que se espera encontrar para que se puede explicar la gravedad a través de una teoría cuántica, la RG falla al explicar ciertos fenómenos del mundo cuántico, y la teoría cuántica falla aún para explicar la gravedad.

Cuando Se halle alguna solución a esta incompatibilidad entre teorías tendremos una nueva y mejor teoría que lo explique todo, Por eso le llaman Teoria del todo

hemos hablado de eso en estos hilos

https://forum.lawebdefisica.com/thre...-gravit%C3%B3n

[MatiasRoces]

Re: La Gravedad es, o no es una fuerza?

Según tu respuesta entonces, por la cual agradezco muchísimo que siempre te tomas el tiempo de responder, debo entender que ni la TGR ni la teoría cuántica de campos tienen definida esta cuestion dado sus fallas en determinadas situaciones (gravedad en particulas imposible de definir por el principio de incertidumbre de Heisenberg, y TGR falla en las singularidades), por lo cual se busca el gravitón como posible solución... del lado de la teoría cuántica de campos?. Aun así me resulta raro que, dado que la relatividad se demostró que funciona (orbita de mercurio, ondas gravitacionales y la luz de las estrellas curvadas vistas en un eclipse solar) mientras haya espacio y tiempo definidos, se busque el gravitón donde, justamente, se sabe que dicha teoría funciona, es decir que el espacio y el tiempo esten definidos. De existir el gravitón la TGR no quedaria descartada? Otra cosa que me resulta chocante es hablar de campo gravitacional o gravitatorio en TGR dado que el campo es una propiedad de fuerzas.

Por cierto releyendo... Las mismas ondas gravitacionales se producen por una fuerza que deberia ser transportada por algún bosón? Mi cabeza explota muchachos.

[Richard R Richard]

Re: La Gravedad es, o no es una fuerza?

De existir el gravitón la TGR no quedaria descartada?

Acaso hemos descartado la teoría newtoniana luego de 100 años de TRG, no... el tema es que algunas soluciones de la TRG seguirán siendo fácilmente resolubles, y a la vez no presentaran errores apreciables, con lo que marque la nueva teoría entonces, se seguirá usando la mas fácil y cómoda, eligiendo una u otra en base a la precisión de los resultados esperados.Cuando se sabe que la teoría antigua aplicada no va a dar los resultados experimentales se deberá aplicar la nueva mas abarcativa y precisa.

Otra cosa que me resulta chocante es hablar de campo gravitacional o gravitatorio en TGR dado que el campo es una propiedad de fuerzas.

No se donde has podido leer eso, en TRG no hay campos, la distribución energía dice como se deforma la geometría del espacio tiempo, la geometría define cómo se mueven las cosas.

Por cierto releyendo... Las mismas ondas gravitacionales se producen por una fuerza que debería ser transportada por algún bosón?

Aqui estoy pisando terreno blando , pero te digo, que la onda gravitacional no es producida por ninguna fuerza, la onda es la transmisión por el espacio de cambios en la curvatura espaciotemporal....

Imagínate que estas quieto en el espacio como sinónimo a estar muy lejos, o que de modo tu movimiento no influye en lo que observas.... si tienes dos objetos masivos (planetas, estrellas, agujeros negros) rotando cerca de tu posición, donde cuando uno se aleja el otro se te acerca, sabes que sentirás mayor aceleración cuando las masas están más próximas que cuando estén alejadas , si la mayor aceleración la relacionas con que hay mayor curvatura, entonces debes inferir que la curvatura varia en el tiempo, la velocidad con la que te enteras de esos cambios es la velocidad de la luz y la amplitud del cambio esta relacionada con la energia del sistema rotacional , se ha visto que las variaciones de curvatura de sistemas planetarios lejanos es muy débil para poder ser registrada, pero si han sido registrados eventos de colisiones de agujeros negros , muchos masivos que el sol, cuya amplitud ha disminuido con el cuadrado de la distancia que ha recorrido hasta ser recibida la señal, por lo que detectar la variación de distancia en el rango de la milésima parte de un protón en un recorrido de 4 km realizado por un láser, es toda una hazaña tecnológica.

De cuántica se muy poco para opinar de bosones u otros portadores de interacción, lo dejo en manos de otros que mas saben.

[pod]

Re: La Gravedad es, o no es una fuerza?

Fuerza a menudo es una palabra polisémica. ¿A qué significado te refieres?

Por un lado, está el significado más riguroso; de forma resumida, una fuerza es un vector que modela la intensidad de la interacción entre dos cuerpos y nos da la variación del momento (básicamente, la 2a ley de Newton). Por otro lado, a menudo se utiliza la palabra fuerza de forma más informal (sobre todo en divulgación) como sinónimo de interacción.

Al respecto, es importante entender que no en toda la Física se utilizan fuerzas (con el significado de "un vector que ..."). Por ejemplo, en mecánica lagrangiana las interacciones entre cuerpos de modelan mediante potenciales. Ésta es una teoría clásica (ni cuántica ni necesariamente relativista), totalmente equivalente a las leyes de Newton, aunque es mucho más potente. Y, en ella, no aparece el concepto de fuerza para nada. De hecho, el lagrangiano es un escalar, ni siquiera es una cantidad vectorial. Uno puede describir la gravedad (de Newton) con un lagrangiano, el electromagnetismo también, etc.

Así, pues, ¿la gravedad es una fuerza? ¿lo és el electromagnetismo, si se puede describir mediante un lagrangiano escalar? Lo cierto es que usar el formalismo de fuerzas, de lagrangiano u otros (hamilton, Hamilton-Jacobi, etc.) es una elección humana; es el instrumento matemático que utilizamos para describir la realidad.

En efecto, es posible hacer una versión de la relatividad general que utilice el concepto de fuerza y no el de curvatura. Existe, pero no se utiliza en la práctica porque es bastante más difícil conceptual y matemáticamente. Incluso dudo que alguien se haya molestado a escribir un libro o artículo con todo el formulismo relacionado, porque no aporta ninguna ventaja (antes al contrario).

En definitiva, ¿la gravedad es una fuerza? La pregunta no tiene mucho sentido en si misma, lo será si elejimos modelar la realidad usando el formalismo de fuerzas. La que tiene sentido decir, más allá de cómo uno describa la realidad, es que la relatividad es una interacción. Como decía al principio, mucha gente usa la palabra fuerza como sinónimo más o menos impreciso de "interacción"; de esa forma sí tendria sentido. Pero me parece más sencillo y claro simplemente decir "interacción".

[MatiasRoces]

Re: La Gravedad es, o no es una fuerza?

Pod muy bueno tu aporte, clarificador, pero respecto a

En definitiva, ¿la gravedad es una fuerza? La pregunta no tiene mucho sentido en si misma

No tendria sentido preguntarselo desde el momento en que se buscan gravitones? Es decir a nivel conceptual, si no es una fuerza, en la tcc no tendria sentido buscar una particula de una interacción que no es una fuerza, mientras que si lo fuera entonces si tendria sentido la busqueda de dicha particula.

[Alriga]

Re: La Gravedad es, o no es una fuerza?

... ¿No tendría sentido preguntárselo desde el momento en que se buscan gravitones? ...

Creo que aquí debes tener un malentendido. Que yo sepa no existe ningún experimento en el mundo de detección directa de gravitones, es decir que en este momento no hay nadie "buscando gravitones". Y es lógico que así sea: mientras no tengamos una teoría cuántica de la gravedad con muchas posibilidades de que sea cierta, no sabremos cuales son todas las propiedades exactas de los gravitones y no sabremos diseñar experimentos para detectarlos directamente.

Saludos.

[pod]

Re: La Gravedad es, o no es una fuerza?

Pod muy bueno tu aporte, clarificador, pero respecto a

No tendria sentido preguntarselo desde el momento en que se buscan gravitones? Es decir a nivel conceptual, si no es una fuerza, en la tcc no tendria sentido buscar una particula de una interacción que no es una fuerza, mientras que si lo fuera entonces si tendria sentido la busqueda de dicha particula.

Como decía, la pregunta sobre la gravedad tiene tanto sentido (o carencia de sentido) como preguntar si electromagnetismo es una fuerza. ¿Dudarías por ello del fotón?

En Teoría cuántica de campos lo que tenemos son campos (de ahí el nombre, ¿no?). De hecho, en TCC no se utiliza el concepto fuerza, las interacciones se modelan mediante potencales. En TCC los "ciudadanos de primera" son los campos; las partículas son, en cierto sentido, "ciudadanos de segunda" que sólo pueden surgir como una interpretación de la excitación de los campos. Una interpretación, además, que estrictamente hablando sólo funciona bien en determinadas circunstancias (espacio suficientemente plano, etc.).

Sobre el gravitón: Como dice alriga, a día de hoy no tenemos una teoria cuántica de la gravedad, pero es bastante de esperar que en ella haya un campo gravitatorio, que no seria más que la cuantización de la métrica (que es la entidad matemática que describe la geometría local). En algunas circunstancias, ese "campo métrico" tendria excitaciones que se podrían interpretar como partíclas; y por las características tensoriales de la métrica seria una partícula de spin 2 y sin masa. Así que sí, es bastante de esperar que una teoría cuántica haya gravitones. Eso sí, hasta el momento que tengamos una TCC de la gravedad que (1) sea matemáticamente consistente y (2) supere los intentos de falsación experimental, lo dicho es una mera suposición; un prejuicio si quieres. También es justo decir que todas las teorías serias candidatas (que todas fallan, almenos, una de las dos condiciones mencionadas) cumplen con lo que hemos dicho.

Seguramente, la nomenclatura más acertada al respecto seria hablar de "interacciones" y no de "fuerzas". Y, en el contexto de la TCC, ¿qué es una interacción? Seguramente, la forma más sencilla de explicarlo seria hablar de diagramas de Feynman. Es un tema bastante largo. Resumiendo: Consideramos procesos donde entran una serie de partículas y salen otras. En medio, no sabemos lo que ha pasado; pero la cuántica nos dice que tenemos que considerar todas las formas posibles en que dicho proceso ocurre y, básicamente, sumarlos según la probabilidad de que el proceso ocurra de esa forma. Cada una de estas formas es un diagrama, donde se muestra la trayectoria de diferentes partículas: hay las partículas entrantes, las salientes y otras intermedias (que reciben el nombre de virtuales). La trayectoria de estas partículas termina y empieza en "vértices de interacción"; hay un catalogo finito de tipos de vértices de interacción, que viene determinado por el lagrangiano de interacción.

Ese lagrangiano tiene varias partes: por ejemplo, la parte electromagnética, la parte de la interacción fuerte, etc... Y, es de esperar, que algún dia tengamos una TCC con una parte gravitatoria. Así, pues, hay vertices de interacción que surgen de la parte electromagnética (son vértices donde interviene el fotón); otros que vienen de la interacción fuerte (intervienen gluones), etc.

Como dije recién, hay que tener en cuenta todos los diagramas posibles por los que puede ocurrir un proceso determinado. Y sumarlos en ponderación con la probabilidad de que ocurra así. En la realidad, el proceso no "pasa" de la forma descrita por un diagrama concreto, sino que pasa por todas ellas a la vez (igual que la luz pasa por las dos rendijas cuando vemos el patrón de interferencia). Los diagramas son sólo un método de cálculo. No obstante, ocurre que esta suma de probabilidades normalmente viene dominada por unos pocos términos (diagramas) que son mucho más probables que el resto. En estos diagramas normalmente aparecen pocos vértices, y normalmente son del mismo tipo. Por ejemplo, si son vértices que surgen de la parte electromagnética, entonces diremos que es un proceso electromagnético. Fíjate que nada te impide que en un mismo diagrama hayan vértices de diferentes partes (electromagnéticos, fuertes, etc.); sin embargo, no suele ser el caso en los diagramas dominantes.

En definitiva, con la gravedad (en principio), lo mismo. Cuando tengamos una TCC que introduzca la gravedad de forma satisfactoria, habrá una parte del lagrangiano que modele la interacción gravitatoria y esa parte del lagrangiano dará unos vértices donde intervendrán gravitones. Eso pensamos, por lo menos.

[carroza]

Re: La Gravedad es, o no es una fuerza?

Hola.

Voy a intentar dar una visión de los pasos que llevan desde una fuerza hasta la particula asociada. Empezaremos por el electromagnetismo.

1) Mecánica newtoniana: Hay una fuerza que cambia las trayectorias de las partículas. Por ejemplo, la fuerza de coulomb.

2) Mecánica lagrangiana: para describir con más precisión el movimiento de sistemas de cargas, se introduce un lagrangiano que depende de unos potenciales electromagnéticos estáticos, escalar y vector. Ya no se usa el concepto de fuerza.

3) Teoría clásica de campos: Para describir con precisión los cambios de los campos electromagnéticos, se introdude una densidad lagrangiana de esos campos, que lleva a las ecuaciones de Maxwell. Ya no se usa el concepto de potenciales estáticos de (2), ni mucho menos el concepto de fuerza de (1).

4) Teoría cuántica de campos. Para describir el carácter cuántico de los campos, se introducen unos operadores que crean y aniquilan fotones. Ya no se utilizan los campos clásicos de (3), ni mucho menos los potenciales estáticvos de (2) ni muchisimo menos el concepto de fuerza de (1).

5) Diagramas de feynmann: La descripción cuántica de los cambios de trayectoria se realiza introduciendo unos diagramas de feynmann, con vértices donde se crean y aniquilan fotones.

A pesar de todo ello, en algunos casos la literatura divulgativa, se salta todos los pasos de 2 a 5, y se queda con que "La fuerza eléctrica ..... se produce por el intercambio de fotones", lo cual no es correcto.

Entiendo que en el caso de la interacción gravitatoria estamos proponiendo lo mismo: nos saltamos de 2 a 5 (considerando que 4 no está nada claro), y nos quedamos con que "La fuerza gravitatoria ..... se produce por el intercambio de gravitones", lo cual no es correcto.

Saludos

[MatiasRoces]

Re: La Gravedad es, o no es una fuerza?

Ahora si comprendí lo que me quisieron decir. Ese es el problema de ser autodidacta, que uno tiene que leer literatura de divulgación, adaptada como se puede para que la gente que quiere comprender sin estudiar todo, lo pueda hacer. Pero cuando hay cosas que no me cierran intento ir hasta el fondo y uds me mostraron cual es el fondo actual. Muchas gracias gente

[fio]

Re: La Gravedad es, o no es una fuerza?

La gravedad es la fuerza de atracción que experimentan dos objetos con masa. Esta fuerza es directamente proporcional al producto de las masas de cada uno, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
Newton explicó como funcionaba la gravedad, pero no su origen y composición. Kepler también explico el funcionamiento de la gravedad aplicada a las órbitas de los planetas.
No existe duda que la gravedad es una fuerza fundamental que está relacionada con la masa y la energía. y con las fuerzas interactuares que mantienen unidos los elementos que forman la materia.

[MatiasRoces]

Re: La Gravedad es, o no es una fuerza?

Hola fio. Mirá, tengo entendido y segun explican los demas, y hasta el mismisimo Einstein, que si de relatividad general hablamos, entonces la gravedad no es otra cosa que la consecuencia de la curvatura del espacio tiempo provocada por la masa. Pero que el espacio-tiempo se curve es producto de la masa misma y no de una fuerza en si. Ademas creo que quedó claro que el marco teorico es diferente segun que teoría estemos utilizando como referencia. Te agradezco la respuesta igual

[Marco55]

Re: La Gravedad es, o no es una fuerza?

Se dice que la gravedad no es una fuerza, si no que es efecto de la curvatura del espacio-tiempo producida por la presencia de una masa.
Pero si tal fuera el caso, el eje de un giróscopo en órbita terrestre, debería mantener un ángulo constante respecto de la trayectoria. Sin embargo podrá observarse que se mantiene alineado con respecto de (por ejemplo) una estrella muy lejana. O casi, porque a la larga aparecerá una ligera desviación, que cumple efectivamente con las predicciones relativistas, como quedó demostrado por el experimento del Gravity Probe B de la NASA. Tal desviación es coherente, en su pequeña magnitud, con el caso de la desviación de la luz al pasar cerca del sol, la anomalía en la precesión de la órbita de Mercurio, y la desincronización de los relojes según su distancia al centro de la tierra.
Es decir que la deformación del espacio-tiempo producida por la masa de la Tierra (e incluso por la del Sol), es muy leve, y poco altera la trayectoria de los objetos que se mueven cerca de ella. Concluyo entonces que la gravedad es una propiedad de la masa que se manifiesta como una fuerza de atracción sobre todo objeto cercano, y en menor medida, sobre el espacio-tiempo circundante.
En otras palabras, la curvatura del espacio-tiempo no está cuestionada, pero no veo como puede determinar la trayectoria de una piedra lanzada con la mano. Tampoco me consta que Einstein haya dicho que la gravedad es la curvatura, o si solo dijo que la masa deforma al espacio, y luego el concepto fue extendido.
Quizá alguno quiera explicarme en términos empíricos o técnicos donde está el error. Gracias y saludos