¿Por qué la gravedad nos empuja hacia abajo y no hacia arriba?

¿Por qué la gravedad nos empuja hacia abajo y no hacia arriba?

La gravedad es la razón por la cual los objetos con masa o energía se atraen entre sí. Por eso las manzanas caen a la Tierra y los planetas giran alrededor de las estrellas.

Los imanes atraen algunos tipos de metales, pero también pueden alejar otros. Entonces, ¿cómo sientes la atracción de la gravedad?

En 1915, Albert Einstein descubrió la respuesta cuando publicó su teoría de la relatividad general. La razón por la que la gravedad te atrae hacia la Tierra es porque todos los objetos con masa, como nuestra Tierra, en realidad doblan y doblan la estructura del universo, llamada espacio-tiempo. Esta curva es lo que se siente la gravedad.

¿Qué es el espacio-tiempo?

Antes de adentrarse en el complejo mundo de la gravedad, es necesario comprender el espacio-tiempo.

El espacio-tiempo es exactamente lo que parece: las tres dimensiones del espacio (largo, ancho y alto) combinadas con la cuarta dimensión: el tiempo. Usando algunas matemáticas brillantes, Einstein fue la primera persona en darse cuenta de que las leyes de la física operan en el universo. El espacio y el tiempo se fusionan.

Lo que esto significa es que el espacio y el tiempo están relacionados: si te mueves muy rápido a través del espacio, el tiempo se ralentiza en comparación con alguien que se mueve lentamente. Por eso los astronautas, que se mueven muy rápidamente en el espacio, Envejecen un poco más lento que las personas en la Tierra.

La Tierra curva el espacio-tiempo de modo que cae hacia la Tierra en lugar de alejarse de ella. Crédito: Tokamak / Wikimedia Commons, CC BY-SA

El material es lo que hace los pozos de gravedad, no las colinas de gravedad.

Recuerde, la gravedad es la idea de que los objetos en el universo se atraen entre sí porque el espacio-tiempo es curvo y curvado. Cuando a Einstein se le ocurrió la relatividad general, demostró que todos los objetos del universo pueden doblar el espacio-tiempo; en términos de física, los objetos son masa y energía.

Dado que nuestra mente suele pensar en el mundo en tres dimensiones, es realmente difícil pensar en las cuatro dimensiones del espacio-tiempo como una sola idea. Entonces, para que sea más fácil de visualizar, imagina la superficie de un trampolín. Si no tiene nada encima, es plano. Pero si estás parado en el trampolín, se extiende alrededor de tus pies y forma un valle cuando estás en el centro. Si hay una pelota en el trampolín, rodará hacia tus pies.

La gravedad funciona de manera similar a cómo los objetos ruedan hacia tus pies si estás parado en un trampolín.

Este es un ejemplo bidimensional de cómo funciona el espacio-tiempo. Tu masa estira el trampolín, creando lo que se llama un pozo de gravedad en el que rueda la pelota. Esto es muy similar a cómo la gravedad de un objeto pesado, como la Tierra, atrae hacia él objetos como tú y como yo.

Y para hacer las cosas aún más extrañas, dado que el espacio y el tiempo están conectados, El tiempo también se prolonga debido a los objetos pesados.!

En la película Interstellar, los personajes van a un planeta cercano. Agujero negroMientras están allí, envejecen más lentamente que los demás.

Cuanto más pesado seas, más empinados serán los lados del trampolín. Es por eso que los objetos realmente masivos en el universo, como el Sol o los agujeros negros, tienen una atracción gravitacional más fuerte que la de la Tierra.

Entonces, ¿por qué la gravedad te empuja hacia abajo y no te aleja?

Imagínese que alguien se metió debajo de un trampolín y lo empujó hacia arriba. ¡La pelota se irá rodando! Esta será una colina de gravedad, no un pozo de gravedad. Hasta donde saben los científicos, la materia -u los objetos- siempre forman pozos de gravedad, no colinas de gravedad. Los científicos pueden imaginar objetos hechos de materia o energía exótica que provocarían un empuje gravitacional hacia el espacio, pero hasta ahora nadie ha encontrado nada que pueda provocar un empuje gravitacional alejándose de la Tierra.

Escrito por Mario Boronda, Profesor Asociado de Física, Universidad Estatal de Oklahoma.

Adaptado de un artículo publicado originalmente en Conversación.