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Fuerza de gravedad

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Gravedad
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Campo al que perteneceFísica

Gravedad. Es una de las cuatro interacciones fundamentales. Origina la aceleración que experimenta un objeto en las cercanías de un objeto astronómico. También se denomina fuerza gravitatoria, fuerza de gravedad, interacción gravitatoria o gravitación.

Ley de Gravitación Universal

La Ley de la Gravitación Universal de Isaac Newton establece que la fuerza que ejerce una partícula puntual con masa m1 sobre otra con masa m2 es directamente proporcional al producto de las masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

El campo gravitatorio estático responsable del fenómeno universal de la gravedad

El campo gravitatorio estático se formula en dos configuraciones: el estático verdadero de la relatividad general que permanece igual, mientras no ocurra un cataclismo cósmico, porque es la curvatura del espacio-tiempo de una región local y el estático aparente de la física cuántica, puesto que realmente está compuesto por gravitones virtuales con velocidad, pero debido a que estos gravitones existen dentro del lapso de incertidumbre jamás se pueden detectar y el campo gravitatorio parece el mismo siempre. En la teoría de la relatividad general la gravedad es un fenómeno del potencial de la curvatura del espacio-tiempo de una región local. Realmente, no hay radiación entre los cuerpos enlazados dentro de una relación de gravedad, de la misma manera que no existe radiación en la transmisión de la fuerza eléctrica o magnética entre cargas eléctricas en reposo o en movimiento uniforme rectilíneo. Por tanto, el gradiente del campo potencial de la gravedad, en cualquier punto del campo gravitatorio del Sistema Solar, apunta a la posición verdadera del Sol y no existe velocidad de la gravedad. Pero, en la teoría de la gravedad cuántica aunque también el campo estático de la gravedad es responsable por el fenómeno de la gravitación universal, sin embargo este fenómeno resulta del intercambio de gravitones virtuales entre dos o más cuerpos interactúantes y puesto que la aberración no se detecta la velocidad del gravitón virtual debe sobrepasar c, que es físicamente posible porque el gravitón virtual no posee masa intrínseca, es decir, de acuerdo con el cuadri vector momento. Sin embargo paro los físicos relativistas la velocidad del gravitón será c. En 1998 el astrónomo, matemático y científico Tom Van Flandern derivó de las fórmulas de la mecánica celeste una ecuación que aplico a la órbita de la tierra y al pulsar binario PSR1534+12 y él obtuvo que la velocidad de la gravedad sería mínimo 20 mil millones veces c. Tom dice: "Si la gravedad de nuevo se toma como una fuerza de la naturaleza que se propaga en un espacio-tiempo plano entonces la velocidad de la propagación indicada por la observación y los experimentos: es no menor que 2 x 1010 c". Tom ha dicho que si la velocidad de la gravedad fuera c entonces se produciría por efecto de la propagación del campo estático el fenómeno de la aberración y las órbitas de los planetas serían inestables. Los contradictores de Tom dicen que esto fue resuelto por Faraday, Maxwell y otros. Es cierto que los físicos del siglo XIX al descubrir el campo, a través del que un cuerpo distante hace contacto con otro, se elimino la acción a distancia de Newton. Pero, también es cierto, que fueron los físicos del siglo XX los que descubrieron el campo cuántico, compuesto de partículas virtuales si es el estático y de partículas reales cuando es el dinámico. Y que fue en el efecto de Poynting-Robertson que quedo establecido que la acción mediada a través del campo con velocidad finita causa inestabilidad orbital como el doctor Tom Van Flandern dice.


La velocidad de configuración de la curvatura de una región espaciotiempo local

En la relatividad general los cuerpos siguen inercialmente las geodesias de una determinada configuración de espaciotiempo. La ecuación de Einstein: Gab = 8 Л G/c2 Tab muestra como el flujo de energía y momento a través de un punto del espaciotiempo afecta su curvatura allí. Esta ecuación no aplica para el vacío pero también el espaciotiempo vacío se curva dentro de una región local conforme a la gravitación de un Sistema Solar. La velocidad con lo cual sucede esta conexión sería c e indicaría que es la velocidad del curvamiento del espaciotiempo de una región local. Esta supuesta velocidad c fue relevante durante la formación del sistema solar posiblemente debido a la fragmentación y el colapso gravitacional de una muy gigantesca nube de gas y polvo interestelar, hace cerca de 4.650 millones de años y hasta unos 100 millones de años después en que el sistema solar adquirió un aspecto semejante al actual compuesto del Sol, subregiones de los planetas y sus lunas, asteroides, cometas, meteoroides, polvo y gas interplanetario. En ese lapso quedaron formadas las configuraciones tetra curvas del espaciotiempo tanto de la región local como de sus subregiones muy similares a las configuraciones existentes hoy día. También, es la velocidad con que se actualiza dichas curvaturas con los cambios muy suaves que van ocurriendo en los flujos de energía y momento dentro de una región local debido a la interacción de nuestro sistema solar con el resto del Universo, en los procesos de entrega y recibo de energía radiante, pero que en términos de la Mecánica celeste carecen de importancia.

Las ondas gravitatorias y su velocidad de acuerdo con las ecuaciones de campo de la relatividad general de Einstein

Albert Einstein consideró la existencia de radiación de ondas de gravedad por el campo dinámico gravitatorio, que en el más bajo orden es proporcional al cuadrupolo momento de la distribución de la masa-energía de una región local. Estas ondas gravitatorias son absolutamente ajenas al fenómeno de la gravitación Universal. La velocidad de propagación de estas ondas gravitatorias, sería c, la cual cuenta con el aval de la comunidad de científicos relativistas, quienes incluso calculan puede ser un poco menor según el profesor doctor Helmut Rechenberg, del Instituto Max Planck, en Munich, Alemania

La relatividad general, en analogía con la radiación de energía electromagnética donde se requieren de dos polos eléctricos o magnéticos de magnitud igual, signo o polaridades opuestas y juntos dentro de un pequeñísimo espacio que inducen oscilaciones adelante atrás de los polos, predice que en las pulsares binarias si las estrellas están cerradamente juntas se empujan cada una a la otra y se comunican un movimiento oscilatorio orbital. Pero, mientras que en el electromagnetismo la oscilación es simétrica y las ondas electromagnéticas son esféricas, en la gravedad las ondas gravitatorias como las del mar no lo son por lo que se requiere de fuentes asimétricas que por lo menos constituyan un sistema de doble dipolo, denominado cuadrupolo. Este es el caso de las pulsares binarias con formas elipsoides y/u órbitas elípticas. En estas pulsares con la variación del tiempo se producen dentro del dipolo variaciones del centro de masas común del sistema, lo cual produce un cuadrupolo, que reúne la relación de la energía de cuatro momentos angulares no simétricos de dos masas. La radiación gravitatoria se origina en la perdida de energía mecánica, es decir, cinética y/o potencial, durante las aceleraciones no uniformes producidas en la materia dentro de la región. Durante la radiación gravitacional la masa de la partícula no cambia, de este supuesto se elimina la posibilidad que la partícula misma, o con su propia energía, contribuya para la radiación gravitacional. La energía perdida reaparece en las ondulaciones inducidas de la curvatura del espacio-tiempo. Debido al carácter continuo del espacio, la energía es transportada, desde las fuentes, a través de la propagación de las perturbaciones del espacio-tiempo, a las regiones asintóticas con relación a la región donde las ondas se producen. La emisión de estas ondas gravitatorias causaría cierta perdida del momento angular orbital. En efecto para la P5R1913+16 se observa el decaimiento leve de la órbita de acuerdo con la predicción einsteniana acerca de tal emisión gravitatoria, lo que constituye la única prueba indirecta acerca de su existencia. Estas ondas y su velocidad se espera se establezcan, en un futuro próximo, en los proyectos LIGO, de Estados Unidos, GEO, de Alemania, VIRGO, de Italia-Francia o TAMA del Japón.

La radiación de las pulsares es realmente gravitatoria

Sin embargo, el doctor Tom Van Flandern cree que las ondas radiadas por las pulsares binarias no son ondas gravitatorias sino alguna forma de electromagnetismo. Tom y el autor, además de otras razones físicas, consideran que la velocidad de las ondas gravitatorias es superluminal y no c, como consecuencia de la diferenciación cuantitativa que existe entre fenómenos cualitativamente distintos. Para la pulsar binaria Hulse-Taylor, PSR B1913+16, su rata de decaimiento orbital coincide por el predicho por la Relatividad General aunque el valor de esta rata realmente se encuentra por encima aproximadamente en el 0.3% del valor estimado. En las ecuaciones de estimación de la radiación gravitatoria de la Relatividad General se asume el gravitón real con masa 0 a fin de hacer coincidir el pronóstico exactamente con el valor observado. Pero cuando se combinan las ratas de decaimiento orbital de las pulsares binarias PSR B1913+16 y PSR B1534+12 se obtiene que la masa relativista del gravitón real no es cero sino máximo menor que 1,35342 × 10−52 gramos, con un 90% de confianza. Este límite superior para la masa del gravitón real fue calculado, en el 2002, por Lee Samuel Finn y Patrick J. Sutton del Center for Gravitational Wave Physics, de la Universidad del Estado de Pensilvania, USA. Este valor de la supuesta masa relativista del gravitón real está muy cerca del valor del límite superior de la masa relativista del fotón real el cual es menor que 10-51 gramos, de acuerdo con su cálculo más reciente del 2003, realizado por Jun Luo y sus colegas en la Universidad Huazhong de ciencia y tecnología en Wuhan, China. Y muy lejos del valor límite superior de la masa del gravitón real menor que 4,5 × 10−66 gramos, estimada por S S Gershtein, A A Logunov y M A Mestvirishvili, en 1997, con base en los parámetros observados de la expansión del Universo. Si se asume que el verdadero valor de la masa del gravitón real es cerrado al del fotón real se tiene que en realidad la radiación de las estrellas binarias es radiación electromagnética, como lo ha sostenido Tom Van Flandern. Desde luego la verificación de todas las tesis de la Relatividad, que han sido sometidas a prueba, se ajustan de manera impresionante con los resultados de los experimentos, como sucede con la predicción acerca de la radiación gravitatoria por parte de un sistema de pulsar binaria, en particular delante de la pulsar PSR B1913+16 con un error de tan sólo el 0.3%. Pero, también es impresionante que este error pueda conducir al rechazo de la tesis de que dicha radiación es gravitatoria.

Fuentes