La curvatura del espacio en la relatividad general

 

 

En la teoría de la relatividad general, los cuerpos se atraen gravitatoriamente y los expertos lo justifican diciendo que las masas de los cuerpos curvan realmente el espacio de su entorno (en principio, todo el Universo); nadie sabe cómo es posible que el espacio se curve o tuerza, y los expertos hacen el símil siguiente para explicar el fenómeno:

 

Imaginemos una lámina de goma horizontal y un cuerpo encima que la deforma; a más masa del cuerpo, correspondería más deformación, tal como se muestra en la figura 1; y añadiendo una dimensión, los expertos dicen que nos encontraríamos en el caso real.

 

 

curva50

 

Figura 1. La masa de un cuerpo deforma una lámina de goma horizontal.

 

 

Ahora consideremos la vista de lado de los 3 cuerpos A, B y C de la figura 2 sobre una lámina de goma; los 3 cuerpos no se mueven uno respecto a los otros; es decir, están en el mismo sistema inercial. Las masas de los cuerpos A y C son grandes y deforman mucho la goma; la masa del cuerpo B es pequeña y deforma poco la goma. Aquí no se ve ninguna dificultad conceptual.

 

Figura_22

Figura 2. Les masas A y C son grandes y curvan mucho el espacio; la masa B es pequeña y corva poco el espacio.

 

Pero veamos otro caso, el de la figura 3: los 3 cuerpos tienen la misma masa en reposo; el cuerpo B está en reposo respecta al observador; y los cuerpos A y C se mueven a la misma dirección y sentido a casi velocidad de la luz respecto al cuerpo B.

 

Figura_23

a 295.000 km/s                      en reposo                    a 295.000 km/s

 

Figura 3. Las masas de los 3 cuerpos son iguales en reposo.

 

Entonces, por la relatividad especial sabemos que las masas de los cuerpos A y C aumentan mucho observadas desde el cuerpo B; pero la masa del cuerpo A no aumenta observada desde el cuerpo C.

 

Desde el cuerpo B, aparentemente se debería ver que: el cuerpo A curva mucho el espacio.

 

Desde el cuerpo C, aparentemente se debería ver que: el cuerpo A curva poco el espacio.

 

Y, aparentemente se llega a la paradoja de que el espacio alrededor de A es simultáneamente  muy curvado y poco curvado; pero no es así. Se debe ver el fenómeno desde el punto de vista de un fotón que pasa rasando un astro. La teoría de la relatividad general deduce que, para un astro como el Sol, el ángulo de desviación total del fotón es aproximadamente:

 

β = 4 G M / (c2 d)

 

en que:

 

G = constante de la gravitación universal

M = masa del Sol

c = constante igual al valor de la velocidad de la luz

d = distancia mínima desde el fotón al centro del Sol

 

Entonces, β = 8,5 rad = 1,75"

 

Es obvio que la masa M del astro de la fórmula debe ser única y no depender de la velocidad del observador respecto al astro; un observador a gran velocidad respecto al astro observará una masa superior a M, pero no puede emplearla en la fórmula anterior.

 

Conclusión:

Todo lo anterior no indica que la masa deforma el espacio; no obstante, el progreso de la física llegará a la conclusión que no es necesaria la hipótesis de que la masa deforma el espacio a distancia, sino que el fenómeno se explica por la interacción de la materia con el bosón gravitón y el bosón Higgs.

 

 

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