La gravedad es una de las cuatro fuerzas fundamentales en el universo, junto con el electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuertes y débiles. A pesar de ser omnipresente e importante para evitar que nuestros pies vuelen de la Tierra, la gravedad sigue siendo, en gran parte, un rompecabezas para los científicos.
Antiguos eruditos tratando de describir el mundo vino para arriba con sus propias explicaciones de por qué las cosas caen hacia el suelo., El filósofo griego Aristóteles sostuvo que los objetos tienen una tendencia natural a moverse hacia el centro del universo, que él creía que era el Centro de la tierra, según el físico Richard Fitzpatrick de la Universidad de Texas.
pero luminarias posteriores desalojaron a nuestro planeta de su posición primaria en el cosmos. El erudito polaco Nicolás Copérnico se dio cuenta de que los caminos de los planetas en el cielo tienen mucho más sentido si el sol es el centro del sistema solar., El matemático y físico Británico Isaac Newton extendió las ideas de Copérnico y razonó que, a medida que el sol tira de los planetas, todos los objetos ejercen una fuerza de atracción unos sobre otros.
en su famoso tratado de 1687 «Philosophiae naturalis principia mathematica», Newton describió lo que ahora se llama su ley de gravitación universal. Normalmente se escribe como:
donde F es la fuerza de gravedad, m1 y m2 son las masas de dos objetos y r es la distancia entre ellos., G, la constante gravitacional, es una constante fundamental cuyo valor tiene que ser descubierto a través de la experimentación.
La gravedad es poderosa, pero no tan poderosa
La gravedad es la más débil de las fuerzas fundamentales., Un imán de barra tirará electromagnéticamente un clip de papel hacia arriba, superando la fuerza gravitacional de toda la Tierra en la pieza de equipo de oficina. Los físicos han calculado que la gravedad es 10^40 (ese es el número 1 seguido de 40 ceros) veces más débil que el electromagnetismo, según Nova de PBS.
mientras que los efectos de la gravedad se pueden ver claramente en la escala de cosas como planetas, estrellas y galaxias, la fuerza de gravedad entre objetos cotidianos es extremadamente difícil de medir., En 1798, el físico británico Henry Cavendish llevó a cabo uno de los primeros experimentos de alta precisión del mundo para tratar de determinar con precisión el valor de G, la constante gravitacional, como se informó en las actas de Front Matter de la Academia Nacional de Ciencias.
Cavendish construyó lo que se conoce como un equilibrio de torsión, uniendo dos pequeñas bolas de plomo a los extremos de una viga suspendida horizontalmente por un alambre delgado. Cerca de cada una de las bolas pequeñas, colocó un peso de plomo grande y esférico., Las pequeñas bolas de plomo fueron atraídas gravitacionalmente por los pesos pesados de plomo, causando que el cable se torciera un poco y permitiéndole calcular G.
sorprendentemente, la estimación de Cavendish para G fue solo un 1% de su valor aceptado en la actualidad de 6.674 × 10^-11 m^3/kg^1 * s^2. La mayoría de las otras constantes universales son conocidas por una precisión mucho mayor, pero debido a que la gravedad es tan débil, los científicos deben diseñar equipos increíblemente sensibles para tratar de medir sus efectos. Hasta ahora, un valor más preciso de G ha eludido su instrumentación.,
el físico germano-americano Albert Einstein trajo la siguiente revolución en nuestra comprensión de la gravedad. Su teoría de la relatividad general mostró que la gravedad surge de la curvatura del espacio-tiempo, lo que significa que incluso los rayos de luz, que deben seguir esta curvatura, son doblados por objetos extremadamente masivos.
Las teorías de Einstein se utilizaron para especular sobre la existencia de agujeros negros, entidades celestes con tanta masa que ni siquiera la luz puede escapar de sus superficies., En la vecindad de un agujero negro, la Ley de gravitación universal de Newton ya no describe con precisión cómo se mueven los objetos, sino que las ecuaciones de campo tensorial de Einstein tienen prioridad.
Los astrónomos han descubierto desde entonces agujeros negros reales en el espacio, incluso logrando tomar una foto detallada del colosal que vive en el Centro de nuestra galaxia. Otros telescopios han visto los efectos de los agujeros negros en todo el universo.,
la aplicación de la ley gravitacional de Newton a objetos extremadamente ligeros, como personas, células y átomos, sigue siendo una frontera poco estudiada, según la física Minute. Los investigadores asumen que tales entidades se atraen entre sí usando las mismas reglas gravitacionales que los planetas y las estrellas, pero debido a que la gravedad es tan débil, es difícil saberlo con certeza.
quizás, los átomos se atraen gravitacionalmente a una velocidad de uno sobre su distancia al cubo en lugar de al cuadrado-nuestros instrumentos actuales no tienen forma de saberlo., Nuevos aspectos ocultos de la realidad podrían ser accesibles si tan solo pudiéramos medir esas diminutas fuerzas gravitacionales.
una fuerza perpetua de misterio
La gravedad perpleja a los científicos de otras maneras, también. El modelo estándar de física de partículas, que describe las acciones de casi todas las partículas y fuerzas conocidas, deja fuera la gravedad. Mientras que la luz es transportada por una partícula llamada fotón, los físicos no tienen idea de si hay una partícula equivalente para la gravedad, que se llamaría gravitón.,
reunir la gravedad en un marco teórico con la mecánica cuántica, el otro descubrimiento importante de la comunidad física del siglo XX, sigue siendo una tarea inconclusa. Tal teoría del todo, como se la conoce, podría nunca realizarse.
pero la gravedad todavía se ha utilizado para descubrir hallazgos monumentales. En las décadas de 1960 y 70, los astrónomos Vera Rubin y Kent Ford mostraron que las estrellas en los bordes de las galaxias orbitaban más rápido de lo que debería ser posible. Era casi como si alguna masa invisible estuviera tirando de ellos gravitacionalmente, sacando a la luz un material que ahora llamamos materia oscura.,
en los últimos años, los científicos también han logrado capturar otra consecuencia de la relatividad de Einstein: las ondas gravitacionales emitidas cuando objetos masivos como estrellas de neutrones y agujeros negros giran unos alrededor de otros. Desde 2017, El Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (Ligo) ha abierto una nueva ventana al Universo al detectar la señal extremadamente débil de tales eventos.
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