Blindaje gravitatorio y principio de equivalencia

Question

He leído en wiki que el blindaje gravitatorio se considera una violación del principio de equivalencia. ¿Es así, cómo? Una descripción conceptual sin muchas matemáticas sería útil.

No estoy seguro de si el artículo de la wiki se refiere al apantallamiento sólo por materiales, o también incluye mecanismos - por ejemplo, un disco giratorio. Sé que un disco giratorio no apantalla la gravedad, pero sólo para describir lo que podría significar un mecanismo.

Continúa diciendo que cualquier prueba de blindaje gravitatorio falsificaría la RG, ¿es esto cierto?

Me cuesta creerlo porque -supongamos que el apantallamiento gravitatorio se demuestra de alguna manera, entonces cómo puede falsarse de repente la RG, que ha sido verificada por tantos experimentos y fenómenos. Así que eso me hace pensar que el blindaje gravitatorio no invalidaría la RG.

Answer 1

El artículo de Wikipedia hace referencia al documento Teoría General de la Relatividad: ¿Sobrevivirá a la próxima década? por Orfeu Bertolami, Jorge Paramos y Slava G. Turyshev. En ese artículo, el blindaje gravitatorio se trata en la sección 3.4 de las páginas 16-17.

En lugar de considerar mecanismos específicos, el artículo aborda la posibilidad general de que la propia materia sea pantalla de la gravedad, de modo que, por ejemplo, la ley de Newton para la fuerza entre dos cuerpos se modificaría a algo así:

$$ F = \frac{Gm_1m_2}{r^2} \, \exp\left(-h\int \rho(r)dr\right) $$

donde $\rho(r)$ es la densidad de la materia. Esta idea se debe originalmente a Quirino Majorana ( Q. Majorana, Philos. Mag. 39 (1920) 488 - Googleando se encuentran muchas referencias al artículo, pero no el artículo en sí).

Consideremos ahora la fuerza entre dos masas esféricas. Podemos considerar que estas masas están formadas por envolturas esféricas concéntricas, pero la masa de cada envoltura protegería a la masa de su interior. Así que a medida que las masas aumentan y sus radios aumentan, el blindaje gravitatorio aumentará y la relación entre la fuerza blindada y la fuerza newtoniana disminuirá. Eso significa que la relación entre la masa gravitatoria y la masa inercial cambia a medida que aumenta el tamaño. El principio de equivalencia (una de sus muchas formas) establece que la relación entre la masa gravitatoria y la masa inercial es constante. De ahí el conflicto.

Para la pregunta más general de si es posible el blindaje me remito a la respuesta de Luboš a ¿Es teóricamente posible blindar los campos o las ondas gravitatorias? El problema es que el blindaje requiere genéricamente una masa/energía negativa y eso causa todo tipo de problemas de estabilidad. Aunque esto no es técnicamente una violación de la RG, la mayoría de nosotros creemos que la masa/energía negativa no puede existir.

Answer 2

Responderé a esta parte de la pregunta:

Me cuesta creerlo porque -supongamos que el blindaje gravitatorio se demuestra de alguna manera, entonces cómo se puede falsificar la RG de repente, que ha sido verificada por tantos experimentos y fenómenos . Así que eso me hace pensar que el blindaje gravitatorio no invalidaría la RG.

Por ejemplo, la gravedad newtoniana, que ha sido verificada por muchos experimentos. Cuando Relatividad general, RG se propuso, incluye en su forma límite la gravedad newtoniana, y no la invalida cuando el efecto de la RG es pequeño, dentro de los errores de medición. Todos los resultados de la gravedad newtoniana son válidos en un espacio de fases específico de las variables, dentro de los errores experimentales.

Por ejemplo, la mecánica clásica. Cuando la mecánica cuántica se desarrolló para dimensiones pequeñas, los límites se aproximan matemáticamente de forma suave a medida que las dimensiones crecen con h llegando a zer0.

Así que es concebible que una nueva teoría gravitacional incruste la RG en los límites de algún espacio de fase. La relatividad general sería inválida en ciertos valores de las variables y necesitaría correcciones, pero el resultado debería unirse sin problemas, como ha ocurrido con todas las teorías validadas de la física cuando se proponen nuevas teorías para explicar nuevos fenómenos.

Así que una teoría con blindaje gravitatorio sólo tendría sentido si reproduce, dentro de los errores experimentales , los aciertos en las órbitas e incluso Correcciones GPS mediante GR y, además, explica observaciones que no están claras utilizando la relatividad general, por ejemplo la masa oscura y la energía oscura.

Answer 3

El cuerpo blindado tendría que tener una masa inercial distinta de su masa gravitatoria, ya que es la masa gravitatoria la que se reduciría en el blindaje. La masa gravitatoria provoca peso, la masa inercial resistencia a la aceleración. El principio de equivalencia dice que son iguales (equivalentes). Muchos experimentos demuestran que lo son y que el blindaje no funciona.

Véase el artículo de la wiki sobre el principio de equivalencia en https://en.m.wikipedia.org/wiki/Equivalence_principle . En el artículo de la wiki sobre la gravedad de blindaje describe las mediciones y experimentos -- ver en https://en.m.wikipedia.org/wiki/Gravitational_shielding .

Sí, ese artículo de la wiki debería editarse para que no resulte misterioso por qué el blindaje invalida el principio de Equivalencia, tal y como está escrito dice "se considera", no es una afirmación muy científica.

Answer 4

La afirmación es sencillamente errónea. La existencia de masa negativa por sí misma no invalidaría el principio de equivalencia, sin embargo la masa negativa junto a una masa positiva sí blindaría $r^{-2}$ dependencia asintótica del campo gravitatorio, y sólo dipolar $r^{-3}$ y los términos más débiles sobrevivirían.

Esto demuestra que se puede tener blindaje gravitatorio y aún así preservar el principio de equivalencia. Pero requiere masa negativa