¿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 hacia el suelo y los planetas orbitan alrededor de estrellas.

Los imanes atraen algunos tipos de metales, pero también pueden alejar otros imanes. Entonces, ¿cómo es que sientes sólo la fuerza 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 el suelo es que todos los objetos con masa, como nuestra Tierra, en realidad doblan y curvan la estructura del universo, llamada espaciotiempo. Esta curvatura es lo que sientes como gravedad.

¿Qué es el espacio-tiempo?

Antes de entrar en el complicado 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 matemáticas muy brillantes, Einstein fue la primera persona en darse cuenta de que las leyes de la física funcionan en un universo donde el espacio y el tiempo se fusionan.

Lo que esto significa es que el espacio y el tiempo están vinculados: 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 lentamente que las personas en la Tierra.

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

La materia forma pozos de gravedad, no 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 Einstein introdujo la relatividad general, demostró que todas las cosas en el universo pueden curvar el espacio-tiempo; en términos físicos, estas cosas son masa y energía.

Dado que el cerebro 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 contiene nada, es plano. Pero si te paras en el trampolín, se estira alrededor de tus pies y crea un valle contigo 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 en un trampolín.

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

Para hacer las cosas aún más extrañas, dado que el espacio y el tiempo están conectados, El tiempo también se alarga con objetos pesados.!

En la película 'Interstellar', los personajes van a un planeta cercano a un Agujero negroy mientras están ahí, envejecen más lentamente que los demás.

Cuanto más pesado seas, más empinados serán los lados del trampolín. Esta es la razón por la que objetos realmente masivos en el universo, como el Sol o los agujeros negros, tienen una gravedad 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 del trampolín y lo empujó hacia arriba. ¡La pelota rodaría! Esto sería una colina de gravedad, no un pozo de gravedad. Hasta donde saben los científicos, la materia –u otras cosas– siempre crea pozos de gravedad y no colinas de gravedad. Los científicos pueden imaginar cosas hechas de materia o energía exótica que harían que la gravedad te empujara al espacio, pero hasta ahora nadie ha encontrado nada que pudiera hacer que la gravedad te empujara lejos de la Tierra.

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

Adaptado del artículo publicado originalmente en La conversación.