¿Por qué la gravedad nos empuja hacia abajo y no hacia arriba?

La gravedad es la razón por la que los objetos con masa o energía se atraen entre sí. Por eso las manzanas caen al suelo y los planetas giran alrededor de las estrellas.

Los imanes atraen ciertos tipos de metales, pero también pueden repeler otros. Entonces, ¿cómo es que sólo sientes la atracción de la gravedad?

En 1915, Albert Einstein encontró la respuesta cuando publicó su teoría de la relatividad general. La razón por la que la gravedad te atrae hacia el suelo es porque todos los objetos con masa, como nuestra Tierra, en realidad doblan y curvan la estructura del universo, llamada espacio-tiempo. Esta curvatura es lo que sientes como gravedad.

¿Qué es el espacio-tiempo?

Antes de adentrarse 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. A través de brillantes matemáticas, 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.

Esto significa que el espacio y el tiempo están conectados: si te mueves muy rápido a través del espacio, el tiempo se ralentiza para ti 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 los humanos en la Tierra.

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

La materia crea pozos gravitacionales, no colinas gravitacionales

Recuerde, la gravedad es la idea de que los objetos en el universo se atraen entre sí porque el espacio-tiempo está curvado y curvado. Cuando Einstein inventó la relatividad general, demostró que todo en el universo puede doblar el espacio-tiempo; en términos de física, ese elemento es masa y energía.

Dado que el cerebro generalmente ve el mundo en tres dimensiones, es muy difícil ver las cuatro dimensiones del espacio-tiempo como una sola idea. Entonces, para facilitar la visualización, imaginemos la superficie de un trampolín. Si no tiene nada encima, es plano. Pero si te paras en el trampolín, se expande 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 la misma manera que los objetos ruedan hacia tus pies si estás parado en un trampolín.

Este es un ejemplo bidimensional de cómo funciona el espacio-tiempo. Tu masa ha estirado el trampolín, creando lo que se llama un pozo de gravedad por el que puede rodar la pelota. Esto se parece mucho a cómo 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 allí, envejecen más lentamente que los demás.

Cuanto más pesado seas, más rígidos serán los lados del trampolín. Esta es la razón por la que los objetos verdaderamente masivos del universo, como el Sol o los agujeros negros, tienen una gravedad más fuerte que la Tierra.

Entonces, ¿por qué la gravedad te empuja hacia abajo y no te empuja hacia atrás?

Imagínese que alguien pasa debajo del trampolín y empuja hacia arriba. ¡La pelota rodaría! Esto sería una colina de gravedad, no un pozo de gravedad. Hasta donde saben los científicos, la materia (u los objetos) siempre forman pozos de gravedad, no colinas gravitacionales. Los científicos pueden imaginar cosas hechas de materia o energía exótica que harían que la gravedad te alejara de la Tierra, pero hasta ahora nadie ha encontrado nada que pudiera hacer que la gravedad te alejara de la Tierra.

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

Adaptado de un artículo publicado originalmente en La conversación.