Que es físicamente la fuerza de gravedad?

Question

Por ejemplo yo se que la luz es producto de los fotones, pero que actúa para que dos cuerpos se atraigan.. hay algún tipo de partícula que que viaje hasta los demás cuerpos para atraerlos? y si es así que le dice que tiene que regresar y hacer un movimiento "orbital" esto para descartar la existencia de los llamados gravitones..

O será que el espacio es curvo, y un cuerpo provoca como un tipo de pendiente hacia donde todo cae.. y si esto es cierto, como se explica físicamente? y de existir esto, entonces serán ciertos los agujeros de gusano?

dijeron: "la fuerza de gravedad es la fuerza de atraccion que ejerce un cuerpo celeste hacia su centro"

Pero esto no explica como funciona o como se da o como física y tangiblemente actúa.

Answer 1

Tu pregunta (¿Qué es exactamente la gravedad?) es precisamente una de las cuestiones centrales de la física en la actualidad. No puedo respondértela con la "verdad absoluta", pero puedo tratar humildemente de hacerte un pequeño "resumen" de cómo se ha ido intentando explicar la gravedad a medida que avanzó la ciencia con lo que conozco de la física que he tenido que estudiar y con lo que he leído.
Como alguien mencionó anteriormente, la gravedad es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Las otras son la fuerza nuclear fuerte, la fuerza nuclear débil y la electromagnética.
La fuerzas de gravedad y electromagnética fueron las primeras en ser descubiertas y por lo tanto, las primeras para las que se tiene una explicación términos de una teoría fisica y su correspondiente correlato matemático (es decir, las ecuaciones que las gobiernan).
Para la física clásica (anterior, digamos, a la teoría de la relatividad), las fuerzas e interacciones pueden explicarse en términos de "campos". Físicamente los campos vendrían a representar una propiedad que posee el espacio en una determinada región. Estos campos están asociados a determinada propiedad que poseen las partículas, quienes a su vez, por poseer esta propiedad pueden ser fuentes de campo. Matemáticamente, esos campos se expresan con vectores, es decir, tienen intensidad (o "norma" del vector), dirección y sentido. Voy a ponerte un ejemplo para aclarar un poco.
Sabemos que si una partícula posee una propiedad que es la "masa", entonces puede interactuar con otra partícula que también la tenga. Supongamos que
estás parada en la superficie terrestre, entonces en esa región del espacio, la Tierra, por tener masa, actúa como fuente de campo gravitatorio. En este caso, la intensidad del campo será de unos 9,81 m/s^2, su dirección será vertical y su sentido hacia abajo. Cualquier partícula que tenga esta propiedad "masa" y esté en la región del espacio donde hay campo gravitatorio (ejemplo: las que te componen a tí en la superficie terrestre), experimentará una fuerza que en caso de la gravedad es siempre atractiva. Una partícula con masa genera un campo gravitatorio en dirección radial y con una intensidad proporcional a su masa e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre la partícula y el punto donde estés midiendo el campo.
Otro ejemplo es el del campo eléctrico, que puede hacer que una partícula que posea la propiedad de tener "carga eléctrica" experimente una fuerza, cuyo sentido dependerá del signo de las cargas (positivo o negativo). El comportamiento y el origen de los campos eléctrico y magnético están explicados según la "física clásica" por las ecuaciones de Maxwell.
Si una partícula posee varias de estas propiedades y se encuentra en una región del espacio donde existen los campos que pueden producir efectos según la propiedad que corresponda, entonces la partícula estará sujeta a todas estas fuerzas (suma vectorial de fuerzas).
En resumen, para física clásica, la gravedad es una fuerza que experimentan las partículas que tienen masa cuando están en una determinada región del espacio en la que hay "campo gravitatorio". Este campo es generado, además, por las propias partículas que poseen masa.
Pero luego vino Einstein con la teoría de la relatividad (dato interesante: el premio Nóbel no lo ganó por esto, busca "efecto fotoeléctrico"). Y aquí aparece lo que mencionabas de la "curvatura del espacio".
Según la teoría de la relatividad, las partículas con masa, lo que hacen es curvar el espacio. Una analogía muy buena es suponer que nuestro espacio es un colchón sobre una cama y tiene dos dimensiones. Si colocas una bola pesada sobre la cama, el colchón se hundirá, por lo que al colocar, por ejemplo, una canica cerca de la bola, ésta será "atraída". En este caso la explicación matemática es más compleja y requiere conocimiento de análisis tensorial (el ente matemático que da cuenta de la curvatura del espacio es el "tensor de curvatura").
De todas formas, con Einstein se sigue hablando de "propiedades de una región del espacio".
Pero luego llegan los cuánticos (alrededor de 1920 - Einstein publicó su teoría de la relatividad especial en 1905, y dos años después se le ocurrió el "principio de equivalencia" que lo llevó a su teoría de la relatividad general en 1915).
Aquí hay muchas explicaciones y teorías, mucho trabajo, científicos y años de investigaciones, pero la idea corta es la siguiente.
Todo está formado por partículas que interaccionan y permiten interacciones. Hay muchos tipos de partículas, pero fundamentalmente pueden dividirse en fermiones y bosones. Las primeras obedecen al "Principio de exclusión de Pauli", por lo que no pueden encontrarse en el mismo lugar, con el mismo estado y al mismo tiempo, y componen lo que conocemos como la materia. Las segundas son algo así como "portadoras de fuerza".
Por ejemplo, los átomos tienen electrones (un tipo de fermiones conocidos como leptones) y protones (compuestos por quarks, otro tipo de fermiones), y forman la materia. La fuerza electromagnética es producida por intercambio de fotones, que son los bosones que "acarrean" esta fuerza y no tienen masa. El mecanismo mediante el cual las partículas intercambian estos portadores de fuerza implica conocer otras propiedades y fundamentos que son más complicados.
Para el modelo estándar (nombre con el que se conoce a todo el conjunto de partículas y la forma en la que interaccionan), el bosón que produce la gravedad es el "gravitón". El problema es que, por decirlo de alguna forma, la existencia del gravitón hace que haya cosas que "no cierren" en la teoría (matemáticamente, en las ecuaciones). Por otra parte, jamás se encontró un gravitón, lo que hace dudar aun más de esta explicación. De todas formas, la intensidad de la interacción gravitatoria es despreciable con respecto a la de las otras fuerzas (electromagnéticas, fuerte y débil) en la escala de lo extrmadamente pequeño que analiza la teoría cuántica, por lo que se las arregla bien para explicar todas las demás fuerzas.
Cuando uno llega aquí, puede decir "Si la relatividad explica la gravedad y el modelo estándar las otras tres, ¿para qué seguir preocupándose?". Pues bien, resulta que ambas teorías son incompatibles y no pueden coexistir tal como están. Te doy un ejemplo muy simple: Uno de los pilares de la teoría cuántica es el "Principio de incertidumbre" propuesto por Heisenberg. Según este principio es imposible conocer todas las variables de un determinado sistema con toda la precisión que queramos (por ejemplo, si puedo conocer con más precision la posición de un electrón, pierdo precisión en la medición de su momento), mientras que para la relatividad, la curvatura del espacio está completamente determinada y de allí surgen los efectos gravitatorios. En la teoría cuántica eso de "completamente determinado" no existe.
Entonces, alrededor de 1970 comienza a gestarse lo que se conoce como la "teoría de cuerdas" que toma elementos tanto de la teoría cuántica como de la relatividad. Esta teoría básicamente propone que todas las partículas están formadas por pequeñas cuerdas vibrantes. Según características de la cuerda (tensión, modo de vibración, si es abierta o cerrada, etc), será la partícula a la que correspondan.
Existen varias familias de teorías de cuerdas, pero todas tienen en común que la explicación matemática es extremadamente complicada, a tal punto que las soluciones a algunas ecuaciones sólo se han encontrado para casos particulares y en forma aproximada. Además, el espacio puede tener 10 o hasta 26 dimensiones (¡sí, 26!)...
Para algunas de estas teorías de cuerdas, existen formas en las que las cuerdas pueden manifestarse como gravitones y explicar la gravedad, además de las otras fuerzas. En otras, la predicción de una cuerda que se comporte como un gravitón otra vez hace que las ecuaciones "no cierren" y por lo tanto la teoría queda invalidada, lo que no evita que se haya intendado "emparchar" la teoría para que las cosas "cierren", no sé si me explico...
Disculpa que aquí no pueda extenderme más, pero es que lo básico es eso y lo más complejo o es más largo o directamente no lo entiendo :P.
Para concluir, lo que puedo decirte es que la gran tarea de la física en la actualidad es encontrar una "gran teoría" que pueda explicar todas las interacciones, aunque mientras tanto tenemos la relatividad (teoría completamente determinista) y la teoría cuántica (teoría probabilística) para explicarlas. La teoría de cuerdas es más moderna y está menos desarrollada. De todas maneras, estas son teorías avanzadas y matemáticamente complicadas. Para los cálculos de "todos los días", la física clásica es una forma más sencilla y con una buena precisión para resolver los problemas (el ingeniero que diseña un puente no está pensando en bosones y fermiones... la física clásica es una herramienta más que suficiente para los cálculos).

Bueno, espero no haberme extendido mucho y no haberte aburrido con una respuesta larga. Traté de condensar siglos de física en unos párrafos. Además te recomiendo (si tienes tiempo y ganas) que leas "The elegant universe" de Brian Greene, ahí intenta explicar, por ejemplo, los mecanismos de interacción y muestra con ejemplos lo que estoy diciendo. Por otra parte, quiero aclarar que los que iniciaron la física clásica, como Newton con la gravedad, publicaron sus descubrimientos con una matemática mucho más rudimentaria. Para llegar a la explicación con campos y demás, tuvieron que venir científicos como Euler, Lagrange, Hamilton, Laplace, Heaviside y muchos más, pero la base sigue siendo la misma.
Cualquier duda me escribes, con gusto voy a intentar responder (¡hasta donde sepa!).

Answer 2

Aquí yo veo muchos rollos y pocas respuestas, “que tires una manzana para arriba” joder lean bien la pregunta, no quiere saber que es la fuerza de gravedad si no como funciona y cual es su motor, yo siempre me he cuestionado lo mismo y según entiendo por las respuestas de varios profesores y algunos participantes de este foro, o la ignorancia es muy canija o no hay una respuesta concreta a esta pregunta.

Answer 3

Estrictamente hablando el caso es que la Física no ha resuelto aún esta cuestión para la "fuerza gravitatoria". Suponemos que deben existir los "gravitones" o cuantos de "gravitación", como existen los fotones para la energía electromagnética, pero por más esfuerzos que se han hecho para ponerlos de manifiesto (a tales gravitones) mediante experiencias de laboratorio, éstos han resultado infructuosos. El que la Teoría de la Relatividad explique la existencia de gravedad por la curvatura del espacio-tiempo es algo muy intuitivo y bello, pero inútil para los calculos, entre oras cosas.

Answer 4

La gravedad es la fuerza de atracción mutua que experimentan dos objetos con masa. Se trata de una de las cuatro fuerzas fundamentales observadas hasta el momento en la naturaleza. El efecto de la fuerza de gravedad sobre un cuerpo suele asociarse en lenguaje cotidiano al concepto de peso, y es por eso que siempre se nos ha enseñado que la fuerza de gravedad nos atrae hacia el centro de la tierra; pero si analizamos detenidamente la manera en como un objeto masivo "curva o deforma" el espacio tiempo llegaremos a la conclusiòn de que no es "una fuerza que nos atrae" sino más bien una fuerza que nos empuja hacia el centro de un cuerpo masivo, en este caso la tierra. Por lo tanto debería decirse: "La gravedad es la fuerza que empuja a un objeto masivo hacia el centro de otro más masivo.

La interacción gravitatoria es la responsable de los movimientos a gran escala en todo el Universo y hace, por ejemplo, que los planetas del Sistema Solar sigan órbitas predeterminadas alrededor del Sol.

Isaac Newton fue la primera persona en darse cuenta que la fuerza que hace que los objetos caigan con aceleración constante en la Tierra y la fuerza que mantiene en movimiento los planetas y las estrellas es la misma, y a él se debe la primera teoría general de la gravitación, expuesta en su obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.
La gravedad es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza, junto al electromagnetismo, la interacción nuclear fuerte y la interacción nuclear débil. A diferencia de las interacciones nucleares y a semejanza del electromagnetismo, actúa a grandes distancias. Sin embargo, al contrario que el electromagnetismo, la gravedad generalmente es una fuerza de tipo atractiva (aunque existen casos particulares en que las geodésicas temporales pueden expandirse en ciertas regiones del espacio-tiempo lo cual hace aparecer a la gravedad como una fuerza repulsiva). Este es el motivo de que la gravedad sea la fuerza más importante a la hora de explicar los movimientos celestes.
La gravedad aparece como fuerza fundamental que liga a todas las partículas con masa con otras a través de otra partícula, un bosón transmisor del campo gravitatorio denominado gravitón.

La unificación de la fuerza gravitatoria con las otras fuerzas fundamentales sigue resistiéndose a los físicos. La aparición en el Universo de materia oscura o una aceleración de la expansión del Universo hace pensar que todavía falta una teoría satisfactoria de las interacciones gravitatorias completas de las partículas con masa

Answer 5

Respondiendo a tu detalle adicional te diré que tal como dice golan_trevize en este momento existen dos hipótesis al respecto, es decir, la naturaleza (o causa) de la fuerza que tu quieres conocer está en el plano de las hipótesis, los efectos es lo que conocemos plenamente.

Feliz año nuevo

Answer 6

Existen dos teorías al respecto.
Como bien dice Manuel O, los físicos teóricos que son partícipes de la GUT (Teoría de la gran unificación) suponen que la gravedad, al igual que el resto de las fuerzas que imperan en el universo, funciona mediante el intercambio de una partícula a la cual le dieron el nombre de gravitón.

La teoría de la relatividad postula que la gravedad es la manifestación de la deformación del espacio causada por los cuerpos masivos.

Los gravitones aún no han podido ser observados, pero la curvatura del espacio es cosiderada un hecho ya que esto explica el funcionamiento de las lentes gravitacionales.

Answer 7

Desde mi punto de vista, la gravedad EN NUESTRO PLANETA es una manifestación del electromagnetismo.

Ese electromagnetismo que las aves SIENTEN para orientarse y llegar a su destino es el mismo que nos mantiene "pegados" a la tierra, que nos jala hacia el centro del planeta, como un gran imán.

¿y qué hay en el centro de la tierra? pues un generador eléctrico de tamaño descomunal. Eso aunado a la carga electríca de todo cuerpo hace que exista el fenómeno de atracción al cual llamamos gravitación.

Otra cosa es la gravedad interestelar, pero básicamente el concepto es el mismo, un generador de corriente o imán (un cuerpo con mucha masa y con determinada carga) atrae a otros cuerpos.

Answer 8

Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo. El marco que une ambas fuerzas se denomina teoría electromagnética (véase Radiación electromagnética).

La manifestación más conocida del magnetismo es la fuerza de atracción o repulsión que actúa entre los materiales ferromagnéticos como el hierro. Desde la antigüedad se ha constatado la interacción entre el hierro o minerales como la magnetita con el campo magnético terrestre, de forma que el polo norte de un imán tiende a apuntar al polo sur de otro.

En realidad, si se disponen de los instrumentos de medida adecuados, en toda la materia se pueden observar efectos más sutiles del magnetismo (como paramagnetismo y diamagnetismo). Recientemente, estos efectos han proporcionado claves importantes para comprender la estructura atómica de la materia.

Answer 9

FÍSICAMENTE LA FUERSAS DE GRAVEDAD ES QUE TE MANTENGAS DE PÍE EN AL TIERRA, ES COMO EL EJEMPLO DE LA LUNA EN LA LUNA NO HAY GRAVEDAD ASÍ QUE POR ESO SE MANTIENEN FLOTANDO LOS CUERPOS

Answer 10

la fuerza de gravedad es la fuerza de atraccion que ejerce un cuerpo celeste hacia su centro