Respuestas (LXX): ¿Existe la antigravedad?

Ya he vuelto oficialmente a mi hogar de internet y hoy he querido hablar sobre otro tema que me sugirió un lector vía jordipereyra@cienciadesofa.com.

Resulta que alguien que supuestamente se llama Alan Harris estuvo leyendo información en internet sobre el desarrollo de una supuesta tecnología antigravitatoria y me quiso preguntar dos cosas: si la antigravedad es un fenómeno real y, de ser así, si estamos remotamente cerca de conseguir aprovechar su potencial.

Tengo malas noticias para ti, Alan Harris.

Antes de empezar a hablar sobre los avances en el campo de la antigravedad, aclaremos qué NO es la antigravedad: no es lo que permite a los astronautas “flotar” en el espacio (como comentaba en esta entrada) ni tiene nada que ver con el magnetismo que mantiene la peonza del siguiente vídeo suspendida en el aire:

En estos casos, los objetos involucrados no están experimentando ninguna “fuerza antigravitatoria. Los dos parecen inmunes al efecto de la gravedad a causa de fenómenos completamente distintos (la velocidad y el magnetismo) que contrarrestan la magnitud de la atracción gravitatoria que tira de ellos hacia abajo. Quería matizar este detalle porque hay empresas que utilizan el término “antigravedad” muy a la ligera con tal de hacer atractivos en sus productos.

¿Entonces no puedo referirme a mis torneados gemelos como “generadores de impulsos antigravitatorios de corta duración”?

Mientras no intentes vender tus piernas en eBay no te voy a poner ninguna pega, voz cursiva.

Pero, bueno, para entender el fenómeno de la antigravedad, hagamos primero un breve repaso sobre la naturaleza de la gravedad.

Como había comentado en otros artículos en los que hablaba sobre la teoría de la relatividad (por ejemplo, este sobre la película Interstellar), la gravedad no es una fuerza, aunque casi siempre nos referimos a ella como tal.

Es verdad que Newton consideró que la gravedad es una fuerza para formular sus teorías y pudo predecir con bastante precisión el movimiento de una gran cantidad de cuerpos celestes que hasta entonces nadie había podido anticipar. Pero había fenómenos que la interpretación de Newton de la gravedad no podía explicar, como por ejemplo la precesión de la órbita del planeta Mercurio. Estas incógnitas fueron resultas por la interpretación de la gravedad de don Alberto Unapiedra.

En su teoría de la relatividad general, Einstein postuló que el universo está inundado por un tejido espacio-temporal y que el campo gravitatorio de un objeto es en realidad la curvatura que su masa provoca sobre este tejido, que no sólo altera la geometría del espacio en ese lugar, sino también el ritmo con el que transcurre el tiempo a su alrededor (de nuevo, en la entrada que he mencionado lo explico con más detalle).

Para entender mejor el concepto se suele representar el tejido espacio-temporal como una malla elástica que tiene algún objeto encima que la hunde. El “socavón” que deja el objeto en la malla es el equivalente a su campo gravitatorio, que será más extenso y profundo cuanto más masivo sea el objeto.

Distintos cuerpos celestes que deforman el espacio-tiempo en medidas diferentes. (Fuente)

O sea que, mientras Newton aseguraba que la gravedad era una fuerza que aparecía entre dos masas, en la teoría de la relatividad de Einstein la gravedad es la interacción de las masas con esta curvatura del espacio: si un objeto pasa por una de estas depresiones espacio-temporales, su trayectoria se verá desviada en mayor o menor medida dependiendo de la velocidad que lleve y la masa que tenga, igual que si se hubiera encontrado con un socavón en una carretera.

Si el objeto va muy rápido, entonces pasará a través de esta región deprimida sin apenas alterar su trayectoria, pero si va demasiado despacio se precipitará hacia su interior. Si lleva la velocidad justa y entra en ella en el ángulo adecuado, entonces el objeto puede quedar atrapado para siempre dando vueltas contra las paredes de la depresión en el espacio-tiempo… O, lo que es lo mismo, adoptar una órbita alrededor del objeto que la provoca.

Si el ejemplo no ha quedado claro, os dejo este vídeo en el que se demuestra la analogía entre la gravedad, la malla y las masas de una manera más visual:

Eso sí, hay que tener en cuenta que la analogía de la malla y las masas no se ajusta completamente a la realidad porque vivimos en un universo tridimensional, así que el espacio-tiempo se deforma en tres dimensiones, no en dos. O sea que, en realidad, la masa deforma el espacio-tiempo como aparece en el dibujo de la derecha, no el de la izquierda.

A la izquierda el ejemplo de la malla, a la derecha el tejido espacio-temporal curvado en tres dimensiones.

Y ahora, por fin, podemos hablar de antigravedad.

Conociendo esta analogía, se puede considerar la antigravedad como un fenómeno que deforma el espacio-tiempo en sentido contrario a la gravedad: un objeto con propiedades antigravitatorias crearía un “montículo” bajo él al colocarlo sobre una malla… O tendería a expandir hacia afuera las líneas del tejido del espacio-tiempo, en el ejemplo tridimensional.

En cualquier caso, un cuerpo que se estuviera paseando en línea recta por el espacio y se topara con una región curvada por un objeto con propiedades antigravitatorias vería su trayectoria desviada hacia la dirección opuesta al objeto, en vez de hacia él. O sea, que se podría representar un campo antigravitatorio y su interacción con otros objetos en movimiento como algo así:

A partir de aquí, la cosa se complica para la existencia de la antigravedad.

La gravedad es la manifestación de cómo una masa curva el espacio-tiempo y, hasta donde sabemos, la masa sólo puede curvar el espacio-tiempo en una dirección. Además, cualquier pedazo de materia que conocemos tiene masa… Y los objetos están compuestos por materia, claro. Entonces, ¿cómo diablos se supone que un objeto podría curvar el espacio en el sentido opuesto al que lo hace la gravedad?

Pues resulta que las ecuaciones de Einstein son compatibles con la existencia de algún tipo de “masa negativa” que curve el tejido espacio-temporal en la dirección contraria. O, al menos, son compatibles desde el punto de vista matemático.

Eso sí: de existir, esta masa negativa daría lugar a unas situaciones… Bueno, curiosas.

La masa negativa y la “positiva” (de la que estamos compuestos nosotros, vaya) no se comportarían como los polos de los imanes: la masa negativa tendería a repeler masas tanto positivas como negativas, mientras que las masas positivas atraen a los dos tipos de masa.

Como resultado, si colocáramos una masa positiva en las cercanías de una masa negativa idéntica, entonces la masa positiva se vería repelida por la masa negativa, pero la negativa intentaría acercarse a la positiva en la misma medida. El resultado es que las dos masas se empezarían a mover en la misma dirección (la negativa “persiguiendo” a la positiva), acelerando indefinidamente y alcanzando fracciones cada vez más cercanas a la velocidad de la luz.

Lo curioso es que este extraño fenómeno no violaría las leyes de la física porque, como la masa negativa tendría un momento de inercia negativo, el momento de inercia total se conservaría siempre en el sistema, por mucho que acelerara.

Sabiendo esto, sobra decir que la interacción entre la masa normal y la hipotética masa negativa nos vendría de perlas, porque se podrían utilizar masas negativas que tiraran de nuestros vehículos espaciales hasta que alcanzaran velocidades que nos permitan visitar sistemas estelares lejanos en un periodo de tiempo razonable.

Hombre, la idea suena bastante bien. Pero, ¿hay algún indicio de que exista esta masa negativa?

Ese es el pequeño problema del asunto: nunca hemos visto indicios de la existencia de masa negativa a nuestro alrededor. Hay que tener en cuenta que, aunque las matemáticas de la teoría de la relatividad no ponen ninguna pega a la introducción de una masa negativa en las fórmulas, tampoco predicen que su existencia sea necesaria.

El consenso es que la masa negativa no existe, precisamente porque daría lugar a este tipo de fenómenos extraños de los que nunca se ha visto señal alguna. Aun así, si la masa negativa existiera en algún lugar del espacio, entonces se podría detectar por la huella que dejaría en las ondas gravitacionales (de las que hablaba en esta otra entrada).

Al deformar en el tejido espacio-temporal en el sentido opuesto a la gravedad convencional, un pedazo de masa negativa absorbería las ondas gravitacionales provocadas por la materia ordinaria, de manera que podríamos detectar la presencia de la masa negativa que se encontrara entre nosotros y la fuente emisora de ondas si detectáramos algún tipo de bloqueo en la señal.

Aunque, por supuesto, no hace ni un año que detectamos por primera vez las ondas gravitacionales, así que aún tenemos que refinar mucho la tecnología si pretendemos empezar a buscar masa negativa en el espacio.

¿Y no podría ser que la famosa antimateria sea la masa negativa?

No, no, la antimateria está compuesta por partículas que tienen las mismas propiedades que los protones y neutrones, pero la carga opuesta (los antiprotones con carga negativa y positrones con carga positiva, en vez de al revés). Su masa, entre otras de sus propiedades, es la misma.

Pues menudo bajón. ¿En serio no hay ninguna otra manera de conseguir antigravedad?

Bueno, he encontrado este artículo que sugiere que un cuerpo podría generar una “gravedad repulsiva” cuando se desplaza a velocidades superiores al 57% de la velocidad de la luz, aunque el autor de este otro blog señala varios fallos en la teoría y que la cifra es en realidad el 70,7%. En cualquier caso, se estima que un objeto que viajara a una fracción considerable de la velocidad de la luz estaría rodeado por un “halo antigravitatorio” que repelería la materia que se encontrara en sus inmediaciones.

El autor sugiere que, si estuviera en lo correcto, se podría utilizar el LHC para comprobar la existencia de este efecto: bastaría con hacer que dos haces de partículas que viajen a velocidades cercanas a las de la luz pasaran muy cerca uno de otro, sin llegar interaccionar tocarse, para ver si su trayectoria sufre algún cambio.

Pero, vaya, tampoco he podido encontrar mucha más información al respecto, así que creo que es mejor tomar esta afirmación con pinzas, por si acaso. Hasta donde llegan mis conocimientos, creo que poco más puedo decir sobre la “antigravedad”.

¿Cómo? ¿ya está? ¿Y qué hay de toda la gente que ha construido aparatos antigravitaatorios y cuelga vídeos en Youtube? No estarás intentando ocultarnos información o incluso LA VERDAD, ¿eh?

Igual que ocurre con los vídeos de supuestas máquinas de movimiento perpetuo (de las que hablaba en esta otra entrada), es muy fácil falsear un vídeo para que parezca que lo que se está mostrando es un dispositivo antigravitatorio… Y ganar dinero hablando sobre él.

Pero, claro, una cosa es mostrar al mundo un invento en un vídeo y otra muy distinta es dejar que otra gente ponga a prueba tu invento para que comprobar que, efectivamente, no hay ningún engaño y que has construido un aparato antigravitatorio de verdad.

Demostrar al mundo que tu idea funciona tiene incluso su recompensa: el premio Göde, del Institute for Gravity Research, ofrece un millón de euros a la persona que consiga demostrar que su aparato antigravitatorio funciona. Por desgracia, ninguna de las ideas que ha puesto a prueba desde su fundación en 1998 han funcionado. De hecho, aunque su organización pretende incentivar a la gente para hacer “posible lo imposible“, asumen que la tecnología antigravitatoria no va a estar disponible en un futuro cercano.

Espero que este artículo no haya sido excesivamente decepcionante, agente Alan Harris.

 

PERO, OJO. Si queréis estar entretenidos hasta que alguien desarrolle la tecnología antigravitatoria que tanto ansiáis, esto que os voy a decir ahora os puede interesar.

En septiembre de 2015 publiqué un libro en el que hablo sobre la historia de la astronomía con la editorial Paidós y ahora está disponible en librerías tanto en España como en México y a través de internet por todo el mundo.

Así que, si os apetece saber cómo hemos llegado a conocer todo lo que sabemos hoy en día sobre el universo, podéis hacer click sobre la siguiente imagen del libro, “El universo en una taza de café“, para ir a la entrada donde hablo del libro con más detalle:

45 pensamientos en “Respuestas (LXX): ¿Existe la antigravedad?”

  1. Excelente como siempre 🙂 muchas gracias. Erratilla sin importancia “tecnología antigravitatoria que tanto anisáis” relacionada con el anís del mono jeje salu2

    1. No, porque la física de Newton está formulada para cuerpos de masa positiva a velocidades no relativistas y en un espacio-tiempo con deformaciones muy leves, que es lo que podía observar Newton. En esas condiciones, el modelo de Einstein y el de Newton dan resultados equivalentes. La interacción descrita no contradice el modelo de Newton porque este no niega su existencia: es que ni siquiera la contempla como una posibilidad.

  2. Tomando en cuenta el fenómeno que describes, no podría tener cierta similitud con la aceleración de la expansión del universo.
    El universo esta acelerando su expansión y no sabemos porque, y si fuera porque estamos experimentado el efecto de atracción repulsión que mencionas

    1. Pienso como tú. Sospecho que es la aceleración de la expansión del universo lo que hace que los objetos deformen el espacio resistiéndose a esa expansión por inercia. A mayor aceleración mayor sería la “fuerza” de gravedad y viceversa.

  3. ¿Y si la anti-gravedad “funcionara” al contrario que la gravedad? O sea, que aumentara con el cuadrado de la distancia. ¿Qué efectos tendría? ¿No pasaría desapercibida a escala humana?

    1. Tienes dos formas de verlo:
      -Una inercia de freno, como cuando aplicas rozamiento.
      -Una inercia en sentido opuesto. En álgebra vectorial sería tan sencillo como cambiar el signo de los componentes del vector.

    2. En realidad no sería tan raro, tan solo imagina que el objeto con tal “inercia negativa” actuaría en la dirección contraría a cualquier fuerza que se le aplicara.

      Por ejemplo, si tú empujaras una caja con masa negativa, esa caja no se movería a la dirección hacia donde la empujas, sino que se movería “hacia ti”. Tal cosa se traduciría en que opondría cada vez más resistencia al movimiento contra más fuerza tu ejercieras, algo así cómo presión hacia ti.

  4. Me ha resultado muy interesante y, seguro que tienes una explicación científica para ello, pero no termino de ver que la masa negativa persiguiese a la positiva de la misma magnitud.

    A mi modo de ver permanecerían estáticas una respecto a la otra a cualquier distancia en que se colocasen. Igual que si colocas dos galletas en una mesa y no se acercan porque el rozamiento anula su débil atracción gravitatoria, aquí sería la antigravedad la que evitaría ese movimiento. Si las masas son iguales pero opuestas, ninguna podría empujar/tirar de la otra.

    ¿Correcto o hay algo que no veo?

  5. La gravedad no es una fuerza, lo he oido muchas veces. Sin embargo siempre se lista como la mas debil de las fuerzas basicas, e incluso le hemos puesto nombre a su particula portadora el graviton, aunque no lo hayamos encontrado. Es o no es una fuerza?

  6. Este artículo, estupendo como todos, me recuerda un relato del gran Asimov. Aparecía en una antología de relatos de suspense “científico”, casi todos resueltos por el Dr. Wendell Urth, excepto este en el que no intervenía. En suma, que el método para conseguir la antigravedad, que se le ocurría a un científico (con dos premios Nobel a su espalda…) era tan sencillo como “endurecer” la malla elástica del espacio tiempo para que se deformará “al revés” de como lo hace con la gravedad. No creo que esto sea posible, pero sí que es cierto que, gracias a ese relato, fui capaz de entender la distorsión espacio temporal de Einstein. Para que luego digan que la ciencia ficción es una bobada.

  7. Iba justo a hacer la misma pregunta que acabo de leer de Sergio porque es lo que me pregunto cuando oigo hablar del gravitón. ¿Qué es entonces el gravitón? Creo que alguna ocasión he oído algo de que esperan encontrar esa supuesta partícula en el LHC.

    Un saludo.

  8. Una cosa Jordi, en el vídeo que incluyes con la malla de spandex, el tipo habla de energía oscura creando un “pico” en la malla, que hace que las masas se alejen.

    ¿Es esa analogía válida? Porque el efecto parece bastante similar a lo que comentas posteriormente de la antigravedad. ¿Qué sería la materia oscura en esa analogía, lo que crea el pico?

    Y felicidades por el blog, máquina

  9. Saludos, felicitaciones por el artículo, sólo una pequeña aclaración: tengo entendido que aún no se ha podido medir el comportamiento de la antimateria en un campo gravitatorio. ¿Como se puede saber entonces que no da lugar a un campo gravitatorio negativo?

  10. siguiendo la analogía del video, la “antigravedad” se genera desde otro plano (el inverso en este caso). Me deja la idea de que la anti materia podría no estar en este plano, si no que podría estar en otro plano y ser materia positiva también, en ese caso como detectarían una “antimateria” que en realidad es materia pero se encuentra en un plano imperceptible ?

  11. Me imagino que no aun no an descubierto y no van a descubrir masa negativa en una cantidad suficiente para ser medida al menos en un plazo corto y digo esto porque recordemos que si la masa positiva tiende a mantenerse unida por la gravedad y que en nuestro caso la materia en la tierra necesita salir a una velocidad de 11,2 kilometros por segundo entonces como un cuerpo se masa negativa se mantendria unido sin que empezara a perder dicha masa poco a poco por su propia naturaleza , o aun quiza es por eso que nunca se a formado tales cantidades que puedan ser medidas.

    1. La “materia oscura”, o incluso la “energia oscura”, no “cuadran” con masa negativa,

      ….pero si que “cuadran” con una supuesta “antigravedad”, ya que, por ahora, estos dos misterios son los unicos peros que tenemos en cuanto a lo que Relatividad General se refiere…

      (recordemos que “materia oscura” es el nombre que se le ha llamado a ese “algo” que afecta al movimiento rotacional galactico y que la primera suposicion es que exista un gran halo de materia que no podemos detectar alrededor de cada galaxia… y “energia oscura” es algun tipo de suceso desconocido por el cual el universo se encuentra en expansion acelerada,), ….

      La masa negativa no es mas que una “triquiñuela” matematica, como puede ser una distancia negativa, la masa representa una cantidad de materia, no una carga, por lo que cualquier cantidad de masa siempre es positiva.

  12. Estimado Jordi: niegas la antigravedad, o la restringes a situaciones al 70% de la velocidad de la luz, pero no explicas cómo es posible que las observaciones de supernovas tipo I a indiquen que la expansión de Hubble se acelera. Tu artículo está incompleto.

    1. Me ha encantado el artículo, la verdad, y me ha parecido muy curioso lo de que ambas masas positiva y negativa se aceleraran mutuamente. Me gustaría mencionar también el “Biefeld Brown Effect”, que seguro habréis visto en vídeos de “lifters” hechos con papel de aluminio: https://www.youtube.com/watch?v=51D329IBfKI.
      No creo que este efecto sea antigravedad pero las levitaciones son verídicas. El problema es que ninguna de las teorías que hay publicadas parece fiel a los resultados reales. Hay incluso quien dice que es simplemente la corriente de aire que se produce al asociarse las moléculas de O2 y N2 con los iones positivos o negativos de ambos polos del lifter que, al desplazarse en el espacio, por la tercera ley de Newton, hacen que el lifter se desplace en sentido contrario Sin embargo también hay muchos artículos que describen defectos de masa en condensadores de gran voltaje:
      https://arxiv.org/pdf/1502.06915.pdf
      Bueno, aquí no hay corriente de aire y sin embargo si hay defecto de masa. No creo que sea antigravedad, sino que de alguna forma, aunque no lo entendamos del todo todavía, la gravedad y el electromagnetismo deben de estar relacionados e interactuar..

      1. Relacionado con la gravedad tengo una pregunta que tiene que ver con la expansión del universo. Dicen que existe una materia oscura que hace que las galaxias se aceleren alejándose de su punto inicial. Yo me he estado preguntando acerca de cuál sería la fuerza de atracción del universo sobre otros universos, y esta es la cuestión, ¿no puede ser posible que otros universos estén tirando de nuestras galaxias y nosotros atrayendo a otras? Sospecho que lo que pasa en la tierra, “todos contra todos” no es algo que se haya inventado en la tierra sino que es un producto del universo y que el “todos contra todos” se tiene que estar dando también en el espacio infinito. ¿La existencia de la materia oscura anula este razonamiento?

        Hace tiempo que le quiero sugerir lo anterior a alguien pero no he sabido dónde hacerlo, seguramente este tampoco es el sitio pero pruebo a ver si tengo suerte…

        RBE.

  13. Hola Jordi,

    primero felicitarte por la web, que es la leche.
    Tengo una duda al respecto de la modelización de la gravedad mediante a la idea de la malla tridimensional. ¿Está empíricamente probado?
    Se me ocurre que las trayectorias de interacción entre cuerpos con el modelo de malla tridimensional sería diferente a las trayectorias bidimensionales de la fuerza de la gravedad; en la primera las trayectorias serían curvadas en la 3ª dimensión, mientras que en la segunda las trayectorias son lineales hacia los centros de los cuerpos.
    ¿Se ha probado?

    Un saludo
    Iñigo

  14. Buen día, excelente poder aprender sobre el tema, aunque me surgen nuevas dudas… Quisiera saber si alguien tiene libros electrónicos (PDFs) donde pueda informarme más sobre el tema, sobre la ciencia, específicamente sobre astronomía, muchas gracias.

    Tengo algún material que posiblemente les sea de su agrado sobre astronomía.
    El correo es: danielbmxkk@gmail.com
    Gracias

  15. Gracias por tu artículo, siempre tan interesantes. Pero lo que mas agradezco es que tu libro por fin esté en México. En cuanto tenga oportunidad, me lo compro. Saludos.

  16. ultimamente se sabe de que existe la energia oscura que se supone es la responzable de la expancion del universo se cree que esta energia estaria rompiendo los campos gravitatorios existente entre galaxias y que en un futuro lo haria entre estrellas, esto provocaria la extincion del universo, se piensa que esta energia tendria propiedades antigravitatorias pero a gran escala.

  17. Hola, a partír del muy didáctico gráfico de la deformación espacio-temporal me apareció una duda. Ok, la gravedad no es una atracción sino una deformación. Supongamos un objeto viajando en línea recta. Al pasar cerca del deformador, seguiría su viaje en línea recta (que ahora es una linea deformada siguiendo la deformación del espacio, pero sigue siendo recta para el propósito rectilíneo del objeto en viaje). Si la velocidad del objeto modifica la influencia que el deformador ejerce sobre él, entonces significa que según su velocidad el objeto es capaz de cambiar su trayectoria rectilinea. Es decir, no veo cómo una deformación del espacio tenga que implicar necesariamente una atracción o por qué la velocidad podría modificar el efecto atractor (que no es atractor sino deformador). En resumen: si atravieso una deformación mi velocidad no tendría por qué influír en mi capacidad para escapar o no escapar, yo sigo mi trayectoria rectilinea (ahora deformada pero aún recta en términos de física clásica).

  18. Muy intereseante éste y otros artículos de esta autoría. Me da cieeta tristeza y preocupación, que en esta época de conocimientos y de información a nuestro alcance, existan grupos cada vez más numerosos de personas que se niegan a creer en la física básica, y lanzan campañas conspiranoicas en las que aseguran que la tierra es plana y que la gravedad no existe, y que todo es un montaje de las “élites” … Comparto la nota en búsqueda de conocimiento…

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