Proyección [ editar ]
Esta teoría es probablemente [1] la explicación mecánica más conocida, y fue desarrollada por primera vez por Nicolas Fatio de Duillier en 1690, y reinventada, entre otras, por Georges-Louis Le Sage (1748), Lord Kelvin ( 1872), y Hendrik Lorentz (1900), y criticado por James Clerk Maxwell (1875), y Henri Poincaré (1908).
La teoría plantea que la fuerza de la gravedad es el resultado de pequeñas partículas u ondas que se mueven a gran velocidad en todas las direcciones, a lo largo del universo . Se supone que la intensidad del flujo de partículas es la misma en todas las direcciones, por lo que un objeto aislado A se golpea por igual desde todos los lados, lo que da como resultado solo una presión dirigida hacia el interior.Pero no hay fuerza direccional neta. Sin embargo, con un segundo objeto B presente, se intercepta una fracción de las partículas que de otro modo habrían golpeado A desde la dirección de B, por lo que B funciona como un escudo, por así decirlo, es decir, desde la dirección de B, A será golpeado por menos partículas que desde la dirección opuesta. Del mismo modo, B será golpeado por menos partículas desde la dirección de A que desde la dirección opuesta. Se puede decir que A y B se están "ensombreciendo" entre sí, y los dos cuerpos se empujan uno hacia el otro por el desequilibrio de fuerzas resultante.
Esta sombra obedece a la ley del cuadrado inverso, porque el desequilibrio del flujo de impulso sobre una superficie esférica completa que encierra al objeto es independiente del tamaño de la esfera que lo contiene, mientras que el área de la superficie de la esfera aumenta en proporción al cuadrado del radio. Para satisfacer la necesidad de proporcionalidad en masa, la teoría plantea que a) los elementos básicos de la materia son muy pequeños, de modo que la materia bruta consiste principalmente en un espacio vacío, yb) que las partículas son tan pequeñas, que solo una pequeña fracción de ellas Ser interceptado por la materia bruta. El resultado es que la "sombra" de cada cuerpo es proporcional a la superficie de cada elemento de la materia.
Crítica : esta teoría se rechazó principalmente por razones termodinámicas porque una sombra solo aparece en este modelo si las partículas u ondas se absorben al menos en parte, lo que debería conducir a un enorme calentamiento de los cuerpos. También el arrastre, es decir , la resistencia de las corrientes de partículas en la dirección del movimiento, también es un gran problema. Este problema se puede resolver asumiendo velocidades superluminales, pero esta solución aumenta en gran medida los problemas térmicos y contradice la relatividad especial . [2] [3]
Vortex [ editar ]
Debido a sus creencias filosóficas, René Descartes propuso en 1644 que no puede existir un espacio vacío y que, por lo tanto, el espacio debe estar lleno de materia . Las partes de esta materia tienden a moverse en caminos rectos, pero debido a que están muy juntas, no pueden moverse libremente, lo que, según Descartes, implica que cada movimiento es circular, por lo que el éter está lleno de vórtices . Descartes también distingue entre diferentes formas y tamaños de materia en la que la materia rugosa resiste el movimiento circular con mayor fuerza que la materia fina. Debido a la fuerza centrífugaLa materia tiende hacia los bordes exteriores del vórtice, lo que causa una condensación de esta materia allí. La materia rugosa no puede seguir este movimiento debido a su mayor inercia , por lo que debido a la presión de la materia externa condensada, esas partes se empujarán hacia el centro del vórtice. Según Descartes, esta presión interna no es otra cosa que la gravedad. Comparó este mecanismo con el hecho de que si un recipiente rotatorio lleno de líquido se detiene, el líquido continúa girando. Ahora, si uno deja caer pequeñas piezas de materia ligera (por ejemplo, madera) en el recipiente, las piezas se mueven hacia el centro del recipiente. [4] [5] [6]
Siguiendo las premisas básicas de Descartes, Christiaan Huygensentre 1669 y 1690 diseñó un modelo de vórtice mucho más exacto. Este modelo fue la primera teoría de la gravitación que se desarrolló matemáticamente. Él asumió que las partículas de éter se están moviendo en todas direcciones, pero fueron arrojadas hacia atrás en los bordes externos del vórtice y esto causa (como en el caso de Descartes) una mayor concentración de materia fina en los bordes externos. Así también, en su modelo, la materia fina presiona la materia en bruto en el centro del vórtice. Huygens también descubrió que la fuerza centrífuga es igual a la fuerza, que actúa en la dirección del centro del vórtice ( fuerza centrípeta).). También postuló que los cuerpos deben consistir principalmente en un espacio vacío para que el éter pueda penetrar fácilmente en los cuerpos, lo cual es necesario para la proporcionalidad de la masa. Además, concluyó que el éter se mueve mucho más rápido que los cuerpos que caen. En este momento, Newton desarrolló su teoría de la gravitación basada en la atracción, y aunque Huygens estuvo de acuerdo con el formalismo matemático, dijo que el modelo era insuficiente debido a la falta de una explicación mecánica de la ley de fuerza. El descubrimiento de Newton de que la gravedad obedece a la ley del cuadrado inverso sorprendió a Huygens y trató de tener esto en cuenta al suponer que la velocidad del éter es menor en la distancia. [6] [7] [8]
Crítica : Newton se opuso a la teoría porque el arrastre debe llevar a desviaciones notables de las órbitas que no se observaron. [9] Otro problema fue que las lunas a menudo se mueven en diferentes direcciones, en contra de la dirección del movimiento de vórtice. Además, la explicación de Huygens de la ley del cuadrado inverso es circular , porque esto significa que el éter obedece a la tercera ley de Kepler . Pero una teoría de la gravitación tiene que explicar esas leyes y no debe presuponerlas. [6] [9]
Varios físicos británicos desarrollaron la teoría del átomo de vórtice a finales del siglo XIX. Sin embargo, el físico, William Thomson, primer barón Kelvin , desarrolló un enfoque bastante distinto. Mientras que Descartes había descrito tres especies de materia, cada una vinculada respectivamente a la emisión, transmisión y reflexión de la luz, Thomson desarrolló una teoría basada en un continuo unitario. [10]
Streams [ editar ]
En una carta de 1675 a Henry Oldenburg , y luego a Robert Boyle , Newton escribió lo siguiente: [La gravedad es el resultado de] “una condensación que causa un flujo de éter con un correspondiente adelgazamiento de la densidad del éter asociada con el aumento de la velocidad del flujo. ”También afirmó que tal proceso era consistente con todo su otro trabajo y las Leyes de movimiento de Kepler. [11] La idea de Newton de una caída de presión asociada con el aumento de la velocidad de flujo se formalizó matemáticamente como el principio de Bernoulli publicado en el libro Hydrodynamica de Daniel Bernoulli en 1738.
Sin embargo, aunque más tarde propuso una segunda explicación (ver la sección a continuación), los comentarios de Newton a esa pregunta permanecieron ambiguos. En la tercera carta a Bentley en 1692, escribió: [12]
Por otro lado, Newton también es bien conocido por la frase Hipótesis no fingo , escrita en 1713: [13]
Y de acuerdo con el testimonio de algunos de sus amigos, como Nicolas Fatio de Duillier o David Gregory , Newton pensó que la gravitación se basa directamente en la influencia divina. [8]
Similar a Newton, pero matemáticamente en mayor detalle, Bernhard Riemann asumió en 1853 que el éter gravitacional es un fluido incompresible y la materia normal representa sumideros en este éter. Entonces, si el éter se destruye o se absorbe proporcionalmente a las masas dentro de los cuerpos, surge una corriente que lleva a todos los cuerpos circundantes hacia la masa central. Riemann especuló que el éter absorbido se transfiere a otro mundo o dimensión. [14]
Ivan Osipovich Yarkovsky hizo un nuevo intento de resolver el problema de la energía en 1888. Basándose en su modelo de flujo de éter, que era similar al de Riemann, argumentó que el éter absorbido podría convertirse en materia nueva, lo que provocaría un aumento masivo de Los cuerpos celestes. [15]
Crítica : Como en el caso de la teoría de Le Sage, la desaparición de la energía sin explicación viola la ley de conservación de la energía . También debe surgir algún arrastre, y no se conoce ningún proceso que conduzca a una creación de materia.
La presión estática [ editar ]
Newton actualizó la segunda edición de Óptica (1717) con otra teoría del éter mecánico de la gravedad. A diferencia de su primera explicación (1675 - ver Streams), propuso un éter estacionario que se adelgaza cada vez más cerca de los cuerpos celestes. En la analogía del levantamiento , surge una fuerza que empuja todos los cuerpos a la masa central. Minimizó el arrastre al indicar una densidad extremadamente baja del éter gravitacional.
Al igual que Newton, Leonhard Euler presupuso en 1760 que el éter gravitacional pierde densidad de acuerdo con la ley del cuadrado inverso. Al igual que otros, Euler también asumió que para mantener la proporcionalidad en masa, la materia consiste principalmente en espacio vacío. [dieciséis]
Crítica : Tanto Newton como Euler no dieron ninguna razón para que la densidad de ese éter estático deba cambiar. Además, James Clerk Maxwell señaló que en este modelo "hidrostático" el estado de estrés ... que debemos suponer que existe en el medio invisible, es 3000 veces mayor que el que el acero más fuerte podría soportar ". [17]
Olas [ editar ]
Robert Hooke especuló en 1671 que la gravitación es el resultado de todos los cuerpos que emiten ondas en todas las direcciones a través del éter. Otros cuerpos, que interactúan con estas ondas, se mueven en la dirección de la fuente de las ondas. Hooke vio una analogía al hecho de que pequeños objetos en una superficie de agua perturbada se mueven hacia el centro de la perturbación. [18]
Una teoría similar fue desarrollada matemáticamente por James Challis desde 1859 hasta 1876. Calculó que el caso de atracción ocurre si la longitud de onda es grande en comparación con la distancia entre los cuerpos gravitantes. Si la longitud de onda es pequeña, los cuerpos se repelen entre sí. Mediante una combinación de estos efectos, también trató de explicar todas las demás fuerzas. [19]
Crítica : Maxwell objetó que esta teoría requiere una producción constante de ondas, que debe ir acompañada de un consumo infinito de energía. [20] El propio Challis admitió que no había alcanzado un resultado definido debido a la complejidad de los procesos. [18]
Pulsacion [ editar ]
Lord Kelvin (1871) y Carl Anton Bjerknes (1871) asumieron que todos los cuerpos pulsan en el éter. Esto fue en analogía al hecho de que, si la pulsación de dos esferas en un fluido está en fase, se atraerán entre sí; y si la pulsación de dos esferas no está en fase, se repelen entre sí. Este mecanismo también se utilizó para explicar la naturaleza de las cargas eléctricas . Entre otras, esta hipótesis también ha sido examinada por George Gabriel Stokes y Woldemar Voigt . [21]
Crítica : para explicar la gravitación universal, uno se ve obligado a asumir que todas las pulsaciones en el universo están en fase, lo que parece muy inverosímil. Además, el éter debe ser incompresible para asegurar que la atracción también surja a mayores distancias. [21] Y Maxwell argumentó que este proceso debe ir acompañado de una nueva producción y destrucción permanentes de éter. [17]
Otras especulaciones históricas [ editar ]
En 1690, Pierre Varignon asumió que todos los cuerpos están expuestos a los empujes de las partículas de éter desde todas las direcciones, y que existe cierta limitación a cierta distancia de la superficie de la Tierra que las partículas no pueden pasar. Él asumió que si un cuerpo está más cerca de la Tierra que del límite del límite, entonces el cuerpo experimentará un mayor empuje desde arriba que desde abajo, causando que caiga hacia la Tierra. [22]
En 1748, Mikhail Lomonosov asumió que el efecto del éter es proporcional a la superficie completa de los componentes elementales de los que consta la materia (similar a Huygens y Fatio antes que él). También asumió una enorme penetrabilidad de los cuerpos. Sin embargo, no proporcionó una descripción clara de cómo interactúa exactamente el éter con la materia para que surja la ley de la gravitación. [23]
En 1821, John Herapath intentó aplicar su modelo co-desarrollado de la teoría cinética de los gases en la gravitación. Él asumió que el éter es calentado por los cuerpos y pierde densidad, de modo que otros cuerpos son empujados a estas regiones de densidad más baja. [24] Sin embargo, Taylor demostró que la disminución de la densidad debida a la expansión térmica se compensa con el aumento de la velocidad de las partículas calentadas; por lo tanto, no surge ninguna atracción. [18]
Teoría reciente [ editar ]
Estas explicaciones mecánicas de la gravedad nunca obtuvieron una aceptación generalizada, aunque los físicos siguieron estudiando estas ideas hasta principios del siglo XX, momento en el cual, en general, se consideraba su desacreditación concluyente. Sin embargo, algunos investigadores fuera de la corriente científica aún intentan resolver algunas consecuencias de esas teorías.
La teoría de Le Sage fue estudiada por Radzievskii y Kagalnikova (1960), [25] Shneiderov (1961), [26] Buonomano y Engels (1976), [27] Adamut (1982), [28] Jaakkola (1996), [29] Tom Van Flandern (1999), [30] y Edwards (2007). [31]Una variedad de modelos de Le Sage y temas relacionados se discuten en Edwards, et al. [32]
La gravedad debida a la presión estática fue estudiada recientemente por Arminjon.
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