Principio de Equivalencia
El principio de equivalencia establece que los efectos de la gravedad son localmente idénticos a los de la aceleración, de modo que todos los cuerpos caen con la misma aceleración independientemente de su composición.
Definition
El principio de equivalencia es la afirmación de que la masa gravitacional y la inercial son iguales, de modo que en un marco de referencia suficientemente pequeño en caída libre, la gravedad es localmente indetectable y las leyes de la física se reducen a las de la relatividad especial.
Scope
Este tema abarca el principio de equivalencia débil (universalidad de la caída libre), el principio de equivalencia de Einstein que añade la invariancia local de Lorentz y de posición, el principio de equivalencia fuerte que se extiende a los cuerpos gravitantes, los experimentos mentales de ascensores en caída y cohetes acelerados, y las pruebas de precisión que restringen cualquier violación.
Core questions
- ¿Por qué todos los objetos caen con la misma aceleración en un campo gravitacional?
- ¿En qué sentido un laboratorio en caída libre es indistinguible de uno en el espacio vacío?
- ¿Con qué precisión se ha probado el principio de equivalencia y podría fallar?
Key concepts
- Masa inercial versus masa gravitacional
- Universalidad de la caída libre
- Invariancia local de Lorentz
- Invariancia local de posición
- Experimento mental del ascensor en caída
- Pruebas tipo Eotvos
Key theories
- Universalidad de la caída libre
- Debido a que la masa gravitacional e inercial son iguales, todos los cuerpos caen con la misma aceleración independientemente de la masa o la composición, el hecho empírico que permite eliminar la gravedad localmente al pasar a un marco de referencia en caída libre.
- Principio de equivalencia de Einstein
- En cada marco local en caída libre, las leyes no gravitacionales de la física adoptan su forma relativista especial, independientemente de la velocidad y la ubicación del marco, lo cual es la afirmación precisa que subyace a la descripción geométrica de la gravedad.
Clinical relevance
El principio de equivalencia se somete a pruebas cada vez más precisas porque cualquier violación señalaría una nueva física más allá de la relatividad general; los experimentos de balanza de torsión y de alcance láser lunar, así como el satélite MICROSCOPE, restringen las fuerzas dependientes de la composición que podrían surgir de campos adicionales o de una gravedad modificada.
History
La igualdad de la masa gravitacional e inercial fue verificada por Newton y refinada por Eotvos alrededor de 1900 con balanzas de torsión; Einstein la elevó a un principio fundamental en 1907, llamándola su pensamiento más feliz, y los experimentos modernos de Eot-Wash y espaciales la confirman con una precisión de partes en 10^15.
Key figures
- Albert Einstein
- Lorand Eotvos
- Robert Dicke
Related topics
Seminal works
- einstein1916
- mtw1973
Frequently asked questions
- ¿Es el principio de equivalencia exacto o solo aproximado?
- Se cumple exactamente solo en el límite de una región infinitesimal; sobre cualquier región extendida aparecen efectos de marea debido a la variación del campo gravitacional real, y estas fuerzas de marea residuales son precisamente lo que describe la curvatura del espacio-tiempo.
- ¿Qué significaría si una prueba encontrara una violación?
- Una diferencia medida en la aceleración de caída libre de diferentes materiales implicaría una nueva interacción dependiente de la composición, lo que falsificaría la forma más simple de la relatividad general y apuntaría hacia campos adicionales como los predichos por algunas teorías unificadas o del sector oscuro.