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[editar] LA VELOCIDAD DE LA GRAVEDAD

Abstracto

Aún hoy día ha ciencia cierta no se sabe: ¿Qué es la gravedad?. ¿Cuál es su velocidad?.

Con ser que la gran mayoría de los físicos en el mundo son unos cabales convencidos de la teoría General de la Relatividad, la cual explica la gravedad como el efecto de la curvatura del espaciotiempo en el movimiento de caída libre de los cuerpos, no obstante, ellos simultáneamente convienen que como ondas gravitacionales es un fenómeno quántico dotado de la partícula transmisora gravitón real, cuyo origen es la energía de la oscilación del propio espaciotiempo.

Así la gravedad aparece como un fenómeno geométrico y, a la vez, cuántico, que no ha permitido se unifique la Relatividad General con la Física Cuántica, la otra gran teoría física existente y desde la cual se ha derivado una teoría cuántica de la gravedad, cuyo portador es el gravitón virtual.

Este problema conduce ha dos alternativas básicas para resolverlo. Una es la de la teoría de “Toda Cosa” que se basa en explicar el carácter cuántico de la gravedad a partir de cuerdas en espacios de más de 4 dimensiones, donde la partícula queda convertida en pura geometría. Pero, a pesar de los grandes esfuerzos hechos no se logra superar las bajas energías.

La otra alternativa es abandonar la Relatividad General en búsqueda de la unificación de la gravedad y demás fenómenos físicos en una teoría cuántica pero de partículas materiales. Este es un nuevo escenario que sólo muy recientemente se comienza ha explorar.

La dualidad geométrica-cuántica de la Relatividad General asimismo ha oscurecido tanto la conceptualización acerca de que se debe entender por velocidad de la gravedad como el desarrollo de una tecnología adecuada para medirla, que según los relativistas debe ser igual a c. Ya se debía conocerla puesto esa era la meta para el final de 2005 de algunos de los megaproyectos de interferometría láser de LIGO, GEO, VIRGO, TAMA etc.

Tampoco, se acepta el ingenioso experimento con tal fin realizado por el científico relativista Sergei Kopeikin, en el 2002, debido a su polémica eficacia.

También, desde el novísimo escenario que apunta a una teoría de la gravedad cuántica de partículas materiales, en 1998, en un experimento teórico, el científico Tom Van Flandern calcula la velocidad de la gravedad por lo menos en 2 x 10¹⁰ veces c, que es consistente con la tesis del autor, formulada dentro de un escenario análogo, en 1969, acerca de la velocidad superluminal de la gravedad.

En este papel el autor presenta la controversia sobre la velocidad de la gravedad entre la Relatividad General y la teoría cuántica de la gravedad y expone los fundamentos de su tesis.

PACS

04.20.-q Classical general relativity 04.60.-m Quantum gravity

Introducción

La gravedad en analogía con el electromagnetismo comprende el campo gravitatorio estático y dinámico. El primero es el que causa la caída libre de los cuerpos de acuerdo con las cónicas de Newton del circulo, la hipérbola y la elipse. El segundo es el causante de las ondas gravitatorias.

1 El campo gravitatorio estático responsable del fenómeno Universal de la gravedad

El campo gravitatorio estático se formula en dos configuraciones: el estático verdadero de la Relatividad General que permanece igual, mientras no ocurra un cataclismo cósmico, porque es la curvatura del espaciotiempo de una región local y el estático aparente de la Física Cuántica, puesto que realmente está compuesto por gravitones virtuales con velocidad, pero debido a que estos gravitones existen dentro del lapso de incertidumbre jamás se pueden detectar y el campo gravitatorio parece el mismo siempre.

1.1 El campo estático gravitacional según la Relatividad General no posee velocidad

En la teoría de la Relatividad General la gravedad, que provoca la caída de los cuerpos y explica la Mecánica Celeste, es el fenómeno de la curvatura del espaciotiempo de una región local. El espaciotiempo es el lugar geométrico de todos los eventos del Universo pasados, presentes y futuros, que en una región local existe en la variedad geométrica curva de Lorentz de cuatro dimensiones (x0, x1, x2, x3), por ser su espaciotiempo tangente el plano de Minkowski, caracterizado por que la velocidad c es un límite infranqueable y la velocidad de la luz es invariante para todo observador.

El espaciotiempo deja de ser plano a causa de la presencia de la masa-energía. En consecuencia, la curvatura del espaciotiempo de una región local la causa la masa-energía existente en esa región, de acuerdo con la ecuación de Einstein G_ab = 8 Л G/c² T_ab que da la curvatura en un punto en función de la masa-energía en el mismo. Esta curvatura es definida a través de derivadas parciales de primer y/o segundo orden del tensor métrico ds² = g_µν dx_µdx_ν, el cual da la distancia entre dos eventos cerradamente próximos x_µ + dx_µ.

Los cuerpos en caída libre, en consecuencia, sujetos a un campo gravitacional, se mueven inercialmente con movimiento acelerado, en trayectorias curvas que son las geodesias bajo la métrica g_µν. Si esta métrica es cero los cuerpos inercialmente se encuentran en reposo relativo o en movimiento uniforme rectilíneo relativo, en un espaciotiempo plano.

Puesto que la gravedad no es más que la distorsión de la geometría del espaciotiempo plano por la presencia de la masa-energía entonces no existe transmisión de fuerza gravitatoria entre los cuerpos, puesto que estos viajan precisamente libres de fuerzas sobre las geodesias, que son las trayectorias más cortas dentro del espaciotiempo curvo, y los cuerpos entre ellos no se jalonan. Es la métrica g_µν subyacente a las geodesias que distorsiona la geometría recta de las geodesias de un espaciotiempo plano y las convierte en curvas. Así, no hay ninguna clase de radiación entre los cuerpos enlazados dentro de una relación de gravedad, de la misma manera que no existe radiación en la transmisión de la fuerza eléctrica o magnética entre cargas eléctricas en reposo o en movimiento uniforme rectilíneo.

Los componentes del tensor métrico g_µν equivalen al potencial gravitacional de Newton, φ, el cual multiplicado por el gradiente da la aceleración que experimenta un cuerpo en un punto del campo gravitacional, g=▼φ, con lo cual Einstein reemplaza la fuerza gravitacional por una cantidad puramente geométrica Δg_µν. Para Newton, esta aceleración, g, es la fuerza gravitacional por unidad de masa aplicada en un determinado punto del campo gravitacional.

Los componentes de la conexión afín, entre la métrica y características de la curvatura, de Levi-Civita, conocida como símbolos de Christoffel Ґ^ω_µν, en la aplicación de las derivadas parciales de primer orden del tensor métrico, determinan mediante, un transporte paralelo en el cual no hay torsión ni deformación, la forma de la curva entre todo par de eventos cerradamente próximos del campo gravitacional, en el límite que tiende a 0, por ejemplo, de un sistema estelar como el Solar. De esta manera, estos componentes equivalen a la fuerza del campo gravitacional de Newton, que en Einstein no es más que la forma de la curvatura, y los componentes del tensor de curvatura de Ricci, que se calcula en función de los símbolos de Christoffel, equivalen al gradiente del campo gravitacional, o cambio de la forma de la curvatura, que en la Relatividad General provoca la caída libre de los cuerpos, es decir, su movimiento acelerado dentro de la geodesias. La pendiente en todo punto y el cambio infinitesimal, que no es del campo gravitatorio potencial escalar de Newton sino de la curvatura del campo gravitatorio espaciotiempo de Einstein, siempre apuntan a la posición verdadera del centro de masas del sistema gravitatorio en cuestión, respecto del que este centro siempre se encuentra en reposo.

Entonces, es claro que el campo gravitacional estático carece de velocidad.

El autor al confrontar este modelo de la Relatividad General con el de la Gravedad Cuántica encuentra que al no coincidir la fuente principal de gravedad con el centro de masas de un sistema estelar, como es el caso de nuestro sistema solar, situación que apunta a ser general puesto que un sistema estelar estará frecuentemente compuesto por un conjunto de astros, debería presentar una fuerza actuando entre la estrella y los planetas, debido al ángulo existente entre la dirección de la emisión de los gravitones virtuales por la estrella y el centro de masas, si la velocidad de transmisión de los gravitones virtuales fuera c, que al no obrar en nuestro sistema, implica que la velocidad de los gravitones virtuales es lo suficientemente alta como para obrar instantáneamente.

1.2 El campo estático gravitacional según la gravedad cuántica posee velocidad

En la teoría cuántica de la gravedad aunque también el campo estático de la gravedad es responsable por el fenómeno de la gravitación universal, sin embargo este fenómeno resulta del intercambio de gravitones virtuales entre dos o más cuerpos interactúantes y puesto que la aberración no se detecta la velocidad del gravitón virtual debe sobrepasar c, que es físicamente posible porque el gravitón virtual no posee masa intrínseca, es decir, de acuerdo con el quadrivector momento p^µ. Sin embargo, para los actuales físicos relativistas quánticos la velocidad del gravitón será c, puesto que es el límite máximo de la velocidad, ya que la gravedad cuántica es derivada de la Física Cuántica que resulta de la integración de la Relatividad Especial y la Mecánica Cuántica. No obstante que c proviene de la Relatividad Especial donde sólo limita la velocidad de los cuerpos con masa intrínseca ellos no hacen tal distinción. La posibilidad que el gravitón supere c fue avalada por el Doctor Carlos Lemoine Amaya, durante una de mis charlas sostenida con él, quien dijo "si, es posible porque el gravitón no tiene masa en reposo", hecho que yo no había analizado, si bien fui quien introdujo en 1969 esta tesis

En 1998 el astrónomo, matemático y científico Tom Van Flandern derivó de las fórmulas de la mecánica celeste una ecuación que aplico a la órbita de la tierra y al pulsar binario PSR1534+12 y él obtuvo que la velocidad de la gravedad sería mínimo 20 mil millones veces c. Tom dice: “Si la gravedad de nuevo se toma como una fuerza de la naturaleza que se propaga en un espacio-tiempo plano entonces la velocidad de la propagación indicada por la observación y los experimentos: es no menor que 2 x 10¹⁰ c”.

En efecto, tomar de nuevo el espaciotiempo plano cuenta a su favor que la topología del Universo, que se creía de curvatura positiva, o topología esférica, parece que es de curvatura cero, es decir, el espacio es plano. Así, lo indica el experimento para medir la rata de cambio de la velocidad de expansión del Universo realizado por Saul Perlmutter del "Lawrence Berkeley National Laboratory", en California, USA, publicado en "Nature", en 1998, que fue corroborado por Peter Garnavich y Robert Kirshner del "Harvard-Smithsonian Center", en Cambridge, Inglaterra. Asímismo, la medición sobre la masa del Universo realizada por Paulo de Bernardis, en el proyecto Boomerang, que concuerda en su resultado con los obtenidos por Paul Richards, del proyecto "Máxima" y con el del proyecto "Supernova Cosmology". La cosmología actual, basada en la Relatividad General, para establecer la topología del Universo usa el curso de la expansión a partir del Big-Bang, la que depende de la densidad de la materia y la velocidad de la expansión. Las topologías posibles tomando el espacio superficial son: plana (curvatura 0), esférica (curvatura +) y de silla de montar (curvatura -). Así, el espaciotiempo curvo sólo sería un fenómeno de una región local, puesto que en todo lapso infinitesimal el espaciotiempo es plano y tomado el espacio en su totalidad, también, es plano.

Tom ha dicho que si la velocidad de la gravedad fuera c entonces se produciría por efecto de la propagación del campo estático el fenómeno de la aberración y las órbitas de los planetas serían inestables. Los contradictores de Tom dicen que esto fue resuelto por Faraday, Maxwell y otros. Es cierto que los físicos del siglo XIX al descubrir el campo, a través del que un cuerpo distante hace contacto con otro, se elimino la acción a distancia de Newton. Pero, también es cierto, que fueron los físicos del siglo XX los que descubrieron el campo cuántico, compuesto de partículas virtuales si es el estático y de partículas reales cuando es el dinámico. Y que fue en el efecto de Poynting-Robertson que quedo establecido que la acción mediada a través del campo con velocidad finita causa inestabilidad orbital como el doctor Tom Van Flandern dice. El efecto Poynting-Robertson es la fuerza de la presión de la luz, que debido a la velocidad c, actúa a lo largo del radio desde la posición retardada del Sol, y no desde la verdadera posición del Sol, lo que afecta las órbitas de los satélites artificiales.

El científico Steve Carlip ha dicho que la aberración se cancela por la ley de conservación de la energía y la naturaleza cuadrupolar de la radiación gravitacional. Realmente, este argumento no aplica puesto que se refiere al fenómeno de la radiación de la onda gravitacional, ajeno a la mécanica celeste, que, por un lado, requiere de un sistema que genere un cuadripolo momento de masas y, de otra parte, ocurriría afuera del campo cercano radiactivo, en consecuencia, de las órbitas de los planetas, las cuales no serían afectadas por la aberración, pero en el largo tiempo ocurriría coalescencia por la pérdida de la energía de su enlace orbital, debido a la radiación que la ondas gravitacionales transportan.

Recientemente, los relativistas dicen que la fuerza originada en la aberración, que causa la velocidad c, se cancela por el gravitomagnetismo, que sería un flujo de energía gravitacional rotativo causado por el arrastre del espaciotiempo durante el movimiento de giro sobre su eje de los planetas, el cual Einstein pronóstico existe y en la prueba de gravedad B la Nasa se propone establecer. Hoy día, este flujo se conoce como gravitomagnetismo interior ya que también existiría el flujo, creado por la rotación de los planetas en torno del Sol, que sería el gravitomagnetismo exterior. Las fuerzas originadas en estos flujos se estiman muy débiles y despreciables aunque los cientificos Martin Tajmar y Clovis de Matos, financiados por la "European Space Agency", creen haber medido el gravitomagnetismo interior, en laboratorio, en el 2006 , muy por encima al estimado por la Relatividad, lo cual apunta a favor de la gravedad cuántica. De todas maneras el autor observa que para aceptar la tesis de que la aberración se cancela por el gravitomagnetismo las fuerzas deberían obrar en sentido opuesto lo cual no esa así, puesto que todos los planetas se trasladan alrededor del Sol y giran sobre su eje en igual sentido, por lo cual el sentido de las fuerzas del gravitomagnetismo coincidirían con el sentido de las fuerzas que causan la aberración. La única excepción es el del giro sobre su eje de Venús. Así, en general, el gravitomagnetismo no cancelaría la aberración sino que la reforzaría.

2 La velocidad de configuración de la curvatura de una región espaciotiempo local

En la relatividad general los cuerpos siguen inercialmente las geodesias de una determinada configuración de espaciotiempo. La ecuación de Einstein: G_ab = 8 Л G/c² T_ab muestra como el flujo de energía y momento a través de un punto del espaciotiempo afecta su curvatura allí, la cual es definida por el tensor de segundo orden de Ricci, que no aplica en el vacío y sólo da información sobre la curvatura para tres dimensiones, pero el espaciotiempo vacío también se curva dentro de una región local conforme a la gravitación de un sistema estelar. Esta curvatura es dada por el tensor de Weyl que transporta información acerca de la curvatura independiente de la fuente y completa la parte de la curvatura de la variedad de cuatro dimensiones del espaciotiempo de Lorentz, no especificada por el tensor de Ricci.

La velocidad con lo cual sucede esta conexión sería c e indicaría que es la velocidad del curvamiento del espaciotiempo de una región local. Esta supuesta velocidad c fue relevante durante la formación del sistema solar posiblemente debido a la fragmentación y el colapso gravitacional de una muy gigantesca nube de gas y polvo interestelar, hace cerca de 4.650 millones de años y hasta unos 100 millones de años después en que el sistema solar adquirió un aspecto semejante al actual compuesto del Sol, subregiones de los planetas y sus lunas, asteroides, cometas, meteoroides, polvo y gas interplanetario. En ese lapso quedaron formadas las configuraciones tetra curvas del espaciotiempo tanto de la región local como de sus subregiones muy similares a las configuraciones existentes hoy día. También, sería la velocidad con que se actualiza dichas curvaturas con los cambios muy suaves que van ocurriendo en los flujos de energía y momento dentro de una región local debido a la interacción de nuestro sistema solar con el resto del Universo, en los procesos de entrega y recibo de energía radiante, pero que en términos de la Mecánica celeste carecen de importancia.

Estos cambios en la configuración del espaciotiempo requieren de un enlace causal entre los cuerpos interactúantes, mediante el intercambio de gravitones virtuales que estos, de su masa-energía, deben irradiar. Tom Van Flandern ha demostrado que la Relatividad General no puede explicar dicho enlace puesto que carece de los gravitones virtuales por lo cual él rechaza el modelo geométrico y asume el de la física cuántica.

3 Las ondas gravitatorias y su velocidad de acuerdo con las ecuaciones de campo de la relatividad general de Einstein

Einstein consideró la existencia de radiación de ondas de gravedad por el campo dinámico gravitatorio, que en el más bajo orden es proporcional al cuadrupolo momento de la distribución de la masa-energía de una región local. Estas ondas gravitatorias son absolutamente ajenas al fenómeno de la gravitación Universal.

La velocidad de propagación de estas ondas gravitatorias, sería c, la cual cuenta con el aval de la comunidad de científicos relativistas, quienes incluso calculan puede ser un poco menor. El profesor doctor Helmut Rechenberg, del Instituto Max Planck, en Munich, Alemania, quien ha sido director del CERN, así lo manifestó al autor en agosto de 2000.

¿Qué causa esta radiación?. Einstein dice: “aceleraciones no uniformes”

La Relatividad General, en analogía con la radiación de energía electromagnética donde se requieren de dos polos eléctricos o magnéticos de magnitud igual, signo o polaridades opuestas y juntos dentro de un pequeñísimo espacio que inducen oscilaciones adelante atrás de los polos, predice que en las pulsares binarias si las estrellas están cerradamente juntas se empujan cada una a la otra y se comunican un movimiento oscilatorio orbital. Pero, mientras que en el electromagnetismo la oscilación es simétrica y las ondas electromagnéticas son esféricas, en la gravedad las ondas gravitatorias como las del mar no lo son por lo que se requiere de fuentes asimétricas que por lo menos constituyan un sistema de doble dipolo, denominado cuadrupolo. Este es el caso de las pulsares binarias con formas elipsoides y/u órbitas elípticas. En estas pulsares con la variación del tiempo se producen dentro del dipolo variaciones del centro de masas común del sistema, lo cual produce un cuadrupolo, que reúne la relación de la energía de cuatro momentos angulares no simétricos de dos masas.

La radiación gravitatoria se origina en la perdida de energía mecánica, es decir, cinética y/o potencial, durante las aceleraciones no uniformes producidas en la materia dentro de la región. Durante la radiación gravitacional la masa de la partícula no cambia, de este supuesto se elimina la posibilidad que la partícula misma, o con su propia energía, contribuya para la radiación gravitacional. La energía perdida reaparece en las ondulaciones inducidas de la curvatura del espacio-tiempo. Debido al carácter continuo del espacio, la energía es transportada, desde las fuentes, a través de la propagación de las perturbaciones del espaciotiempo, a las regiones asintóticas con relación a la región donde las ondas se producen.

La emisión de estas ondas gravitatorias causaría cierta perdida del momento angular orbital. En efecto para la PSR1913+16 se observa el decaimiento leve de la órbita de acuerdo con la predicción einsteniana acerca de tal emisión gravitatoria, lo que constituye la única prueba indirecta acerca de su existencia.

Estas ondas y su velocidad se espera se establezcan, en un futuro próximo, en los proyectos LIGO, de USA, GEO, de Alemania, VIRGO, de Italia-Francia o TAMA del Japón.

¿La radiación de las binarias pulsares es realmente gravitatoria?

El doctor Tom Van Flandern cree que las ondas radiadas por las pulsares binarias no son ondas gravitatorias sino alguna forma de electromagnetismo. Tom y el autor, además de otras razones físicas, consideran que la velocidad de las ondas gravitatorias es superluminal y no c, como consecuencia de la diferenciación cuantitativa que existe entre fenómenos cualitativamente distintos. Tom Van Flandern ratifico, este concepto, al autor por medio del E-MAIL del 1/11/2000.

Para la pulsar binaria Hulse-Taylor, PSR B1913+16, su rata de decaimiento orbital coincide por el predicho por la Relatividad General aunque el valor de esta rata realmente se encuentra por encima aproximadamente en el 0.3% del valor estimado. En las ecuaciones de estimación de la radiación gravitatoria de la Relatividad General se asume el gravitón real con masa 0 a fin de hacer coincidir el pronóstico exactamente con el valor observado. Pero cuando se combinan las ratas de decaimiento orbital de las pulsares binarias PSR B1913+16 y PSR B1534+12 se obtiene que la masa relativista del gravitón real no es cero sino máximo menor que 1,35342 × 10⁻⁵² gramos, con un 90% de confianza. Este límite superior para la masa del gravitón real fue calculado, en el 2002, por Lee Samuel Finn y Patrick J. Sutton del Center for Gravitational Wave Physics, de la Universidad del Estado de Pensilvania, USA. Este valor de la supuesta masa relativista del gravitón real está muy cerca del valor del límite superior de la masa relativista del fotón real el cual es menor que 10⁻⁵¹ gramos, de acuerdo con su cálculo más reciente del 2003, realizado por Jun Luo y sus colegas en la Universidad Huazhong de ciencia y tecnología en Wuhan, China. Y muy lejos del valor límite superior de la masa del gravitón real menor que 4,5 × 10⁻⁶⁶ gramos, estimada por S S Gershtein, A A Logunov y M A Mestvirishvili, en 1997, con base en los parámetros observados de la expansión del Universo.

Si se asume que el verdadero valor de la masa del gravitón real es cerrado al del fotón real se tiene que en realidad la radiación de las estrellas binarias es radiación electromagnética, como lo ha sostenido Tom Van Flandern.

Desde luego la verificación de todas las tesis de la Relatividad, que han sido sometidas a prueba, se ajustan de manera impresionante con los resultados de los experimentos, como sucede con la predicción acerca de la radiación gravitatoria por parte de un sistema de pulsar binaria, en particular delante de la pulsar PSR B1913+16 con un error de tan sólo el 0.3%. Pero, también es impresionante que este error pueda conducir al rechazo de la tesis de que dicha radiación es gravitatoria.

Cuál es la física de la onda de gravedad del espaciotiempo?

El autor destaca el muy grave problema de la física de la onda del espaciotiempo ensimismo que sería la onda de gravedad de acuerdo a Einstein.

Tanto el movimiento de partículas como la propagación de los paquetes de energía de la onda electromagnética ocurren dentro de un marco que es el espaciotiempo con dimensiones x,y,z,t. Cuál es el marco de la onda de gravedad?. Cómo se puede hablar de onda? Velocidad? Momento? Impulso? Inercia?

4 El experimento de Sergei Kopeikin

No obstante, la velocidad de las ondas gravitatorias sería 1.06c, con un error entre el 10% y hasta el 20%, de acuerdo con el experimento de radio-interferometría intercontinental, que combinó 10 radiotelescopios sobre una vasta distancia a fin de formar una gigantesca antena capaz de capturar radio ondas muy distantes y obtener una imagen de conjunto, realizado, el 8 de septiembre de 2002, por el equipo de astrónomos dirigido por el doctor Sergei Kopeikin, de la universidad de Missouri, en Columbia, y Edward Fomalont, un radioastrónomo del National Radio Astronomy Observatory (NRAO).

¿Pero cuál velocidad de la gravedad?. De acuerdo, con el e-mail que en respuesta recibió el autor del doctor Kopeikin, el 11 de enero de 2003, 20:43, esta velocidad no es la de las ondas gravitatorias previstas por Einstein, sino del cambio del campo gravitatorio de Júpiter, a lo largo de la trayectoria del rayo de radio, entre el quásar J0842+1835 y el baricentro del sistema solar, como consecuencia de su movimiento acelerado no uniforme respecto a este quásar.

¿Cuál cambio del campo gravitatorio?. El modelo de gravedad de Kopeikin introduce una fuerza, producida por algo que se trasmite y en este sentido Kopeikin hace transición a la teoría cuántica. Ya que en este modelo a través del campo gravitatorio se trasmite momento entre Júpiter y el rayo de radio ondas.

Kopeikin dice: "Las ondas gravitacionales son inherentes a la zona de radiación (lejana) de un sistema que está emitiendo las ondas. Sin embargo, las ondas gravitatorias no se propagan libremente dentro del interior de la zona de no radiación (cercana) del sistema. No obstante, el proceso de generación de las ondas gravitatorias produce efectos retardados en la zona cercana, que aparece principalmente como una fuerza en las ecuaciones de movimiento de la relatividad para cuerpos extendidos, dentro de un sistema gravitatorio astronómico. La existencia de esa fuerza es la consecuencia de la velocidad finita de la propagación de la gravedad.".

La fuerza de la que habla Kopeikin es una especie de preformación, dentro del campo gravitatorio cercano, de la onda gravitatoria que ocurre lejos. Por tanto, esta fuerza que, tampoco mueve a los cuerpos celestes en sus traslaciones alrededor de otros, es la que en el campo gravitatorio estático se origina con la velocidad c. Y como preformación de la onda gravitatoria deberá poseer la misma velocidad de esta onda, que si es la onda gravitatoria einsteniana. Esto fue lo que Kopeikin se propuso medir para así confirmar la teoría relativista einsteniana. O sea, la preformación de la onda de gravedad remite a Kopeikin a la onda de gravedad de Einstein, que no tiene nada que hacer delante del modelo de la mecánica celeste de la teoría general de la relatividad.

Kopeikin se basa en el modelo matemático de Schwarzschild del campo gravitatorio esférico simétrico estático, e incluye los retardos de Shapiro debidos al Sol, la Tierra y Júpiter y, también, el retardo debido a la fuerza que origina la velocidad finita de la gravedad. Según Shapiro los pulsos de las corrientes electromagnéticas de la radiación sufren un retraso, delante de su trayectoria rectilínea, directamente proporcional al valor de la curvatura del espacio-tiempo de una región local que crucen.

Kopeikin con su explicación de la deflexión elabora realmente un modelo mixto del fenómeno de la gravedad que sería entonces efecto geométrico de la curvatura del espacio-tiempo y cuántico de la onda gravitatoria Es decir, el experimento de Kopeikin parcialmente abandona la explicación dada por Einstein del fenómeno de la deflexión de las ondas electromagnéticas, que sería la simple consecuencia de la curvatura del espacio-tiempo, y lo hace también depender de una clase de momento, que trasmite el campo gravitatorio estático, como resultado de la velocidad finita de la preformación de la onda de gravedad.

La existencia de esta fuerza Kopeikin anota “fue probada por J. H. Taylor en 1994”, un año antes Taylor había ganado el premio Nobel de física por sus brillantísimas investigaciones sobre pulsares binarias. Taylor encontró la existencia de una fuerza que según Kopeikin puede ser generada en el campo cercano radiactivo de la gravedad. Así Kopeikin ¡reformula la relatividad general en términos cuánticos¡ lo cual no se ha logrado aún con éxito.

Este modelo del campo gravitatorio no es el de la relatividad general, en cuanto éste como tal no transmite una fuerza ni, por tanto, posee velocidad. El campo gravitatorio einsteniano es precisamente la ausencia de fuerza.

Las mediciones realizadas en el pasado de la deflexión por parte del Sol se refieren al efecto del campo gravitatorio estático, o sea, del potencial gravitatorio sobre las ondas electromagnéticas, esto es, al efecto de la curvatura del espacio-tiempo, que en su cercanía causa un cuerpo esférico, sobre el rayo electromagnético que inercialmente sigue tal curvatura.

Kopeikin con su experimento precisamente buscó utilizar el efecto cuántico de la preformación de la onda gravitatoria en la deflexión por parte de la gravedad de Júpiter de las ondas de radio provenientes del quásar J0842+1835, que según él debe depender de la velocidad de propagación de la gravedad. Dice el doctor Kopeikin: "Si la velocidad de la gravedad fuera infinita el quásar aparecería circular en el cielo al paso de Júpiter. Pero, si la velocidad de la gravedad es finita el quásar deberá aparecer elíptico". Para, efectuar este cálculo Kopeikin rescribió las ecuaciones de la relatividad general, concernientes a la deflexión, de tal modo que se formulan en los términos de la velocidad de la gravedad y de las masas y velocidades de Júpiter y J0842+1835, durante su alineación visual del 8 de septiembre de 2002. Kopeikin espero de este modo obtener la velocidad de la onda gravitatoria.

Kopeikin diseño su experimento, muy similar a ése que, en 1919, permitió verificar la predicción de Einstein de la desviación que sufre un rayo de la luz que origina una estrella por la gravedad del Sol. Aunque en este caso, un quasar substituyó la estrella, el Sol por Júpiter y el rayo de la luz por las ondas de radio onda. Además, su objetivo no fue establecer la desviación que el rayo de las radio ondas sufre por la gravedad pero si la velocidad de la gravedad. Kopeikin toma Júpiter, por ser el planeta más masivo del sistema solar, a cambio del Sol para eliminar al retraso que causa el plasma solar cuando interactúa con los fotones que componen los rayos de la onda electromagnética. Este retraso es muy difícil de medir y constituye el problema principal para obtener un resultado confiable de la desviación y para Kopeikin de la velocidad de la gravedad.

El experimento de Sergei Kopeikin elude afrontar lo realmente en debate científico que a la altura actual en los términos de la velocidad de la gravedad exige primero se resuelva el debate entre la teorías de la gravedad según la relatividad de Einstein y la física cuántica. Y, segundo, se realice un experimento crucial que establezca la velocidad conque se transmite la fuerza de interacción entre la fuente y el objetivo gravitatorio, que trasporta el campo gravitatorio estático.

Mediante E-mail del 15 de mayo de 2003, 18:05, los científicos Paul Marmet y C Couture, del Departamento de Física de la Universidad de Ottawa, quienes son autores de un magnífico estudio sobre la deflexión de los rayos de radio-ondas electromagnéticas por el plasma del Sol, en respuesta a mi consulta acerca de si este plasma afectó el experimento de Kopeikin manifestaron: "Nosotros leímos que Sergei Kopeikin comparó la velocidad de la luz cerca de Júpiter con la velocidad de la luz después de su retardo debido al plasma cerca de Júpiter. El encontró que la diferencia es demasiada pequeña para medirla (mismo valor de c). Usted deberá anunciar que actualmente lo que ha sido medido es la velocidad de la luz. Esto no es la velocidad de la gravedad.".

Los prestigiosos físicos Steve Carlip, Clifford Will y Joshua Faber entre otros asimismo reclaman que no se ha medido la velocidad de la gravedad sino la de la luz.

5 Es superluminal la velocidad de la onda de gravedad en el campo cercano?.

El científico William D. Walker, del “Royal Institute of Technology, KTH-Visby, Department of Electrical Engineering, en Suecia, realizó un experimento que indica que los campos electromagnéticos viajan con velocidad superluminal en el campo cercano de una fuente electromagnética de ondas generadas por oscilaciones eléctricas de un dipolo.

Walker encontró que el recorrido del componente eléctrico transversal tiene una la velocidad infinita desde el primer tercio de la formación de la onda electromagnética. Esta velocidad disminuye progresivamente hasta c, muy cerrada al momento en el cual termina la primera longitud de la onda electromagnética, y permanece constante en adelante. Este resultado es consistente con el modelo teórico para la propagación del campo eléctrico y del campo magnético, en el campo próximo de la oscilación eléctrica del dipolo, que Walker obtuvo del estándar de la teoría de la electrodinámica.

Debido a la semejanza entre el modelo teórico de la oscilación eléctrica del dipolo y el de dos masas oscilantes que irradien ondas de la gravedad, en el sentido de Einstein, Walker prevé que estas ondas en la extensión inferior a una longitud de onda, próxima al comienzo del campo, también, posean una velocidad superluminal.

Si para la propagación de la onda de la gravedad, los resultados contradictorios de los experimentos se analizan formalmente se obtiene, que el realizado por el relativista einsteniano Kopeikin y el del revisionista Walker, arrojan los resultados que el modelo teórico predijo según la intención que su autor tenía. Este apunta que la cosa fundamental en la medida de la velocidad de la gravedad es la teoría en la cual el experimento se base.

6 ¿Cuál es la velocidad de las onda gravitatoria?

Las teorías principales sobre la gravedad son las de Newton, Einstein y cuántica. Los fundamentos de la teoría cuántica de la gravedad provienen, de cuando los físicos rusos M, Vasiliev y K. Staniukovich publicaron en el libro “El Cosmos y sus siete estados”, Moscú, 1967, que la gravedad podía ser un estado más de la materia que se manifiesta bajo los aspectos del gravitón-onda gravitatorio del campo gravitatorio, capaz de transmutarse en el campo electromagnético o en cualquiera otro estado material; y en el papel que público en 1968 el científico ruso Andrei Saharov en el cual dijo que la gravedad podía provenir de cambios que la presencia de la materia en el Universo provoca en el punto cero de la energía del vacío. Pero, sólo la Relatividad General es científicamente aceptada como una teoría sobre la gravedad. Así, la formulación de Newton sobre la gravedad no cumple con los requisitos de una teoría científica y la cuántica no existe en cuanto la integración entre Relatividad General y Física Cuántica no ha sido posible realizar. Sin embargo fueron Vasiliev, Staniukovich y Saharov quienes propusieron como alternativa a la Relatividad General que la gravedad puede ser el fenómeno de una fuerza de interacción como son los fenómenos producidos por las fuerzas fundamentales electromagnética, débil y fuerte, que son explicados por el Modelo Estándar de la Gran Unificación, TGU, de la Física Cuántica, que resulta de la unificación entre Relatividad Especial, restringida a sistemas inerciales, y la Mecánica Cuántica. No obstante, aquí se entiende por teoría cuántica de la gravedad la formulación de que el campo gravitatorio estático, responsable de la caída de los cuerpos y de la Mecánica Celeste, lo causa el gravitón virtual similar a como el campo electromagnético estático lo causa el fotón virtual, el campo nuclear débil lo causa los bosones virtuales W+, W- y Z0, y el campo nuclear fuerte lo causa los gluones virtuales y que tales campos son posibles de unificación como lo fue el magnético y el eléctrico en el electromagnético, este y el débil en el electrodébil, y este y el fuerte en un único campo como en la TGU se prevé ocurre. Además, tal campo con el gravitatorio. Esta última unificación se persigue en la teoría de “Toda Cosa”, cuya versión más aceptada es la teoría M, construida con base en la teoría cuántica de las Supercuerdas, que remplaza las partículas puntuales, del Modelo Estándar, por cuerdas de naturaleza geométrica, en espacios multidimensionales, como fundamento de todo lo existente.

La Relatividad General, con su concepto de la pseudo fuerza de la gravedad y la Física Cuántica, con su concepto de las otras fuerzas fundamentales como fuerzas verdaderas de interacción, son teorías incongruentes e incompatibles. La teoría de la gravedad cuántica se ha tendido como puente entre ambos sin que se haya logrado éxito.

Se tiene, hoy en día, las teorías de la gravedinámica cuántica (QGD) para la fuerza de la gravedad en la escala de Planck, < 10^-33 de centímetro, del microcosmos y la Relatividad General para la fuerza de la gravedad en la escala del macrocosmos. En la escala del átomo debido su extrema debilidad la gravedad no cuenta y se aplica la Física Cuántica Pero, ni en los términos de la teoría de la Relatividad General, ni de las teorías métricas alternativas, ni de las teorías de la gravedad cuántica como la teoría de la Supergravedad, con base en el campo quántico, y en la teoría de “Toda Cosa”, con base en las supercuerdas, se tiene una teoría integral y universal de la gravedad cuántica. Por lo tanto, una teoría cuántica definitiva no existe tampoco sobre la onda gravitacional, a pesar de la cuantización en gravitones reales de la radiación gravitacional de origen geométrico, predicha por la Relatividad General.

En el 2001, Valery Nesvizhevsky del instituto Laue-Langevin encontró los efectos por primera vez de la gravedad del neutrón que se movió con saltos, desde una altura a otra, dentro de un campo de la gravitación, como es predicho por la gravedad cuántica. Y en 2006 la NASA ha planeado colocar en órbita terrestre el telescopio más grande del espacio del área del rayo gama con la intención de medir la interacción entre el gravitón virtual y los rayos gammas durante su viaje en el espacio.

Supongamos que la gravedad es también como las otras tres fuerzas fundamentales, una fuerza de interacción y por lo tanto la gravedad es una fuerza real y no una pseudo fuerza. "Dos partículas se atraen gravitacionalmente porque intercambian continuamente gravitones virtuales". Por lo tanto, la interacción gravitacional entre las partículas sucede a través del gravitón virtual infinitesimal que toda partícula existente, de su masa-energía, producen y con el cuál tienden ocupar al infinito todos los puntos del espacio tridimensional en todo el momento del tiempo, dando lugar al campo estático de la fuerza vectorial gravitacional, que debe generar las ondas de gravedad debido a una gran contribución de energía a este campo quizá por la transformación de energía mecánica de las pulsares binarios o de otros fenómenos microcósmicos de muy fuerte irradiación de energía. En la gravedad cuántica el gravitón real resultaría del gravitón virtual muy energético. La velocidad de los gravitones virtual y real debe ser igual en analogía con la teoría ortodoxa acerca de la igualdad de la velocidad entre los fotones virtual y real.

Sin embargo, con base en las ideas sobre la gravedad cuántica de origen material de Andrei Saharov, M Vasiliev, y K Staniukovich, en Bogotá, Colombia, en 1969, formulé y publiqué en el periódico “El Siglo” mi teoría sobre la velocidad superluminal de la gravedad. Aunque, hoy día, Staniukovich trabaja en la gravedad cuántica de origen geométrico. Los fundamentos de esta teoría son:

1. Todas las partículas existentes en la naturaleza poseen inercia, o sea, según el cuadri vector momento tanto las partículas de la materia con masa mayor que cero como las partículas de la energía con masa igual a cero.

2. Es una ley de la naturaleza la inversa dependencia de la velocidad de las partículas de la magnitud de su inercia.

3. La inercia de las partículas de la energía no es lo mismo que la inercia de las partículas de la materia. Mientras que la inercia en la materia se debe a la ley de acción-reacción entra la masa de las partículas de la materia y el vacío, en cambio, la inercia de la energía es debida a la ley de absorción-emisión entre el vacío y la energía de las partículas sin masa que componen las ondas electromagnética y gravitatoria. Las partículas interactúan con el vacío porque el vacío está repleto de campos de toda clase libres de sus fuentes. El vacío posee densidad de energía.

4. La inercia de la energía depende de la frecuencia de la absorción-emisión durante la propagación de las ondas en el vacío. El proceso de absorción por parte del vacío de la energía de las partículas reales de las ondas causa el paso de las partículas virtuales del vacío a partículas reales y el proceso de retorno de emisión de energía por parte del vacío es el paso de partículas reales del vacío a partículas virtuales. La absorción-emisión consume tiempo que contiene el paso de las ondas. Este mecanismo de interacción de las ondas de los campos electromagnético y gravitatorio con el vacío y su efecto sobre la velocidad de propagación de estas ondas es similar al mecanismo de interacción entre la onda electromagnética con los átomos de la materia y al efecto de reducción de su velocidad c, que en varios experimentos se ha logrado llevar a cero. La científica pionera Lene Hau, en febrero de 1999, en Cambridge, Massachusetts, USA la logro bajar a 17 metros por segundo y en el 2001, la luz fue parada por dos grupos distintos de científicos, en las universidades de Harvard y Colorado en Boulder, USA. En consecuencia, la contención de las ondas por el vacío es inverso dependiente de la frecuencia con que ocurra la absorción-emisión entre las ondas y el vacío. Esta inercia se incrementa tanto con la mayor energía de las partículas componentes de las ondas que aumenta su frecuencia de interacción con el vació, como con la mayor densidad de la energía del vacío que aumenta su interacción con las ondas. Por supuesto, la interacción de las ondas electromagnética y gravitatoria con los campos del vacío es dependiente de la energía de los fotones y gravitones.

5. Los valores máximos del equivalente en masa relativista de la energía del fotón real es menor que 10⁻⁵¹ gramos, de acuerdo con su cálculo más reciente del 2003, realizado por Jun Luo y sus colegas en la Universidad Huazhong de ciencia y tecnología en Wuhan, China y del gravitón real sería menor que 4,5 × 10⁻⁶⁶ gramos, estimada por S S Gershtein, A A Logunov y M A Mestvirishvili, en 1997, con base en los parámetros observados de la expansión del Universo y que es cerrado al valor de 0.5 × 10⁻⁶⁵ gramos estimado, en 1967, por los físicos rusos M, Vasiliev y K. Staniukovich.

6. El gravitón real de más alta energía en muchísimas veces menos energético que el fotón real de más baja energía. En promedio, la energía del gravitón es extremadamente más débil que los fotones de las ondas de radio más débiles, la frecuencia muchísimo más alta que la frecuencia de las ondas de radio y la longitud de onda gravitatoria es extremadamente más larga que la onda de radio más larga. Luego la velocidad del gravitón real es mayor que la velocidad del fotón real debido a que el gravitón es menos inercial que el fotón. También, la velocidad del gravitón virtual es mayor que la velocidad del gravitón real y la velocidad del fotón virtual es mayor que la velocidad del fotón real por la misma causa. La partícula en la naturaleza con el menor monto de energía debe tener la velocidad más alta.

7. Para el vacío, con índice de refracción ≈1, la velocidad de gravedad es máximo 2,2222 × 10¹⁰ × c, de acuerdo con la ecuación de Cramer-Collins, ajustada por el autor con las consideraciones de Schaefer para la velocidad del fotón y la medición de Tom Van Flandern para la velocidad de la gravedad.

8. En los experimentos realizados desde 1992, en Colonia, Alemania el profesor Doctor Günter Nimtz, ha producido ondas electromagnéticas muy débiles que se propagan superluminalmente. Nimtz las explica como fotones virtuales. Estas son ondas evanescentes, porque su número de onda es un valor imaginario y se producen por el paso de microondas a través de barreras fotónicas dieléctricas que son de dos tipos. El primer tipo de barrera, está constituido por la parte central de las ondas guías, que es una sección suficientemente estrecha, menos de la mitad de la longitud de onda en ambas direcciones, perpendicular a la propagación, por la que sólo pasan las frecuencias de onda más bajas. El otro tipo de barrera son los prismas dobles en los cuales las microondas sufren reflexión total dentro del prisma de entrada y el residuo que logra refractarse pasa a través de un hueco de aire al prisma de salida. Las ondas evanescentes en su paso por la barrera no gastan tiempo, ya que no presentan cambio de fase, y es la causa de sus velocidades superluminales que en ambos casos resultan de la refracción con límite máximo del .001 de la energía de la onda fuente. Por lo tanto, al parecer Nimtz ha encontrado que los fotones virtuales poseen velocidades superluminales que superan varias veces la velocidad c del fotón real, que coincide con el resultado del experimento de Walker.

9. En el 2001, en el campo electromagnético, o sea, para el fenómeno de la energía electromagnética, los físicos Dimitri Nanopoulos de “Theoretical Physics Division of the Academy of Athens”, en Grecia, Nikolaos Mavromatos de “King's Collage”, en Londres, y John Ellis de “European Center for Particle Physics (CERN)”, en Génova, descubrieron una nueva expresión para la velocidad de la luz, la que depende de su frecuencia, es decir, de su energía de acuerdo con la relación a mayor energía menor velocidad. Este descubrimiento será confirmado en el proyecto GLAST, que se iniciará con la puesta en órbita terrestre, por la NASA, del telescopio de "Gamma-ray Large Area Space", actualmente programado para el otoño del 2007. Dice Nanopoulos: "Con nuestros cálculos, encontramos que la velocidad de la luz es dependiente de la frecuencia. Pero un cambio en la velocidad usual de la luz de 186,282 millas por segundo es sensible solamente para la luz que viene de los objetos astronómicos situados muy lejos de la tierra, por lo que esta dependencia de la velocidad de la frecuencia no se ha notado hasta ahora.". "una forma para probar experimentalmente nuestra hipótesis es considerar galaxias u otros objetos en el cielo que estén muy lejos de nosotros". "Entonces recogemos los fotones (partículas de la luz) emitidos simultáneamente por estas fuentes, y miramos diferencias de los tiempos de llegada en un detector en la tierra entre los fotones de diversas frecuencias. Los fotones de frecuencias más altas deben venir más tarde."

10. En el 2007, en el proyecto GLAST, la NASA establecerá si los rayos gamma, debido a su alta inercia, al interactuar con el campo gravitatorio cuántico, viajan en el vacío bajo c. Lo contrario también deberá ser cierto, entonces la NASA indirectamente probará mi teoría que expuse en 1969, acerca que el gravitón posee mayor velocidad que el fotón, porque el gravitón tiene menor energía, o sea, menor inercia y el gravitón también interactúa con el campo gravitacional.

En las siguientes obras del autor se desarrollan los fundamentos acerca de los temas anteriores:

[http://www.geocities.com/physic1525/velocidadgrave.htm Una velocidad mayor que la de la luz, por Alfonso León Guillén Gomez. Diciembre, 1969- Febrero 1970.

[http://www.geocities.com/physic1525/MAREAS.htm Propuesta para la realización de un experimento que sirva para medir la velocidad de propagación de la gravitación según las mareas, por Alfonso León Guillén Gomez. Septiembre, 1993.

[http://www.geocities.com/physic1525/velograve.html La gravedad, por Alfonso León Guillén Gomez. Agosto, 1995.

[http://www.geocities.com/physic1525/GRAV.htm Los experimentos indican que la velocidad de la gravedad es mínimo 20 mil millones veces c, por Alfonso León Guillén Gomez. Febrero, 2001.

[http://www.geocities.com/physic1525/Superluminal.htm Velocidades superfotónicas, por Alfonso León Guillén Gomez. Octubre, 2001.

[http://www.geocities.com/physic1525/inerciaenergia.html La ley de la inercia de la energía y la velocidad de la gravedad, por Alfonso León Guillén Gomez. Octubre, 2004.

[http://www.geocities.com/physic1525/gravedadesfuerza.html La gravedad si es una fuerza, por Alfonso León Guillén Gomez. Octubre, 2006.