¿Es posible calcular la fuerza normal en la Relatividad General (RG)?
En la mecánica clásica, la fuerza normal es una reacción perpendicular a la superficie que evita la penetración entre dos cuerpos. En Relatividad General (RG), sin embargo, no se habla de fuerzas en el mismo sentido. La gravedad no es una fuerza, sino una consecuencia de la curvatura del espacio-tiempo. Un cuerpo en caída libre sigue una geodésica, una línea recta en ese espacio-tiempo curvo.
Cuando un cuerpo está en reposo sobre una superficie, en realidad no está en caída libre. La superficie le impide seguir su geodésica natural, ejerciendo sobre él una aceleración hacia arriba. Esta aceleración se puede calcular mediante el cuatro-vector de aceleración.
Esta expresión cuantifica cuánto se desvía el cuerpo de su trayectoria libre. La «fuerza normal» en RG no aparece como campo fundamental, sino como efecto emergente de esta desviación sostenida por las fuerzas internas del material de la superficie, principalmente de origen electromagnético.
¿Puede surgir curvatura negativa o fuerza repulsiva si se incluye la compresión en el tensor energía-impulso?
Sí. El tensor energía-impulso incluye no solo densidad de energía, sino también presiones internas. En situaciones de alta compresión, estas presiones pueden modificar la curvatura del espacio-tiempo y generar efectos repulsivos locales.
Ejemplos:
- En la inflación cósmica, una presión negativa genera aceleración de la expansión.
- En estrellas de neutrones, presiones internas extremas detienen el colapso gravitacional.
Por tanto, las presiones (o compresiones) contenidas en rl tensor energía-impulso pueden generar geometrías que, desde ciertos marcos, se interpretan como fuerzas repulsivas.
¿Es la RG una teoría completa del campo gravitacional si no explica el reposo?
La RG explica con brillantez el movimiento en caída libre, pero no describe de forma autónoma el reposo bajo acción gravitatoria. El reposo requiere una fuerza que impida seguir la geodésica, y esa fuerza no es gravitatoria, sino electromagnética, estructural, material.
Esto muestra que la RG no es una teoría unificada, sino una teoría de la geometría gravitacional. Para explicar el reposo, necesita complementarse con la física del estado sólido, la termodinámica y el electromagnetismo. Desde una perspectiva emergente funcional, este es precisamente el punto de partida para unificar.
¿La respuesta local a la compresión se parece a las fuerzas que detienen el colapso gravitacional?
Sí. Son la misma categoría de fenómenos a diferente escala:
- En un cuerpo sobre el suelo, las redes de átomos ejercen presiones electromagnéticas que equilibran la gravedad.
- En una estrella, las presiones de degeneración de electrones o neutrones equilibran la gravedad.
En ambos casos, hay un equilibrio entre la atracción gravitatoria y una respuesta interna repulsiva de origen electromagnético-nuclear.
¿La Tierra debería colapsar por su propia gravedad si no existiera una fuerza contraria?
Exacto. La gravedad interna de la Tierra debería llevarla al colapso si no fuera por la repulsión estructural de las fuerzas electromagnéticas que mantienen separadas sus capas atómicas.
La RG por sí sola no incluye esas fuerzas. Son necesarias para que exista estabilidad. La geometría sola no explica la forma estable de la materia: requiere el acoplamiento funcional con la física de la materia.
¿Engels tenía razón al afirmar que la atracción no puede existir sin repulsión?
Desde la física emergente, sí. La estabilidad de cualquier sistema material requiere un equilibrio entre fuerzas atractivas y repulsivas.
- En los átomos: equilibrio entre protones y electrones.
- En los cuerpos: equilibrio entre gravedad y presión interna.
Engels, desde una perspectiva dialéctica, intuyó algo que la física posterior ha confirmado en distintos marcos: la atracción no actúa en el vacío, siempre hay una respuesta funcional contraria que estructura el universo observable.
Hipótesis desde la Gravedad Emergente Funcional (GEF)
Desde la Gravedad Emergente Funcional, todo lo anterior se reformula:
- La «fuerza normal» es un flujo de energía funcional emergente del acoplamiento electromagnético del cuerpo con el suelo.
- La gravedad es también un flujo funcional, pero descendente.
- El reposo es el resultado de un acoplamiento estable entre estos dos flujos, donde el flujo descendente (gravitatorio) es equilibrado por un flujo ascendente (estructural).
El colapso gravitacional solo ocurre cuando falla el equilibrio funcional entre estos flujos. La GEF interpreta la estabilidad de la Tierra, de las estrellas e incluso de un cuerpo apoyado sobre el suelo como un estado funcional de máximo acoplamiento, no como una coincidencia de fuerzas.
Conclusión
De la misma forma que la estabilidad del átomo llevó a la hipótesis de los estados estacionarios, la estabilidad de los cuerpos macroscópicos nos lleva a la hipótesis de una «gravedad repulsiva» de origen estructural. Esta repulsión no es una nueva fuerza fundamental, sino el rostro funcional de la materia cuando se reorganiza para sostener el equilibrio del universo visible.
