3.19 Desviación gravitatoria vs refracción en materiales — Frontera entre la geometría de fondo y la respuesta del medio

Inicio ／ Capítulo 3: Universo Macroscópico

I. Ideas clave (mapa para el lector)

• Desviación gravitatoria: La luz recorre un camino geométricamente más largo en un fondo “más tenso”. Cerca de cuerpos masivos aumenta la tensión de fondo, también el límite local de propagación, y los rayos se curvan hacia el lado más “tenso”. Como la geometría alarga la trayectoria, el tiempo total de viaje suele crecer. El efecto es acromático y se aplica a varios mensajeros: fotones, ondas gravitacionales, etc.
• Refracción en materiales: Dentro de un medio, la luz se acopla repetidamente a cargas ligadas; su velocidad efectiva disminuye y aparece dispersión (cada color se desvía de manera distinta). Surgen además absorción, dispersión en el sentido de scattering y ensanchamiento de pulsos; los cambios de trayectoria se dan en las interfaces y dentro del material.

II. Diferencias esenciales (cuatro tarjetas de “línea divisoria”)

1. ¿Hay dispersión?
   • Desviación gravitatoria: acromática; todas las bandas se curvan y se retrasan juntas.
   • Refracción en materiales: fuertemente dispersiva; el azul y el rojo presentan ángulos distintos y el orden de llegada del pulso se desparrama.
2. ¿De dónde sale el tiempo extra?
   • Desviación gravitatoria: el límite local es más alto, pero la ruta curva es más larga; domina el término de longitud de camino.
   • Refracción en materiales: la propagación efectiva es más lenta por ciclos de pausa–re-emisión, con absorción o multiescattering añadidos.
3. Energía y coherencia
   • Desviación gravitatoria: cambio principalmente geométrico; pérdidas de energía despreciables; la coherencia se conserva mejor.
   • Refracción en materiales: absorción, ruido térmico y decoherencia ensanchan los pulsos y atenúan las franjas de interferencia.
4. Objeto de aplicación
   • Desviación gravitatoria: rige para fotones, ondas gravitacionales y neutrinos bajo la misma regla geométrica y con la misma dirección.
   • Refracción en materiales: afecta sobre todo a ondas electromagnéticas que se acoplan a la materia; las ondas gravitacionales casi “no notan” el vidrio.

III. Dos cortes transversales

1. Desviación gravitatoria (geometría de fondo)
   • Escena: proximidad de galaxias, agujeros negros y cúmulos.
   • Aspecto: los rayos se arquean hacia el lado “tenso”; el lente gravitacional fuerte produce imágenes múltiples y arcos, el débil provoca cizalla y convergencia.
   • Cronometría: varias rutas de una misma fuente generan retrasos acromáticos; las bandas se desplazan “más temprano–más tarde” al unísono.
   • Diagnóstico: comparar retrasos y ángulos de desvío entre bandas y mensajeros; si los corrimientos coinciden y los cocientes permanecen estables, favorecemos la geometría.
2. Refracción en materiales (respuesta del medio)
   • Escena: vidrio, agua, nubes de plasma y capas de polvo.
   • Aspecto: el ángulo refractado depende de la longitud de onda; aparecen reflexión, scattering y absorción.
   • Cronometría: ensanchamiento notable del pulso; en plasmas, las frecuencias bajas se retrasan más; surge una curva de dispersión nítida.
   • Diagnóstico: sustraer los antefondos materiales conocidos; si queda dispersión residual, buscar medios no modelados. Si desaparece la dispersión pero persiste un desplazamiento común, volver a una explicación geométrica.

IV. Criterios observacionales y lista práctica

• Codetección multibanda: si óptico–infrarrojo cercano–radio, en un mismo trayecto, muestran curvatura o retraso comunes sin dispersión marcada, priorizar la desviación gravitatoria.
• Contraste multimensajero: si fotones y ondas gravitacionales (o neutrinos) de un mismo evento se desplazan en la misma dirección y con amplitud comparable, la causa es la geometría de fondo y no la dispersión material.
• Diferenciación multiimagen (lente fuerte): restar curvas de luz entre imágenes de la misma fuente elimina la variabilidad intrínseca; si los residuos siguen siendo acromáticos y correlacionados, apuntan a diferencias geométricas de camino.
• Curva de ensanchamiento de pulsos: si el tiempo de llegada se abre sistemáticamente con la frecuencia y cae la coherencia, atribuir a dispersión y absorción del medio.

V. Respuestas rápidas a dudas comunes

1. ¿La luz va más lenta cerca de un cuerpo masivo?
   • Localmente: el límite de propagación es más alto.
   • A gran distancia: la ruta curva es más larga, por lo que el tiempo total suele crecer. Son magnitudes distintas; no hay contradicción.
2. ¿Puede la refracción material imitar un lente gravitacional?
   Difícil sostenerlo en bandas amplias y entre mensajeros: los medios dispersan y decoheren, mientras que el lente gravitacional es acromático y multimensajero.
3. ¿Basta con un solo canal espectral?
   Es arriesgado. La estrategia robusta combina multibanda + multimensajero + diferenciación multiimagen.

VI. Puentes con otras secciones del libro

• Con §1.11 Gravedad Estadística de la Tensión (STG): la desviación gravitatoria es la manifestación “guiada por la pendiente”.
• Con §1.12 Ruido de Fondo de la Tensión (TBN): a menudo se observa “primero ruido, luego fuerza”: el fondo se eleva y después se profundizan los términos geométricos.
• Con §8.4 corrimiento al rojo (Redshift): los cambios acromáticos de frecuencia y cronometraje acumulados en trayectos largos son “términos de camino” de la geometría de fondo y su evolución.
• Con §8.6 Fondo Cósmico de Microondas (CMB): la imagen temprana de “placa + revelado” requiere efectos de fondo acromáticos; hay que pelar de forma sistemática los antefondos materiales.

VII. En síntesis

• En una línea: la desviación gravitatoria reconfigura la ruta; la refracción en materiales cambia la “sensación del pie” dentro del medio.
• Qué revisar: dispersión, coherencia, diferenciación multiimagen y consistencia multimensajero.
• Método: asignar los “desplazamientos comunes” a la geometría de fondo y el “ensanchamiento dispersivo” a la respuesta del medio, y registrar ambos en un mismo mapa de tensión de fondo.