De ce gravitația ne trage în jos și nu în sus?

De ce gravitația ne trage în jos și nu în sus?

Gravitația este motivul pentru care obiectele cu masă sau energie sunt atrase unele de altele. Acesta este motivul pentru care merele cad pe Pământ și planetele se învârt în jurul stelelor.

Magneții atrag unele tipuri de metale, dar le pot împinge și pe altele. Deci, cum simți pur și simplu atracția gravitației?

În 1915, Albert Einstein a descoperit răspunsul când și-a publicat teoria relativității generale. Motivul pentru care gravitația te trage spre Pământ este că toate obiectele cu masă, precum Pământul nostru, îndoaie și îndoaie de fapt țesătura universului, numită spațiu-timp. Această îndoire este ceea ce se simte gravitația.

Ce este spațiu-timp?

Înainte de a intra în lumea complexă a gravitației, trebuie să înțelegeți spațiu-timp.

Spațiul-timp este exact ceea ce sună: cele trei dimensiuni ale spațiului – lungime, lățime și înălțime – combinate cu cea de-a patra dimensiune – timpul. Folosind niște matematici strălucitoare, Einstein a fost prima persoană care a realizat că legile fizicii funcționează în univers Spațiul și timpul sunt îmbinate împreună.

Aceasta înseamnă că spațiul și timpul sunt legate – dacă te miști foarte repede prin spațiu, timpul încetinește pentru tine în comparație cu cineva care se mișcă încet. Acesta este motivul pentru care astronauții – care se mișcă foarte repede în spațiu – Ei îmbătrânesc puțin mai încet decât oamenii de pe Pământ.

Pământul îndoaie spațiu-timp astfel încât să cadă mai degrabă spre Pământ decât departe de el. Credit: Tokamak / Wikimedia Commons, CC BY-SA

Materialul este ceea ce face puțurile gravitaționale, nu dealurile gravitaționale

Amintiți-vă, gravitația este ideea că obiectele din univers sunt atrase unele de altele, deoarece spațiu-timp este curbat și curbat. Când Einstein a venit cu relativitatea generală, el a arătat că toate obiectele din univers pot îndoi spațiu-timp – în termeni fizici obiectele sunt masă și energie.

Deoarece mintea ta gândește de obicei la lume în trei dimensiuni, este cu adevărat dificil să te gândești la cele patru dimensiuni ale spațiu-timpului ca o singură idee. Așadar, pentru a fi mai ușor de vizualizat, imaginați-vă suprafața unei trambuline. Dacă nu este nimic pe el, este plat. Dar dacă stai pe trambulină, aceasta se întinde în jurul picioarelor tale și formează o vale când ești în centru. Dacă există o minge pe trambulină, aceasta se va rostogoli spre picioarele tale.

Gravitația funcționează similar cu modul în care obiectele se rotesc spre picioarele tale dacă stai pe o trambulină.

Acesta este un exemplu bidimensional al modului în care funcționează spațiu-timp. Masa ta întinde trambulina, creând ceea ce se numește un puț gravitațional în care mingea se rostogolește. Acest lucru este foarte asemănător cu modul în care gravitația unui obiect greu – cum ar fi Pământul – trage spre el obiecte precum tine și mine.

Și pentru a face lucrurile și mai ciudate, deoarece spațiul și timpul sunt conectate, Timpul este prelungit și din cauza obiectelor grele!

În filmul Interstellar, personajele merg pe o planetă din apropiere Gaură neagrăCât timp sunt acolo, îmbătrânesc mai încet decât toți ceilalți.

Cu cât ești mai greu, cu atât părțile laterale ale trambulinei vor fi mai abrupte. De aceea, obiectele cu adevărat masive din univers – cum ar fi Soarele sau găurile negre – au o atracție gravitațională mai puternică decât cea a Pământului.

Deci de ce te trage gravitația în jos și nu te împinge departe?

Imaginați-vă că cineva a intrat sub o trambulină și a împins-o în sus. Mingea se va rostogoli! Acesta va fi un deal gravitațional, nu o fântână gravitațională. Din câte știu oamenii de știință, materia – sau obiectele – fac întotdeauna puțuri gravitaționale, nu dealuri gravitaționale. Oamenii de știință își pot imagina obiecte făcute din materie sau energie exotică care ar provoca o împingere gravitațională în spațiu, dar până acum nimeni nu a găsit nimic care ar putea provoca o împingere gravitațională departe de Pământ.

Scris de Mario Boronda, profesor asociat de fizică, Oklahoma State University.

Adaptat după un articol publicat inițial în Conversaţie.