Kodėl gravitacija traukia mus žemyn, o ne aukštyn?

Gravitacija yra priežastis, kodėl objektai, turintys masę ar energiją, traukia vienas kitą. Štai kodėl obuoliai krenta į Žemę, o planetos sukasi aplink žvaigždes.

Magnetai pritraukia kai kurių tipų metalus, bet taip pat gali atstumti kitus. Taigi kaip jūs tiesiog jaučiate gravitacijos trauką?

1915 m. Albertas Einšteinas atrado atsakymą, kai paskelbė savo bendrosios reliatyvumo teoriją. Priežastis, kodėl gravitacija traukia jus link Žemės, yra ta, kad visi masę turintys objektai, kaip ir mūsų Žemė, iš tikrųjų lenkia ir lenkia visatos audinį, vadinamą erdvėlaikiu. Šis posūkis yra toks, kaip jaučiasi gravitacija.

Kas yra erdvėlaikis?

Prieš įeidami į sudėtingą gravitacijos pasaulį, turite suprasti erdvės laiką.

Erdvė-laikas yra būtent tai, kaip skamba: trys erdvės dimensijos – ilgis, plotis ir aukštis – kartu su ketvirtąja dimensija – laiku. Pasitelkęs puikią matematiką, Einšteinas buvo pirmasis žmogus, kuris suprato, kad visatoje veikia fizikos dėsniai. Erdvė ir laikas susilieja.

Tai reiškia, kad erdvė ir laikas yra susiję – jei jūs labai greitai judate erdvėje, laikas jums sulėtėja, palyginti su tuo, kas juda lėtai. Štai kodėl astronautai, kurie kosmose juda labai greitai, Jie sensta šiek tiek lėčiau nei žmonės Žemėje.

Žemė išlenkia erdvėlaikį taip, kad krenta link Žemės, o ne nuo jos. Kreditas: Tokamak / Wikimedia Commons, CC BY-SA

Iš medžiagos susidaro gravitacijos šuliniai, o ne gravitacijos kalvos

Atminkite, kad gravitacija yra idėja, kad objektai visatoje traukia vienas kitą, nes erdvė-laikas yra išlenktas ir išlenktas. Kai Einšteinas sugalvojo bendrąjį reliatyvumą, jis parodė, kad visi visatos objektai gali sulenkti erdvėlaikį – fizikos terminais kalbant, objektai yra masė ir energija.

Kadangi jūsų protas paprastai galvoja apie pasaulį trimis dimensijomis, tikrai sunku galvoti apie keturias erdvės ir laiko dimensijas kaip apie vieną idėją. Taigi, kad būtų lengviau įsivaizduoti, įsivaizduokite batuto paviršių. Jei ant jo nieko nėra, jis yra plokščias. Bet jei stovite ant batuto, jis tęsiasi aplink jūsų pėdas ir sudaro slėnį, kai esate centre. Jei ant batuto yra kamuolys, jis riedės link jūsų kojų.

Gravitacija veikia panašiai kaip objektai rieda link jūsų kojų, jei stovite ant batuto.

Tai dvimatis pavyzdys, kaip veikia erdvė-laikas. Jūsų masė ištempia batutą, sukurdama vadinamąjį gravitacijos šulinį, kuriame rutulys rieda. Tai labai panašu į tai, kaip sunkaus objekto, pavyzdžiui, Žemės, gravitacija traukia link savęs tokius objektus kaip jūs ir aš.

Ir kad viskas būtų dar keistesnė, nes erdvė ir laikas yra susiję, Laikas pailgėja ir dėl sunkių daiktų!

Filmo „Tarpžvaigždinis“ veikėjai keliauja į netoliese esančią planetą Juodoji skylėBūdami ten, jie sensta lėčiau nei visi kiti.

Kuo sunkesnis būsite, tuo statesni bus batuto šonai. Štai kodėl tikrai masyvūs visatos objektai, tokie kaip Saulė ar juodosios skylės, turi stipresnę gravitacinę trauką nei Žemės.

Taigi kodėl gravitacija traukia tave žemyn, o neatstumia?

Įsivaizduokite, kad kažkas palindo po batutu ir jį pastūmė. Kamuolys nuriedės! Tai bus gravitacijos kalva, o ne gravitacijos šulinys. Kiek žino mokslininkai, materija arba objektai visada daro gravitacijos šulinius, o ne gravitacijos kalvas. Mokslininkai gali įsivaizduoti iš egzotiškos medžiagos ar energijos pagamintus objektus, kurie sukeltų gravitacinį postūmį į kosmosą, tačiau iki šiol niekas nerado nieko, kas galėtų sukelti gravitacinį stūmimą nuo Žemės.

Parašė Mario Boronda, Oklahomos valstijos universiteto fizikos profesorius.

Adaptuota iš straipsnio, iš pradžių paskelbto m Pokalbis.