Защо гравитацията ни дърпа надолу, а не нагоре?

Защо гравитацията ни дърпа надолу, а не нагоре?

Гравитацията е причината, поради която обекти с маса или енергия се привличат един към друг. Ето защо ябълките падат на Земята и планетите се въртят около звезди.

Магнитите привличат някои видове метали, но могат и да отблъснат други. И така, как просто усещате силата на гравитацията?

През 1915 г. Алберт Айнщайн открива отговора, когато публикува теорията си за общата теория на относителността. Причината, поради която гравитацията ви дърпа към Земята, е, че всички обекти с маса, като нашата Земя, всъщност огъват и огъват тъканта на Вселената, наречена пространство-време. Това огъване е усещането на гравитацията.

Какво е пространство-време?

Преди да влезете в сложния свят на гравитацията, трябва да разберете пространство-времето.

Пространство-времето е точно това, което звучи: трите измерения на пространството – дължина, ширина и височина – комбинирани с четвъртото измерение – времето. Използвайки брилянтна математика, Айнщайн е първият човек, който осъзнава, че законите на физиката действат във Вселената Пространството и времето са слети заедно.

Това означава, че пространството и времето са свързани – ако се движите много бързо през пространството, времето се забавя за вас в сравнение с някой, който се движи бавно. Ето защо астронавтите – които се движат много бързо в космоса – Те остаряват малко по-бавно от хората на Земята.

Земята огъва пространство-времето, така че да пада към Земята, а не встрани от нея. Кредит: Токамак / Wikimedia Commons, CC BY-SA

Материалът е това, което прави гравитационни кладенци, а не гравитационни хълмове

Не забравяйте, че гравитацията е идеята, че обектите във Вселената се привличат един към друг, защото пространство-времето е извито и извито. Когато Айнщайн излезе с общата теория на относителността, той показа, че всички обекти във Вселената могат да огъват пространство-времето – от гледна точка на физиката обектите са едновременно маса и енергия.

Тъй като умът ви обикновено мисли за света в три измерения, наистина е трудно да мислите за четирите измерения на пространство-времето като една идея. И така, за да улесните визуализирането си, представете си повърхността на батут. Ако няма нищо върху него, значи е плосък. Но ако стоите на батута, той се простира около краката ви и образува долина, когато сте в центъра. Ако на батута има топка, тя ще се търкулне към краката ви.

Гравитацията работи подобно на това как предметите се търкалят към краката ви, ако стоите на батут.

Това е двуизмерен пример за това как работи пространство-времето. Вашата маса разтяга батута, създавайки това, което се нарича гравитационен кладенец, в който топката се търкаля. Това е много подобно на начина, по който гравитацията на тежък обект – като Земята – дърпа обекти като вас и мен към себе си.

И за да станат нещата още по-странни, тъй като пространството и времето са свързани, Времето се удължава и поради тежки предмети!

Във филма Interstellar героите отиват на близка планета Черна дупкаДокато са там, те остаряват по-бавно от всички останали.

Колкото по-тежки сте, толкова по-стръмни ще бъдат страните на батута. Ето защо наистина масивните обекти във Вселената – като Слънцето или черните дупки – имат по-силно гравитационно привличане от земното.

Така че защо гравитацията ви дърпа надолу, а не ви отблъсква?

Представете си, че някой влезе под батут и го бутна нагоре. Топката ще се изтърколи! Това ще бъде гравитационен хълм, а не гравитационен кладенец. Доколкото учените знаят, материята – или обектите – винаги създават гравитационни кладенци, а не гравитационни хълмове. Учените могат да си представят предмети, направени от екзотична материя или енергия, които биха накарали гравитацията да ви изтласка в космоса, но досега никой не е открил нещо, което да накара гравитацията да ви отблъсне от Земята.

Написано от Марио Боронда, доцент по физика, Държавен университет на Оклахома.

Адаптирано от статия, първоначално публикувана в Разговор.