Ce este Gravitația? Forța Ascunsă care Ne Guvernează Universul

Descoperă tainele gravitației, forța incredibilă care ne leagă de Pământ și guvernează întregul Univers! De la teoriile lui Aristotel și Newton la genialitatea lui Einstein, pornim într-o călătorie fascinantă de dezvăluire a secretele acestei forțe misterioase.

Gravitația este una dintre cele patru forțe fundamentale din Univers, alături de electromagnetism și de forțele nucleare puternice și slabe. În ciuda faptului că este omniprezentă și esențială pentru a ne menține picioarele pe Pământ , gravitația rămâne în mare parte un mister pentru oamenii de știință.

Oamenii de știință antici care încercau să descrie lumea au venit cu propriile explicații pentru a explica de ce cad lucrurile la pământ. Potrivit fizicianului Richard Fitzpatrick de la Universitatea din Texas, filozoful grec Aristotel a susținut că obiectele au o tendință naturală de a se deplasa spre centrul universului, despre care credea că este mijlocul Pământului.

Dar, mai târziu, luminile au deplasat planeta noastră din poziția sa inițială în spațiu. Politologul polonez Nicolas Copernic și-a dat seama că traiectoriile planetelor pe cer aveau mult mai mult sens dacă Soarele era centrul sistemului solar. Matematicianul și fizicianul britanic Isaac Newton a dezvoltat ideile lui Copernic și a ajuns la concluzia că, din moment ce Soarele atrage planetele, toate obiectele exercită o forță de atracție unele asupra altora.

În celebrul său tratat din 1687, Principiile matematice ale filozofiei naturale, Newton a descris ceea ce astăzi se numește legea gravitației universale. Aceasta se scrie de obicei sub forma::

Gravitația este puternică, dar nu prea puternică

Gravitația este cea mai slabă dintre forțele fundamentale. Bara magnetică va trage electromagnetic agrafa de hârtie în sus, depășind forța gravitațională a întregului Pământ. Fizicienii estimează că gravitația este de 10^40 de ori mai slabă decât electromagnetismul, potrivit Nova PBS .

Deși efectele gravitaționale sunt vizibile în mod clar la scara unor lucruri precum planetele, stelele și galaxiile, forța de gravitație între obiectele de zi cu zi este extrem de dificil de măsurat.

În 1798, fizicianul britanic Henry Cavendish a efectuat unul dintre primele experimente de înaltă precizie din lume pentru a încerca să determine cu exactitate valoarea lui G, constanta gravitațională, după cum se arată în Proceedings of the National Academy of Sciences Front Matter .

Cavendish a construit ceea ce se numea o balanță de torsiune prin atașarea a două bile mici de plumb la capetele unei grinzi suspendate orizontal de un fir subțire. Lângă fiecare dintre bilele mici a așezat o greutate sferică mare de plumb. Bilele mici de plumb erau atrase gravitațional de balanța grea de plumb, ceea ce făcea ca firul să se răsucească ușor, permițându-i să calculeze G.

În mod notabil, estimarea lui Cavendish pentru G a fost cu doar 1% mai mică decât valoarea sa acceptată în prezent de 6,674×10^-11 m^3/(kg*s^2). Se știe că majoritatea celorlalte constante universale au o precizie mult mai mare, dar, deoarece gravitația este atât de slabă, oamenii de știință trebuie să dezvolte echipamente incredibil de sensibile pentru a încerca să îi măsoare efectele. Până în prezent, o valoare mai precisă pentru G a scăpat instrumentelor lor.

Fizicianul germano-american Albert Einstein a adus următoarea revoluție în înțelegerea gravitației. Teoria sa a relativității generale a arătat că gravitația rezultă din curbura spațiu-timpului, ceea ce înseamnă că până și razele de lumină sunt curbate de obiectele extrem de masive.

Teoria lui Einstein a fost folosită pentru a sugera existența găurilor negre – corpuri cerești cu o masă atât de mare încât nici măcar lumina nu poate scăpa de pe suprafața lor. În apropierea unei găuri negre, legea gravitației a lui Newton nu descrie cu exactitate modul în care se mișcă obiectele, ci mai degrabă ecuațiile câmpului tensorial ale lui Einstein au prioritate.

De atunci, astronomii au descoperit găuri negre reale în spațiu, reușind chiar să fotografieze gaura neagră care se află în centrul galaxiei noastre. Alte telescoape au observat efectele găurilor negre în tot universul.

Potrivit Minute Physics, aplicarea legii gravitației lui Newton la obiecte extrem de ușoare, cum ar fi oamenii, celulele și atomii, rămâne neexplorată. Cercetătorii speculează că astfel de obiecte se atrag între ele folosind aceleași legi gravitaționale ca și planetele și stelele, dar, deoarece gravitația este atât de slabă, este greu de spus cu siguranță.

Poate că atomii sunt atrași gravitațional unii de alții cu o viteză de unitate la distanța lor la cub și nu la pătrat – instrumentele noastre moderne nu pot spune. Noi aspecte ascunse ale realității ar putea fi accesibile dacă am putea măsura forțele gravitaționale atât de mici.

Puterea eternă a misterului

Gravitația îi nedumerește pe oamenii de știință și în alte moduri. Modelul standard al fizicii particulelor, care descrie acțiunile a aproape toate particulele și forțele cunoscute, nu ia în considerare gravitația. În timp ce lumina este purtată de o particulă numită foton, fizicienii nu au nicio idee dacă există o particulă echivalentă pentru gravitație, numită graviton.

Unificarea gravitației într-un cadru teoretic cu mecanica cuantică, o altă descoperire importantă a comunității de fizicieni din secolul XX, rămâne o sarcină neterminată. O astfel de teorie a tuturor lucrurilor, după cum știm, s-ar putea să nu fie niciodată realizată.

Dar gravitația este în continuare folosită pentru a descoperi descoperiri monumentale. În anii 1960 și 1970, astronomii Vera Rubin și Kent Ford au arătat că stelele de la marginea galaxiilor se roteau mai repede decât era posibil. Era ca și cum o masă invizibilă le atrăgea gravitațional, dezvăluind materialul pe care acum îl numim materie întunecată.

În ultimii ani, oamenii de știință au reușit, de asemenea, să capteze o altă consecință a teoriei relativității a lui Einstein – undele gravitaționale emise atunci când obiecte masive, cum ar fi stelele neutronice și găurile negre , orbitează unele în jurul altora. Din 2017, Observatorul de unde gravitaționale cu interferometru laser (LIGO) a deschis o nouă fereastră către Univers, detectând un semnal extrem de slab al unor astfel de evenimente.

Vă mulțumim că ați citit! Dacă acest articol vi se pare util și interesant, vă rugăm să îl distribuiți pe rețelele de socializare pentru a fi citit și de alții. În acest fel ne ajutați și ne motivați să scriem mai multe articole interesante.