zažíváme gravitaci každý živý okamžik našeho života, aniž bychom o tom opravdu přemýšleli. Ale co to je a důkladně to rozumíme?
zde stručně prozkoumáme naše současné chápání gravitace a zkoumáme, zda bychom ji mohli někdy uměle vytvořit ve vesmíru.
jak gravitace funguje na Zemi?
“ to, co jde nahoru, musí sestoupit,“ jak jde slavné pořekadlo. Ale proč? Co se děje a co způsobuje gravitaci?,
přestože jsme teprve začali chápat, co to je, tento jev byl uvažován po tisíciletí.
řečtí filozofové si například kdysi mysleli, že planety a hvězdy jsou součástí říše bohů. Podle jejich odhadu podléhali tomu, co nazývali „přirozený pohyb“.
i když koncept příliš nevyvinuli, jejich vysvětlení by v západním myšlení zůstalo převládající až do práce Galilea a Brahe v 16.století.,
jejich práce by pomohla vyvolat revoluci v našem chápání gravitace a hluboce by ovlivnila práci Isaaca Newtona.
související: 5 fakta o gravitaci
gravitace, jak Newton předpokládal, je síla, která udržuje zemi na oběžné dráze kolem Slunce. Jak si možná pamatujete z vašich dnů ve škole, gravitace má tendenci být definována jako:
“ síla, kterou planeta nebo jiné tělo kreslí objekty směrem k jejímu středu. Gravitační síla udržuje všechny planety na oběžné dráze kolem Slunce.“ – NASA.,
jinými slovy, cokoli s hmotou vyvíjí sílu na jakoukoli jinou věc s hmotou a má na ni vyvíjenou sílu. Čím větší je hmotnost objektů a čím kratší je vzdálenost mezi nimi, tím silnější je tah gravitačních sil, které na sebe vyvíjejí.
vždy, když budete skákat do vzduchu, náhodně zaklepat něco ze stolu nebo hodit míč v parku pro vašeho psa chytit, budete intuitivně vědět, následky svých činů., Všichni se nakonec vrátí na zem.
Einstein by později poskytl velmi odlišné vysvětlení než Newton pro gravitaci. Podle jeho teorií je gravitace výsledkem zakřivení v časoprostoru. Hmotnost objektu způsobuje, že prostor kolem něj se v podstatě ohýbá a zakřivuje. To narušuje cestu, kterou musí objekty (a světlo) procházet, a vytváří efekt, který nazýváme gravitací.
ve skutečnosti je jakýkoli objekt „chycen“ v gravitaci jiného nebeského těla ovlivněn, protože prostor, kterým se pohybuje, je zakřivený směrem k tomuto objektu.,
Einstein také představil koncept “ principu ekvivalence.“To uvádí, že gravitační a inerciální síly mají podobnou povahu a často nerozlišitelné.
Chcete-li to ilustrovat, představte si, že jste byli v raketové lodi bez oken, neschopní Zobrazit vnější vesmír z vašeho okolí. V tomto případě by nebylo možné zjistit, zda síla dolů, kterou máte pocit, že gravitace je skutečnou silou nebo důsledkem zrychlení rakety v určitém směru.
pochopení gravitace
rozumíme gravitaci?, Jednoduše řečeno, ano, a také ne. I když je to jeden z nejrozšířenějších přírodních jevů ve vesmíru, stále tomu nerozumíme.
jak jsme viděli, Isaac Newton a Einstein dosáhli významného pokroku v porozumění gravitaci, ale stále si nejsme zcela jisti, co to je, nebo jestli je to vlastně vůbec věc.
podle Einsteina je gravitace spíše důsledkem ohýbání časoprostoru než skutečná síla sama o sobě.
víme, že těla s hmotností jsou navzájem přitahována., Tato „síla“ je závislá na vzdálenosti a oslabuje, čím dál jsou těla.
je to také měřitelný jev a je jednou z nejslabších sil v přírodě. Přemýšlejte například o svém průměrném magnetu na ledničku. Ty jsou snadno schopny vzdorovat tahu gravitace z něčeho tak masivního jako země. Jste také schopni uniknout gravitačním účinkům, i když dočasně, jednoduše skokem.
zdá se však, že se tento vztah na kvantové úrovni úplně rozpadne. Zdá se, že se to nehodí a nevíme proč.,
Na velkém měřítku, naše současná teorie gravitace jsou velmi užitečné pro pomáhá předvídat chování velkých objektů, ale na teenie malé kvantové měřítku, současná teorie gravitace nefungují.
to je jeden z největších problémů ve fyzice dnes. Mnoho fyziků doufá, že jednoho dne vytvoří jednotnou teorii makro a kvantové fyziky, která pomůže vysvětlit, co se děje.
jak nám gravitace pomáhá?,
gravitace je jednou z nejzákladnějších sil ve vesmíru. Argumenty o tom, jak to funguje stranou, co je gravitace, to je velmi důležitým prvkem pro život na naší planetě.
gravitace je důvod, proč objekty na Zemi mají váhu a jednoduše se nevznáší do vesmíru. Pokud byste měli žít na planetě s menší hmotností, vážili byste Méně a byli schopni skákat mnohem výš.
gravitace také udržuje zemi v takzvané „zóně Goldilocks“ – vzdálenosti od našeho Slunce, kde může voda existovat v kapalné formě. To se stává životně důležité pro život.,
gravitace také pomáhá udržovat zemskou atmosféru na místě a poskytuje nám vzduch k dýchání. Například Mars je menší než polovina velikosti Země a kolem desetiny hmotnosti Země. Menší hmotnost znamená menší gravitační tah a ve skutečnosti je atmosféra Marsu jen asi 1/100th tak hustá jako země.
gravitace také hraje roli při udržování naší planety pohromadě. Gravitace je také to, co udržuje měsíc na oběžné dráze kolem Země. Gravitační tah měsíce táhne moře směrem k němu a způsobuje příliv oceánu.,
ale je zajímavé, že síla gravitace není stejná na všech místech na Zemi. Je o něco silnější na místech s mnohem větší hmotností pod zemí než na místech s menší hmotností.
víme to kvůli dvěma kosmickým lodím NASA a jejich misi Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE).
Podle NASA, mise GRACE „detekuje malé změny gravitace v průběhu času. Tyto změny odhalily důležité podrobnosti o naší planetě., GRACE například sleduje změny hladiny moře a dokáže detekovat změny v zemské kůře způsobené zemětřesením.“
lze vytvořit gravitaci?
jak jsme již viděli, Einstein navrhl, že gravitace je ve skutečnosti důsledkem zkreslení časoprostoru způsobeného různými těly. Z tohoto důvodu by mělo být možné vyvinout umělou gravitaci, alespoň v prázdném prostoru.
to, co je potřeba, je poskytnout prostředek zrychlení v jednom směru, který by měl podle Einsteina vyvolat účinek podobný gravitaci., To lze provést lineárním zrychlením, jako je raketa, nebo pomocí momentu hybnosti, tj.
toto je běžné téma v mnoha sci – fi knihách a filmech. Přemýšlejte o rotující kosmické lodi v roce 2001: například Vesmírná odysea.
Tak dlouho, dokud loď je dost velká, to by měl být schopen produkovat sílu na jeho obyvatele, že by bylo téměř k nerozeznání od gravitace na Zemi., Nebylo by to úplně stejné, ačkoli, protože velké Coriolisovy síly by byly také přítomny, a věci by padaly v křivkách místo přímých čar.
to má také některé inherentní problémy. Čím rychleji se něco zrychluje, tím větší je gravitační tah, nebo G-síly, na cestující.
to není problém pro stacionární plavidla, jako je kosmická stanice, ale pro lodě, které by musely cestovat na velké vzdálenosti při vysoké akceleraci, by to mohlo být pro posádku katastrofické.,
Pokud by plavidlo mělo cestovat pouze malým zlomkem rychlosti světla, posádka by pravděpodobně zažila něco nad 4 000 gs. To znamená, že podle článku v Forbes, více než 100 krát zrychlení potřebné k zabránění průtoku krve ve vašem těle – – pravděpodobně není ideální.
předpokládalo se, že to lze obejít pomocí elektromagnetů a vodivých „podlah“ na lodích, ale stále byste měli problém s „sestupnou“ silou. Pravděpodobně neexistuje způsob, jak „chránit“ posádku před účinky gravitace při vysokých rychlostech ve vesmíru.,
jediným způsobem, jak se s tím v budoucnu vypořádat, může být vývoj nějaké formy negativního nebo antigravitačního pole. Nicméně, stejně jako všechny hmoty, máme alespoň nějakou pozitivní hmotnost, takže bychom potřebovali způsob, jak vytvořit negativní gravitační hmotu.
Toto je přesně to, co se pracuje na ALFA experimentu v CERN. Vědci pracují s zachycenými atomy antihydrogenu, protějškem antihmoty vodíku.,
přesným porovnáním vodíku a antihydrogenu experiment doufá, že bude studovat základní symetrie mezi hmotou a antihmotou. Nakonec by to mohlo vést k měření gravitačního zrychlení antihmoty.
Pokud se zjistí, že antihmota urychluje v přítomnosti gravitačního pole na povrchu Země, na zápornou hodnotu (např. hodnotu jinou než +9,8 m/s2), to by teoreticky umožnit výstavbu gravitační dirigent chránit sami sebe od gravitační síly.,
podle Forbes: „pokud se stane dostatečně citlivým, mohli bychom měřit, jakým způsobem spadá do gravitačního pole. Pokud spadne, stejně jako normální hmota, pak má pozitivní gravitační hmotnost a nemůžeme ji použít k vytvoření gravitačního vodiče. Ale pokud spadne do gravitačního pole, změní to všechno. S jediným experimentálním výsledkem by se umělá gravitace náhle stala fyzickou možností.“
Pokud bude úspěšný, to může také otevřít dveře pro gravitační kondenzátor vytvořit jednotný umělé gravitační pole., Dokonce by teoreticky mohlo umožnit vytvoření „warp pohonu“ – způsobu, jak deformovat časoprostor.
dokud však nezjistíme částice nebo sadu částic, které mají negativní gravitační hmotnost, umělá gravitace bude možná pouze mechanickými prostředky, jako je zrychlení atd.
Leave a Reply