életünk minden egyes élő pillanatában megtapasztaljuk a gravitációt anélkül, hogy valóban gondolkodnánk rajta. De mi az, és alaposan megértjük?
itt röviden áttekintjük a gravitáció jelenlegi megértését, és megvizsgáljuk, hogy valaha is mesterségesen létrehozhatjuk-e az űrben.
hogyan működik a gravitáció a Földön?
“ami felmegy, le kell jönnie”, ahogy a híres mondás megy. De miért? Mi folyik itt, és mi okozza a gravitációt?,
bár csak igazán kezdtük megérteni, mi az, a jelenséget évezredek óta gondolkodják.
görög filozófusok például egyszer azt hitték, hogy a bolygók és csillagok az istenek birodalmának részei. Becslésük szerint “természetes mozgásnak”nevezték őket.
bár ezen túl nem fejlesztették ki a koncepciót, magyarázatuk továbbra is uralkodó marad a nyugati gondolkodásban, amíg a Galileo és Brahe munkája a 16.században.,
munkájuk segítene forradalmat kelteni a gravitáció megértésében, és mélységesen befolyásolná Isaac Newton munkáját.
kapcsolódó: 5 észbontó tények a gravitációról
a gravitáció, ahogy Newton állította, az az erő, amely a Földet a Nap körüli pályán tartja. Amint talán emlékszel az iskolai napjaidról, a gravitáció általában a következőképpen definiálható:
” az erő, amellyel egy bolygó vagy más test tárgyakat vonz a középpontja felé. A gravitációs erő az összes bolygót a Nap körüli pályán tartja.”- NASA.,
más szóval, bármi, ami tömeggel rendelkezik, erőt fejt ki bármely más dologra, tömeggel, és van rá erő. Minél nagyobb a tárgyak tömege, annál rövidebb a köztük lévő távolság, annál erősebb a gravitációs erők húzása, amelyeket egymásra gyakorolnak.
amikor felugrasz a levegőbe, véletlenül leüt valamit az asztalról, vagy dobjon egy labdát a parkban, hogy elkapja kutyáját, akkor intuitív módon ismeri a tetteid következményeit., Végül mindannyian visszatérnek a földre.
Einstein később nagyon más magyarázatot adna, mint Newton a gravitációra. Elméletei szerint a gravitáció a téridő görbületének eredménye. Egy tárgy tömege miatt a körülötte lévő tér lényegében meghajlik és görbül. Ez torzítja azt az utat, amelyen az objektumoknak (és a fénynek) át kell haladniuk, létrehozva azt a hatást, amelyet gravitációnak nevezünk.
valójában minden olyan tárgy, amely egy másik égitest gravitációjában “fogott”, befolyásolja, mert az áthaladó tér az objektum felé hajlik.,
Einstein bevezette az “egyenértékűség elve” fogalmát is.”Ez azt állítja, hogy a gravitációs és inerciális erők hasonló természetűek és gyakran megkülönböztethetetlenek.
ennek illusztrálására képzelje el, hogy egy rakétahajóban volt, ablak nélkül, nem tudta megtekinteni a külső univerzumot a környezetéből. Ebben az esetben lehetetlen lenne megmondani, hogy a lefelé irányuló erő, amelyet gravitációnak érzel, valódi erő vagy a rakéta egy adott irányba történő gyorsulásának következménye.
A gravitáció megértése
teljesen megértjük a gravitációt?, Egyszerűen fogalmazva, igen, valamint nem. Bár ez az univerzum egyik legszélesebb körben tanulmányozott természeti jelensége,még mindig nem igazán értjük.
mint láttuk, Isaac Newton és Einstein jelentős előrehaladást ért el a gravitáció megértésében, de még mindig nem vagyunk teljesen biztosak abban, hogy mi az, vagy valójában egy dolog.
Einstein szerint a gravitáció inkább a téridő hajlításának következménye, mint egy valódi erő saját jogán.
amit tudunk, az az, hogy a tömeggel rendelkező testek vonzódnak egymáshoz., Ez az” erő ” távolságfüggő, és gyengíti a távolabbi testeket.
Ez is mérhető jelenség, és a természet egyik leggyengébb ereje. Gondolj például az átlagos hűtőmágnesedre. Ezek könnyen képesek szembeszállni a gravitáció húzásával valami olyan hatalmas, mint a Föld. Ön is képes elkerülni a gravitáció hatásait, bár ideiglenesen, egyszerűen ugrással.
de ez a kapcsolat úgy tűnik, hogy teljesen lebomlik a kvantum szintjén. Csak úgy tűnik, hogy nem illik, és nem tudjuk, miért.,
a nagy léptékben a jelenlegi gravitációs elméleteink nagyon hasznosak a nagy tárgyak viselkedésének előrejelzéséhez, de a teenie apró kvantum skálán a jelenlegi gravitációs elméletek nem működnek.
Ez ma a fizika egyik legnagyobb kérdése. Sok fizikus azt reméli, hogy egy nap létrehoz egy egységes elméletet a makró-és kvantumfizikáról, amely segít megmagyarázni, mi folyik itt.
hogyan segít nekünk a gravitáció?,
a gravitáció az univerzum egyik legalapvetőbb ereje. Érvek arról, hogyan működik félre, bármi legyen is a gravitáció, ez egy nagyon fontos elem a bolygónk életében.
a gravitáció az oka annak, hogy a földön lévő tárgyak súlyosak, és nem egyszerűen lebegnek az űrbe. Ha egy olyan bolygón élnél, ahol kevesebb a tömeg, akkor kisebb a súlyod, és sokkal magasabbra tudsz ugrani.
a gravitáció a Földet az úgynevezett “Goldilocks zónában” is tartja-a Naptól való távolság, ahol a víz folyékony formában létezhet. Ez csak így történik, hogy létfontosságú az élet.,
a gravitáció segít a Föld légkörének a helyén tartásában is, levegőt biztosítva számunkra. A Mars például a Föld méretének kevesebb mint a fele, a Föld tömegének pedig körülbelül egytizede. A kisebb tömeg kevesebb gravitációs vonzást jelent, és valójában a Mars légköre csak 1/100-as sűrűségű, mint a Földé.
a gravitáció szintén szerepet játszik bolygónk összetartásában. A gravitáció az is, ami a holdat a Föld körüli pályán tartja. A Hold gravitációs vonzása a tengereket felé húzza, ami az óceán árapályát okozza.,
de érdekes módon a gravitáció ereje nem egyenlő a Föld minden helyén. Ez valamivel erősebb olyan helyeken, ahol sokkal több tömeg van a föld alatt, mint a kevesebb tömegű helyeken.
ezt két NASA-űrhajó és a gravitációs visszaszerzés és Klímakísérlet (GRACE) küldetése miatt tudjuk.
a NASA szerint a GRACE misszió ” apró gravitációs változásokat észlel az idő múlásával. Ezek a változások fontos részleteket tártak fel bolygónkról., A GRACE például figyeli a tengerszint változásait, és képes érzékelni a földrengések által előidézett földkéreg változásait.”
létrehozható-e a gravitáció?
mint már láttuk, Einstein azt javasolta, hogy a gravitáció valójában a különböző testek által okozott téridő torzulásának következménye. Ezért lehetővé kell tenni a mesterséges gravitáció kifejlesztését, legalábbis a tér ürességében.
szükséges egy olyan gyorsulási eszköz biztosítása egy irányba, amelynek Einstein szerint a gravitációhoz hasonló hatást kell kifejtenie., Ezt lineáris gyorsulással, például rakétával vagy szög lendülettel, azaz centripetális hatással vagy gyorsulással lehet megtenni.
Ez sok sci-fi könyvben és filmben gyakori téma. Gondolj a forgó űrhajóra 2001-ben: például egy Űrodüsszeia.
mindaddig, amíg a hajó elég nagy, képesnek kell lennie arra, hogy olyan erőt termeljen utasain, amely szinte megkülönböztethetetlen a föld gravitációjától., Ez azonban nem lenne teljesen ugyanaz, mert nagy Coriolis-erők is jelen lennének, és a dolgok egyenes vonalak helyett görbékben esnének.
ennek is vannak benne rejlő problémái. Minél gyorsabban gyorsul valami, annál nagyobb a gravitációs húzás vagy a G-erők az utasokon.
Ez nem jelent problémát a helyhez kötött vízi járműveknél, mint egy űrállomás, de azoknál a hajóknál, amelyeknek nagy távolságra kell utazniuk nagy gyorsulással, katasztrofálisnak bizonyulhat a legénység számára.,
Ha a vízi jármű a fénysebességnek csak kis hányadán haladna, a legénység valószínűleg tapasztalna valamit, ami meghaladja a 4000 gs-t. Vagyis a Forbes cikke szerint több mint 100-szor nagyobb gyorsulás szükséges a test véráramlásának megakadályozásához-valószínűleg nem ideális.
feltételezték, hogy ezt elektromágnesekkel és vezetőképes “padlókkal” lehet megkerülni a hajókban, de továbbra is fennáll a “lefelé” erő problémája. Valószínűleg nincs olyan eszköz, amely” árnyékolja ” a legénységet a gravitáció hatásaitól az űrben nagy sebességgel.,
az egyetlen módja annak, hogy ezt a jövőben kezeljük, a negatív vagy anti-gravitációs mező valamilyen formája lehet. Azonban, mint minden anyag, van legalább néhány pozitív tömegünk, ezért szükségünk lenne egy módja annak, hogy negatív gravitációs tömeget hozzunk létre.
pontosan ezen dolgoznak a CERN ALPHA kísérletén. A kutatók a csapdába esett antihidrogén atomokkal, a hidrogén antianyag-ellenpárjával dolgoznak.,
a hidrogén és az antihidrogén pontos összehasonlításával a kísérlet az anyag és az antianyag közötti alapvető szimmetriák tanulmányozását reméli. Végső soron ez az antianyag gravitációs gyorsulásának méréséhez vezethet.
ha megállapítást nyer, hogy az antianyag a Föld felszínén lévő gravitációs mező jelenlétében negatív értéken (például +9,8 m/s2-től eltérő értéken) gyorsul fel, ez elméletileg lehetővé tenné egy gravitációs vezető felépítését, hogy megvédjük magunkat a gravitációs erőtől.,
Forbes szerint: “ha elég érzékeny lesz, akkor meg tudjuk mérni, hogy milyen módon esik egy gravitációs mezőbe. Ha leesik, ugyanaz, mint a normál anyag, akkor pozitív gravitációs tömege van, és nem használhatjuk gravitációs vezető építésére. De ha egy gravitációs mezőre esik, az mindent megváltoztat. Egyetlen kísérleti eredmény esetén a mesterséges gravitáció hirtelen fizikai lehetőséggé válik.”
ha sikeres, ez egy gravitációs kondenzátor ajtaját is kinyithatja, hogy egységes mesterséges gravitációs mezőt hozzon létre., Elméletileg lehetővé teheti egy “warp drive” létrehozását – a téridő deformálásának módját.
azonban, amíg nem tudunk felfedezni egy részecskét vagy részecskecsészét, amelynek negatív gravitációs tömege van, a mesterséges gravitáció csak mechanikai eszközökkel lehetséges, például gyorsulással stb.
Leave a Reply