Малоизвестные факты о гравитации

0

Когда речь заходит о гравитации, мы невольно возвращаемся к воспоминаниям о начальной школе, где впервые узнали об этой необычной силе. Нам рассказывали, что именно она удерживает нас на Земле, но это не единственная её функция.

Всего лишь теория, не закон
Гравитация не имеет ничего общего с научными законами. Введите в любой поисковик слово «гравитация» и увидите бесчисленное количество статей о законе гравитации. На самом деле понятия «закон» и «теория» в научном мире имеют существенные различия. Закон основывается на определённых данных результатов фактических исследований. Теория — это некая идея, объясняющая существование того или иного явления.
Разобравшись в этих понятиях, становится ясно, почему гравитацию нельзя назвать законом. На данный момент учёные не могут измерить её воздействие на каждое небесное тело. «Вояджер-1» (автоматический зонд, исследующий нашу систему и её окрестности) исследовал Солнечную систему на расстоянии примерно 21 млрд. км от Земли и даже ненадолго вышел за её пределы. «Вояджер-1» находится «в командировке» уже 40 лет, но Вселенная слишком огромна, чтобы исследовать её досконально.

В теории есть пробелы
Теория гравитации несовершенна, но некоторые из её пробелов с Земли незаметны. Например, сила гравитации Солнца должна быть сильнее на Луне, чем на Земле, но тогда бы Луна вращалась вокруг Солнца, а не вокруг Земли. Понаблюдав за движением Луны на ночном небе, мы можем совершенно точно определить, что она вращается вокруг Земли.
В школе нам также рассказывали об Исааке Ньютоне, который обнаружил пробелы в теории гравитации. Он также ввёл новый математический термин «флюксия», из которого позже развил теорию гравитации. Понятие «флюксия» может показаться незнакомым, сегодня её называют «функция».
Так или иначе, все мы изучаем функции в школе, но и они не без изъянов. Поэтому вполне вероятно, что в ньютоновских доказательствах теории гравитации тоже не всё так гладко.

Волны тяготения
Теорию относительности Альберта Эйнштейна, также известную как теория гравитации, представили в 1915 году. Примерно в то же время появилось понятие волн тяготения, существование которых доказали только в 1974 году.
Волны тяготения — вибрации в пространственно-временном континууме, возникающие в результате движения масс во Вселенной из-за столкновения чёрных дыр, вращения нейтронных звёзд или возникновения сверхновых. Когда происходит какое-либо из этих событий, гравитационные волны образуют рябь, похожую на круги на воде от камня, брошенного на поверхность воды. Эти волны перемещаются по Вселенной со скоростью света, именно поэтому доказательство существования гравитационных волн потребовало почти 60 лет.
В течение первых 40 лет учёные наблюдали за волнами, возникшими от двух звёзд, вращающимися друг вокруг друга под действием силы притяжения. Со временем звёзды становились ближе друг к другу в соответствии с просчётами по теории Эйнштейна. Это и стало доказательством существования гравитационных волн.

Чёрные дыры и гравитация
Чёрные дыры — одно из самых загадочных явлений во Вселенной. Они образуются, когда звезда саморазрушается и рождается новая, которая отбрасывает части старой на довольно большое расстояние. Таким образом создаётся место, где гравитация настолько сильна, что ни один объект, попавший в неё, не может выйти обратно.
Гравитация сама по себе не формирует чёрную дыру, но помогает учёным понять их суть и обнаружить дыры во Вселенной. Так как сила притяжения вокруг чёрной дыры очень сильна, там собирается множество звёзд и газов, что помогает обнаружить данный объект. Иногда газы вокруг чёрной дыры светятся, образуя ореол. Если бы не супермощная гравитация в чёрных дырах, мы никогда бы не узнали об их существовании. Другими словами, чёрные дыры не могли бы существовать без гравитации.

Теория тёмной материи и энергии
Примерно 68 процентов Вселенной состоит из тёмной энергии, а 27 процентов из тёмной материи. Но ни тёмная энергия, ни материя не изучены глубоко. Тем не менее, нам известно, что тёмная энергия обладает множеством свойств.
Эйнштейновская теория относительности сыграла важную роль в понимании тёмной энергии и её способности расширяться и создавать большее пространство. Первоначально учёные предполагали, что гравитация сдерживает расширение Вселенной. А в 1998 году при помощи космического телескопа «Хаббл» установили, что Вселенная расширяется сильнее и сильнее. Благодаря этому факту выяснилось, что теория относительности не может объяснить того, что происходит во Вселенной. Учёные выдвинули предположение о существовании тёмной материи и тёмной энергии, благодаря которой Вселенная продолжает расти.

Гравитоны
Нас учат в школе, что гравитация — это сила притяжения, но так ли это? Если представить саму гравитацию как частицу и назвать её гравитон (или квант гравитационного поля), получится, что силу притяжения формируют гравитоны. Правда, физики не смогли подтвердить существование таких частиц, зато есть много оснований, почему гравитоны должны существовать.
Первая причина в том, что гравитация — всего лишь сила (одна из четырёх основных природных сил), и основной её элемент не может быть определён. Даже если гравитоны и существуют, определить их очень трудно. Физики чисто теоретически предполагают, что гравитационные волны состоят из гравитонов. Гравитационные волны обнаружить достаточно просто, достаточно создать отражение лучей света в зеркалах и увидеть их расщепление. Но такой метод не подойдёт для определения изменения дистанции между гравитонами.

Образование кротовых нор
Кротовые норы (пространственно-временные туннели в гипотетической модели Вселенной) — поистине удивительное явление. А что, если бы получилось пронестись по космическому тоннелю со скоростью света и оказаться в другой галактике? Если кротовые норы существуют, то это вполне возможно.
На сегодняшний день подтверждения существования таких тоннелей нет, но физики всерьёз подумывают над их созданием. При помощи теории относительности Эйнштейна физик Людвиг Фламм описал, насколько гравитация способна исказить время и пространство, чтобы создание кротовой норы стало возможным. Разумеется, это не единственная теория их возникновения.

Планеты тоже притягивают Солнце
Всем известно, что сила притяжения Солнца воздействует на планеты нашей Солнечной системы, именно поэтому они и вращаются вокруг него. Точно так же Земля притягивает Луну. Тем не менее, каждое небесное тело, имеющее массу, тоже воздействует на Солнце силой притяжения, мощность которой зависит от массы объектов и расстояния между ними. А так как у Солнца самая сильная гравитация в нашей галактике, все планеты вращаются вокруг него.

Невесомость
Мы все видели фото и слышали истории о том, что в космосе нет гравитации, поэтому космонавты могут летать в невесомости. Тем не менее, гравитация в космосе всё же есть, но она настолько мала, что её даже называют микрогравитацией. Именно благодаря ей кажется, что астронавты парят в воздухе. Если бы в космосе совсем не было гравитации, планеты не смогли бы вращаться вокруг Солнца, а Луна вокруг Земли. Просто чем больше расстояние, тем больше ослабевает сила притяжения.

Путешествия во времени
Возможность путешествовать во времени всегда волновала человечество. Множество гипотез, в том числе и теория гравитации, объясняют возможность перемещений во времени. Сила притяжения создаёт искривление во времени и пространстве, заставляющее объекты двигаться по спирали, в результате чего они начинают двигаться быстрее, чем на поверхности Земли. Например, часы на космических искусственных спутниках сдвигаются всего на 38 микросекунд в день, потому что сила притяжения в космосе заставляет объекты двигаться быстрее, чем на Земле.
По этой причине любого астронавта, вернувшегося с орбиты, можно считать путешественником во времени, просто эффект не настолько сильный, чтобы человек мог его ощутить. Главным вопросом остаётся возможность путешествий во времени, которые мы видели в кино, но на него пока нет ответов.
Посмотрите на ночное небо, на этот бескрайний и малоизученный человеком мир. Наша Вселенная огромна, и кто знает, какие ещё тайны она таит в себе.

Источник — publy.ru

Поделиться.

Комментарии закрыты