Proč nás gravitace táhne dolů a ne nahoru?

Proč nás gravitace táhne dolů a ne nahoru?

Gravitace je důvodem, proč se objekty s hmotou nebo energií vzájemně přitahují. To je důvod, proč jablka padají na Zemi a planety se točí kolem hvězd.

Magnety přitahují některé druhy kovů, ale jiné mohou také odtlačovat. Jak tedy cítíte přitažlivost gravitace?

V roce 1915 Albert Einstein objevil odpověď, když publikoval svou teorii obecné relativity. Důvod, proč vás gravitace táhne k Zemi, je ten, že všechny hmotné objekty, jako je naše Země, ve skutečnosti ohýbají a ohýbají strukturu vesmíru, nazývanou časoprostor. Tento ohyb je to, co se cítí jako gravitace.

Co je to časoprostor?

Než vstoupíte do složitého světa gravitace, musíte porozumět časoprostoru.

Časoprostor je přesně to, co zní: tři dimenze prostoru – délka, šířka a výška – v kombinaci se čtvrtou dimenzí – časem. Pomocí brilantní matematiky byl Einstein prvním člověkem, který si uvědomil, že ve vesmíru fungují fyzikální zákony Prostor a čas se prolínají dohromady.

To znamená, že prostor a čas spolu souvisí – pokud se pohybujete prostorem velmi rychle, čas se pro vás zpomalí ve srovnání s tím, když se někdo pohybuje pomalu. To je důvod, proč astronauti – kteří se ve vesmíru pohybují velmi rychle – Stárnou o něco pomaleji než lidé na Zemi.

Země ohýbá časoprostor tak, že padá spíše k Zemi než pryč od ní. Kredit: Tokamak / Wikimedia Commons, CC BY-SA

Materiál je to, co dělá gravitační studny, ne gravitační kopce

Pamatujte si, že gravitace je myšlenka, že objekty ve vesmíru jsou k sobě přitahovány, protože časoprostor je zakřivený a zakřivený. Když Einstein přišel s obecnou teorií relativity, ukázal, že všechny objekty ve vesmíru mohou ohýbat časoprostor – z fyzikálního hlediska jsou objekty hmota a energie.

Protože vaše mysl obvykle myslí na svět ve třech dimenzích, je opravdu těžké myslet na čtyři dimenze časoprostoru jako na jedinou myšlenku. Pro snadnější vizualizaci si tedy představte povrch trampolíny. Pokud na něm nic není, je plochý. Ale pokud stojíte na trampolíně, rozprostírá se kolem vašich nohou a tvoří údolí, když jste ve středu. Pokud je na trampolíně míč, bude se kutálet směrem k vašim nohám.

Gravitace funguje podobně, jako když se předměty kutálejí směrem k vašim nohám, když stojíte na trampolíně.

Toto je dvourozměrný příklad toho, jak funguje časoprostor. Vaše hmota napíná trampolínu a vytváří to, čemu se říká gravitační studna, ve které se míč kutálí. Je to velmi podobné tomu, jak gravitace těžkého předmětu – jako je Země – k sobě přitahuje předměty jako vy a já.

A aby byly věci ještě podivnější, protože prostor a čas jsou propojeny, Čas se prodlužuje i kvůli těžkým předmětům!

Ve filmu Interstellar se postavy vydají na blízkou planetu Černá díraZatímco tam jsou, stárnou pomaleji než všichni ostatní.

Čím těžší budete, tím strmější budou strany trampolíny. To je důvod, proč skutečně masivní objekty ve vesmíru – jako Slunce nebo černé díry – mají silnější gravitační přitažlivost než Země.

Proč vás tedy gravitace stahuje dolů a netlačí pryč?

Představte si, že někdo šel pod trampolínu a vytlačil ji nahoru. Míč se odkutálí! Tohle bude gravitační kopec, ne gravitační studna. Pokud vědci vědí, hmota – nebo předměty – vždy vytvářejí gravitační studny, nikoli gravitační kopce. Vědci si dokážou představit předměty vyrobené z exotické hmoty nebo energie, které by způsobily gravitační tlak do vesmíru, ale zatím nikdo nenašel nic, co by mohlo způsobit gravitační odsun od Země.

Napsal Mario Boronda, docent fyziky, Oklahoma State University.

Převzato z článku původně publikovaného v Konverzace.