Gravitace aneb proč padá jablko | Pikabu

Pokračujeme v našem pseudovědeckém vyprávění, které stejně dráždí všechny druhy bláznivých podivínů a nudné skutečné fyziky. Na vytrvalou žádost středních dělníků a jiných flákačů (což jsme my sami) vám dnes prozradíme, co se s touto nepochopitelnou gravitací děje. Bude jako obvykle minimum textu, stupidní obrázky od Googlu, epická zobecnění a ticho o matematických důkazech.

Kohokoli se v naší osvícené době zeptáte, proč padá jablko, skoro každý zakroutí prstem na spánku a řekne: „No, to je. síla! Zajímavosti. V. «

A bude se mýlit. Jak ukázal a dokázal jeden slavný chlapík jménem Albert, gravitační síla jako fakt neexistuje. Navíc to objevil již v roce 1915.

Všechno to začalo tím, že teorii relativity vymyslel s rychlostí světla, dilatací času, nesoučasností dvou událostí atd. byl velmi dobrý, ale okamžitě odmítl pracovat, když došlo na gravitaci. Nebo přesněji přítomnost velkých hmot, jako jsou hvězdy a planety, ve vesmíru.

Pokud například foton nemá žádnou hmotnost, proč se pak paprsek světla ze vzdálené hvězdy ohýbá, když prolétá kolem našeho Slunce, a díky tomu vidíme hvězdy, které jsou skryté za slunečním diskem? Tento jev se nazývá gravitační čočka.

A dokonce i v klasické teorii gravitace byl jeden problém, který nikdo nedokázal vysvětlit. Totiž: proč řekněme jablko a stokilové závaží padají na zem se stejným zrychlením – 9,8 m/s2? Koneckonců, podle všech Newtonových výpočtů, síla přitažlivosti závisí na hmotnostech přitahovaných těles, ale v praxi se ukazuje, že při volném pádu s tím hmotnost nemá nic společného. Tehdejší matematici tuto podivnost ve svých vzorcích elegantně obcházeli, pachuť však zůstala.

Mimochodem, všichni „vyvraceči“ obecné teorie relativity se ve svých neuvěřitelných výpočtech zaseknou právě v tomto bodě. Myslí si, že vyvracejí Einsteina, ale ve skutečnosti diskutují o neplatnosti Galileových experimentů, který ve skutečnosti experimentálně dokázal, že tělesa různých hmotností padají dolů se stejným zrychlením. Pokusy o ověření rozdílu ve zrychlení stále probíhají a to s neuvěřitelnou přesností – zatím nebyly zjištěny žádné odchylky.

(vysvětlení obrázku: ve skutečnosti Galileo ze šikmé věže v Pise nic nevyhodil, ale legenda je populární a přesně převypráví podstatu).

Takže Einsteinovi se celá tato situace opravdu nelíbila. Problém byl i v samotném pojetí hmoty. Klasická fyzika zvažovala dvě tělesné hmotnosti: gravitační (ta, kterou v každodenním životě nazýváme hmotností, vznikající gravitační silou) a setrvačnou (hmotnost, kterou se snažíme pohybovat, když je tělo v klidu, a k tomu vyvíjíme sílu).

Einstein miloval nejrůznější neobvyklé nápady a navrhoval: co když je vlastně jen jedna mše? Gravitační hmotnost a setrvačná hmotnost jsou totéž (i když Einstein mluvil o ekvivalenci, ale to je, víte, maličkost)! Co z toho tedy vyplývá a jak to vysvětluje gravitaci?

Následuje slavný myšlenkový experiment s výtahem. Odpůrci teorie relativity se stále radují z toho, že experiment je myšlenkový experiment, aniž by tušili, že experimenty byly již dlouho prováděny, i když v jiné formě.

Obecně platí, že význam je tento. Byli jste vloženi do krabice a zeptali se, co si myslíte, že je mimo krabici? Určitě cítíte, kde je podlaha boxu a kde je strop, protože gravitace vás táhne k podlaze.

Odpovíte: krabice je na zemi, hlupáci!

Ale ne, říkají vám, v tuto chvíli letíte ve vesmíru se zrychlením 9,8 m/s2 se „stropem“ krabice vpřed.

To je celý experiment s výtahem. Ukazuje se, že žádné experimenty nemohou určit, zda se pohybujete se zrychlením nebo jste pod vlivem gravitace. Ne, samozřejmě, můžete udělat díru do krabice a uvidíte, co se stane, ale to není vědecké. Bez rozkoukání nikdy stoprocentně neprokážete, zda letíte nebo odpočíváte na povrchu planety.

Stejně tak nerozeznáte, zda padáte na zem nebo letíte stabilně v nulové gravitaci. Na obou místech budete létat se svou, řekněme peněženkou, za rovných podmínek.

A pak Einstein, již tušil, že masy jsou si navzájem příliš podobné, přemýšlel o skvělém nápadu. Co když není gravitace?

Co když je gravitace to samé jako zrychlení? Co když při skoku z druhého patra koleje nespadneme na zem gravitací, ale letíme se zrychlením k zemi bez jakékoli gravitační síly?

Otázkou zůstává: proč letíme, byť se zrychlením, směrem k Zemi? Kdo nás tolik nakopl k povrchu, k velké mase?

Od této chvíle to bude těžké. Zadržte dech, jak řekl Zadornov.

I student C ví, že pokud se těleso pohybuje po zakřivené dráze, nepohybuje se rovnoměrně, ale se zrychlením. To znamená, že jedete na kole po rovné silnici stálým tempem a najednou je před vámi obrovský výmol typický pro silnice naší domoviny. Jakmile uděláte oblouk, abyste obešli výmol, váš rovnoměrný pohyb přestane být rovnoměrný a po dobu trvání oblouku získáte zrychlení, které se nazývá dostředivé. Vsadím se, že jste o tom slyšeli?

A to je to, co dostáváme. Padající těleso není přitahováno žádnou silou, ale letí se zrychlením. A to i směrem k zemi. Pokud přimhouříme oči před tím, že v dráze padajícího tělesa nejsou žádné výmoly, pak se čistě teoreticky ukáže, že padající těleso ve skutečnosti jednoduše letí po zakřivené dráze. Se zrychlující se rychlostí!

Einstein přemýšlel deset let. A my vám v několika větách prozradíme, co je co. Zkrátka dráha padajícího tělesa je vlastně zakřivená. Pouze křivka není v trojrozměrném prostoru. A to ve čtyřrozměrném prostoru, kde čtvrtá souřadnice je čas.

Čtyřrozměrný prostor je zakřiven objekty, které mají hmotu. Čím větší je hmotnost předmětu a čím blíže je vzdálenost k této hmotnosti, tím více času a prostoru kolem něj je zkresleno.

Jak si představit deformovaný čtyřrozměrný prostor? Připomeňme si, že ještě nedávno lidstvo věřilo, že Země je placatá. A pokud jedeme na kole z Moskvy do Vladivostoku, aniž bychom se nikam otočili, pak se nám naše trajektorie bude zdát jako přímka. Ale nepohybujeme se po rovině, ale po povrchu zeměkoule. To, co vidíme jako přímku v rovině, bude vypadat jako oblouk v prostoru (shora). Bohužel se na náš trojrozměrný svět nemůžeme jen tak podívat z „výšky“ čtvrté dimenze, jinak bychom viděli, jak je Vesmír deformován přítomností velkých a ne tak velkých hmot v něm.

Starý dobrý příklad ze zeměpisu. Nejkratší vzdálenost na zeměkouli není přímka, ale oblouk:

Totéž platí ve čtyřrozměrném prostoru. Kometa letí vesmírem a nikoho neobtěžuje. Ale proletí kolem hvězdy, dostane se do zdeformovaného prostoru a ačkoli „podle jejího názoru“ pokračuje v letu rovně, „křivý“ prostor ji odnese směrem ke hvězdě. Pokud rychlost komety (její energie) stačí k překonání „sklonu“, pak poletí dále. A pokud není dostatek síly, pak se kometa začne pohybovat po „žlabu“, který hmotná hvězda kolem sebe vytvořila v čase a prostoru. Při letu velmi blízko hvězdy se dráha komety protne s hvězdou (čím blíže, tím strmější je „sklon“) a kometa do ní narazí. Nezapomínejme, že toto vše se děje ve čtyřrozměrném prostoru, kde má objekt souřadnice délky, šířky, výšky a času.

Nyní si stručně vysvětlíme z vědeckého hlediska, Proč jablko padá?

Tak. Na jabloni visí jablko. Větev uschne a jablko spadne ze stromu. co bude dál?

Jabloň i planeta se pohybují, v prostoru (vzhledem ke Slunci, vesmíru a vůbec, čehož si nevšímáme a myslíme si, že jabloň je v klidu na místě), a hlavně – v čase. Země a jabloň se neustále přesouvají do budoucnosti. Jejich pohyb v prostoru a čase, dalo by se říci, zatím probíhá podél paralelních linií.

Nyní se ale jablko stalo nezávislým na jabloni. Na jablko nebyla aplikována žádná síla (nikdo ho nehodil), takže by ve skutečnosti nemělo nikam létat. Pokud by Země neměla žádnou hmotnost, jablko by jednoduše viselo ve vzduchu poblíž větve a pokračovalo by v pohybu v čase a prostoru paralelně s planetou.

Ale zákony našeho světa jsou velmi zvláštní. Náš svět má 4 dimenze – tři prostorové a jednu časovou. Pokud je v časoprostoru velká hmota, pak se časoprostor kolem této hmoty deformuje, deformuje. Bylo to, jako by na rovnou vodní hladinu hodili dlažební kostky a objevily se vlny.

Země má velmi velkou hmotnost, takže zkreslení prostoru a času kolem ní je značné. A naše jablko pokračuje ve svém pohybu nikoli v přímce ve 4-rozměrném prostoru, ale v zakřivené linii se zrychlením. A nyní už jablko neletí po rovnoběžce, ale po linii, která vlivem zakřivení vesmíru vede ke srážce se Zemí. Jablko také deformuje prostor, ale tak slabě, že Zemi jaksi nezáleží na této úžasné, ale bezvýznamné události.

Takhle padá jablko. Neexistuje žádná gravitace a gravitace je pouze pohyb po zakřivené trajektorii ve čtyřrozměrném časoprostoru.

To je celá teorie.

Dodnes to bylo potvrzeno mnoha experimenty.

Někteří zvláště chytří čtenáři se budou ptát, jestli je gravitace jen deformací prostoru, proč se pak všichni vrtají kolem gravitonů – částic, které gravitaci přenášejí?

I když jsme vysvětlili gravitaci, stále není jasné, proč hmota deformuje prostor. Takže hypotetickým viníkem deformace je právě ten graviton, který každý hledá a nemůže najít.

Gravitační vlny se také nešíří okamžitě, ale konečnou rychlostí – rychlostí světla – jak uvádí obecná teorie relativity (mimochodem docela rozumně). Pokud by naše slunce náhle zmizelo, Země by letěla zakřiveným prostorem dalších 8 minut, dokud by nebylo objeveno zmizení Slunce a vesmír by se narovnal. A pak se naše planeta dostane do otevřeného prostoru tečně ke své oběžné dráze.

Na obrázku: Jak fyzici (nebo lidé, kteří si myslí, že jsou fyzikové) hledají graviton a vymýšlejí ty nejdivočejší teorie, jak ospravedlnit jeho existenci.

Obecná teorie relativity je dodnes a s vysokou přesností experimentálně potvrzena – bylo by velmi lehkomyslné o ní pochybovat.

Navíc gravitace ovlivňuje běh času – to bylo také experimentálně prokázáno – čím blíže k těžišti, tím pomaleji čas plyne. Ti, kteří pracují ve stém patře, stárnou rychleji než ti, kteří pracují v dole, i když o biliontiny sekundy za sto let. Tomu se říká gravitační rudý posuv a je velmi těžké to pochopit.

A pád do černé díry bude zvenčí vypadat nekonečně, protože prostor je zde deformován takovým způsobem, že vzniká stav hmoty, který je pro fyziku obtížně stravitelný, známý jako „singularita“.

Obecná teorie relativity se s kvantovou fyzikou příliš nekamarádí, protože aplikace obou teorií okamžitě vede k vzájemně se vylučujícím výsledkům. Ten, kdo smíří obě teorie, bude rozhodně chladnější než Einstein a všichni ostatní. Zatím jen Hawking svým vypařováním černých děr ukázal, jak je v principu možné skloubit kvantovou fyziku a teorii relativity.

Jako obvykle připomínáme, že všechny obrázky jsou převzaty z Googlu (vyhledávání obrázků) – tam se určuje autorství. Nelegální kopírování textu je stíháno, potlačováno, no, víte.