Мультфильмы Road Runner играют быстро и свободно с гравитацией. Если представится такая возможность, Хитрый Койот обычно преследует своего быстроногого врага с края утеса, но падает только тогда, когда понимает, что бежит по воздуху.
Излишне говорить, что в реальной жизни гравитация работает иначе. Но что происходит, когда на Землю падают валуны или наковальни Acme? Давайте начнем с ваших ног и продвинемся до, о, всей вселенной. Возьмите стул, потому что это займет целую страницу, чтобы объяснить.
Гравитация удерживает ваши ноги на земле, потому что масса планеты оказывает гравитационное притяжение на массу вашего тела. На самом деле гравитация вызывает притяжение между любыми двумя объектами во Вселенной: лунами, пылинками, койотами и т.д. Везде, где вы найдете материю, вы найдете гравитацию. Вы никогда не сможете отправиться на планету без гравитации, только на планету с большей или меньшей массой, что приводит к большей или меньшей гравитации.
В более широком масштабе гравитация распределяет космические тела по орбитам и даже заставляет дрейфующие космические частицы медленно стягиваться во все большие и большие комки, которые в конечном итоге становятся планетами, звездами и галактиками. Еще в 1600-х годах Исаак Ньютон определил гравитацию как универсальную силу, действующую на всю материю. Согласно его теории, точное выражение гравитации сводилось к массе и расстоянию. Чем дальше друг от друга две частицы и чем они менее массивны, тем меньше гравитационная сила.
Это в двух словах закон всемирного тяготения Ньютона, и он не подвергался сомнению в течение трех столетий. Затем, в 1900-х годах, взъерошенный физик по имени Альберт Эйнштейн вышел на ринг и пустил в ход свою общую теорию относительности.
Эйнштейн утверждал, что гравитация - это гораздо больше, чем просто сила; это была кривая в четвертом измерении пространства и времени. При достаточной массе объект может вызвать искривление прямого луча света. Астрономы называют этот эффектгравитационным линзированием, и это один из основных методов обнаружения ненаблюдаемых космических явлений, таких как черные дыры. Точно так же, чем меньше гравитация, тем быстрее течет время, явление, известное какгравитационное замедление времени Например, часы на борту орбитального спутника идут немного быстрее, чем их аналоги на поверхности Земли.
Хотя теория Эйнштейна довела гравитацию до уровня современной науки, мы все еще не знаем о гравитации всего. Некоторые ученые приписывают гравитацию гипотетическим частицам, называемымгравитонами, которые, теоретически, заставляют объекты притягиваться друг к другу.
Наконец, есть областьквантовой гравитации, в которой ученые пытаются согласовать общую теорию относительности с квантовой теорией. Квантовая теория рассматривает, как Вселенная работает на мельчайших субатомных уровнях. Эта область помогла ученым разработать стандартную модель физики элементарных частиц, которая детализирует большую часть внутреннего устройства Вселенной - за одним заметным исключением. Стандартная модель не объясняет гравитацию.
Итак, хотя квантовая теория и теория относительности вместе объясняют большую часть наблюдаемой Вселенной, они также иногда противоречат друг другу, например, при изучении черных дыр или ранней Вселенной. Неудивительно, что многие ученые продолжают работать над созданием единой теории.
Какие бы теории мы ни выбрали, трудно переоценить важность гравитации. Это клей, скрепляющий космос, даже если он по-прежнему вызывает вопросы о вселенной, оставшиеся без ответа.