Prečo nás gravitácia ťahá dole a nie hore?

Prečo nás gravitácia ťahá nadol a nie nahor?

Gravitácia je dôvodom, prečo sa veci s hmotnosťou alebo energiou navzájom priťahujú. To je dôvod, prečo jablká padajú k zemi a planéty sa točia okolo hviezd.

Magnety priťahujú niektoré druhy kovov, ale môžu odpudzovať aj iné magnety. Ako to, že potom cítite iba gravitáciu?

V roku 1915 Albert Einstein poznal odpoveď, keď zverejnil svoju teóriu všeobecnej relativity. Dôvod, prečo vás gravitácia ťahá k zemi, je ten, že všetky objekty s hmotnosťou, ako je naša Zem, v skutočnosti krútia a ohýbajú štruktúru vesmíru, nazývanú časopriestor. Toto zakrivenie je to, čo cítite ako gravitáciu.

Čo je to časopriestor?

Predtým, ako sa ponoríte do zložitého sveta gravitácie, musíte pochopiť časopriestor.

Priestoročas je presne taký, ako to znie: tri dimenzie priestoru – dĺžka, šírka a výška – v kombinácii so štvrtou dimenziou – časom. Pomocou veľmi brilantnej matematiky bol Einstein prvým človekom, ktorý si uvedomil, že fyzikálne zákony fungujú vo vesmíre Priestor a čas sa spojili,

To znamená, že priestor a čas sú prepojené – ak sa priestorom pohybujete naozaj rýchlo, čas sa pre vás spomalí v porovnaní s tým, keď sa niekto pohybuje pomaly. Preto astronauti, ktorí sa vo vesmíre pohybujú veľmi rýchlo, starnú o niečo pomalšie ako ľudia na Zemi,

Zem ohýba časopriestor tak, že padáte smerom k Zemi, nie preč od nej. Poďakovanie: Tokamak/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Hmota vytvára gravitačné studne, nie gravitačné kopce

Pamätajte, že gravitácia je myšlienka, že objekty vo vesmíre sa navzájom priťahujú, pretože časopriestor je ohnutý a zakrivený. Keď Einstein prišiel so všeobecnou teóriou relativity, ukázal, že všetko vo vesmíre môže zakrivovať časopriestor – z fyzikálneho hľadiska ide o hmotu a energiu.

Keďže váš mozog zvyčajne premýšľa o svete v troch dimenziách, je naozaj ťažké uvažovať o štyroch dimenziách časopriestoru ako o jednej myšlienke. Aby ste si to uľahčili vizualizáciu, predstavte si povrch trampolíny. Ak na nej nič nie je, je plochá. Ale ak stojíte na trampolíne, roztiahne sa okolo vašich nôh a vytvorí údolie vo vašom strede. Ak je na trampolíne lopta, bude sa kotúľať smerom k vašim nohám.

Gravitácia funguje podobným spôsobom, ako keď sa predmety budú kotúľať smerom k vašim nohám, ak stojíte na trampolíne.

Toto je dvojrozmerný príklad fungovania časopriestoru. Vaša hmota poháňa trampolínu a vytvára gravitačnú studňu, v ktorej sa loptička kotúľa. Je to ako keby gravitácia ťažkého predmetu – ako je Zem – priťahuje veci ako ty a ja k sebe.

Aby boli veci ešte divnejšie, keďže priestor a čas sú prepojené, Ťažké predmety tiež potrebujú čas,

Postavy sa približujú k planéte vo filme „Interstellar“ čierna dieraA kým sú tam, starnú pomalšie ako všetci ostatní.

Čím ste ťažší, tým sú strany trampolíny strmšie. To je dôvod, prečo skutočne masívne veci vo vesmíre – ako Slnko alebo čierne diery – majú silnejšiu gravitáciu ako Zem.

Prečo vás teda gravitácia ťahá dole a neodtláča?

Predstavte si, že niekto vošiel pod trampolínu a vytlačil sa. Lopta sa bude kotúľať! Toto by bol gravitačný kopec, nie gravitačná studňa. Pokiaľ vedci vedia, hmota – alebo látka – vždy tvorí gravitačné studne, nie gravitačné kopce. Vedci si vedia predstaviť veci vyrobené z mimozemskej hmoty alebo energie, ktoré vás môžu vytlačiť do vesmíru kvôli gravitácii, ale zatiaľ nikto nenašiel nič, čo by vás mohlo odtlačiť od Zeme kvôli gravitácii.

Napísal Mario Borunda, docent fyziky, Oklahoma State University.

Upravené podľa pôvodne publikovaného článku Konverzácia,