Почему гравитация тянет нас вниз, а не вверх?
Гравитация – это причина, по которой предметы, обладающие массой или энергией, притягиваются друг к другу. Именно поэтому яблоки падают на землю, а планеты вращаются вокруг звезд.
Магниты притягивают некоторые виды металлов, но они также могут отталкивать другие магниты. Так почему же вы чувствуете только силу притяжения?
В 1915 году Альберт Эйнштейн нашел ответ на этот вопрос, опубликовав свою теорию общей относительности. Причина, по которой гравитация тянет вас к земле, заключается в том, что все объекты с массой, такие как наша Земля, на самом деле изгибают и искривляют ткань Вселенной, называемую пространством-временем. Это искривление и есть то, что вы ощущаете как гравитацию.
Перевод статьи Theconversation Марио Борунда
Что такое пространство-время?
Прежде чем погрузиться в сложный мир гравитации, необходимо понять, что такое пространство-время.
Пространственное время – это именно то, что звучит: три измерения пространства – длина, ширина и высота – в сочетании с четвертым измерением – временем. С помощью блестящих математических выкладок Эйнштейн первым понял, что законы физики работают во вселенной, где пространство и время слиты воедино.
Это означает, что пространство и время взаимосвязаны – если вы двигаетесь в пространстве очень быстро, время для вас замедляется по сравнению с тем, кто движется медленно. Вот почему астронавты, которые очень быстро перемещаются в космосе, стареют немного медленнее, чем люди на Земле.
Материя создает гравитационные колодцы, а не гравитационные холмы
Помните, гравитация – это идея о том, что объекты во Вселенной притягиваются друг к другу, потому что пространство-время искривляется. Когда Эйнштейн придумал общую теорию относительности, он показал, что все предметы во Вселенной могут искривлять пространство-время – в терминах физики эти предметы представляют собой массу и энергию.
Поскольку ваш мозг обычно воспринимает мир в трех измерениях, очень трудно представить себе четыре измерения пространства-времени как единую идею. Поэтому, чтобы было легче представить, представьте себе поверхность батута. Если на ней ничего нет, она плоская. Но если вы встанете на батут, он растянется вокруг ваших ног и образует долину с вами в центре. Если на батуте лежит мяч, он будет катиться к вашим ногам.
Это двумерный пример того, как работает пространство-время. Ваша масса растягивает батут, создавая так называемый гравитационный колодец, в который скатывается мяч. Это очень похоже на то, как гравитация тяжелого объекта – например, Земли – притягивает к себе такие вещи, как мы с вами.
Что еще более странно, поскольку пространство и время связаны, время также растягивается под действием тяжелых предметов!
Чем вы тяжелее, тем круче стороны батутного колодца. Вот почему действительно массивные объекты во Вселенной – такие как Солнце или черные дыры – обладают более сильной гравитацией, чем Земля.
Так почему же гравитация тянет вас вниз, а не отталкивает?
Представьте, что кто-то зашел под батут и оттолкнулся. Мяч бы укатился! Это был бы гравитационный холм, а не гравитационный колодец. Насколько известно ученым, материя – или материал – всегда создает гравитационные колодцы, а не гравитационные холмы. Ученые могут представить, что из экзотической материи или энергии гравитация может вытолкнуть вас в космос, но пока никто не нашел ничего, что могло бы заставить гравитацию оттолкнуть вас от Земли.
