Diverse

Teoria relativității generale a lui Einstein și gravitația la Newton

În 1905, Albert Einstein a stabilit că legile fizicii sunt aceleași pentru toți observatorii care nu accelerează. Dar și că viteza luminii în vid era independentă de mișcarea tuturor observatorilor. Aceasta a fost teoria relativității speciale. Einstein a introdus un cadru nou pentru toată fizica și a propus concepte noi despre spațiu și timp.

Einstein a petrecut apoi 10 ani încercând să includă accelerația în teorie și a publicat teoria relativității generale în 1915. În ea a stabilit că obiectele masive provoacă o distorsiune în spațiu-timp, care este resimțită ca o gravitație. Probabil ați auzit de multe ori că nu ar avea deloc de-a face cu ce spunea Newton în secolul al XVIII- lea. De ce asta? Pentru că Newton credea că spațiul era o realitate statică. Pentru el spațiul și timpul erau separate. Gravitația pentru Newton este o consecință a masei corpurilor.

Teoria relativității pornește de la ideea oferită de Newton. Două obiecte exercită o forță de atracție unul asupra celuilalt. Este un fenomen cunoscut sub numele de „gravitație”. Sir Isaac Newton a cuantificat gravitația dintre două obiecte atunci când și-a formulat cele trei legi ale mișcării. Forța care se trage între două corpuri depinde de cât de masivă este fiecare și cât de departe sunt obiectele unul de altul.

Chiar dacă centrul Pământului te trage spre el (ținându-te ferm ținut pe Pământ), centrul tău de masă se trage înapoi pe Pământ. Dar corpul mai mare abia simte forța exercitată de tine. În timp ce tu cu masa ta mult mai mică te găsești ferm prins de Pământ datorită aceleiași forțe. Cu toate acestea, legile lui Newton presupun că gravitația este o forță înnăscută a unui obiect care poate acționa la distanță.

„Mai puţin de un secol mai tarziu, în 1666, Isaac Newton a analizat mişcările mai multor obiecte cosmice şi a formulat legea gravitaţiei universale : fiecare corp din Univers exercită o forţă de atracţie (gravitaţie) asupra tuturor celorlalte corpuri, care variază în funcţie de masele corpurilor şi de distaţa dintre ele. Două corpuri sunt atrase de o forţă gravitaţională proporţională cu masa unuia inmulţită cu masa celuilalt. Dar ,forţa este invers proporţională cu pătratul distanţei dintre ele.” scientia.ro

Teoria relativității generale a lui Einstein și gravitația la Newton

Teoria relativității generale

Einstein formulează o altă ipoteză cu privire la gravitație. Pentru fizicianul modern, nu mai vorbim despre spațiu și timp. Vorbim despre spațiu-timp, despre o singură realitate. Când vorbim despre gravitația văzută prin ochii lui Einstein, ne referim alt tip de spațiu. Acesta este este unul care se poate modela, flexibil. Așa cum este și apa dintr-un recipient. Dacă avem o cană cu apă și băgăm o bilă înăuntru, nivelul apei se va schimba. Dacă este umplută până la refuz, o parte din apă se va scurge în afară. Așa spunem despre spațiu. O planetă formează o anumită dispunere a spațiului în jurul său. Complicată explicație… Mai bine priviți imaginea de mai jos.

Teoria relativității generale a lui Einstein și gravitația la Newton

Cam așa arată spațiul cu obiecte în el. Se formează diferite curbe și „adâncituri”. Dacă la Newton, legea gravitației, vorbește despre o forță a corpurilor, de-a atrage alte corpuri, la Einstein lucrurile stau complet diferit. Denivelarea din jurul unui corp, făcută în spațiu-timp, creează gravitația. Luna se învârte pe margine „gropii” formate de masa Pământului. Curbarea sistemului sau planșei spațiu-timp, în geometria cu patru dimensiuni, formează gravitația. Ca în imaginea de mai jos.

Teoria relativității generale a lui Einstein și gravitația la Newton

Cu toate acestea, explicația lui Einstein, funcționează pentru corpurile mari. Dacă încercăm să o pliem pe mecanica cuantică, nu ne mai ajută foarte mult. Mecanica cuantică susține că interacțiunea dintre particule se face pe baza principiului unui spațiu și a unui timp fixe. Pe când Einstein vorbește despre țesătură a spațiu-timpului, care își schimbă forma. Iar flexibilitatea aceasta este diferită de la corp la corp. Ceea ce este un lucru destul de greu de urmărit. Când urmărești mișcare necontrolată a particulei, sau a unui foto de lumină, trebuie să iei multe posibilități în calcul. Oamenii de știință au încercat, fără reușită, să aplice teoria lui Einstein în acest caz. Nu au reușit până în clipa de față.

La ce ne ajută teoria lui Einstein?

Cu doar câțiva ani în urmă, majoritatea televizoarelor și monitoarelor aveau ecrane cu tuburi catodice. Un tub cu raze catodice funcționează prin tragerea electronilor pe o suprafață de fosfor cu un magnet mare. Fiecare electron creează un pixel luminat atunci când lovește în spatele ecranului. Electronii s-au aprins pentru a face imaginea să se miște cu până la 30 la sută viteza luminii. Efectele relativității sunt vizibile, iar atunci când producătorii au modelat magneții, au trebuit să țină cont de aceste efecte.

Efectul relativist asupra electronilor aurului este, de asemenea, un motiv pentru care metalul nu se corodează și nu reacționează cu altceva cu ușurință.  Aurul are un singur electron în învelișul său exterior, dar încă nu este la fel de reactiv ca calciul sau litiul. În schimb, electronii din aur, fiind „mai grei” decât ar trebui să fie, sunt ținuți mai aproape de nucleul atomic. Acest lucru înseamnă că cel mai extern electron nu este probabil să se afle într-un loc în care să poată reacționa cu nimic – este la fel de probabil să se numere printre colegii săi de electroni care sunt aproape de nucleu.

Similar cu aurul, mercurul este și un atom greu, cu electroni ținuți aproape de nucleu din cauza vitezei lor și a creșterii în masă în consecință. Cu mercur, legăturile dintre atomii săi sunt slabe, deci mercurul se topește la temperaturi mai scăzute și este de obicei un lichid atunci când îl vedem.