Del:
10 Teorier og fakta, du ikke vidste om tyngdekraften
Vores forhold til tyngdekraften tager os hver gang tilbage til omkring første klasse, da vi først lærte om denne fantastiske kraft. Gravitationen er dog meget mere end den kraft, der holder os på Jorden.
I skolen lærer vi nogle grundlæggende ideer om tyngdekraften. Men disse giver anledning til mange misforståelser og huller i vores forståelse af denne vigtige fysiske kraft. Her er 10 tankebøjende teorier og fakta, som du sandsynligvis ikke lærte om tyngdekraften.
10 Gravity er en teori, ikke en lov
Det er en myte, at tyngdekraften er en videnskabelig lov. Hvis du skulle foretage en online søgning om tyngdekraften, ville du sikkert se mange artikler dukker op om tyngdekraften. Men i den videnskabelige verden er love og teorier meget forskellige. En videnskabslov er et faktum, der er baseret på data og relationer, der beskriver præcis, hvad der sker. I modsætning hertil er en teori en ide der bruges til at forklare, hvorfor visse fænomener opstår.
Når vi tænker på tyngdekraften ved hjælp af definitionerne af videnskabelige love og teorier, bliver det klart, hvorfor tyngdekraft er en teori og ikke en lov. Forskere har ikke kunnet måle tyngdekraft for hver stjerne, månen, planet, asteroide eller atom i universet.
Voyager 1 (en menneskeskabt rumprobe) har rejst ca. 21 milliarder kilometer fra jorden. Dette håndværk har forladt vores solsystem, men ikke for meget. Bare ved at se på Voyager 1's årtier lange rejse alene, er det indlysende, hvorfor forskere ikke har været i stand til at studere tyngdekraften hos hver stjerne, månen, planet, asteroide og atom. Vores univers er lige så stort!
9 Der er huller i Gravity Theory
Efter at have lært, at tyngdekraften er bare en teori, kastes en anden curveball hos nogle af os. Nogle huller i tyngdekraften tyder på, at det ikke er så troværdigt, som vi engang troede i første klasse. Mange af disse huller har at gøre med det vi kan se i vores solsystem, men nogle kan ses her på Jorden.
For eksempel, ifølge tyngdekraften, ville solens gravitationsstyrke være meget større på Månen end Jordens tyngdekraft. Således vil Månen dreje rundt om Solen i stedet for Jorden. Forskere har bevist, at Månen drejer rundt om Jorden, som vi kan se bare ved at se på nattehimlen.
I skolen lærte vi også om Isaac Newton, "tyngdenes opdager", som erkendte et potentielt hul i teorien. Newton skabte en ny gren af matematik kaldet fluxions, som han plejede at udvikle tyngdeorienteringen. Fluxions kan ikke lyde bekendt for os, men hvad det til sidst blev til vilje.
I dag kalder vi det calculus. Selvom mange af os studerer calculus på et tidspunkt i vores liv, har dette område af matematik også vist sig at have fejl i det. Således kan der være fejl i, hvordan Newton "beviser" sin tyngdeorientering.
8 Gravitationsbølger
Albert Einsteins generelle relativitetsteori (aka Einsteins tyngdeorientering) blev foreslået i 1915. Omkring samme tid blev også et fænomen kaldet gravitationsbølger hypotetisk. Det var først i 1974, at denne teori blev bevist.
Gravitationsbølger er krusninger i rumtids kontinuum forårsaget af voldelige begivenheder i universet. Disse begivenheder kan være alt fra kollision af sorte huller til den wobbly rotation af neutronstjerner til en supernova. Når en af disse hændelser opstår, gravitationsbølger krøller fra scenen som bølger flytter væk fra en sten kastet i vand. Bølgerne rejser ved lysets hastighed gennem universet.
Da vi ikke ser disse katastrofale begivenheder der sker hele tiden i vores univers, tager det mange år at observere gravitationsbølger. Derfor tog det næsten 60 år at bevise, at tyngdebølger eksisterede.
I over 40 år har forskere overvåget deres første fund af gravitationsbølger, der viste sig at eksistere. Disse bølger er forårsaget af to tætte, tunge stjerner, der kredser hinanden på grund af tyngdekraftstræk. Over tid blev det observeret, at stjernerne var bundet tættere og tættere på hinanden med den hastighed, der var forudsagt af Einsteins teori. Det blev således bevist, at tyngdebølger eksisterer.
7 sorte huller og tyngdekraft
Sorte huller er et af universets største mysterier. De dannes, når en stjerne kollapser i sig selv, hvilket skaber en supernova. Denne supernova sprænger dele af stjernen ud i rummet og kan skabe en region i rummet, hvor tyngdekraften er så stærk, at lyset ikke kan flygte fra det - det sorte hul. Gravity udgør ikke sorte huller, men det spiller en central rolle i at hjælpe os med at forstå og lære om dem.
Graviteten af sorte huller hjælper forskere med at finde dem i universet. Da tyngdekraften er så stærk, ser forskerne tyngdekraften på andre stjerner eller gasser, der ligger omkring dem. Det sorte hul kan endda trække disse gasser for at belyse en disk omkring sig selv. Uden ekstreme tyngdekraften hos sorte huller kan vi aldrig have vidst, at de eksisterede.
6 Teorien om mørk materie og mørk energi
Omkring 68 procent af universet består af mørk energi, og omkring 27 procent består af mørkt materiale. Selv om der er så meget mørkt materiale og mørk energi i vores univers, ved vi ikke meget om dem.
Vi ved dog, at mørk energi har mange egenskaber. Einsteins tyngdeorientering har også spillet en stor rolle i at hjælpe forskere med at se, at mørk energi er i stand til at udvide og skabe mere plads. Når man anvender Einsteins teori, troede videnskabsmænd oprindeligt, at tyngdekraften måtte forsinke universets ekspansion i det forløbne tid.
Derefter viste Hubble Space Telescope i 1998, at universet voksede hurtigere og hurtigere. Således vidste forskere, at tyngdekraften ikke kunne forklare, hvad der skete i vores univers.De hypotetiserede eksistensen af mørkt stof og mørk energi for at redegøre for den måde, universet voksede i stigende grad over tid.
5 Gravitoner
Når vi lærer om tyngdekraften i skolen, lærer vi, at det er en kraft. Men det kan være endnu mere end det. Gravity kan faktisk være en partikel kaldet en graviton.
Gravitoner ville være den grundlæggende tyngdekraft og udsende en tyngdekraft. Fysikere har ikke fundet nogen gravitoner, men de har mange teorier om, hvorfor de burde eksistere. En af disse teorier er, at tyngdekraften er den eneste kraft (af de fire grundlæggende kræfter i naturen), hvor en grundlæggende enhed ikke er blevet detekteret.
Selv om gravitoner kan eksistere, ville det være ekstremt svært at identificere dem. Fysikere teoretisere, at gravitationsbølger er lavet af gravitoner. For at søge efter gravitationsbølger kunne vi lave et simpelt eksperiment, hvor vi springer spejle for at se skift i deres adskillelse.
Desværre ville det ikke fungere for at registrere de minutdistansændringer, der skyldes gravitons. Fysikere skulle bruge spejle, der er så store, at de ville kollapse og danne sorte huller.
Så det vil ikke ske i den nærmeste fremtid. For nu ser fysikere mod universet (det største, de kan) for at hjælpe dem med at opdage virkningerne af gravitoner.
4 Mulig skabelse af ormhuller
Wormholes er et stort mysterium i vores univers. Hvor køligt ville det være at gå gennem en rumtunnel med lysets hastighed for at rejse til en anden galakse? Nå, hvis ormhuller findes et eller andet sted i vores univers, kan det være muligt. Lige nu er der intet bevis på, at de eksisterer, men fysikere tror, at en måde at skabe dem ville være med tyngdekraften.
Ved at bruge Einsteins generelle relativitetsteori beskriver fysikeren Ludwig Flamm, hvordan tyngdekraften er i stand til at bøje rumtiden, hvilket teoretisk kunne forårsage dannelse af ormhuller. Selvfølgelig eksisterer der også andre teorier om dannelse af ormhuller.
3 Planeter udøver en tyngdekraft på solen
Vi ved, at solen udøver en tyngdekraft på alle planeterne i vores solsystem, så de kredser rundt om Solen. På samme måde udøver Jorden en tyngdekraft på Månen, hvorfor den også kredser jorden.
Men hver planet eller et andet objekt med masse i vores solsystem udøver også en gravitationskraft på Solen, andre planeter og ethvert andet objekt, der har masse. Graden af kraft udøves afhænger af objekternes masse og afstanden mellem dem.
I vores solsystem er det derfor hver eneste genstand med masse drejer rundt om Solen. Den har den største gravitationstræk. Faktisk udøver hvert objekt med masse i universet sin egen tyngdekraft på alle andre objekter, der har masse, selvom de er lysår fra hinanden!
2 Microgravity
Vi har alle set billeder eller hørt historier om astronauter, der flyder rundt i rummet, fordi der ikke er nogen tyngdekraft. Selv om dette er en fælles skildring i film, er der faktisk tyngdekraft i rummet.
Det hedder mikrogravity, fordi det er så lille. Denne mikrogravity skaber den virkning, at astronauterne synes at være vægtløse i rummet. Uden tyngdekraft i rummet ville planeterne ikke omgå solen, og Månen ville ikke bane jorden.
Gravity bryder ned og bliver svagere med afstand. I rummet er der mikrogravity fordi alt er langt længere fra hinanden end det er her på jorden, hvor tyngdekraften er stærkere.
Gravity bliver også svagere på det meget lille niveau. Tænk på atomet. Det er så lille, at det vil have en meget svag tyngdekraft forbundet med den. Som atomer kombinerer bliver deres styrke stærkere.
1 Time Travel
Tidsrejser er mysterium, der har fascineret os i årevis. Mange teorier, herunder tyngdeorienteringen, kunne forklare, hvorfor rejsetid kan eksistere. Gravity producerer en bøjning i rumtiden, hvilket får objekter til at bevæge sig i en buet sti. Som følge heraf bevæges objekter i rummet lidt hurtigere i forhold til dem på jorden på jorden. For at være præcis, får klokkerne på rumsatellitterne 38 mikrosekunder om dagen.
Da tyngdekraften i rummet får objekter til at bevæge sig hurtigere i rummet end på jorden, anses astronauter for at være tidspassagerer, når de kommer tilbage til Jorden. Virkningen på astronauter er så lille, at du ikke vil bemærke det. Men det rejser spørgsmålet: Kan tyngdekraften i sidste ende forårsage de slags tidskørsel, vi ser i filmene?