Гравітація і теорія Ейнштейна. Учені розповіли, чи існують у космосі поняття "верх" і "низ"

Астронавти на Міжнародній космічній станції (МКС), перебуваючи в невагомості, можуть використовувати її для того, щоб постійно змінювати своє місцезнаходження, і так поняття "верх" і "низ" стають розпливчастими. Але чи існують у космосі зрозумілі нам поняття "верх" і "низ"? Можна подумати, з огляду на досвід астронавтів, що ці поняття більше не можна застосовувати, коли людина залишає межі Землі. Якоюсь мірою це правда, але все ж можна використовувати людське сприйняття простору і часу, щоб орієнтуватися серед зірок, пише Live Science.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Насправді і люди на Землі, і астронавти на МКС зазнають впливу однієї з чотирьох фундаментальних сил природи, яка називається гравітація.

"Багато фізиків вважають, що термін "низ" — це просто напрямок, у якому нас притягує гравітація, а "верх" — це протилежний попередньому напрямок. Незважаючи на невагомість на борту космічної станції, і її саму, і астронавтів на її борту притягує "донизу" гравітація Землі", — каже Санжана Кертіс із Чиказького університету, США.

За словами Кертіс, поняття "верх" і "низ" можуть бути розпливчастими термінами в космосі, але у фізиці можна завжди придумати визначення, щоб описати все, що відбувається.

Наприклад, Альберт Ейнштейн описував гравітацію як викривлення тканини простору-часу. Часто вчені для кращого розуміння цього процесу використовують аналогію з натягнутим простирадлом і кулею для боулінгу. Якщо розмістити цю кулю в центрі простирадла, то вона природно впаде вниз. Якщо ж додати ще одну кулю меншого розміру, то вона котитиметься простирадлом до його центру під дією гравітації і також впаде в цю "яму".

"Кожен об'єкт, що має масу, спотворює тканину простору-часу. Тому малоймовірно, що десь у Всесвіті є якесь місце, на яке не впливала б гравітація", — каже Джессіка Есківель із Національної прискорювальної лабораторії ім. Енріко Фермі, США.

За словами вчених, що більшу масу має об'єкт, то більшою є його гравітація і то більше він викривляє простір-час. Але ще має значення відстань до цього об'єкта, щоб відчути гравітацію тією чи іншою мірою.

Наприклад, на людей найсильніше діє гравітація Землі, тому ми можемо спокійно переміщатися її поверхнею, але, щоб полетіти в космос, тобто подолати силу гравітації планети, нам потрібні чималі зусилля. А всі планети Сонячної системи притягує до себе гравітація Сонця. Надмасивна чорна діра в центрі Чумацького Шляху притягує до себе всю Сонячну систему. Водночас наша галактика притягується гравітацією до центру скупчення галактик.

Хоча відомо, що гравітація є однією з відомих головних сил природи, вчені до кінця ще багато чого про неї не знають. Наприклад, фізики не включають гравітацію в Стандартну модель фізики елементарних часток з однієї причини. Річ у тім, що теорія, яка описує гравітацію, а це загальна теорія відносності Ейнштейна, досі не сумісна зі Стандартною моделлю фізики елементарних часток.

"З поняттями "верх" і "низ" набагато простіше розуміти Всесвіт. Але ці терміни також можуть заважати нашому розумінню фундаментальної фізики. Це дуже складно спробувати уявити космос, у якому немає ні верху, ні низу, ні вперед, ні назад, ні минулого, ні сьогодення. Але це необхідно для розуміння природи Всесвіту", — каже Есківель.

Фокус уже писав про те, чому справжній винахідник телескопа досі залишається загадкою.