Наследие Альберта Эйнштейна: почему гравитация тянет нас вниз, а не толкает вверх

Як відомо, завдяки гравітації будь-які об'єкти, що мають масу, можуть притягуватися один до одного. Тож зірки, які мають значну масу, притягують до себе планети, а людям, щоб покинути Землю потрібні космічні ракети для подолання гравітації. Але чому гравітація тягне нас вниз, а не вгору? Про це розповідає фізик Маріо Борунда з Університету штату Оклахома, США, пише IFLScience.

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

Ще 1915 року Альберт Ейнштейн у своїй теорії відносності описав принцип дії гравітації. Головна причина того, що людей притягує до поверхні нашої планети, полягає в тому, що всі об'єкти, які мають масу, зокрема й Земля, викривляють тканину простору-часу. Саме ця кривизна і є тією самою гравітацією, яку відчувають люди.

Назва терміна простір-час у принципі говорить сама за себе. Воно об'єднує в собі три просторові виміри, тобто висоту, ширину і довжину, а також четвертий вимір — час. Альберт Ейнштейн був першим ученим, який зрозумів, що закони фізики працюють у такому Всесвіті, де всі чотири виміри є одним цілим.

Тобто, і час, і простір пов'язані між собою. Наприклад, що швидше відбувається переміщення людини в просторі, то повільніше плине час для неї порівняно з тим, хто рухається повільніше. Тобто, якщо астронавти на космічному кораблі полетять з величезною швидкістю до іншої зірки, то вони будуть старіти повільніше, ніж люди, що залишилися на нашій планеті.

Згідно з теорією відносності, вся матерія у Всесвіті являє собою масу й енергію. А будь-який об'єкт, що має масу, викривляє цю матерію навколо себе. Чим більша маса — тим сильніше викривлення.

Щоб легше було зрозуміти природу простору-часу, які працюють як одне ціле, уявіть собі звичайний батут. Якщо на ньому нічого не відбувається, то це звичайна плоска поверхня. Якщо встати на батут, то він прогнеться вниз. Якщо поруч буде м'яч, то він скотиться вниз у цю яму.

Це звичайне двомірне уявлення про роботу простору-часу. Тобто маса людини створила заглиблення в батуті, яке можна назвати гравітаційним колодязем. Це дуже схоже на те, як гравітація Землі, яка має величезну масу порівняно з людиною, притягує до себе людей.

Найцікавіше, що, якщо простір і час пов'язані, то останній також розтягується об'єктами з великою масою. Для прикладу, що більша маса людини, то глибшою буде яма в батуті. Через це наймасивніші об'єкти у Всесвіті, такі як зірки, чорні діри, галактики, скупчення галактик мають сильнішу гравітацію, ніж Земля.

Але чому гравітація тягне вас униз, а не штовхає вгору? Уявіть, що хтось заліз під батут і штовхнув його знизу. У цьому разі м'яч, який до цього опинився в ямі, одразу ж викотиться. Тобто в цьому випадку утворився б не гравітаційний колодязь, а гравітаційний пагорб. Але, згідно з сучасними законами фізики, матерія не створює гравітаційні пагорби. Тільки гравітаційні колодязі.

Можливо, існує якась екзотична форма матерії, яка працює по-іншому. Тож у цьому випадку така гравітація могла б штовхати людину вгору із Землі, і вона б полетіла в космос. Але досі такої форми матерії виявлено не було, а тому гравітація працює так, як і казав Ейнштейн.

Як уже писав Фокус, Ейнштейн міг помилятися і викривлення простору-часу дасть відповідь, чи так це. Остаточно перевірити теорію відносності вчені хочуть за допомогою нового методу.