Gravitace
Popisu gravitace se v historii zabývalo několik lidí. Nejznámější, a také zdaleka nejdůležitější jsou ale dva (Isaac Newton a Albert Einstein).
Gravitace vs gravitační síla
Gravitace je vlastnost časoprostoru. Gravitační síla je konkrétní síla, která vzniká díky gravitaci. Jako každá síla má velikost a směr.
Isaac Newton
Tento pohled je představován na středních školách, protože je jednoduší než pohled Einsteina. To ovšem neznamená, že Newton byl méně schopný, bylo to totiž právě naopak. Jen žil dříve než Einstein, a proto jeho poznání je už dnes pro vědu méně klíčové.
Každé dva hmotné objekty na sebe působí přitažlivou silou, která je přímo úměrná součinu jejich hmotností a nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti mezi nimi.
Jinými slovy
Čím větší jsou objekty, tím silněji se přitahují silou. Čím dál od sebe jsou, tím slabší je jejich vzájemná přitažlivost.
Kdybychom to měli přenést do reálného světa, tak podle Isaaca Země neodletí od slunce proto, že gravitační síla jakožto vlastnost každého hmotného objektu je drží pohromadě.
Logická otázka z tohoto pohledu: Proč země nespadne do slunce?
V případě této teorie ze 17. století se uvádí odstředivá síla. Newton tedy případ Země a slunce popisuje stejně jako, když otáčíme s kamenem na provázku. Člověk představuje slunce, kámen představuje Zemi a provázek gravitaci.
Důvod, proč Země nespadne do slunce Newton popisuje odstředivou silou, která působí při pohybu směrem ven. Země neodletí od slunce kvůli gravitaci, která působí jako dostředivá síla. Z toho nám vyjde vizuální pohled, který lze nahradit kamenem na provázku.
Albert Einstein
Obecná teorie gravitaci popisuje úplně jinak. Například jeho model s odstředivou silou vůbec nepracuje a zavádí pojem časoprostor.
Časoprostor
V 3D světě máme tři dimenze x,y,z délku, výšku, šířku. V případě časoprostoru se k nim přidává i dimenze času tedy x, y, z, t. Tudíž čas a prostor jsou propojeny.
Ještě podrobněji jsme časoprostor popsali v článku o černých dírách
Pokud jste si přečetli výše uvedený článek o černých dírách, pak nyní máte i lepší představu o časoprostoru. Abychom obecnou teorii tedy finálně rozlouskly tak, gravitace ve smyslu Newtonovské gravitace není správná. Einstein ji redefinoval.
K tomuto redefinování výrazně přispěl i pojem časoprostor, který zakřivují hmotné objekty svojí podle svojí hmotnosti nebo rychlosti kterou se pohybují. Pokud mluvíme o ovlivňování hmotností pak hovoříme o gravitaci.
Takže v případu Země a slunce. Země obíhá kolem slunce ne proto, že by byla přitahována nějakou silou, ale proto, že jak slunce, tak Země jsou hmotnými objekty, tudíž zakřivují časoprostor a pak se v něm pohybují po rovných přímkách. Takže lze říct, že Země se pohybuje rovně, jen v zakřiveném časoprostoru.
Dnes víme že obecná a speciální teorie relativity jsou pravda, nicméně stále nemáme v gravitaci úplně jasno. Není to tak, že by Einsteinovi teorie byli chybné, ale jsou zde skutečnosti, které nebyli vysvětleny ani jeho teoriemi. Například temná hmota a energie. Ve zkratce galaxie se udržují pohromadě s větší silou, než tvrdí teorie Einsteina, proto se to připisuje temné hmotě. Zároveň se vesmír rozpíná rychleji, než se předpokládalo, což se připisuje temné energii.
Přijetí teorií veřejností
Newtonova teorie gravitace byla přijata s velkým nadšením a rychle se stala základem fyziky díky své jednoduchosti a schopnosti přesně vysvětlit pohyb planet i padajících těles. Lidé ji chápali intuitivně. Její úspěch vydržel přes dvě století, i když časem objevily některé její limity.
Einsteinova obecná teorie relativity byla naopak zpočátku přijata skepticky. Byla složitější a představovala zcela nový pohled na gravitaci jako zakřivení časoprostoru, což bylo pro mnohé těžko představitelné. Postupně se ale díky přesným experimentům a pozorováním (např. ohyb světla kolem Slunce či posun Merkuru) ukázalo, že Einstein má pravdu. Dnes jsou obě teorie respektovány, přičemž Newtonova slouží jako velmi přesný přibližný model pro běžné situace.
Nicméně stále jsou zde oblasti gravitace, kde ani obecná teorie nestačí. Tyto oblasti vesmíru a fyziky jsou dnes zkoumány vědci. Doufejme, že je jen otázkou času. Než se tyto záhady vysvětlí.
Další články jsou