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10 teorie e fatti che non sapevi sulla gravità
Il nostro rapporto con la gravità riporta ognuno di noi al primo grado, quando inizialmente abbiamo imparato a conoscere questa forza straordinaria. Tuttavia, la gravità è molto più della forza che ci trattiene sulla Terra.
A scuola, apprendiamo alcune idee di base sulla gravità. Ma questi danno origine a molti fraintendimenti e lacune nella nostra comprensione di questa importante forza fisica. Ecco 10 teorie e fatti che piegano la mente che probabilmente non hai appreso sulla gravità.
10 La gravità è una teoria, non una legge
È un mito che la gravità sia una legge scientifica. Se dovessi fare una ricerca online sulla gravità, probabilmente vedresti apparire molti articoli sulla legge di gravità. Tuttavia, nel mondo scientifico, le leggi e le teorie sono molto diverse. Una legge scientifica è un fatto basato su dati e relazioni che descrivono esattamente ciò che sta accadendo. Al contrario, una teoria è un'idea che viene utilizzata per spiegare perché si verificano certi fenomeni.
Quando pensiamo alla gravità usando le definizioni di leggi e teorie scientifiche, diventa chiaro perché la gravità è una teoria e non una legge. Gli scienziati non sono stati in grado di misurare la gravità per ogni stella, luna, pianeta, asteroide o atomo nell'universo.
La Voyager 1 (una sonda spaziale artificiale) ha percorso circa 21 miliardi di chilometri (13 miliardi di mi) dalla Terra. Questo mestiere ha lasciato il nostro sistema solare, ma non di molto. Solo osservando il viaggio decennale di Voyager 1 da solo, è ovvio perché gli scienziati non sono stati in grado di studiare la gravità di ogni stella, luna, pianeta, asteroide e atomo. Il nostro universo è così grande!
9 Ci sono lacune nella teoria della gravità
Dopo aver appreso che la gravità è solo una teoria, un'altra palla curva viene lanciata ad alcuni di noi. Alcune lacune nella teoria della gravità suggeriscono che non è credibile come una volta pensavamo nel primo grado. Molte di queste lacune hanno a che fare con ciò che possiamo vedere nel nostro sistema solare, ma alcune possono essere viste qui sulla Terra.
Ad esempio, secondo la teoria della gravità, la forza gravitazionale del Sole sarebbe molto più grande sulla Luna rispetto alla forza gravitazionale della Terra. Quindi, la Luna ruoterebbe attorno al Sole invece che sulla Terra. Gli scienziati hanno dimostrato che la Luna ruota intorno alla Terra, che possiamo vedere solo guardando il cielo notturno.
A scuola, abbiamo anche imparato a conoscere Isaac Newton, lo "scopritore" della gravità che ha riconosciuto un potenziale divario nella teoria. Newton ha creato una nuova branca della matematica chiamata fluxions, che ha usato per sviluppare la teoria della gravità. Fluxions potrebbe non sembrare familiare a noi, ma ciò che alla fine si è trasformato in volontà.
Oggi lo chiamiamo calcolo. Sebbene molti di noi studino il calcolo ad un certo punto della nostra vita, anche questa area della matematica ha dimostrato di avere dei difetti. Quindi, ci possono essere dei difetti nel modo in cui Newton ha "provato" la sua teoria della gravità.
8 onde gravitazionali
La teoria della relatività generale di Albert Einstein (alias la teoria della gravità di Einstein) fu proposta nel 1915. Nello stesso periodo venne anche ipotizzato un fenomeno chiamato onde gravitazionali. Non è stato fino al 1974 che questa teoria è stata dimostrata.
Le onde gravitazionali sono increspature nel continuum spazio-temporale causato da avvenimenti violenti nell'universo. Questi eventi possono essere qualsiasi cosa, dalla collisione dei buchi neri alla rotazione traballante delle stelle di neutroni a una supernova. Quando si verifica uno di questi eventi, le onde gravitazionali ondeggiano dalla scena come onde che si allontanano da una roccia gettata nell'acqua. Le onde viaggiano alla velocità della luce attraverso l'universo.
Poiché non vediamo questi eventi catastrofici che accadono tutto il tempo nel nostro universo, ci vogliono molti anni per osservare le onde gravitazionali. Ecco perché ci sono voluti quasi 60 anni per dimostrare che le onde gravitazionali esistono.
Per oltre 40 anni, gli scienziati hanno monitorato la loro prima scoperta di onde gravitazionali, quella che ha dimostrato la loro esistenza. Queste onde sono state causate da due stelle dense e pesanti che si avvicinano a vicenda a causa dell'attrazione gravitazionale. Nel corso del tempo, è stato osservato che le stelle erano orbitanti sempre più vicine l'una all'altra al ritmo previsto dalla teoria di Einstein. Quindi, è stato dimostrato che le onde gravitazionali esistono.
7 buchi neri e gravità
I buchi neri sono uno dei più grandi misteri dell'universo. Si formano quando una stella collassa su se stessa, creando una supernova. Questa supernova farà esplodere parti della stella nello spazio e può creare una regione nello spazio in cui la gravità è così forte che la luce non è in grado di fuggire da essa: il buco nero. La gravità non forma buchi neri, ma svolge un ruolo chiave nell'aiutarci a capire e apprendere su di essi.
La gravità dei buchi neri aiuta gli scienziati a trovarli nell'universo. Poiché l'attrazione gravitazionale è così forte, gli scienziati vedono l'attrazione gravitazionale su altre stelle o gas che li circondano. Il buco nero può persino tirare questi gas per illuminare un disco attorno a sé. Senza l'estrema gravità dei buchi neri, potremmo non aver mai saputo che esistessero.
6 The Theory of Dark Matter e Dark Energy
Circa il 68% dell'universo è costituito da energia oscura e circa il 27% è costituito da materia oscura. Anche se nel nostro universo ci sono tanta materia oscura ed energia oscura, non ne sappiamo molto.
Tuttavia, sappiamo che l'energia oscura ha molte proprietà. Anche la teoria della gravità di Einstein ha giocato un ruolo importante nell'aiutare gli scienziati a vedere che l'energia oscura è in grado di espandersi e creare più spazio. Quando si utilizzava la teoria di Einstein, gli scienziati inizialmente pensavano che la gravità avrebbe dovuto rallentare l'espansione dell'universo col passare del tempo.
Quindi, nel 1998, il Telescopio Spaziale Hubble mostrò che l'universo si stava espandendo sempre più velocemente. Quindi, gli scienziati sapevano che la teoria della gravità non era in grado di spiegare cosa stava accadendo nel nostro universo.Hanno ipotizzato l'esistenza di materia oscura e di energia oscura per spiegare il modo in cui l'universo si stava espandendo a un ritmo crescente nel tempo.
5 gravitoni
Quando impariamo a conoscere la gravità a scuola, impariamo che è una forza. Ma potrebbe essere anche più di questo. La gravità potrebbe effettivamente essere una particella chiamata gravitone.
I gravitoni sarebbero l'unità di gravità di base ed emetteranno una forza gravitazionale. I fisici non hanno rilevato gravitoni, ma hanno molte teorie sul perché dovrebbero esistere. Una di queste teorie è che la gravità è l'unica forza (delle quattro forze fondamentali della natura) in cui un'unità di base non è stata rilevata.
Sebbene i gravitoni possano esistere, sarebbe estremamente difficile identificarli. I fisici teorizzano che le onde gravitazionali sono fatte di gravitoni. Per cercare le onde gravitazionali, potremmo fare un semplice esperimento in cui rimbalziamo la luce degli specchi per vedere i cambiamenti nella loro separazione.
Sfortunatamente, questo non avrebbe funzionato per rilevare le minuscole variazioni di distanza causate dai gravitoni. I fisici avrebbero bisogno di usare specchi così pesanti da crollare e formare buchi neri.
Quindi non succederà nel prossimo futuro. Per ora, i fisici stanno guardando verso l'universo (la cosa più grande che possono) per aiutarli a rilevare gli effetti dei gravitoni.
4 Creazione potenziale di wormhole
I wormhole sono un grande mistero nel nostro universo. Quanto sarebbe bello passare attraverso un tunnel spaziale alla velocità della luce per raggiungere un'altra galassia? Bene, se i wormhole esistono da qualche parte nel nostro universo, ciò potrebbe essere possibile. Al momento, non ci sono prove che esistano, ma i fisici pensano che un modo per crearli sia con la gravità.
Usando la teoria della relatività generale di Einstein, il fisico Ludwig Flamm ha descritto come la gravità sia in grado di piegare lo spazio-tempo, che potrebbe teoricamente causare la formazione di wormhole. Naturalmente esistono anche altre teorie sulla formazione dei wormhole.
3 pianeti esercitano una forza gravitazionale sul sole
Sappiamo che il Sole esercita una forza gravitazionale su tutti i pianeti del nostro sistema solare in modo che orbitano intorno al Sole. Allo stesso modo, la Terra esercita una forza gravitazionale sulla Luna, motivo per cui orbita intorno alla Terra.
Tuttavia, ogni pianeta o altro oggetto con massa nel nostro sistema solare esercita anche una forza gravitazionale sul Sole, su altri pianeti e su qualsiasi altro oggetto che abbia massa. Il grado di forza esercitato dipende dalla massa degli oggetti e dalla distanza tra loro.
Nel nostro sistema solare, è per questo che ogni oggetto con massa ruota intorno al Sole. Ha la più grande attrazione gravitazionale. Infatti, ogni oggetto con una massa nell'universo esercita la propria forza gravitazionale su ogni altro oggetto che ha massa anche se distano anni luce!
2 microgravità
Tutti abbiamo visto le immagini o sentito storie sugli astronauti che fluttuavano nello spazio perché non c'è gravità. Anche se questo è un ritratto comune nei film, in realtà c'è gravità nello spazio.
Si chiama microgravità perché è una quantità così piccola. Questa microgravità crea l'effetto che gli astronauti sembrano non avere peso nello spazio. Senza la gravità nello spazio, i pianeti non orbitano attorno al Sole e la Luna non orbita attorno alla Terra.
La gravità si rompe e si indebolisce con la distanza. Nello spazio c'è la microgravità perché tutto è molto più lontano di quanto non sia qui sulla Terra, dove la gravità è più forte.
La gravità si indebolisce anche a livello molto piccolo. Pensa all'atomo. È così piccolo che avrà una forza gravitazionale molto debole ad esso associata. Quando gli atomi si combinano, la loro forza diventa più forte.
1 viaggio nel tempo
Il viaggio nel tempo è un mistero che ci ha affascinato per anni. Molte teorie, inclusa la teoria della gravità, potrebbero spiegare perché il viaggio nel tempo potrebbe effettivamente esistere. La gravità produce una piega nello spazio-tempo, che fa muovere gli oggetti in un percorso curvo. Di conseguenza, gli oggetti nello spazio si muovono leggermente più velocemente rispetto a quelli sul terreno sulla Terra. Per essere precisi, gli orologi sui satelliti spaziali guadagnano 38 microsecondi al giorno.
Dal momento che la gravità nello spazio sta facendo muovere gli oggetti più velocemente nello spazio che sulla Terra, gli astronauti sono considerati viaggiatori del tempo quando tornano sulla Terra. L'effetto sugli astronauti è così piccolo che non te ne accorgi. Ma solleva la domanda: la gravità potrebbe causare il tipo di viaggio nel tempo che vediamo nei film?