Gaură neagră
O imagine artistică pentru „orizontul evenimentului” unei găuri negre.
Credit: Victor de Schwanberg/Science Photo Library

Din câte ne-am dat seama de-a lungul anilor, două idei din teoria relativităţii a lui Einstein sunt explicate greşit, cu preponderenţă: 1) ideea că un corp, cu cât i se măreşte viteza, cu atât va avea masa mai mare, şi va fi nevoie de o energie infinită pentru a-l accelera până la viteaza luminii; 2) paradoxul gemenilor (practic nu există o abordarea coerentă nici astăzi cu privire la acest paradox; matematica funcţionează, dar fizicienii au versiuni diferite când e vorba să explice cum anume apare diferenţa de timp dintre gemeni).

Comentarii -

 

Să ne imaginăm că Pământul nu ar avea atmosferă (eliminăm, așadar, forța de frecare) și ați păși în gol de pe un turn înalt de 10 km. Ce s-ar întâmpla? Probabil răspunsul cel mai prezent la întrebare ar fi: „cad către sol cu o accelerație de 9,8 ms2”. Accelerația pare a fi o chestiune indiscutabilă, dar, în fapt, așa cum a arătat Einstein, această accelerație nu este reală. Nu, corpul tău nu experimentează nicio accelerație. Iată de ce.

Comentarii -


Curbarea spaţiu-timpului de către Terra. Credit: Mark Garlick / Science Source

Mulți oameni de-a lungul istoriei au crezut că Pământul trebuie să fie plat. Unii încă mai cred asta! Cei mai mulți dintre noi acceptăm că Pământul este o sferă uriașă (cu aproximaţie). Totuși, ideea Pământului plat a funcționat destul de bine, deoarece este aproape plat la scară umană. Privit de aproape, un spațiu curbat va părea plat, așa că știm încă ce este o linie dreaptă. Putem să ne mișcăm puțin pe o linie dreaptă, apoi să ne oprim. Uită-te din nou și avem o altă linie dreaptă pe care să o urmăm în aceeași direcție. Făcând în repetat acești mici pași, vom ajunge să avem o linie lungă. Acest tip de linie se numește linie geodezică și este cel mai apropiat lucru de o linie dreaptă pe care îl putem găsi într-un spațiu curb.

Comentarii -


Materia curbează spaţiu-timpul, iar spaţiu-timpul curbat dictează mişcarea materiei în univers. credit: LIGO/T. Pyle

Ideea lui Einstein a fost că gravitația nu este o forță, ci este, în fapt, un efect generat de curbura spaţiu-timpului. Materia curbează spațiu-timpul în vecinătatea sa, iar această distorsiune afectează, la rându-i, modul în care materia se mișcă în univers. Aceasta înseamnă că, potrivit lui Einstein, spațiul și timpul sunt reactive. Ele se deformează în prezența materiei și a tuturor tipurilor de energie.

Einstein a numit teoria sa „relativitatea generală”, deoarece este o generalizare a teoriei relativității speciale. Ambele se bazează pe „independența observatorului”, adică ideea că legile naturii nu ar trebui să depindă de mișcarea unui observator. Diferența dintre relativitatea generală și relativitatea specială este că în relativitatea specială spațiu-timpul este plat, ca o foaie de hârtie, în timp ce în relativitatea generală poate fi curbat.

Comentarii -


Prima imagine a unei găuri negre. Imaginea nu este o fotografie, ci a fost creată cu ajutorul a multiple telescoape în cadrul proiectului EHT

Găurile negre exercită o mare fascinație deopotrivă asupra specialiștilor, simplilor iubitori de știință ori curioșilor din toată lumea. Ideea existenței unei regiuni din spațiu cu caracteristici atât de neobișnuite, cum ar fi existența unei linii (orizontul evenimentelor) care, odată trecute, nici lumina nu mai poate scăpa, ori care ar în centru o singularitate (un punct unidimensional care conţine o masă enormă într-un punct infinit de mic din spaţiu-timp) este spectaculoasă. Dar subiectul găurilor negre este însoțit de nenumărate mituri. Iată patru mituri privind găurile negre.

Comentarii -

Să ne imaginăm că săpăm un tunel prin centrul Pământului, unind două părţi diametral opuse ale planetei. Lungimea acestui tunel, dacă ne imaginăm că unim cei doi poli, unde raza este un pic mai mică decât la ecuator, va fi de circa 12.700 km. Pentru a simplifica lucrurile, trebuie să ne imaginăm că eliminăm inclusiv aerul din tunel, pentru ca un corp care va călători în tunelul nostru (cum ar fi un tren gravitaţional al viitorului) să nu întâmpine frecarea cu aerul.

Comentarii -


Harta câmpului gravitaţional al Terrei (Potsdam Gravity Potato)
Sateliţii GRACE şi CHAMP au fost folosiţi pentru a crea harta câmpului gravitaţional al Terrei. După cum se poate observa, sunt diferenţe între diversele părţi al suprafeţei terestre. De unde aceste diferenţe? Cauze posibile sunt: distribuţia neuniformă a masei în oceane, continente ori în interiorul Pământului, printre altele.

Ideea acestui articol a venit de la o nemulţumire privind modul clasic în care este vizualizată, de regulă, curbura spaţiu-timpului. Şi propunem o nouă modalitate de vizualizare care, sperăm, este mai intuitivă. Ca să fie clar de la început: ambele variante, cea clasică şi cea propusă aici, sunt, în mod limpede, doar aproximări; nimeni nu ştie să vizualizeze lumea în 4 dimensiuni, spaţiu-timpul. Întrebarea este dacă varianta pe care o propunem este mai utilă în încercarea de a înţelege mişcarea obiectelor în spaţiu-timp.

Comentarii -

 

Unul dintre cele mai contraintuitive aspecte ale universului nostru, şi din acest motiv larg dezbătute şi combătute de către pasionaţii de ştiinţă, este următorul: de ce nu putem călători cu viteze superioare vitezei luminii? Viteze superluminice ar putea permite călătorii în alte galaxii într-un timp rezonabil, de exemplu. Răspunsul cel mai adesea oferit de fizicieni în materiale de popularizare este: pentru că orice corp care se apropie de viteza luminii are nevoie de energie din ce în ce mai mare, iar, la limită, are nevoie de energie infinită pentru a atinge viteza luminii. Pus în context relativist, specialiştii în teoria relativităţii au însă opinii diferite.

Comentarii -


Aceasta este o vizualizare a discului de acreţie şi a jeturilor de materie din proximitatea unei găuri negre. Vizualizarea este una bazată pe predicţiile teoriei relativităţii generale.

Acum mai bine o sută de ani (1915) Albert Einstein a propus teoria generală a relativităţii, care propune o abordare radical diferită a gravitaţiei. Una dintre predicţiile cele mai extreme ale relativităţii generale este existenţa găurilor negre. Iată în continuare câteva videoclipuri, realizate pe baza teoriei lui Einstein, care arată ce ai vedea dacă ai cădea într-o gaură neagră. Găurile negre sunt de mai multe feluri, caracterizate de masă, sarcină electrică şi spin; vă prezentăm ce aţi vedea pe când v-aţi prăbuşi în două tipuri de găuri negre, gaura neagră Schwarzschild şi gaura neagră Reissner-Nordström.

Comentarii -


Materia curbează spaţiu-timpul, iar spaţiu-timpul curbat dictează mişcarea materiei în univers. credit: LIGO/T. Pyle

Spaţiu-timpul, aşa cum îi spune şi numele, pune spaţiul şi timpul împreună, dar nu doar într-o formă convenţională, matematică, ci ca structură fundamentală a universului. Conceptul a fost creat în contextul cristalizării teoriei generale a relativităţii de către Albert Einstein, dar cel care a propus conceptul de spaţiu-timp a fost unul dintre profesorii de matematică a lui Einstein, Hermann Minkowski. Einstein a avut nevoie de câţiva ani pentru a accepta ideea, pe care o credea iniţial inutilă. Ulterior conceptul de spaţiu-timp a devenit fundamental în înţelegerea noii teorii a gravitaţiei conţinută în teoria generală a relativităţii.

Comentarii -


Prima imagine a unei găuri negre. Imaginea nu este o fotografie, ci a fost creată cu ajutorul a multiple telescoape în cadrul proiectului EHT

Într-adevăr, fotonii, adică particulele purtătoare ale undelor electromagnetice, se consideră că nu au masă. Un foton se deplasează cu viteza luminii prin spaţiu-timp. Viteza luminii în vid este de 299.792,458 km pe secundă. Fotonii nu experimentează trecerea timpului. Asta înseamnă că nu contează distanţa pe care o parcurge un foton, din punctul de vedere al unui observator extern; pentru foton toată această distanţă este doar un punct, iar toată călătoria care pentru un observator extern poate dura miliarde de ani, din perspectiva fotonului este instantanee. Desigur, foarte ciudat lucru, iar vinovatul principal pentru această complicaţie este nimeni altul de Albert Einstein. Lumea era mai simplă înainte să apară el :).

Comentarii -

Generarea undelor gravitaţionale ca urmare a orbitării reciproce a două găuri negre. Reprezentare grafică

Undele gravitaţionale au fost prezise de Einstein în urmă cu un secol, dar de unde vin acestea? Ce tipuri distincte de unde gravitaţionale ar putea exista în cosmos? De ce este aşa dificil să detectăm unde gravitaţionale? Cum funcţionează detectoarele gravitaţionale? Ce obiecte din spaţiul cosmic pot declanşa unde gravitaţionale?

Comentarii -

Încerc să detectez undele gravitaţionale de 40 de ani. Când am început eram doar doar câţiva, undeva într-un laborator al universităţii. Astăzi sunt 1.000 de fizicieni, care au la dispoziţie observatoare de miliarde de dolari, care cred că suntem aproape de măsurarea undelor gravitaţionale. La 100 de ani după ce vom descoperi undele gravitaţionale, acest moment va fi unul de referinţa în istoria ştiinţei. Va fi ca descoperirea undelor electromagnetice în 1886 (află mai multe despre experimentele lui Heinrich Hertz), la un sfert de secol după ce acestea au fost prezise de către fizicianul James Clerk Maxwell.

Comentarii -

Fizica dezvăluie idei fascinante sub aspect filozofic. Faptul că parte din atomii care ne constituie au fost creaţi în stele îndepărtate este greu să nu fascineze orice pământean. Faptul că uriaşul univers în care existăm îşi are originea într-un punct de densitate infinită, de asemenea, uluieşte şi fascinează. Ciudăţeniile mecanicii cuantice, cum ar fi faptul că un foton este şi undă, şi particulă, în funcţie de modul în care-l măsurăm, de asemenea, stârnesc uimirea.

Comentarii -


Simulare a fuzionării unor găuri negre, fenomen însoţit de emiterea de unde gravitaţionale

Cercetătorii ce utilizează telescopul BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) au anunţat anul trecut  că au detectat undele gravitaţionale, care sunt undulaţii ale continuului spaţiu-timp. Iniţial anunţul a fost aclamat ca cea mai importantă descoperire a secolului, dar ulterior s-a dovedit că a fost vorba despre o alarmă falsă: semnalul recepţionat era praf galactic.

Comentarii -

Spaţiu-timpul în universul lui Einstein se presupune a fi similar unei foi de cauciuc plină de pliuri şi îndoituri. Dar ideea unui spaţiu curb nu este cea mai intuitivă din lume. Şi ce legătură are lumina cu acest lucru? În acest articol veţi afla răspunsul la această întrebare.

Comentarii -

Aceasta este o întrebare pe care am primit-o de multe ori de la cititorii mei şi cel mai simplu răspuns la ea este: nu se poate să vă deplasaţi cu viteza luminii şi deci nu are rost să încercaţi. Din păcate, fizicienii ne învaţă că noi întotdeauna ne vom deplasa cu viteze inferioare vitezei luminii. Au existat întotdeauna comentarii la adresa acestei afirmaţii a fizicienilor care au avut drept scop să arunce o umbră de îndoială asupra acestei certitudini care vine din partea fizicienilor.

Comentarii -

În articolul de azi vom aborda un subiect la modă în lumea pasionaţilor de fizică ori astronomie, dar un subiect care se referă la "partea întunecată" a Universului, adică la materia întunecată. Ce reprezintă această misterioasă componentă a Universului şi de ce ar trebui să fim interesaţi de ea?

Comentarii -

GalaxiiCa de fiecare dată, şi astăzi puteţi citi un articol ştiinţific care pretinde că poate prezenta „cea mai bună imagine a materiei întunecate" de până acum. Dacă aceasta este atât de întunecată, atunci cum putem să o vedem? În acest articol vom afla cum putem face asta.

Comentarii -

Spaţiu timpAici este un experiment simplu pe care aproape oricine îl poate face într-o noapte senină: faceţi o piruetă în timp ce vă uitaţi la stele. Veţi observa două lucruri: primul, că stelele par să se rotească pe cer şi al doilea, că braţele tale sunt trase în sus de forţa centrifugă.

Comentarii -

Spaţiu timpCând experimentul Gravity Probe B a fost conceput, efectul de distorsiune „frame-dragging” a fost văzut mai mult ca fiind de interes teoretic. Confirmarea experimentală a predicţiei lui Einstein (Lense-Thirring) a plasat o altă constrângere teoriilor gravitaţionale alternative.

Comentarii -

Spaţiu timpPe măsură ce calculele lui de Sitter, Schouten şi Fokker au devenit mai larg cunoscute, în special prin influentul manual al lui Eddington "Teoria matematică a relativității" (1923), fizicienii experimentatori au început să devină interesaţi.

Comentarii -

Spatiu-timpEfectul de distorsiune prin tragere a sistemului de referinţă, numit şi efect Lense-Thirring, al şaptelea test pentru relativitatea generală şi al doilea care implică spinul corpului de testare, relevă cel mai clar aspectul machian al teoriei lui Einstein.

Comentarii -

Spatiu-timpulEfectul geodezic ne furnizează o a şasea verificare a relativităţii generale (după cele trei verificări clasice la care se adaugă efectul Shapiro de întârziere şi pulsarul binar) şi este prima care implică spinul corpului de testare. Detalii, în continuare.

Comentarii -

Albert Einstein. RelativitateaToată lumea ştie că relativitatea vine cu reguli ciudate în ceea ce priveşte timpul şi spaţiul, dar ce se poate spune despre masă? De ce îşi măresc sau îşi micşorează obiectele masa, în funcţie de viteza lor relativă? Iată o explicaţie care face apel la conservarea impulsului.

Comentarii -


Dacă găsiţi scientia.ro util, sprijiniţi-ne cu o donaţie.


PayPal ()
CoinGate Payment ButtonCriptomonedă
Susţine-ne pe Patreon!