Universul este enorm și se extinde în mod accelerat. Dar dacă spațiul devine mai mare, înseamnă că acesta este generat din sine însuși în mod continuu. Cum este posibil așa ceva? Se extinde spațiul chiar și în interiorul galaxiilor? [video]
În videoclipul de mai jos puteți urmări o explicație detaliată a modului în care spațiul se extinde, trecând prin teoria relativității generale și mecanica cuantică.
Ideea principală, care mai degrabă rară în lumea fizicienilor este: spațiul nu se extinde în zonele în care materia este prezentă în abundență. Cum ar fi zona din spațiu ocupată de o galaxie.
Opinia mai des întâlnită este aceea că spațiul se extinde pretutindeni, dar în segmentele din univers cu multă materie interacțiunea gravitațională face ca distanța dintre obiectele cosmice să rămână constantă. Același lucru se întâmplă inclusiv la nivelul particulelor de materie, cum ar fi un atom, care nu se dilată ca urmare a expansiunii universului.
Iată principalele idei din videoclip, pentru cei care nu au răbdare să-l urmărească:
• după ce Einstein a finalizat teoria generală a relativității, 4 fizicieni au rezolvat în mod independent ecuația cu privire la întregul univers, denumită metrica Friedman-Lemaitre-Robertson-Walker sau metrica FLRW. Această metrică este un fel de sistem de coordonate pentru o porțiune de univers.
• metrica FLRW presupune că universul este omogen (distribuție uniformă a materiei) și izotropic (arată la fel în toate direcțiile). Dar asta este valabil doar la scară foarte mare. Dacă iei o anume galaxie și spațiul din jurul acesteia, lucrurile stau diferit, în sensul că galaxia are un procent de materie mult mai mare decât spațiul (aproape) gol care-o înconjoară.
• forma spațiu-timpului din proximitatea obiectelor cosmice masive nu corespunde metricii FLRW, pentru că materia nu este distribuită uniform. Lângă un corp masiv descrierea corectă a spațiu-timpului este dată de metrica Schwarzschild.
• în metrica Schwarzschild spațiul nu se extinde însă. În fapt, spațiul este curbat, fiind însă static în timp, nu în expansiune.
• așadar, spațiul dintr-un sistem cuplat gravitațional, ca o galaxie sau un sistem solar, nu este afectat de expansiunea spațiului din afara acestora.
• asta se întâmplă pentru că, în fapt, câmpul gravitațional nu este ceva ce coexistă cu spațiu-timpul, ci reprezintă chiar fundamentul spațiu-timpului, este chiar spațiu-timpul.
• nu avem o teorie acceptată cu privire la „ceva-ul” din care este alcătuit spațiul. Einstein s-a gândit toată viața la acest lucru. Citește ce spune Einstein despre natura spațiului în articolul nostru: Spațiul nu are o existență în sine
- conform teoriei generale a relativității, spațiul poate fi divizat la infinit. De aceea este posibil să începi cu un univers de câțiva centimetri și să ajungi la unul de dimensiunile celui al nostru.
- există un cel mai mic segment posibil de spațiu, definit de „lungimea Planck”, care este funcție de constanta gravitațională, constanta lui Planck și viteza luminii. Continua generare a spațiului nu schimbă această dimensiune.
- spațiul se poate recrea la infinit, chiar dacă el conține energie, denumită „energie întunecată”, căci nu-i cunoaștem natura. Pe măsură ce spațiul se extinde, fiecare segment de spațiu își păstrează aceeași cantitate de energie. Ceea ce înseamnă că, în fapt, energia universului crește „din nimic”, pe măsură ce se extinde.
Citește și:
• Ce este spaţiu-timpul?
• De câte ori trebuie să îndoi o foaie de hârtie pentru a construi un turn de hârtie cât tot Universul?
• Ce ai vedea dacă te-ai prăbuşi într-o gaură neagră?
• Accelerația unui corp într-un câmp gravitațional nu este reală
• De ce nimic nu se deplasează cu o viteză mai mare decât viteza luminii?
• Gravitaţia este efectul curbării spaţiu-timpului. Cum putem vizualiza mai bine mişcarea obiectelor în spaţiu-timpul curbat?
• Dacă am pune unul lângă altul toţi atomii din univers, cât spaţiu ar ocupa? Cât de mare ar fi gaura neagră care s-ar crea?
• Mişcarea şi repausul. Cum poţi spune dacă un corp se mişcă sau nu?
• Cum funcționează mareea?
• Cum se deplasează corpurile într-un spațiu-timp curbat?
Credit imagine depositphotos.com
