Como a gravidade realmente funciona

Tenho apenas 12 anos e estou constantemente pensando e tentando entender como a gravidade realmente funciona. No YouTube, todos sempre falam sobre objetos que distorcem o tempo espacial e usam a analogia de um trampolim. Eu ainda não entendo a gravidade, porque se o espaço fosse como um trampolim, a Terra entraria em espiral em direção ao sol junto com todos os outros planetas, certo? Então, alguém poderia me explicar como a gravidade realmente funciona sem a analogia do trampolim?

Primeiro de tudo: "Como a gravidade realmente funciona" é uma questão profunda, e qualquer cientista sério admitiria rapidamente que tudo o que temos é um modelo de trabalho incompleto. Você certamente já ouviu falar sobre a Relatividade Geral ; a primeira imagem na página é seu trampolim.

Nosso modelo de trabalho, a Relatividade Geral, está funcionando porque explica muito bem muitas observações. (Cuidado, aqui está outra questão profunda: "Explica" significa que podemos prever algumas observações de outras observações com o modelo de gravidade que temos em nossa mente. Isso não significa necessariamente que entendemos a "natureza real" do objeto subjacente ). Mas estamos muito confiantes de que o modelo está trabalhando com uma ampla gama de observações. Uma das últimas observações "pela primeira vez" que se seguiram às previsões e, portanto, nos deram mais confiança no modelo, foram os dois buracos negros colidindo recentemente. Recentemente? Bem, bilhões de anos atrás. Nós aprendemos sobre isso recentemente. Aqui está um link para um artigo do New York Times com um vídeo impressionante. (Acho que ainda é possível ler um número limitado de artigos do Times gratuitamente, então experimente.)

Nosso modelo de gravidade é incompleto porque não se conecta bem ao modelo da natureza que temos para outras coisas (partículas elementares, física quântica). Por um tempo (cerca de 70 anos), ele não se conectou; O próprio Einstein falhou completamente em conectar os pontos, o que provavelmente não foi encorajador, uma vez que recebeu o preço do Nobel por lançar um dos fundamentos da física quântica e era a autoridade óbvia sobre a gravidade. Se ele não podia, quem poderia?

Se não me engano, os físicos hoje estão progredindo lentamente. Essa conexão entre a física quântica e a gravidade é um dos principais problemas não resolvidos da física moderna.

Por fim, deixe-me abordar sua preocupação com os planetas espiralando no sol. Provavelmente, essa idéia vem de bolas reais em um trampolim em espiral, suponho. Você provavelmente sabe que as bolas perdem velocidade devido ao atrito, da mesma maneira que você desacelera sua bicicleta quando para de pedalar. Parte da energia cinética é transformada em calor.

E sabe de uma coisa? Você está certo. Com tempo suficiente, os planetas acabariam por cair no sol.Os satélites de baixa altitude voltam à Terra depois de alguns anos, porque ainda há vestígios de atmosfera que os atrasam por aí. A razão é que há "atrito" no sentido mais amplo envolvido em todos os processos de larga escala no universo. Esse é realmente um dos princípios físicos fundamentais que compõem o mundo que conhecemos. Só que o quase vácuo entre os planetas não fornece tanto atrito, e os planetas são corpos bastante maciços com uma massa enorme e energia cinética. Levará muito tempo para que eles percam energia suficiente para estarem tão perto que tocarão o sol. (Talvez demore demais para acontecer.) De fato, ao longo da vida humana, os planetas, luas e outras coisas são exemplos quase perfeitos para movimentos sem atrito. Mas na escala de tempo astronômica- bilhões de anos -, certamente há atrito. Por exemplo, a lua está sempre nos mostrando o mesmo lado porque o atrito diminuiu sua rotação, de modo que a rotação agora está "travada" com sua órbita.

Conclusão: a idéia de que a gravidade curva o espaço e o tempo "explica" todas as observações em larga escala até agora; o "trampolim" é um bom modelo para um "espaço" bidimensional, ou seja, uma superfície, se você ignorar o atrito.

Por que os objetos não estão escapando ?

Considere primeiro um objeto com velocidade e sem gravidade em ação:

Então, esse objeto azul se tornará cada vez mais distante, se continuar na mesma direção.

Mas não continua na mesma direção; depois de um tempo, a gravidade do grande objeto preto mudou de rumo:

Isso acontece de novo e de novo e de novo:

Sua pergunta é: Por que o objeto não entra em espiral? Talvez você esteja pensando que, à medida que se aproxima, a gravidade se torna mais forte e, portanto, o objeto é forçado a se aproximar ainda mais.

Mas quando ele se aproxima, sua velocidade aumenta. Como vimos, a velocidade dos objetos tenta fazê-lo escapar. Portanto, quando está mais próximo, tem mais velocidade para neutralizar o aumento da gravidade.

Edit: Apenas no caso de uma interpretação mais literal da sua pergunta, o trampolim na analogia original causa atrito e, portanto, espiral, mas o espaço é um vácuo.

A analogia do trampolim é útil se você entender a gravidade dentro de uma estrutura de Relatividade Geral. O problema conceitual é que, na verdade, o espaço-tempo é envolvido em 4, não em 3 dimensões, isto é, incluindo o tempo.

De fato, quando a Terra gira em torno do Sol, perde uma quantidade muito pequena de energia em forma de ondas gravitacionais. Então, a Terra está realmente espiralando em direção ao Sol. O fato é que essa emissão de ondas gravitacionais é tão pequena que, quando observamos uma espiral considerável, a Terra e o Sol já teriam deixado de existir. Muito antes disso, o Sistema Solar se torna instável devido aos efeitos caóticos já contidos na mecânica newtoniana clássica.

Ótima pergunta!

Você já ouviu falar da Primeira Lei de Newton? Diz que um objeto em movimento continua se movendo na mesma velocidade e na mesma direção, a menos que seja acionado por uma força .

Quando rolamos uma bola pelo chão, ela acaba parando. Antes de Newton, muitas pessoas acreditavam que tudo diminui por si só. O insight de Newton foi que isso não é verdade e, na verdade, a única razão pela qual uma bola rolante desacelera é porque o solo e o ar esfregam ou empurram a bola para desacelerá-la.

Em um trampolim, uma bola esfrega contra o material do trampolim e contra o ar, o que a torna mais lenta. Esta é a única razão pela qual a bola acaba espiralando em direção ao centro.

Quando não há nada para desacelerar o objeto, ele não espiralará para o meio, continuará girando e girando para sempre. No espaço, não há (quase) nada para desacelerar um objeto.

Se você acha isso difícil de acreditar, pode escrever um programa de computador para fazer todos os cálculos e ver o que acontece! Eu fiz um exemplo de simulação para você. Você verá que, sem atrito, o planeta terminará onde começou toda vez que circula o sol. Se você alterar a velocidade inicial do planeta de 20 para 40 e clicar em "Executar" no topo, verá uma órbita mais circular. Você pode mudar outras coisas e ver o que acontece. Espero que você ache isso útil!

A indução-refração por cordas de neutrinos é a causa da gravidade. Alguns dirão que os neutrinos são insignificantes, mas Dirac, Hawking e Tyson pensam o contrário e a maioria desconsidera o efeito de uma partícula carregada viajando à velocidade da luz. Lembre-se de que ninguém pode, ou provou, que a massa é uma propriedade da matéria, mais um efeito.

Vá para www.themechanismofreality.com, este site explica exatamente como a gravidade funciona. Todo físico que examina isso concorda que isso está correto. Do CERN ao Departamento de Física da Universidade de Pequim, concorda que esta é uma "conexão fantástica entre a física gravitacional e a teoria das cordas"! Isso também foi confirmado indiretamente pelo LIGO e pelo anúncio das ondas gravitacionais.