En alternativ teori om gravitation – en ny förståelse av universums huvudkraft

Forskare har försökt reda ut mysteriet med mörk materia i nästan ett sekel, en hypotetisk form av materia som tros vara ansvarig för vissa gravitationseffekter som inte förklaras av allmän relativitet (GR). Lyckligtvis kan en ny hypotes förändra händelseförloppet. En artikel som nyligen publicerades i tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society visade den möjliga existensen av den mest kraftfulla kraften i universum – gravitationen – utan närvaro av massa. Ett sådant ovanligt tillvägagångssätt, enligt författarna till studien, kan skapa tvivel om själva existensen av mörk materia. Den nya teorin bygger på idén att gravitationen som behövs för att hålla ihop galaxer och galaxhopar kan bero på speciella topologiska strukturer som bildades i det tidiga universum. Det låter komplicerat, så låt oss ta reda på det!

En alternativ teori om gravitation är en ny förståelse av universums huvudkraft. Gravitationen styr universum. Men vad har mörk materia med det att göra? Bild: www.techexplorist.com. Foto.

Tyngdkraften styr universum. Men vad har mörk materia med det att göra? Bild: www.techexplorist.com

Gravityär en av de fyra grundläggande krafterna i fysiken, tillsammans med den elektromagnetiska kraften, de starka och svaga kärnkrafterna.

Innehåll

  • 1 Hennes höghet Gravity
    • 1.1 Allmän relativitet

    < /li>

  • 2 Gravitation och mörk materia
  • 3 topologiska defekter
  • 4 kosmiska strängar

Hennes Höghet gravitation

< p>Innan vi dyker in i den trassliga djungeln av den nya teorin, låt oss definiera gravitationen och varför den spelar en nyckelroll i universums bildning och struktur. Denna grundläggande naturkraft, som attraherar föremål till varandra, är bokstavligen oskiljaktig från massan av föremål – ju större deras massa, desto starkare är deras gravitationskraft.

Kommer du ihåg Isaac Newtons berömda äpple? Det var han som på 1600-talet märkte att äpplen faller från ett träd till marken och antydde att detta berodde på kraften som verkar mellan äpplet och jorden. Newton utvecklade universell gravitationslag, som säger att tyngdkraften mellan två objekt är proportionell mot produkten av deras massor och omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet mellan dem.

Newtons klassiska gravitationsteori är en lag som beskriver gravitationsinteraktion inom ramen för klassisk mekanik. Bild: static.techno-science.net

Mer om ämnet: Kan gravitation vara en ljuskälla?

På jorden verkar gravitationen på ett sådant sätt att alla föremål faller till ytan med en acceleration på cirka 9,8 m/s². Det betyder att när ett föremål är i fritt fall ökar ett föremåls hastighet med 9,8 meter per sekund varje sekund. I rymden beter sig gravitationen annorlunda och håller planeterna i omloppsbana runt stjärnor. Gravitationen är också ansvarig för bildandet av stjärnor, planeter och galaxer – moln av gas och stoft i rymden komprimeras av gravitationen och bildar stjärnor och planetsystem.

Allmän relativitetsteori

Newtons teori om universell gravitation dominerade vetenskapen fram till början av 1900-talet, då Albert Einstein föreslog en ny gravitationsteori – den allmänna relativitetsteorin (GR), som beskriver gravitationen inte som en kraft, utan som en krökning av rum och tid. orsakade av massföremål. Ju större massa ett föremål har, desto mer böjer det rum-tiden runt det. Allmän relativitet är fantastisk eftersom den förklarar varför objekt rör sig längs vissa banor i ett gravitationsfält.

Den allmänna relativitetsteorin är den för närvarande allmänt accepterade teorin om gravitation, som beskriver gravitation som en manifestation av rum-tidens geometri. Bild: static.dw.com

Dessutom har vi under det senaste århundradet lärt oss att gravitationen har flera effekter, såsom känslan av tyngd (som vi upplever på jorden), månens tidvattenkrafter (satellitens gravitation är orsaken till ebb och flöde av tidvatten på jorden). De mest intressanta sakerna inträffar dock utanför jorden och relaterar till svarta hål – föremål vars gravitationskraft är så stark att inte ens ljus kan fly från deras gränser.

Missa inte: Vad är Einsteins allmänna teori av relativitetsteori?< /p>

Så, för att uttrycka det väldigt enkelt, gravitationen är en integrerad del av vårt liv och universum. Den kontrollerar planeternas rörelser, bildandet av stjärnor och galaxer och påverkar till och med våra dagliga handlingar. Att förstå denna grundläggande naturkraft hjälper oss att studera strukturen i världen omkring oss.

Gravitation och mörk materia

Trots sin uppenbara enkelhet är gravitationen ett av den moderna vetenskapens största mysterier. Således lägger forskare fortfarande fram en mängd olika teorier om det – från acceleration som en ledande kraft till gravitoner – hypotetiska masslösa elementarpartiklar. Detta beror på att de två ledande fysikaliska teorierna – allmän relativitet och kvantmekanik – fungerar idealiskt separat, men tillsammans motsäger de varandra.

Med andra ord, forskare letar fortfarande efter en «teori om allt&#187, som kan förklara strukturen i vår värld på både makro- och mikroskala, och gravitationen är en av stötestenarna. För det första ansågs gravitationen för det mesta vara rent materierelaterad, men tänk om så inte var fallet? Tänk om denna fantastiska naturkraft kunde existera utan massa?

Det verkar som att det är dags att se på gravitationen från en helt annan vinkel. Bild: images.newscientist.com

Det låter så ovanligt som möjligt, men det var denna idé som uppmärksammades av författarna till en nyligen publicerad studie. Faktum är att om gravitationen kan existera utan massa, så försvinner behovet av mörk materia – hypotetisk materia som inte går in i elektromagnetisk interaktion och utgör upp till 85 % av universums totala volym – helt.

< p>Vill du alltid vara uppdaterad med de senaste nyheterna från vetenskapens och högteknologins värld? Prenumerera på vår kanal på Telegram – så att du definitivt inte missar något intressant!

Kom ihåg att förekomsten av mörk materia inte har bevisats, och dess koncept utvecklades först för att förklara det faktum att galaxer hålls samman av höghastighetsrotation. Införandet av denna hypotetiska och osynliga materia gjorde det möjligt för fysiker att komma med alla möjliga idéer och undvika inkonsekvenser i befintliga teorier.

Topologiska defekter

Huvudförfattaren till den nya studien, astrofysikern Richard Liu från University of Alabama i Huntsville, föreslog att istället för att mörk materia binder galaxer och andra himlakroppar kan universum innehålla tunna skalliknande lager av “topologiska defekter” som genererar gravitation . utan någon underliggande massa.

Topologiska defekterär makroskopiska strukturer som har makroskopiska egenskaper. Den rumsliga skalan för inverkan av topologiska defekter kan jämföras med storleken på det observerbara universum.

Liu började med att försöka hitta en annan lösning på Einsteins fältekvationer, som relaterar rum-tidens krökning till närvaron av materia i den. Som Einstein beskrev i General Relativity, kröker rumtiden runt klumpar av materia och strålning flödar i universum beroende på deras energi och rörelsemängd. Denna energi är naturligtvis relaterad till massan i forskarens berömda ekvation: E=mc2.

Einsteins teori är en storleksordning mer komplex än Newtons teori om universell gravitation, och ny teori går ännu längre och tar bort den från ekvationsmassan. Bild: thedebrief.b-cdn.net

Alltså är ett föremåls massa relaterad till dess energi, som böjer rumtiden – denna krökning av rumtiden är vad Einstein kallade gravitationen. Med andra ord säger den allmänna relativitetsteorien att gravitationen är oupplösligt kopplad till massan, men Lew hävdar att det inte är så.

Detta är intressant: Finns mörk materia? Och varför var forskarnas åsikter delade?

Kosmiska strängar

Allt eftersom arbetet fortskred började astrofysikern lösa en förenklad version av Einsteins fältekvationer, som tillåter en ändlig gravitationskraft i frånvaro av någon detekterbar massa. Liu säger att hans ansträngningar “drevs av frustration över status quo, nämligen tanken att mörk materia existerar trots frånvaron av direkta bevis i ett sekel.”

Lösningen som föreslagits av författaren till arbetet är att identifiera topologiska defekter i form av skal, som kan uppstå i mycket kompakta områden i rymden med mycket hög densitet av materia. Dessa uppsättningar av koncentriska skal innehåller ett tunt lager av positiv massa gömt i ett yttre lager med negativ massa.

Dessa två massor tar bort varandra, så den totala massan för de två lagren är noll. Men när stjärnan är på detta skal upplever den en stark gravitationskraft som attraherar den till mitten, säger artikeln.

Gravitation utan massa kan faktiskt existera. Det är sant att det för närvarande bara finns matematiska bevis. Bild: muyinteresante.com

Kom ihåg att topologiska defekter– Det här är mycket kompakta områden i rymden med en mycket hög densitet av materia, som vanligtvis representeras i form av linjära strukturer som kallas kosmiska strängar. Men tvådimensionella strukturer som sfäriska skal är också möjliga.

Vissa forskare håller inte med om Lius slutsatser och tror att mörk materia är nyckeln till gravitationsteorin. Detaljer här, missa inte det!

Dessutom har forskare länge vetat att tyngdkraften tillåter alla objekt, både masslösa och på annat sätt, att interagera med varandra, eftersom detta i huvudsak medför krökningen av rumtiden i sig. Till exempel har det tidigare fastställts att himlakroppar utövar en gravitationsattraktion på masslösa fotoner.

Självklart är alla antaganden jag gjorde i artikeln kontroversiella, men om de bekräftas i framtiden kommer behovet av att fortsätta söka efter mörk materia helt att försvinna. Så nästa fråga är om mina antaganden kan bekräftas eller vederläggas genom observation, säger Liu.

Kosmiska strängar. Universum är fullt av mysterier. Bild: i0.wp.com. Foto.

Universum är fullt av mysterier. Bild: i0.wp.com

Och även om astrofysikern medger att hans föreslagna lösning är «suggestiv» Även om detta i sig inte kan misskreditera hypotesen om mörk materia, kan hans arbete vara en intressant matematisk övning, eftersom det tillåter oss att titta på universum och krafterna som styr det från en annan vinkel. Ändå är fynden som publiceras i artikelndet första matematiska beviset på att gravitation kan existera utan massa. Och detta är inte tillräckligt, håller du inte med?


Date:

by