En alternativ teori om tyngdekraften – en ny forståelse af universets hovedkraft

Forskere har forsøgt at opklare mysteriet om mørkt stof i næsten et århundrede, en hypotetisk form for stof, der menes at være ansvarlig for visse gravitationseffekter, der er uforklarlige af den generelle relativitetsteori (GR). Heldigvis kan en ny hypotese ændre hændelsesforløbet. Et papir, der for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, viste den mulige eksistens af den mest magtfulde kraft i universet – tyngdekraften – uden tilstedeværelse af masse. En sådan usædvanlig tilgang kan ifølge forfatterne af undersøgelsen rejse tvivl om selve eksistensen af ​​mørkt stof. Den nye teori er baseret på ideen om, at den tyngdekraft, der skal til for at holde galakser og galaksehobe sammen, kan skyldes særlige topologiske strukturer dannet i det tidlige univers. Det lyder kompliceret, så lad os finde ud af det!

En alternativ teori om tyngdekraften er en ny forståelse af universets hovedkraft. Tyngdekraften styrer universet. Men hvad har mørkt stof med det at gøre? Billede: www.techexplorist.com. Foto.

Tyngdekraften styrer universet. Men hvad har mørkt stof med det at gøre? Billede: www.techexplorist.com

Tyngekrafter en af ​​de fire grundlæggende kræfter i fysik, sammen med den elektromagnetiske kraft, de stærke og svage kernekræfter.

Indhold

  • 1 Hendes Højhed Gravity
    • 1.1 Generel relativitetsteori

    < /li>

  • 2 Tyngdekraft og mørkt stof
  • 3 Topologiske defekter
  • 4 kosmiske strenge

Hendes Højhed tyngdekraft

< p>Før vi dykker ind i den nye teoris forvirrede jungle, lad os definere tyngdekraften, og hvorfor den spiller en nøglerolle i universets dannelse og struktur. Denne grundlæggende naturkraft, som tiltrækker objekter til hinanden, er bogstaveligt talt uadskillelig fra massen af ​​objekter – jo større deres masse, desto stærkere er deres tyngdekraft.

Kan du huske Isaac Newtons berømte æble? Det var ham, der i det 17. århundrede bemærkede, at æbler faldt fra et træ til jorden og antydede, at det skyldtes den kraft, der virker mellem æblet og jorden. Newton udviklede loven om universel gravitation, som siger, at tyngdekraften mellem to objekter er proportional med produktet af deres masser og omvendt proportional med kvadratet af afstanden mellem dem.

Newtons klassiske teori om tyngdekraft er en lov, der beskriver tyngdekraftens interaktion inden for rammerne af klassisk mekanik. Billede: static.techno-science.net

Mere om emnet: Kan tyngdekraften være en kilde til lys?

På Jorden virker tyngdekraften på en sådan måde, at alle genstande falder til overfladen med en acceleration på cirka 9,8 m/s². Det betyder, at når en genstand er i frit fald, stiger en genstands hastighed med 9,8 meter i sekundet hvert sekund. I rummet opfører tyngdekraften sig anderledes og holder planeter i kredsløb om stjerner. Tyngdekraften er også ansvarlig for dannelsen af ​​stjerner, planeter og galakser – skyer af gas og støv i rummet komprimeres af tyngdekraften og danner stjerner og planetsystemer.

Generel relativitetsteori

Newtons teori om universel gravitation dominerede videnskaben indtil begyndelsen af ​​det tyvende århundrede, hvor Albert Einstein foreslog en ny teori om tyngdekraften – den generelle relativitetsteori (GR), som beskriver tyngdekraften ikke som en kraft, men som en krumning af rum og tid. forårsaget af masseobjekter. Jo større massen af ​​et objekt er, jo mere bøjer det rumtiden rundt om det. Generel relativitet er fantastisk, fordi den forklarer, hvorfor objekter bevæger sig langs bestemte baner i et gravitationsfelt.

Den generelle relativitetsteori er den i øjeblikket almindeligt accepterede tyngdekraftsteori, som beskriver tyngdekraften som en manifestation af rumtidens geometri. Billede: static.dw.com

Desuden har vi i løbet af det sidste århundrede erfaret, at tyngdekraften har flere virkninger, såsom følelsen af ​​tyngde (som vi oplever på Jorden), Månens tidevandskræfter (satellittens tyngdekraft er årsagen til ebbe og flod af tidevand på jorden). De mest interessante ting forekommer dog uden for Jorden og relaterer sig til sorte huller – objekter, hvis tyngdekraft er så stærk, at ikke engang lys kan undslippe deres grænser.

Gå ikke glip af: Hvad er Einsteins generelle teori af relativitetsteori?< /p>

Så, for at sige det meget enkelt, er tyngdekraften en integreret del af vores liv og universet. Det styrer planeternes bevægelse, dannelsen af ​​stjerner og galakser og påvirker endda vores daglige handlinger. At forstå denne grundlæggende naturkraft hjælper os med at studere strukturen af ​​verden omkring os.

Tyngdekraft og mørkt stof

På trods af dens tilsyneladende enkelhed er tyngdekraften et af de største mysterier i moderne videnskab. Forskere fremsætter således stadig en række teorier om det – fra acceleration som en ledende kraft til gravitoner – hypotetiske masseløse elementarpartikler. Det skyldes, at de to førende fysiske teorier – generel relativitetsteori og kvantemekanik – fungerer ideelt hver for sig, men sammen modsiger de hinanden.

Med andre ord er videnskabsmænd stadig på jagt efter en «teori om alt, der er i stand til at forklare strukturen i vores verden på både makro- og mikroskalaer, og tyngdekraften er en af ​​anstødsstenene. For det første blev tyngdekraften det meste af tiden antaget for at være rent stofrelateret, men hvad nu hvis det faktisk ikke var tilfældet? Hvad hvis denne fantastiske naturkraft kunne eksistere uden masse?

Det ser ud til, at tiden er inde til at se på tyngdekraften fra en helt anden vinkel. Billede: images.newscientist.com

Det lyder så usædvanligt som muligt, men det var denne idé, der tiltrak sig opmærksomheden hos forfatterne af en nyligt offentliggjort undersøgelse. Faktum er, at hvis tyngdekraften kan eksistere uden masse, så forsvinder behovet for mørkt stof – hypotetisk stof, der ikke indgår i elektromagnetisk vekselvirkning og udgør op til 85 % af universets samlede volumen – fuldstændigt.

< p>Du vil altid være ajour med de seneste nyheder fra videnskabens og højteknologiens verden? Abonner på vores kanal på Telegram – så du helt sikkert ikke går glip af noget interessant!

Husk, at eksistensen af ​​mørkt stof ikke er blevet bevist, og dets koncept blev først udviklet for at forklare det faktum, at galakser holdes sammen ved højhastighedsrotation. Indførelsen af ​​dette hypotetiske og usynlige stof gjorde det muligt for fysikere at komme med alle mulige ideer og undgå uoverensstemmelser i eksisterende teorier.

Topologiske defekter

Hovedforfatteren af ​​det nye studie, astrofysiker Richard Liu fra University of Alabama i Huntsville, foreslog, at i stedet for mørkt stof, der binder galakser og andre himmellegemer, kan universet indeholde tynde, skallignende lag af “topologiske defekter”, der genererer tyngdekraften . uden nogen underliggende masse.

Topologiske defekterer makroskopiske strukturer, der har makroskopiske egenskaber. Den rumlige skala af påvirkningen af ​​topologiske defekter kan sammenlignes med størrelsen af ​​det observerbare univers.

Liu begyndte med at forsøge at finde en anden løsning på Einsteins feltligninger, som relaterer krumningen af ​​rum-tid til tilstedeværelsen af ​​stof i den. Som Einstein beskrev i General Relativity, kurver rumtid omkring klumper af stof og stråling i universet afhængigt af deres energi og momentum. Denne energi er selvfølgelig relateret til masse i videnskabsmandens berømte ligning: E=mc2.

Einsteins teori er en størrelsesorden mere kompleks end Newtons teori om universel gravitation, og ny teori går endnu længere og fjerner den fra ligningsmassen. Billede: thedebrief.b-cdn.net

Således er massen af ​​et objekt relateret til dets energi, som bøjer rum-tid – denne krumning af rum-tid er, hvad Einstein kaldte tyngdekraften. Med andre ord siger den generelle relativitetsteori, at tyngdekraften er uløseligt forbundet med masse, men Lew hævder, at det ikke er tilfældet.

Dette er interessant: Findes mørkt stof? Og hvorfor var videnskabsmænds meninger delte?

Kosmiske strenge

Efterhånden som arbejdet skred frem, begyndte astrofysikeren at løse en forenklet version af Einsteins feltligninger, som giver mulighed for en endelig tyngdekraft i fravær af nogen påviselig masse. Liu siger, at hans indsats var “drevet af frustration over status quo, nemlig ideen om, at mørkt stof eksisterer på trods af fraværet af direkte beviser i et århundrede.”

Løsningen foreslået af forfatteren af ​​værket er at identificere topologiske defekter i form af skaller, som kan opstå i meget kompakte områder af rummet med en meget høj tæthed af stof. Disse sæt af koncentriske skaller indeholder et tyndt lag positiv masse skjult i et ydre lag med negativ masse.

Disse to masser ophæver hinanden, så den samlede masse af de to lag er nul. Men når stjernen er på denne skal, oplever den en stærk gravitationskraft, der tiltrækker den til midten, siger artiklen.

Tyngekraft uden masse kan faktisk eksistere. Sandt nok er der i øjeblikket kun matematiske beviser. Billede: muyinteresante.com

Husk at topologiske defekter– Det er meget kompakte områder af rummet med en meget høj tæthed af stof, som normalt er repræsenteret i form af lineære strukturer kendt som kosmiske strenge. Todimensionelle strukturer såsom sfæriske skaller er dog også mulige.

Nogle forskere er uenige i Lius konklusioner og mener, at mørkt stof er nøglen til tyngdekraftsteorien. Detaljer her, gå ikke glip af det!

Desuden har videnskabsmænd længe vidst, at tyngdekraften tillader alle objekter, både masseløse og på anden måde, at interagere med hinanden, da dette i bund og grund medfører krumningen af ​​selve rumtiden. For eksempel blev det tidligere fastslået, at himmellegemer udøver en tyngdekraft tiltrækning på masseløse fotoner.

Selvfølgelig er alle de antagelser, jeg lavede i artiklen, kontroversielle, men hvis de bekræftes i fremtiden, så vil behovet for at fortsætte med at søge efter mørkt stof helt forsvinde. Så det næste spørgsmål er, om mine antagelser kan bekræftes eller afkræftes gennem observation, siger Liu.

Kosmiske strenge. Universet er fuld af mysterier. Billede: i0.wp.com. Foto.

Universet er fuld af mysterier. Billede: i0.wp.com

Og selvom astrofysikeren indrømmer, at hans foreslåede løsning er «suggestiv» Selvom dette i sig selv ikke kan diskreditere hypotesen om mørkt stof, kan hans arbejde være en interessant matematisk øvelse, da det giver os mulighed for at se på universet og de kræfter, der styrer det fra en anden vinkel. Ikke desto mindre er resultaterne offentliggjort i artiklendet første matematiske bevis på, at tyngdekraften kan eksistere uden masse. Og det er ikke nok, er du ikke enig?


Date:

by