Gravitaţia: forţă misterioasă a Universului

Gravitaţia ne ţine ferm pe pământ şi ajută Pământul să se învârtă în jurul soarelui. De asemenea această forţă invizibilă1Einstein a spus că nu este o forță în modul în care sunt alții, ci un efect al curburii spațiului și timpului. atrage ploaia din cer şi determină mareele oceanice de zi cu zi. Ea păstrează forma sferică a pământului şi împiedică atmosfera să se împrăştie în spaţiu. S-ar părea că această forţă gravitaţională, de zi cu zi, ar trebui să fie una dintre cele mai bine înţelese concepte din ştiinţă. Cu toate aceste situația este exact opusul. În multe aspecte, forţa gravitaţională rămâne un mister profund. Gravitaţia furnizează un exemplu uimitor de limitare a cunoaşterii ştiinţifice actuale.

Sir John Herschel a dat numele aceastei zone circulară mare și frumoasă, cunoscută sub numele de Nebuloasa Keyhole, din Nebuloasa Carina, în secolul al XIX-lea. Distanța este de aproximativ 8.000 de ani-lumină de la Pământ. Acest sistem conține unele dintre cele mai masive și mai fierbinți stele cunoscute, cu mase de aproximativ 100 de ori mai mari decât cele ale soarelui nostru și de 10 ori mai calde. Acest tip de nebulae pot conține în ele „găuri negre”, care rezultă din prăbușirea unei rămășițe de stea sub propria gravitate. Astfel de regiuni au o gravitate atât de puternică încât nici razele de lumină nu pot scăpa.

Ce este gravitaţia?

Isaac Newton şi-a pus această întrebare în 1686 şi a concluzionat că gravitaţia este o forţă de atracţie între toate obiectele. El a realizat că aceeaşi forţă care face un măr să cadă pe pământ, ține și luna pe orbita ei. Forţa gravitaţională a Pământului determină luna să fie la 1 mm distanță de la a devia în linie dreaptă, în fiecare secundă, în timp ce înconjoară Pământul (Figura 1). Legea Gravitaţională universală a lui Newton este una dintre cele mai mari descoperiri ştiinţifice din toate timpurile.

Forţa gravitaţională este una dintre cele patru forţe fundamentale ale naturii (Tabelul 1). Observaţi că forţa gravitaţională este de departe cea mai slabă dintre cele patru, şi cu toate acestea domină pe scara obiectelor din spaţiile mari. Aşa cum a arătat Newton, atracţia gravitaţională între două mase devine din ce în ce mai mică pe măsură ce distanţa dintre cele două devine mai mare, dar niciodată nu are valoarea zero (vezi nota de la “Proiectarea gravitaţiei”).

De aceea fiecare particulă din întregul univers atrage de fapt alte particule. Gravitaţia este o forţă cu rază lungă de acţiune în contrast cu forţele tari şi cele slabe (Tabelul 1)2 Conform relativității generale, efectele gravitației nu sunt instantanee, ci transmise la viteza luminii. Forţele magnetice şi cele electrice au de asemenea rază lungă de acţiune, dar gravitaţia este unică pentru că are şi raza lungă de acţiune şi atrage în permanenţă, prin urmare niciodată nu respinge (spre deosebire de electromagnetism, unde forţele fie atrag, fie resping).

Tabelul 1. Cele patru forțe de bază ale naturii
Numele forței Puterea relativă Responsabilă pentru
Tare 1 Stabilitatea nucleilor atomici
Electromagnetică 10-2 Unirea atomică, moleculară
Slabă 10-6 Procesele de dezintegrare radioactivă
Gravitația 10-43 Stabilitatea obiectelor din spațiu

Proiectarea gravitației

Forta F dintre doua mase m1 si m2, atunci cand acestea sunt separate de un distanta r, poate fi scrisa sub forma F = G( m1 m2)/r2unde G este constanta gravitațională măsurată pentru prima dată de Henry Cavendish în 1798.3Pentru mințile mai tehnice, G = 6.672 x 10-11 Nm2 kg-2Această ecuație arată că forța gravitaționala descrește pe măsură ce distanța de separare, r, între doua obiecte se mărește, dar niciodata nu ajunge sa fie zero. Natura pătratelor inverse ale acestei ecuații este intrigantă. La urma urmei, nu exista nici un motiv esențial pentru care gravitația să acționeze astfel.

Pe de-o parte, cu un univers care evoluează, unele exponente aleatoare cum ar fi r1.97 sau r2.3 ar parea mult mai probabile. Cu toate acestea, măsuratori exacte au arătat un exponent exact cu cel puțin 5 zecimale: 2,00000. Asa cum spunea un cercetator: acest rezultat pare “un pic prea precis”.4Thompsen, D., „Forța gravitațională foarte precisă”.  Am putea trage concluzia că forța gravitațională arată spre un design precis, creat de cineva. De fapt, dacă exponentul ar devia doar un pic de la cifra exactă 2, orbitele planetelor și întregul univers ar deveni instabil.


Începând cu marele fizician creaţionist Michael Faraday în 1849, fizicienii au făcut cercetări permanente pentru a găsi o relaţie ascunsă între gravitaţie şi forţa electromagnetică. Încă se încearcă printr-un efort susținut de a uni toate cele patru forţe fundamentale într-o singură ecuaţie sau “Teoria totului”, fără vreun succes până acum. Gravitaţia rămâne cea mai puţin înţeleasă forţa.

Forța gravitațională nu poate fi blocată în niciun fel. Obiectele care i se interpun, indiferent care e forma lor, nu au nici un efect asupra atracţiei între două obiecte separate. Aceasta înseamnă că nu se poate construi în laborator o cameră antigravitațională. Gravitaţia nu depinde de compoziţia chimică a obiectelor, ci doar de masa lor, pe care noi o percepem ca şi greutate (forţa gravitaţională aplicată unui lucru este greutatea – cu cât este mai mare masa cu atât este mai mare greutatea). Blocuri de sticlă, plumb, gheaţă sau chiar polistiren, dacă au masa egală vor avea (şi exercită) o forţă gravitaţională identică. Acestea sunt descoperiri experimentale care nu au nici o explicaţie teoretică.

Dar ce este cu adevărat gravitaţia? Cum poate această forţă să acţioneze peste imensitatea spaţiului gol? Şi, în primul rând, de ce există? Ştiinţa nu a avut prea mare succes în a răspunde la aceste întrebări fundamentale despre natură. Gravitaţia nu a putut apărea lent prin mutaţie sau selecţie naturală. Ea a fost prezenta chiar de la începutul universului. Alături de toate celelalte legi fizice, gravitaţia este în mod sigur o mărturie pentru o creaţie planificată.

Încercările de a explica gravitaţia au inclus particule invizibile, numite gravitoni, care călătoresc între obiecte. De asemenea au fost aduse în discuţie sfori cosmice şi unde gravitaţionale, dar nici unul din aceste lucruri nu a fost confirmat. Pur şi simplu nu ştim cum interacţionează din punct de vedere fizic obiectele unele cu altele pe distanţe mari.

Gravitaţia şi Sfânta Scriptură

Când vine vorba de natura gravitaţiei şi a ştiinţei fizicii în general, două referinţe din Biblie sunt de folos.

Prima, Coloseni 1, 16-17 afirmă că Hristos este înainte de toate, și toate lucrurile se ţin prin El.

„Pentru că întru El au fost făcute toate, cele din ceruri şi cele de pe pământ, cele văzute, şi cele nevăzute, fie tronuri, fie domnii, fie începătorii, fie stăpânii. Toate s-au făcut prin El şi pentru El. El este mai înainte decât toate şi toate prin El sunt aşezate.” (Col. 1, 16-17)

Verbul din greacă “a se ţine” (συνιστάω sunistaō) înseamnă “a se lega”, “a menţine” sau “a ţine împreună”. Folosirea acestui cuvânt grecesc, în alt context decât Biblia, se traduce, imaginați-vă, în sensul unui vas care poartă apă în el. Cuvântul este folosit în Epistola către Coloseni la timpul perfect (în original), care se referă la o stare prezentă continuă care îşi are originea într-o acţiune trecută încheiată. Un mecanism fizic folosit este în mod evident gravitaţia, stabilită de Creator şi păstrată fără întrerupere până în ziua de azi. Să luăm în considerare şi alternativa; dacă forța gravitaţională ar înceta pentru o clipă, ar rezulta cu siguranţă un haos instant. Toate obiectele cosmice, inclusiv Pământul, luna şi stelele nu ar mai sta împreună. Pe loc toate lucrurile s-ar dezintegra în fragmente mici.

O a doua referinţă biblică se găsește în Epistola către Evrei 1, 2-3, unde Sf. Apostol Pavel spune că Hristos ține toate lucrurile cu Cuvântul puterii Lui.

„În zilele acestea mai de pe urmă ne-a grăit nouă prin Fiul, pe Care L-a pus moştenitor a toate şi prin Care a făcut şi veacurile; Care, fiind strălucirea slavei şi chipul fiinţei Lui şi Care ţine toate cu cuvântul puterii Sale, după ce a săvârşit, prin El însuşi, curăţirea păcatelor noastre, a şezut de-a dreapta slavei, întru cele prea înalte

“A ţine” (φέρω pherō) descrie din nou fenomenul de susţinere sau păstrare a tuturor lucrurilor, inclusiv gravitaţia. Cuvântul “a ţine” în acest verset înseamnă mult mai mult decât pur şi simplu a susţine o greutate. El are sensul şi de control asupra tuturor mişcărilor şi schimbărilor active din univers. Această responsabilitate infinită este gestionată prin Cuvântul atotputernic al Domnului, prin care universul însuşi a fost chemat în fiinţă la început. Gravitaţia, “forţă misterioasă”, care este aşa de puţin înţeleasă după aproape patru secole de cercetare, este una dintre manifestările acestei minunate susţineri divine.

Tabelul 2: Câteva valori ale fortei gravitaționale de atracție între diferite obiecte.
Perechi de obiecte Forța gravitațională (kg la nivelul mării)
Tu și revista pe care o citești 4.5 X 10-10
Tu și luna 0,00045
Două locomotive adiacente 0,0022
Tu și pământul (la nivelul mării) Greutatea ta
Luna și Pământul 1.8 x 1019
Pământul și Soarele 3.6 x 1021
NB: kg sunt de fapt unități de masă (unitatea de măsura a forței este N= Newton, unde forța unei greutăți de 1 kg la nivelul marii=9,8 N). Greutatea (sau forța) exercitată de o masă dată depinde de cât de aproape este de forța gravitațională a Pământului, așa că aici se ia în considerare nivelul mării.

Distorsionarea spațiului și a timpului și găurile negre

Vedere simulată a unei găuri negre în fața Marelui Nor Magellanic. Observați efectul de filmare gravitațională, care produce două vederi mărite ale butului Cloud, dar foarte distorsionate. În partea de sus, discul Calea Lactee apare distorsionat într-un arc.

Teoria relativităţii generale a lui Einstein priveşte gravitaţia nu ca o forţă, ci ca o curbare a spaţiului însuşi în jurul unui obiect imens. Chiar şi despre lumină, care în mod tradiţional urmează o linie dreaptă, s-a spus că se curbează atunci când călătoreşte printr-o spațiu curbat. Acest lucru a fost demonstrat pentru prima dată atunci când astronomul Sir Arthur Eddington a detectat o schimbare a poziţiei aparente a unei stele în timpul unei eclipse totale în anul 1919, compatibilă cu faptul că razele de lumină au fost răsucite de către gravitaţia soarelui.

Relativitatea generală de asemenea estimează că dacă un corp ar fi destul de dens, gravitaţia sa ar curba spaţiul atât de puternic încât lumina nu ar mai putea ieşi. Un asemenea corp, va absorbi lumina şi orice altceva prins de gravitaţia lui intensă şi de aceea e numit gaură neagră. Un asemenea corp poate fi detectat doar prin efectele sale gravitaţionale asupra altor obiecte, prin curbarea puternică a luminii în jurul lui şi prin radiaţiile intense emise de materia care e prinsă în el.

Toată materia dintr-o gaură neagră este comprimată într-o “singularitate” de o densitate infinită. Deci, în schimb, “mărimea” ei este definită prin orizontul evenimentului sau, o limită care înconjoară “singularitatea” astfel încât nimic, nici măcar lumina, să nu poată trece de limitele sale. Raza sa este numită rază Schwarzschild, după astronomul german Karl Schwarzschild (1873-1916) şi este dată de formula RS = 2GM/c2 unde c este viteza luminii în vid. Dacă soarele s-ar prăbuşi într-o gaură neagră, raza sa Schwarzschild ar fi de doar 3 km.

Există dovezi că o stea imensă, după ce mare parte din “combustibilul” său nuclear se epuizează, nu ar mai putea să contracareze, sub greutatea sa uriaşă, colapsul într-o gaură neagră. Se crede că în centrul galaxiilor există găuri negre cu o masă echivalentă cu un trilion de sori, inclusiv în galaxia noastră – Calea Lactee. Mulţi oameni de ştiinţă cred că obiectele super-luminoase şi extrem de depărtate numite quasari îşi primesc puterea de la energia eliberată pe măsură ce materia cade într-o gaură neagră.

Relativitatea generală estimează că gravitaţia de asemenea distorsionează timpul. Acest lucru a fost deasemenea confirmat de ceasuri atomice extrem de precise care ticăie cu câteva microsecunde pe an mai puţin la nivelul mării decât la altitudini mari unde gravitaţia Pământului este puţin mai mică. În apropierea orizontului unui eveniment acest efect este cu atât mai evident. Dacă monitorizăm ceasul unui astronaut care se apropie de orizontul unui eveniment vom observa că ceasul ticăie chiar mai încet. La nivelul orizontului de evenimente el se va opri, dar noi nu vom vedea niciodată acest lucru întâmplându-se. Invers, astronautul nu va observa nimic diferit la ceasul lui, dar va observa că ceasurile noastre ticăie din ce în ce mai repede.

Cel mai mare pericol la un astronaut aflat în apropierea unei găuri negre sunt forţele mareice, cauzate de faptul că gravitaţia acţionează mai puternic asupra părţilor corpului aflate mai aproape de gaura neagră decât de cele aflate departe de ea. Forţele mareice în apropierea unei găuri negre, cu masa egală cu cea a unei stele, sunt mult mai puternice decât un uragan, destul de intense ca să facă un observator bucăţele.

Cu toate acestea, în timp ce atracţia gravitaţională descreşte invers proporţional cu pătratul distanţei (1/r2), efectul de maree descreşte invers proporţional cu cubul distanţei (1/r3). Aşadar, contrar presupunerilor generale, găurile negre de mari dimensiuni au o forţă (inclusiv mareică) gravitaţională mult mai slabă la nivelul orizontului evenimentului decât găurile negre de mici dimensiuni. Aşadar forţele mareice, la nivelul orizontului unui eveniment al unei găuri negre, masa cosmosului observabil de exemplu, va fi mai puţin vizibilă decât cele mai blânde brize.

Dilatarea temporală gravitaţională la nivelul şi în apropierea unui orizont de evenimente este baza noului model cosmologic al fizicianului creaţionist Dr. Russell Humphreys, în cartea sa Lumina stelelor şi Timpul. Acest model se pare că furnizează o soluţie posibilă la problema care constă în faptul că se poate vedea lumina unor stele la mare distanţă într-un univers tânăr, şi este în prezent o alternativă ştiinţifică la Teoria ne biblică a “Big Bang-ului” care se bazează pe presupuneri filozofice din afara domeniului ştiinţific.

Gravitaţia, “forţă misterioasă”,… puţin înţeleasă după aproape patru secole de cercetare

Isaac Newton (1642–1727)

Isaac Newton a publicat descoperirile sale privitoare la gravitaţie şi mişcare în 1687, în lucrarea sa de căpătâi Principia. Câţiva cititori au tras repede concluzia că universul lui Newton nu mai lasă loc pentru Dumnezeu, din moment ce toate lucrurile pot fi explicate cu ecuaţii. Dar nu aceasta a fost perspectiva lui Newton, după cum a clarificat în a doua ediţie a lucrării Principia:

 “Frumosul nostru sistem solar, planetele şi cometele puteau apărea doar prin sfatul şi suveranitatea unei fiinţe inteligente şi puternice.”

Isaac Newton nu a fost doar un om de ştiinţă ci şi un cercetător de o viaţă al Bibliei. Cărţile sale preferate din Biblie au fost Daniel şi Apocalipsa, în care sunt descrise planurile lui Dumnezeu pentru viitor. De fapt Newton a scris mai mult despre teologie decât despre ştiinţă.

Newton le-a dat credit şi altora, aşa cum a fost Galileo. De fapt Newton s-a născut în anul în care a murit Galileo, în 1642. Newton a scris într-o scrisoare:

“Dacă eu am văzut mai departe decât alţii este pentru că am stat pe umerii unor giganţi.”

Cu puţin înainte de moartea sa, probabil cu gândul la misterul gravitaţiei, Newton a scris cu smerenie:

“Nu ştiu ce am părut lumii că sunt, dar mie însumi mi-am părut doar un băieţel care se joacă pe malul mării… care la un moment dat găseşte o piatră mai netedă sau o scoică mai deosebită decât cele obişnuite, în timp ce marele ocean se întinde nedescoperit înaintea mea.”

Newton este îngropat la Mănăstirea Westminster. Epitaful în latină de pe mormântul său se termină şu propoziţia: “Să se bucure muritorii că a existat o aşa mare podoabă a speciei umane.”

Autor:
Sursa: Creation.com | Gravity. The mystery force