Gravitácia - záhadná sila

Gravitácia – záhadná sila

Viete čo nás ťahá k zemi ? Správne, je to gravitácia. Neviditeľná sila, ktorá spôsobuje obeh Zeme okolo Slnka, padanie dažďa z oblakov, oceánske prúdy a desiatky ďalších aspektov nášho každodenného života. Na prvý pohľad sa zdá, že gravitačná sila, s ktorou sa stretávame úplne všade, je pre nás jedným z najlepšie pochopených konceptov vedy. Opak je však pravdou. Gravitácia je stále obrovskou neznámou. Práve gravitácia je pre nás ideálnym príkladom, aké plytké sú naše poznatky o svete okolo nás.

Čo je gravitácia ? Túto otázku si položil Isaac Newton v roku 1686 a skonštatoval, že je to príťažlivá sila medzi všetkými objektami. Pochopil, že rovnaká sila, ktorá spôsobuje pád jablka zo stromu takisto drži Mesiac na obežnej dráhe. Newtonov všeobecný gravitačný zákon je vedou považovaný za jeden z najväčších objavov doby. Newton zistil, že gravitačná sila medzi akýmikoľvek dvoma typmi hmoty slabne tým, ako sa znižuje vzdialenosť medzi nimi, avšak nikdy nedostiahne nulu. V skratke, čím bližšie k sebe dva objekty sú, tým menšou silou sa priťahujú. Všetky častice vo vesmíre sa v podstate priťahujú navzájom. Gravitačná sila je podobná elektromagnetickej, avšak zatiaľčo gravitačná sila iba priťahuje, elektromagnetická buď priťahuje, alebo odpudzuje.

Známy fyzik Michael Faraday začal v roku 1849 pátrať po skrytom vzťahu medzi elektromagnetickou a gravitačnou silou. Zistil, že gravitačná sila nemôže byť blokovaná žiadnym spôsobom. Bez ohľadu na to, z akého materiálu sa dva rozdielne objekty skladajú, stále sú priťahované rovnakou silou. To znamená, že v praxi nemôže byť vytvorená žiadna anti-gravitačná komora alebo miestnosť. Sila gravitačného priťahovania teda nezáleží od materiálu, z ktorej sa objekty skladajú, ale od ich hustoty, ktorú my zjednodušene označujeme ako váha (čím ťahší objekt, tým silnejšie gravitačné pôsobenie). Ak by sme mali obrovské panely napríklad zo skla, zo železa, z ľadu, z olova alebo aj polystyrénu ktoré by mali rovnakú hmotnosť, gravitačná sila by pôsobila na všetky rovnako.

Čo je teda gravitácia ? Ako je táto sila schopná pôsobiť v prázdnom priestore ? A čo je jej zdrojom ? Veda zatiaľ nie je schopná nájsť hodnovernú odpoveď na tieto, možno najzákladnejšie otázky vo vesmíre a v prírode. Gravitácia neslabne, ani nesilnie. Je prítomná už od vzniku vesmíru. Pokusov vysvetliť gravitáciu už bolo niekoľko. Podľa viacerých odborníkov, najprijateľnejším vysvetlením by mohli byť neviditeľné častice zvané gravitóny, ktoré cestujú medzi objektami. Do úvahy prichádzajú aj kozmické struny alebo gravitačné vlny, ale nič z toho ešte nebolo prakticky potvrdené. Jednoducho nevieme, ako na seba objekty navzájom pôsobia, a to aj na obrovské vzdialenosti.

Časové slučky a čierne diery

Einsteinova Teória relativity nepokladá gravitáciu za silu, ale za zakrivenie priestoru v blízkosti masívneho objektu. Dokonca aj svetlo, ktoré sa tradične šíri priamo, sa podľa Teórie relativity ohýba počas prechádzania zakriveným priestorom. S prvým takýmto pozorovaním v praxi prišiel astronóm Sir Arthur Eddington, ktorý si všimol zdanlivú zmenu pozície hviezdy počas úplného zatmenia v roku 1919, čo bolo spôsobené zakrivením slnečných lúčov gravitáciou Slnka.

Teória relativity tiež naznačuje, že ak by mal objekt dostatočnú hustotu, gravitácia by zakrivila priestor tak intenzívne, že by z neho neuniklo ani svetlo. Takéto objekty, ktoré absorbujú všetku hmotu naokolo vrátane svetla poznáme pod pojmom čierne diery. Čierne diery môžu byť odhalené len na základe gravitačného pôsobenia na okolité objekty, silným zakrivením svetla v ich blízkosti a obrovským uvoľòovaním gravitácie hmotou, ktorú požierajú. Všetká hmota vo vnútri čiernej diery je stlačená do singularity nekonečnej hustoty.

Zdroj gravitácie

Aj s prihliadnutím na fakt, že Newtonov gravitačný zákon funguje, nevysvetľuje zdroj gravitácie. Ten preto stále ostáva nevysvetlený. Už je to vyše 300 rokov, čo sa viaceré kapacity z odboru snažili vysvetliť zdroj gravitácie, ale zatiaľ bezúspešne. Zatiaľčo moderná veda a technológia urobila obrovský pokrok, stále nedokáže vysvetliť jeden zo základných aspektov fungovania vesmíru. Pri hľadaní pravdy v tomto prípade totiž zrejme nebudú stačiť obyčajné testy a pokusy v laboratóriách. Vyznieva to možno paradoxne, ale podľa viacerých odborníkov nemá zmysel hľadať zdroj gravitácie v hmote, pretože hmota alebo atómy samé o sebe nemajú dostatok energie ani mechanizmy na to, aby vyprodukovali tak veľkú silu, aby priťahovala k sebe objekty, alebo aj celé galaxie vzdialené tisícky svetelných rokov od seba. Navyše, gravitácia je síce sila, ktorá priťahuje, no nemá žiadne elektrické ani magnetické vlastnosti. Ak by sa zdroj gravitácie nachádzal v hmote, pravdepodobne by bol objavený už dávno. Odkiaľ teda pochádza neviditeľná energia, ktorá dokáže pohybovať obrovskými kozmickými telesami ?

Mnoho fyzikov je presvedčených o tom, že rýchlosť gravitačnej sily sa rovná rýchlosti svetla vo vákuu. Avšak takéto tvrdenia sú zatiaľ iba v teoreticke rovine. Teória vychádza zo všeobecnej zásady, že nič vo vesmíre nemôže cestovať rýchlejšie ako svetlo. Zdá sa tiež, že gravitácia vzniká v strede hmoty. Ak jablko padne zo stromu, alebo kameò zo strechy, stále bude jeho pád smerovať k stredu objektu, čiže v tomto prípade k stredu Zeme. Avšak, ako bolo spomenuté v predošlých riadkoch, vzhľadom na to, že atómy ako také nemajú v sebe dostatok energie na vytvorenie takejto reakcie, zdá sa, akoby bola gravitácia istá forma energie pochádzajúza "z vonku", ktorá reaguje s hmotou alebo energiou v atómoch a takouto reakciou vzniká gravitačná sila.

Na meranie gravitácie sa používajú veľmi citlivé prístroje zvané Gravimetre. Existuje viacero typov gravimetrov, ale v praxi sú založené na princípe pružiny so závažím. Zmenami gravitačnej sily sa pružina naťahuje alebo sťahuje. Profesionálnymi gravimetrami je možné zmerať rozdiely v gravitačnej sile až v pomere jedna k desať miliónom. Z takýchto výsledkov je nám známe, že gravitačné pole, podobne ako elektromagnetické pole, osciluje. Avšak, frekvenciu a vlnovú dåžku gravitačného poľa v súčasnosti zmerať nevieme. Aj napriek tomu, že magnetická a gravitačná sila majú isté spoločné vlastnosti, v praxi jedna sila vôbec neovplyvòuje druhú.

Pre úplnosť však treba dodať, že nie všetci vedci zdieľajú na tému gravitácie rovnaké názory. Napríklad Dr. Eric Verlinde, uznávaný teoretik a profesor fyziky na Inštitúte teoretickej fyziky v Amsterdame, 12.júla 2010 predniesol pre New York Times vlastnú teóriu ohľadom gravitácie. V článku On the Origin of Gravity an the Laws of Newton vysvetľuje, že prejavy gravitácie sú podľa neho len výsledkom termodynamiky. Vyhláseniami, že gravitácia je len ilúziou pobúril viacerých fyzikov, ktorí sa už roky snažia princíp gravitácie pochopiť. "Podľa mòa, gravitácia neexistuje", tvrdí Dr. Verlinde. Spolu s niekoľkými ďalšími fyzikmi je presvedčený, že sa celá veda snaží gravitáciu pochopiť zlým spôsobom a príťažlivosť, ktorá na hmotu pôsobí je výsledkom elasticity atómov.

Tomuto názoru sa zvykne hovoriť aj "bad hair day". Dr. Verlinde ho vysvetľuje nasledovne. "Skúste sa na to pozrieť takto. Ak máme dlhovlasého človeka, zmokne v daždi a jeho vlasy sa začnú skrúcať, je to preto, lebo na nich gravitácia pôsobí menej ako predtým ? Nie. Je to preto, že faktory, ktoré majú za následok zvlnenie vlasov začali zmenou určitých vlastností prevládať nad faktormi, ktoré držia vlasy narovnané. Je to zákon prírody, všetko okolo nás sa deje dôsledkom určitých vplyvov", myslí si Dr. Verlinde. Podľa neho je gravitácia len entropickou silou. "Deje sa to, pretože všetká hmota naokolo vrátane vzduchu a vody existuje v troch rozmeroch. Veci sa skladajú z častíc a všetky tieto častice sú medzi sebou v týchto troch rozmeroch prepojené. To znamená, že pri pohybe do akéhokoľvek smeru sa tieto častice naťahujú a zmršťujú. Zjednodušene, hmota sa dá naťahovať ako guma, ktorú natiahnete a keď ju pustíte, vráti sa do pôvodného stavu. A aj preto sa akýkoľvek objekt, ktorý presuniete smerom od jeho pôvodnej hmoty vracia späť k jeho stredu".

Všetky naše výskumy a poznatky o vesmíre sú v podstate založené na teórii gravitácie. Ak by gravitácia skutočne neexistovala, všetky naše doterajšie vedomosti o zložení a fungovaní vesmíru by boli nezmyslami. Vesmír a jeho zákony sú veľmi komplikované. Ako v mnohých ďalších otázkach ohľadom sveta okolo nás, aj v tejto nám len ostáva dúfať, že na všetky otázky raz nájdeme odpoveď.