Koleksiyonlar

Yerçekimi Nasıl Çalışır ve Yerçekimi Karşıtı Teknoloji Geliştirebilir miyiz?

Yerçekimi Nasıl Çalışır ve Yerçekimi Karşıtı Teknoloji Geliştirebilir miyiz?

Yerçekimini hayatımızın her bir anında, gerçekten düşünmeden deneyimliyoruz. Ama bu nedir ve gerçekten anlıyor muyuz?

Burada, mevcut yerçekimi anlayışımızı kısaca keşfediyoruz ve onu uzayda yapay olarak yaratıp yaratamayacağımızı araştırıyoruz.

İLGİLİ: YER ÇEKİMİ HAKKINDA 5 AKIL ÜFLEME GERÇEKLERİ

Yerçekimi Dünya'da nasıl çalışır?

Ünlü atasözü "Yukarı çıkan şey aşağı inmelidir". Ama neden? Neler oluyor?

Ne olduğunu gerçekten anlamaya başlamış olsak da, bu fenomen bin yıldır üzerinde düşünülüyor.

Örneğin Yunan filozofları bir zamanlar gezegenlerin ve yıldızların tanrıların aleminin bir parçası olduğunu düşünüyorlardı. Tahminlerine göre, "doğal hareket" dedikleri şeye maruz kalıyorlardı.

Konsepti bunun çok ötesinde geliştirmemiş olsalar da, 16. Yüzyılda Galileo ve Brahe'nin çalışmalarına kadar batı düşüncesinde hakim fikir olarak kalacaktı.

Çalışmaları, yerçekimi anlayışımızda bir devrimin ateşlenmesine yardımcı olacak ve sonunda Isaac Newton'a yol açacaktı.

Yerçekimi, Newton'un belirttiği gibi, Dünya'yı Güneş etrafında yörüngede tutan kuvvettir. Okuldaki günlerinizden hatırlayabileceğiniz gibi, yerçekimi şu şekilde tanımlanma eğilimindedir:

"Bir gezegenin veya başka bir cismin nesneleri merkezine doğru çekerken kullandığı kuvvet. Yerçekimi kuvveti, tüm gezegenleri güneş etrafında yörüngede tutar." - NASA.

Başka bir deyişle, kütlesi olan herhangi bir şey, kütlesi olan başka herhangi bir şeye kuvvet uygular ve ona uygulanan kuvvet vardır. Nesnelerin kütlesi ne kadar büyük ve aralarındaki mesafe ne kadar kısa olursa, birbirlerine uyguladıkları yerçekimi kuvvetlerinin çekimi o kadar güçlüdür.

Ne zaman havaya zıplarsanız, yanlışlıkla masadan bir şey düşürürseniz veya köpeğinizin yakalaması için parkta bir top atarsanız, eylemlerinizin sonuçlarını sezgisel olarak bilirsiniz. Sonunda hepsi yere geri döner.

Einstein daha sonra yerçekimi için Newton'dan çok farklı bir açıklama sunacaktı. Teorilerine göre yerçekimi, uzay-zaman sürekliliğindeki bir eğriliktir. Bir nesnenin kütlesi, etrafındaki boşluğun esasen bükülmesine ve kıvrılmasına neden olur. Bu, nesnelerin (ve ışığın) geçmek zorunda olduğu yolu bozarak, yerçekimi olarak "hissettiğimiz" etkiyi yaratır.

Gerçekte, başka bir gök cisiminin yerçekiminde "yakalanan" herhangi bir nesne etkilenir, çünkü içinden geçtiği alan bu nesneye doğru kıvrılır.

Einstein ayrıca "eşdeğerlik ilkesi" kavramını da ortaya attı. Bu, yerçekimi ve eylemsizlik kuvvetlerinin benzer nitelikte olduğunu ve genellikle ayırt edilemez olduğunu belirtir.

Bunu açıklamak için, çevrenizden dışarıdaki evreni göremeyen penceresiz bir roket gemisinde olduğunuzu hayal edin. Bu durumda, yerçekimi olarak hissettiğin aşağı doğru kuvvetin gerçek bir kuvvet mi yoksa roketin belirli bir yönde ivmelenmesinin sonucu mu olduğunu söylemek imkansız olurdu.

Yerçekimini anlıyor muyuz?

Basitçe, evet ve ayrıca hayır. Evrende en çok incelenen doğa olaylarından biri olsa da, hala gerçekten anlamıyoruz.

Daha önce gördüğümüz gibi, Isaac Newton ve Einstein yerçekimini anlamada önemli ilerleme kaydetti, ancak hala tam olarak ne olduğundan veya gerçekten bir şey olup olmadığından tam olarak emin değiliz.

Einstein'a göre yerçekimi, kendi başına gerçek bir kuvvetten çok uzay-zamanın bükülmesinin bir sonucudur.

Bildiğimiz şey, kütleli bedenlerin birbirine çekildiği. Bu "kuvvet" mesafeye bağlıdır ve bedenler ne kadar uzaktaysa zayıflar.

Aynı zamanda ölçülebilir bir fenomendir ve doğadaki en zayıf güçlerden biridir. Örneğin, ortalama bir buzdolabı mıknatısını düşünün. Bunlar, Dünya kadar büyük bir şeyin yerçekimi çekimine kolayca karşı koyabilirler. Ayrıca, geçici de olsa, sadece zıplayarak yerçekiminin etkilerinden kaçabilirsiniz.

Ancak bu ilişki kuantum düzeyinde tamamen bozuluyor gibi görünüyor. Sadece uygun görünmüyor ve nedenini bilmiyoruz.

Büyük ölçekte, mevcut yerçekimi teorilerimiz büyük nesnelerin davranışını tahmin etmeye yardımcı olmak için oldukça kullanışlıdır, ancak çok küçük kuantum ölçeğinde, mevcut yerçekimi teorileri işe yaramıyor.

Bu, bugün fizikteki en büyük sorunlardan biridir. Pek çok fizikçi bir gün neler olup bittiğini açıklamaya yardımcı olacak birleşik bir makro ve kuantum fiziği teorisi yaratmayı umuyor.

Yerçekimi bize nasıl yardımcı olur?

Yerçekimi, evrendeki en temel "kuvvetlerden" biridir. Nasıl çalıştığına dair tartışmalar, yerçekimi ne olursa olsun, gezegenimizdeki yaşam için çok önemli bir unsurdur.

Yerçekimi, Dünya'daki nesnelerin ağırlığa sahip olmasının ve sadece uzaya süzülmemesinin nedenidir. Daha az kütleye sahip bir gezegende yaşayacak olsaydınız, daha hafif olur ve çok daha yükseğe zıplayabilirsiniz.

Yerçekimi aynı zamanda Dünya'yı "Goldilocks Bölgesi" adı verilen, suyun sıvı halde bulunabileceği Güneşimizden uzakta tutar. Bu hayat için hayati önem taşıyor.

Yerçekimi ayrıca Dünya atmosferini yerinde tutmaya yardımcı olarak nefes almamız için hava sağlar. Örneğin Mars, Dünya'nın yarısından daha küçük ve Dünya'nın yaklaşık onda biri kütlesidir. Daha az kütle, daha az yerçekimi anlamına gelir ve aslında Mars'ın atmosferi yalnızca 1/100 Dünya'nınki kadar yoğun.

Yerçekimi de gezegenimizi bir arada tutmada rol oynar. Yerçekimi aynı zamanda ayı Dünya'nın etrafında yörüngede tutan şeydir. Ayın çekim kuvveti denizleri ona doğru çekerek okyanusun gelgitlerine neden olur.

Ancak ilginç bir şekilde, yerçekiminin gücü Dünya'nın her yerinde eşit değildir. Yeraltında çok daha fazla kütleye sahip yerlerde, daha az kütleye sahip yerlere göre biraz daha güçlüdür.

Bunu iki NASA uzay aracı ve Yerçekimi Kurtarma ve İklim Deneyi (GRACE) görevi nedeniyle biliyoruz.

"GRACE, zaman içinde yerçekimindeki küçük değişiklikleri tespit ediyor. Bu değişiklikler gezegenimiz hakkında önemli ayrıntıları ortaya çıkardı. Örneğin, GRACE deniz seviyesindeki değişiklikleri izliyor ve depremlerin neden olduğu Dünya'nın kabuğundaki değişiklikleri tespit edebiliyor." - spaceplace.nasa.gov.

Yerçekimi yaratılabilir mi?

Daha önce gördüğümüz gibi, Einstein, yerçekiminin aslında farklı cisimlerin neden olduğu uzay-zaman bozulmasının bir sonucu olduğunu öne sürdü. Bu nedenle, en azından uzay boşluğunda yapay yerçekimi geliştirmek mümkün olmalıdır.

İhtiyaç duyulan şey, Einstein'a göre yerçekimine benzer bir etki yaratması gereken tek yönde bir ivme aracı sağlamaktır. Bu, bir roket gibi doğrusal hızlanma yoluyla veya açısal momentum, yani merkezcil etki veya hızlanma yoluyla yapılabilir.

Bu, birçok bilim kurgu kitabı ve filminde ortak bir temadır. Örneğin "2001: A Space Odyssey" deki dönen uzay aracını düşünün.

Gemi yeterince büyük olduğu sürece, yolcuları üzerinde Dünya'daki yerçekiminden neredeyse ayırt edilemeyecek bir kuvvet üretebilmelidir. Yine de tam olarak aynı olmazdı, çünkü büyük Coriolis kuvvetleri de mevcut olacak ve işler düz çizgiler yerine eğriler halinde düşecekti.

Bunun da bazı içsel sorunları var. Bir şey ne kadar hızlı hızlanırsa, yerçekimi kuvveti veya g-kuvvetleri yolcuların üzerinde o kadar büyük olur.

Bu, uzay istasyonu gibi sabit gemiler için bir sorun değil, ancak yüksek hızda uzun mesafeler kat etmesi gereken gemiler için mürettebat için felaket olabilir.

Uçak, ışık hızının yalnızca küçük bir bölümünde seyahat edecek olsaydı, mürettebat muhtemelen aşırı hızda bir şey yaşayacaktır. 4.000 g. Yani Forbes'teki bir makaleye göre, 100 vücudunuzdaki kan akışını önlemek için gereken ivmenin katı - - muhtemelen ideal değil.

Bunun gemilerde elektromıknatıslar ve iletken "zeminler" kullanılarak çözülebileceği varsayılıyor, ancak yine de "aşağıya doğru" bir kuvvet sorunu yaşarsınız. Uzayda yüksek hızlarda mürettebatı yerçekiminin etkilerinden "korumanın" hiçbir yolu yoktur.

Gelecekte bununla başa çıkmanın tek yolu, bir tür negatif veya anti-yerçekimi alanı geliştirmek olabilir. Bununla birlikte, tüm maddeler gibi, en azından bir miktar pozitif kütleye sahibiz, bu yüzden negatif bir kütleçekim kütlesi yaratmanın bir yolunu bulmamız gerekir.

CERN'de ALPHA Deneyinde üzerinde çalışılan tam olarak budur. Araştırmacılar, hidrojenin antimadde karşılığı olan hapsolmuş antihidrojen atomları üzerinde çalışıyorlar.

Deney, hidrojen ve antihidrojenin kesin karşılaştırmalarıyla, madde ve antimadde arasındaki temel simetrileri incelemeyi umuyor. Sonuçta bu, antimaddenin yerçekimi ivmesinin ölçülmesine yol açabilir.

Antimaddenin Dünya yüzeyindeki çekim alanı varlığında negatif bir değerde (örneğin, +9,8 m / saniye2), bu teorik olarak bir yerçekimi iletkeninin inşasının kendimizi yerçekimi kuvvetinden korumasına izin verirdi.

"Yeterince hassas hale gelirse, bir yerçekimi alanına hangi yönden düştüğünü ölçebiliriz. Düşerse, normal maddeyle aynıdır, o zaman pozitif kütleçekim kütlesine sahip olur ve onu bir yerçekimi iletkeni oluşturmak için kullanamayız. . Ama bir yerçekimi alanına düşerse, bu her şeyi değiştirir. Tek bir deneysel sonuçla, yapay yerçekimi birdenbire fiziksel bir olasılık haline gelir. " - Forbes.

Başarılı olursa, bu aynı zamanda tek tip bir yapay yerçekimi alanı oluşturmak için bir yerçekimi kapasitörünün kapısını açabilir. Hatta teoride, uzay zamanı deforme etmenin bir yolu olan bir "warp sürücüsü" yaratılmasına izin verebilir.

"Ancak negatif yerçekimi kütlesine sahip bir parçacığı (veya parçacık kümesini) keşfedene kadar, yapay yerçekimi, ne kadar zeki olursak olalım, yalnızca ivme yoluyla meydana getirilecektir. - Forbes.


Videoyu izle: 2 DAKİKADA YER ÇEKİMİ Einstein, Newton, F= (Ocak 2022).