Espaço Curvo - Resumo de Física

Se imaginarmos novamente o astronauta em sua aceleração cabine nave espacial da seção anterior, e imaginá-lo apontando um laser horizontal em toda a cabine, o movimento ascendente da nave espacial resultaria no caminho do laser aparecendo a curva (muito) ligeiramente para baixo como que atravessa a cabine. Agora, nós conhecido que a luz leva sempre o caminho mais curto entre dois pontos, o que nós geralmente pensamos como uma linha reta. No entanto, uma linha recta única é a menor distância entre dois pontos sobre uma superfície plana. Em uma superfície curva, a distância mais curta entre dois pontos é, na verdade, uma curva, tecnicamente conhecido como uma geodésica, que talvez possamos visualizar quando pensamos, por exemplo, de um avião voando a rota mais curta entre Londres e Nova York, que, como viajantes vai saber, segue um caminho "grande círculo" mais de Newfoundland e não o que parece ser uma linha reta mais direto em um mapa plano.

A única interpretação possível do feixe de laser curva, então, é que o espaço no interior da cabine é de alguma forma curva. Se combinarmos este conceito com o princípio da equivalência de Einstein, então parece que a luz na presença de gravidade segue uma trajetória curva, ou, dito de outra maneira, a gravidade dobra o caminho da luz. De facto, verifica-se que a gravidade é nada mais do que um espaço curvo, ou, mais especificamente, a curvatura ou empenamento das quatro dimensões do espaço-tempo.

Uma analogia simples pode ajudar-nos a compreender este conceito notoriamente difíceis de visualizar. Se um grupo de formigas passam a vida inteira na superfície essencialmente 2-dimensional de um trampolim, e um peso pesado como uma bola de boliche é o lugar no meio do trampolim, as formigas vão encontrar seus caminhos misteriosamente se inclinou em direção à tigela, depressão no trampolim. As formigas pode explicar dizendo que o peso está a exercer uma força de atracção sobre eles, mas, do ponto de vista elevado da terceira dimensão, é evidente que as formigas são meramente seguindo a curva do trampolim e que não real força está agindo sobre eles.

Uma ainda melhor analogia visual poderia ser se uma bola de gude é rolada ao longo da superfície do trampolim. Pode rolar em linha reta após a bola de boliche, ou pode ser desviado um pouco (ou muito) uma vez que segue o mergulho, mas, em seguida, "escapa" (semelhante à ideia de usar a gravidade para desviar ou frear ou estilingue uma nave espacial em torno de um planeta de órbita). Ou, se o mármore chega muito perto, então ele pode ser desenhado inexoravelmente na depressão da bola de bowling, rolando em círculos cada vez menor até que ele se junta a bola em sua oca.

A gravidade faz com que o espaço-tempo a curva em torno de objetos massivos - clique para uma versão ampliada

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A gravidade faz com que o espaço-tempo a curva em torno de objetos massivos

(Fonte: Time Travel Research Center: http://www.zamandayolculuk.com/cetinbal/

HTMLdosya1 / RelativityFile.htm)

O caminho da Terra à medida que viaja embora espaço é constantemente dobrada em direção ao Sol, desta forma, tanto assim que o planeta traça uma órbita quase circular. Do ponto de vista do tipo Deus da quarta dimensão, no entanto, pode ser visto que não existe uma força real a ser exercida sobre a terra, mas apenas que o Sol criou uma depressão vale semelhante no espaço de quatro dimensões, e a terra é apenas seguindo o caminho mais curto ao longo de uma linha geodésica através do espaço-tempo curvo (assim como as formigas estavam no espaço tridimensional).

A Terra é, então, na verdade, em queda livre em torno do Sol e por isso não nos sentimos a gravidade do Sol na Terra, assim como astronautas na Estação Espacial Internacional em queda livre ao redor da Terra não se sentir a gravidade da Terra. Assim, apesar de queda livre é geralmente definida como um movimento com nenhum outro do que a prevista pela aceleração da gravidade, o que é realmente é apenas um corpo viajando ao longo da reta caminho possível através do espaço-tempo. Nós só "sentir" a gravidade na Terra quando o nosso movimento natural de queda livre em direção ao centro da Terra é contrariada pelo chão, uma força inercial semelhante à força centrífuga, como foi mencionado na seção anterior.

Isto pode parecer à primeira vista um contra-senso. Estamos acostumados à idéia newtoniana que, ao jogar uma bola para cima no ar, por exemplo, um gráfico da sua altura em função do tempo traça uma curva parábola. Sob relatividade, no entanto, devemos reconhecer que um corpo maciço como a Terra realmente curvas do próprio sistema de coordenadas, de modo que ao invés de seguir um caminho curvo em um apartamento (cartesiano) sistema de coordenadas, a bola realmente segue um caminho do menor distância, ou geodésica, em um sistema de coordenadas curva, voltando a mão do executante em um momento posterior porque o geodésica leva-lo lá.