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.

Teoria da Relatividade - Resumo de Física

Teoria da relatividade de Albert Einstein é na verdade duas teorias distintas: a sua teoria da relatividade especial, postulada no artigo de 1905, a eletrodinâmica dos corpos em movimento e sua teoria da relatividade geral, uma expansão da teoria anterior, publicado como A Fundação da Teoria Geral da Relatividade em 1916. Einstein procurou explicar situações em que a física newtoniana pode falhar para lidar com sucesso com os fenômenos, e assim fazendo mudanças revolucionárias propostas na conceitos humanos de tempo, espaço e gravidade.

A teoria da relatividade especial foi baseada em dois postulados principais: em primeiro lugar, que a velocidade da luz é constante para todos os observadores; e, segundo, que os observadores que se deslocam a velocidades constantes devem estar sujeitos às mesmas leis físicas. Seguindo esta lógica, Einstein teorizou que o tempo deve mudar de acordo com a velocidade de um objeto em movimento em relação ao quadro de referência de um observador. Os cientistas testaram esta teoria através de experimentação - provar, por exemplo, que um relógio atômico bate mais devagar quando se viaja em alta velocidade que ele faz quando não está em movimento. A essência do trabalho de Einstein era que tempo e espaço são relativos (em vez de absoluto), o que foi dito é verdadeiro em um caso especial, a ausência de um campo gravitacional. Relatividade era um conceito impressionante na época; cientistas de todo o mundo debateram a veracidade da famosa equação de Einstein, E = mc2, que implicava que matéria e energia são equivalentes e, mais especificamente, que uma única partícula de matéria pode ser convertida em uma enorme quantidade de energia. No entanto, uma vez que a teoria da relatividade especial só realizou verdade, na ausência de um campo gravitacional, Einstein se esforçou para mais 11 anos para trabalhar gravidade em suas equações e descubra como a relatividade geral pode funcionar tão bem.

De acordo com a teoria da relatividade geral, a matéria faz com espaço para curva. postulou-se que a gravidade não é uma força, tal como entendido pela física newtoniana, mas um campo curvo (uma área do espaço sob a influência de uma força) do espaço-tempo que está efectivamente criado pela presença de massa. De acordo com Einstein, que a teoria poderia ser testada medindo a deflexão da luz estelar viajar perto do sol; ele corretamente afirmou que a deflexão da luz seria duas vezes maior que o esperado por leis de Newton. Esta teoria também explica porque a luz das estrelas em um forte campo gravitacional era mais perto da extremidade vermelha do espectro do que aqueles em um mais fraco.

Para os últimos trinta anos de sua vida, Einstein tentou encontrar uma teoria do campo unificado, no qual as propriedades de toda a matéria e energia poderia ser expresso em uma única equação. Sua pesquisa foi confundida pelo princípio da incerteza de teoria quântica, que afirmou que o movimento de uma única partícula nunca poderia ser medido com precisão, porque a velocidade ea posição não poderia ser simultaneamente avaliada com qualquer grau de certeza. Embora ele não foi capaz de encontrar a teoria abrangente que ele procurou, trabalho pioneiro de Einstein permitiu incontáveis ​​outros cientistas a continuar a busca para o que alguns chamaram de "o Santo Graal dos físicos."