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10 Theorien und Fakten, die Sie nicht über die Schwerkraft kennen
Unsere Beziehung zur Schwerkraft bringt jeden von uns wieder in die erste Klasse, als wir zuerst von dieser erstaunlichen Kraft erfahren haben. Die Schwerkraft ist jedoch so viel mehr als die Kraft, die uns auf der Erde hält.
In der Schule lernen wir einige grundlegende Ideen zur Schwerkraft. Dies führt jedoch zu vielen falschen Vorstellungen und Lücken in unserem Verständnis dieser wichtigen physischen Kraft. Hier sind 10 unglaubliche Theorien und Fakten, die Sie wahrscheinlich nicht über die Schwerkraft gelernt haben.
10 Die Schwerkraft ist eine Theorie, kein Gesetz
Es ist ein Mythos, dass die Schwerkraft ein wissenschaftliches Gesetz ist. Wenn Sie eine Online-Suche über die Schwerkraft durchführen würden, würden Sie wahrscheinlich viele Artikel über das Gesetz der Schwerkraft sehen. In der wissenschaftlichen Welt sind Gesetze und Theorien jedoch sehr unterschiedlich. Ein wissenschaftliches Gesetz basiert auf Daten und Beziehungen, die genau beschreiben, was passiert. Im Gegensatz dazu ist eine Theorie eine Idee, mit der erklärt wird, warum bestimmte Phänomene auftreten.
Wenn wir über die Schwerkraft nach den Definitionen der wissenschaftlichen Gesetze und Theorien denken, wird klar, warum die Schwerkraft eine Theorie und kein Gesetz ist. Wissenschaftler konnten nicht die Schwerkraft für jeden Stern, Mond, Planeten, Asteroiden oder Atom im Universum messen.
Voyager 1 (eine künstliche Weltraumsonde) hat ungefähr 21 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt. Dieses Handwerk hat unser Sonnensystem verlassen, aber nicht viel. Wenn man sich die jahrzehntelange Reise von Voyager 1 allein betrachtet, ist es offensichtlich, warum Wissenschaftler nicht die Schwerkraft von Sternen, Mond, Planeten, Asteroiden und Atomen untersuchen konnten. Unser Universum ist einfach so groß!
9 Es gibt Lücken in der Theorie der Schwerkraft
Nachdem wir gelernt haben, dass die Schwerkraft nur eine Theorie ist, wird ein anderer Kurveball auf einige von uns geworfen. Einige Lücken in der Theorie der Schwerkraft legen nahe, dass sie nicht so glaubwürdig ist, wie wir es in der ersten Klasse einst gedacht haben. Viele dieser Lücken haben mit dem zu tun, was wir in unserem Sonnensystem sehen können, aber einige sind hier auf der Erde zu sehen.
Nach der Theorie der Schwerkraft wäre beispielsweise die Gravitationskraft der Sonne auf dem Mond viel größer als die Gravitationskraft der Erde. Somit würde sich der Mond um die Sonne anstatt um die Erde drehen. Wissenschaftler haben bewiesen, dass sich der Mond um die Erde dreht, was wir nur durch den Nachthimmel sehen können.
In der Schule erfuhren wir auch von Isaac Newton, dem "Entdecker" der Schwerkraft, der eine potenzielle Lücke in der Theorie anerkannte. Newton schuf einen neuen Zweig der Mathematik namens Fluxions, mit dem er die Theorie der Schwerkraft entwickelte. Fluxions mögen uns nicht bekannt vorkommen, aber was daraus wurde, wurde zu Willen.
Heute nennen wir es Kalkül. Obwohl viele von uns irgendwann in unserem Leben Kalkül studieren, hat sich auch in diesem Bereich der Mathematik gezeigt, dass er Mängel aufweist. Es kann daher Mängel geben, wie Newton seine Theorie der Schwerkraft "bewiesen" hat.
8 Gravitationswellen
Albert Einsteins allgemeine Relativitätstheorie (aka Einsteins Gravitationstheorie) wurde 1915 vorgeschlagen. Etwa zur gleichen Zeit wurde auch ein Phänomen namens Gravitationswellen vermutet. Diese Theorie wurde erst 1974 bewiesen.
Gravitationswellen sind Wellen im Raum-Zeit-Kontinuum, die durch gewalttätige Vorgänge im Universum verursacht werden. Diese Ereignisse können alles sein, von der Kollision schwarzer Löcher über die wackelige Drehung von Neutronensternen bis zu einer Supernova. Wenn eines dieser Ereignisse eintritt, dringen Gravitationswellen von der Szene aus wie Wellen, die sich von einem ins Wasser geworfenen Felsen entfernen. Die Wellen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit durch das Universum.
Da wir diese katastrophalen Ereignisse nicht ständig in unserem Universum erleben, dauert es viele Jahre, bis Gravitationswellen beobachtet werden. Daher hat es fast 60 Jahre gedauert, bis Gravitationswellen existieren.
Seit über 40 Jahren überwachen Wissenschaftler ihren ersten Fund von Gravitationswellen, den Nachweis, dass sie existieren. Diese Wellen wurden durch zwei dichte, schwere Sterne verursacht, die sich aufgrund der Anziehungskraft umkreisen. Im Laufe der Zeit wurde beobachtet, dass sich die Sterne mit der von Einsteins Theorie vorhergesagten Geschwindigkeit näher und näher zueinander bewegten. Somit wurde nachgewiesen, dass Gravitationswellen existieren.
7 schwarze Löcher und Schwerkraft
Schwarze Löcher sind eines der größten Geheimnisse des Universums. Sie entstehen, wenn ein Stern in sich zusammenbricht, wodurch eine Supernova entsteht. Diese Supernova wird Teile des Sterns in den Weltraum sprengen und kann eine Region im Weltraum schaffen, in der die Schwerkraft so stark ist, dass das Licht nicht aus dem schwarzen Loch entweichen kann. Die Schwerkraft bildet keine schwarzen Löcher, aber sie spielt eine Schlüsselrolle, wenn wir sie verstehen und erlernen wollen.
Die Schwerkraft schwarzer Löcher hilft Wissenschaftlern, sie im Universum zu finden. Da die Anziehungskraft der Schwerkraft so stark ist, sehen Wissenschaftler die Anziehungskraft auf andere Sterne oder Gase, die sich um sie herum befinden. Das Schwarze Loch kann diese Gase sogar anziehen, um eine Scheibe um sich herum zu beleuchten. Ohne die extreme Schwere der Schwarzen Löcher hätten wir vielleicht nie gewusst, dass es sie gibt.
6 Die Theorie der dunklen Materie und der dunklen Energie
Etwa 68 Prozent des Universums besteht aus dunkler Energie und etwa 27 Prozent aus dunkler Materie. Obwohl es in unserem Universum so viel dunkle Materie und dunkle Energie gibt, wissen wir nicht viel darüber.
Wir wissen jedoch, dass dunkle Energie viele Eigenschaften hat. Einsteins Theorie der Schwerkraft spielte auch eine große Rolle dabei, den Wissenschaftlern zu zeigen, dass dunkle Energie sich ausdehnen und mehr Raum schaffen kann. Bei der Verwendung von Einsteins Theorie dachten die Wissenschaftler zunächst, dass die Schwerkraft die Expansion des Universums mit der Zeit verlangsamen muss.
1998 zeigte das Hubble-Weltraumteleskop, dass sich das Universum immer schneller ausdehnte. Die Wissenschaftler wussten also, dass die Theorie der Schwerkraft nicht erklären konnte, was in unserem Universum vor sich ging.Sie vermuteten die Existenz von dunkler Materie und dunkler Energie, um zu erklären, wie sich das Universum im Laufe der Zeit immer weiter ausbreitet.
5 Gravitonen
Wenn wir in der Schule etwas über die Schwerkraft lernen, erfahren wir, dass dies eine Kraft ist. Aber es kann noch mehr sein. Die Schwerkraft könnte tatsächlich ein Teilchen sein, das Graviton genannt wird.
Gravitonen wären die Grundeinheit der Schwerkraft und würden eine Gravitationskraft abgeben. Physiker haben keine Gravitonen entdeckt, aber sie haben viele Theorien darüber, warum sie existieren sollten. Eine dieser Theorien ist, dass die Schwerkraft die einzige Kraft ist (von den vier fundamentalen Naturkräften), bei der eine Basiseinheit nicht erfasst wurde.
Obwohl Gravitonen existieren können, wäre es äußerst schwierig, sie zu identifizieren. Physiker vermuten, dass Gravitationswellen aus Gravitonen bestehen. Um nach Gravitationswellen zu suchen, könnten wir ein einfaches Experiment durchführen, bei dem Licht von Spiegeln reflektiert wird, um Verschiebungen in ihrer Trennung zu sehen.
Leider funktioniert dies nicht, um die durch Gravitonen verursachten winzigen Entfernungsänderungen zu erkennen. Physiker müssten Spiegel verwenden, die so schwer sind, dass sie zusammenfallen und schwarze Löcher bilden.
Das wird also in naher Zukunft nicht passieren. Im Moment schauen die Physiker auf das Universum (das Größte, was sie können), um die Auswirkungen von Gravitonen zu erkennen.
4 Mögliche Erzeugung von Wurmlöchern
Wurmlöcher sind ein großes Geheimnis in unserem Universum. Wie cool wäre es, mit Lichtgeschwindigkeit durch einen Weltraumtunnel zu einer anderen Galaxie zu reisen? Nun, wenn Wurmlöcher irgendwo in unserem Universum existieren, könnte das möglich sein. Im Moment gibt es keinen Beweis dafür, dass es sie gibt, aber Physiker glauben, dass eine Möglichkeit, sie zu erschaffen, die Schwerkraft wäre.
Der Physiker Ludwig Flamm beschrieb mit Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie, wie die Schwerkraft die Raumzeit biegen kann, wodurch sich theoretisch Wurmlöcher bilden könnten. Natürlich gibt es auch andere Theorien über die Bildung von Wurmlöchern.
3 Planeten üben eine Gravitationskraft auf die Sonne aus
Wir wissen, dass die Sonne eine Gravitationskraft auf alle Planeten unseres Sonnensystems ausübt, so dass sie um die Sonne kreisen. In gleicher Weise übt die Erde eine Gravitationskraft auf den Mond aus, weshalb sie auch die Erde umkreist.
Jeder Planet oder jedes andere Objekt mit Masse in unserem Sonnensystem übt jedoch auch eine Gravitationskraft auf die Sonne, andere Planeten und jedes andere Objekt aus, das Masse hat. Das Ausmaß der ausgeübten Kraft hängt von der Masse der Objekte und dem Abstand zwischen ihnen ab.
In unserem Sonnensystem dreht sich deshalb jedes Objekt mit Masse um die Sonne. Es hat die größte Anziehungskraft. Tatsächlich übt jedes Objekt mit Masse im Universum seine eigene Gravitationskraft auf jedes andere Objekt aus, das Masse hat, selbst wenn sie Lichtjahre voneinander entfernt sind!
2 Mikrogravitation
Wir haben alle Bilder gesehen oder Geschichten über Astronauten gehört, die im Weltraum schweben, weil es keine Schwerkraft gibt. Obwohl dies eine übliche Darstellung in Filmen ist, gibt es tatsächlich Schwerkraft im Weltall.
Es wird Mikrogravitation genannt, weil es eine so kleine Menge ist. Diese Mikrogravitation bewirkt, dass Astronauten im Weltraum schwerelos wirken. Ohne die Schwerkraft im Weltraum würden die Planeten die Sonne nicht umkreisen und der Mond würde die Erde nicht umkreisen.
Die Schwerkraft bricht zusammen und wird mit der Entfernung schwächer. Im Weltraum herrscht Mikrogravitation, weil alles viel weiter entfernt ist als hier auf der Erde, wo die Schwerkraft stärker ist.
Die Schwerkraft wird auch auf der sehr kleinen Ebene schwächer. Denk über das Atom nach. Es ist so klein, dass es eine sehr schwache Gravitationskraft hat. Wenn sich Atome verbinden, wird ihre Kraft stärker.
1 Zeitreise
Zeitreisen sind ein Rätsel, das uns seit Jahren fasziniert. Viele Theorien, einschließlich der Theorie der Schwerkraft, könnten erklären, warum Zeitreisen tatsächlich existieren. Die Schwerkraft erzeugt eine Biegung in der Raumzeit, wodurch sich Objekte auf einem gekrümmten Pfad bewegen. Dadurch bewegen sich Objekte im Weltall etwas schneller als auf der Erde. Um genau zu sein, gewinnen die Uhren von Weltraumsatelliten täglich 38 Mikrosekunden.
Da die Schwerkraft im Weltraum dazu führt, dass sich Objekte schneller im Weltraum bewegen als auf der Erde, werden Astronauten als Zeitreisende betrachtet, wenn sie zur Erde zurückkehren. Die Auswirkungen auf Astronauten sind so gering, dass Sie es nicht bemerken würden. Aber es stellt sich die Frage: Könnte die Schwerkraft letztendlich die Art von Zeitreisen verursachen, die wir in den Filmen sehen?