The Spacetime Metric

Wiek 8–12 · około 6 minut

Skąd bierze się ciężkość?

Dlaczego załadowany wózek na zakupy tak trudno ruszyć z miejsca?

Wielka idea

Ciężkość może wcale nie mieszkać w rzeczach. Może to przestrzeń napiera z powrotem.

bezwładność
To, jak rzeczy stawiają opór, kiedy chcesz je rozpędzić albo zatrzymać.
emergentny
Kiedy coś dużego pojawia się dlatego, że mnóstwo maleńkich rzeczy działa razem.
hipoteza
Starannie przemyślany pomysł, który został zapisany, ale jeszcze nie sprawdzony.

Dlaczego załadowany wózek na zakupy tak trudno ruszyć z miejsca?

Napierasz na rączkę i nic się nie dzieje. Napierasz mocniej i wózek pełznie do przodu. Kiedy już się toczy, jest łatwo. A potem próbujesz go zatrzymać i znowu z tobą walczy.

Zapytaj kogoś dorosłego dlaczego, a powie, że wózek jest ciężki. Ale to jest nazwa, a nie powód. Nikt ci nie powiedział, co właściwie napiera z powrotem.

Dziecko pcha czerwony wózek pełen dyń ogrodową ścieżką, a świecące morze maleńkich iskierek jakby napierało na wózek z powrotem.
Żeby ruszyć wózek, musisz się o coś oprzeć. Jeden pomysł mówi, że tym, co napiera z powrotem, jest iskrzące się morze pustej przestrzeni, i że to właśnie napieranie nazywamy ciężkością.

Co wiemy na pewno

To stawianie oporu ma swoją nazwę. Nazywa się bezwładność.

Bezwładność jest mierzona wszędzie i bez przerwy. Rakiety projektuje się wokół niej. Pasy bezpieczeństwa istnieją właśnie przez nią. W samym tym zjawisku nie ma nic tajemniczego.

Naukowcy sprawdzili nawet coś niezwykłego. Są dwa rodzaje ciężkości. Pierwszy to trudność w popchnięciu rzeczy. Drugi to siła, z jaką ciągnie ją grawitacja. Te dwie liczby są zgodne i to zgodne niewiarygodnie dokładnie. Eksperyment na satelicie sprawdził je z dokładnością do jednej części na tysiąc milionów milionów.

Nikt nie potrafi ci natomiast powiedzieć, dlaczego. Każda lekcja fizyki mówi, że przedmioty mają masę, i na tym się zatrzymuje.

Co naukowcy sprawdzają właśnie teraz

W 1967 roku słynny radziecki fizyk Andriej Sacharow zaproponował coś śmiałego. Może grawitacja wcale nie jest podstawową siłą. Może jest emergentna i wyłania się z całego niespokojnego ruchu w pustej przestrzeni. Poważni badacze do dziś pracują nad tym pomysłem.

Potem w 1994 roku trzej fizycy nazwiskiem Haisch, Rueda i Puthoff poszli dalej. Opublikowali propozycję w znanym czasopiśmie. Twierdzili, że bezwładność to próżnia napierająca z powrotem na materię, która próbuje przyspieszyć.

Uważaj tutaj. To, że pomysł opublikowali prawdziwi fizycy, jest pewne. To, czy jest poprawny, pewne nie jest. Ich pierwsza wersja okazała się niepełna, a po niej przyszły kolejne. Żaden eksperyment nie pokazał jeszcze zmieniającej się bezwładności.

Naukowcy sprawdzają ten pomysł. Test, który wszyscy wymieniają, jest niewielki. Zawieś ciężarek w specjalnie ukształtowanym polu elektrycznym i magnetycznym. A potem zmierz, czy jest go trudniej czy łatwiej poruszyć.

Dlaczego to ważne

Pomyśl, co by to znaczyło, gdyby okazało się prawdą. Ciężkość przestałaby być czymś, co rzecz po prostu ma. Stałaby się ustawieniem, robionym przez otoczenie.

Ustawienia da się przykręcić. Wyobraź sobie, że uciszasz próżnię wokół statku kosmicznego. Ten sam silnik mógłby pchać go o wiele mocniej, nie zużywając ani kropli paliwa więcej.

To bardzo duże „jeśli” i ta strona będzie o tym przypominać. Ale to właśnie dlatego poważni ludzie nadal nad tym pracują.

Twoja kolej

Kiedy machasz pełnym wiadrem, co dokładnie z tobą walczy? Jest to w środku wiadra czy w przestrzeni wokół niego? Jak odróżniłbyś jedno od drugiego?

Nikt jeszcze nie zna odpowiedzi. Pomiar nie został wykonany. Może wykonasz go ty.

Spróbuj tego w domu

Kubek, który stawia opór

Potrzebujesz: Dwa jednakowe kubki, woda i zlew albo ogród, nad którym można pracować

  1. 1.Trzymaj pusty kubek na wyciągniętej ręce. Machnij nim szybko w lewo i w prawo, a potem nagle zatrzymaj.
  2. 2.Teraz napełnij ten sam kubek wodą i machnij nim dokładnie tak samo.
  3. 3.Spróbuj przesunąć pełny kubek powoli i równo przed sobą.

Zwróć uwagę: Pełny kubek najmocniej z tobą walczy na starcie i przy zatrzymaniu. Równe przesuwanie jest łatwe. Ta walka to bezwładność i pokazuje się tylko wtedy, gdy zmieniasz prędkość czegoś.

Dla dorosłych i starszych czytelników

Ta lekcja pochodzi stąd: Rozdział 3: Pole punktu zerowego, bezwładność i grawitacja oraz z jednostki mapy: Inertia and gravity from the vacuum.