(O gaură neagră simulată cu o greutate de 10 de mase solare, așa cum se vede de la o distanță de 600 kilometri, cu Calea Laptelui în fundal.)
Formularea legii gravitației a lui Newton este destul de precisă în scopuri practice. Ea are totuşi câteva probleme:
- Se presupune că modificările în forța gravitațională sunt transmise instantaneu atunci când pozițiile corpurilor se schimbă. Dar acest lucru contrazice faptul că există o viteză maximă la care semnalele pot fi transmise (viteza luminii în vid).
- Presupunerea de spațiu şi timp absolute contrazice teoria relativității speciale a lui Einstein.
- Acesta prezice că lumina este deviată de gravitație doar pe jumătate faţă de valorile rezultate din observaţii.
- Aceasta nu explică undele gravitaționale sau găurile negre.
- Considerând efectul gravitației newtoniene (cu transmisie instantanee a forței gravitaționale), în cazul în care Universul este euclidian, static, de densitate uniformă şi pozitivă, și infinit, atunci forța gravitațională totală asupra unui punct este o serie divergentă. Cu alte cuvinte, gravitaţia newtoniana este incompatibilă cu un Univers care este euclidian, static, cu densitate uniformă şi pozitivă, și infinit.
Pentru primele două din aceste probleme, Einstein și Hilbert au dezvoltat o nouă teorie a gravitației numită Relativitatea generală, publicată în 1915. Această teorie prezice că prezența materiei „deformează” mediul spațiu-timp local, astfel încât liniile aparent „drepte” prin spațiu și timp au proprietăți de linii „curbe”.
Deși Relativitatea generală este, ca teorie, mai precisă decât legea gravitației a lui Newton, este nevoie de asemenea de un formalism matematic, mult mai complicat în acest caz. În loc de a descrie efectul gravitatiei ca o „forță”, Einstein a introdus conceptul de curbe spațiu-timp în care corpurile se deplaseze de-a lungul traiectoriilor curbe.
Astăzi Relativitatea generala este acceptată ca descrierea standard a fenomenelor gravitaționale clasice. (Există teorii alternative ale gravitației, dar sunt mult mai complicate decât Relativitatea generală.) Relativitatea generală este în concordanță cu toate măsurătorile disponibile in prezent. Pentru câmpuri gravitaționale slabe și corpuri care se deplasează la viteze mici pe distanțe mici, Relativitatea generală a lui Einstein dă aproape exact aceleași predicții ca legea lui Newton a gravitației. Experimente cruciale care au justificat adoptarea Relativității generale în detrimentul gravitației newtoniene au fost deplasarea spre roșu gravitațională, devierea razelor de lumină de Soare, și precesia de orbită lui Mercur.
Mai multe confirmări experimentale recente ale Relativității generale au fost undele gravitaționale de pe orbita stelelor binare, existența stelelor neutronice și a găurilor negre, lentila gravitațională, și convergența de măsurători în cosmologia observatională pentru un model aproximativ plat al Universului observabil, cu un parametru de densitate a materiei de aproximativ 30% din densitatea critică și o constantă cosmologică de aproximativ 70% din densitatea critică.
Mecanica cuantică și ondulatorie
Gravitaţia este singura dintre cele patru forțe fundamentale ale naturii care refuză cu încăpățânare să fie cuantizată (celelalte trei: electromagnetismul, forțele puternice, și forțele slabe, pot fi cuantizate). Cuantificarea înseamnă că forța se măsoară în pași discreți care nu pot fi reduşi mai mult în mărime, indiferent de motiv. Aceasta ar presupune că interacțiunea gravitațională este trasmisă de particule numite gravitoni. Oamenii de ştiinţă au teoretizat existenţa gravitonului de ani de zile, dar au eşuat în încercarea lor de a găsi o teorie cuantică consistentă pentru această particulă. Mulți cred că teoria corzilor este o mare promisiune pentru unificarea relativității generale și a mecanicii cuantice, dar această promisiune nu a fost încă concretizată.
Lasă un răspuns