ลักษณะของแรงโน้มถ่วง

ถ้าแรงโน้มถ่วงหยุดทำงาน สิ่งเหลือเชื่อก็จะเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น ทุกสิ่งที่ไม่ได้ติดอยู่กับโลกจะบินออกไปในอวกาศ ดาวเคราะห์ทุกดวงหลุดพ้นจากการดึงของดวงอาทิตย์ และจักรวาลตามที่คุณรู้ว่ามันไม่มีอยู่จริง แรงโน้มถ่วงอาจไม่เคยล้มเหลว แต่นักวิทยาศาสตร์ยังคงไขความลับของพลังลึกลับลึกลับที่มองไม่เห็นซึ่งช่วยให้ทุกอย่างเข้าด้วยกัน

แรงโน้มถ่วงพร้อมกับแรงนิวเคลียร์อย่างแรง แรงสลายตัวที่อ่อนแอ และแรงแม่เหล็กไฟฟ้า เป็นปัจจัยหนึ่งของจักรวาล แรงพื้นฐาน นอกจากนี้ยังเป็นจุดอ่อนที่สุดด้วย แม้ว่าแรงโน้มถ่วงจะแรงมากจนกาแลคซีหนึ่งสามารถดึงดูดอีกล้านล้าน ห่างออกไป. แนวความคิดที่เป็นที่รู้จักกันดีในวิชาฟิสิกส์เชิงทฤษฎีไม่ใช่ว่าแรงโน้มถ่วงนั้นอ่อนกว่าแรงอื่น ๆ แต่เราไม่พบผลกระทบทั้งหมดของมัน ซึ่งอาจเกิดขึ้นได้หากมีมิติพิเศษที่ทำให้แรงโน้มถ่วงกระจายออกไปในมิติเหล่านั้น แรงโน้มถ่วงยังเป็นแรงหลักที่สร้างโครงสร้างให้กับดาว กาแล็กซี่ และวัตถุมวลสูงอื่นๆ

ตรงกันข้ามกับความเชื่อที่นิยม แรงโน้มถ่วงมีอยู่บนยานอวกาศที่โคจรอยู่ ในความเป็นจริง แรงดึงดูด บนสถานีอวกาศนานาชาติ 90 เปอร์เซ็นต์ของมูลค่าบนพื้นผิวโลก นักบินอวกาศและแก้วน้ำดูเหมือนไร้น้ำหนักในวิดีโอเพราะแรงโน้มถ่วงของโลกกำลังก่อตัว ล้มลงกับพื้น แต่ไม่ถึงพื้นเพราะวิถีของมัน วงโคจร สภาวะที่ตกลงมาอย่างต่อเนื่องนี้ในขณะที่ไม่ถึงพื้นโลกทำให้ดูเหมือนกับว่ากำลังลอยอยู่ แรงโน้มถ่วงทำให้วัตถุทั้งหมดเร่งความเร็วในอัตราเดียวกัน ตกเร็วขึ้นและเร็วขึ้นในแต่ละวินาที วางทั่งและขนนกจากอาคาร 30 ชั้นและพวกมันจะไปถึงพื้นพร้อม ๆ กันหากแรงต้านของอากาศไม่ทำให้ขนช้าลง

ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงเป็นเอนทิตีที่แท้จริงซึ่งนักวิทยาศาสตร์ระบุค่าด้วยอักษรตัวพิมพ์เล็ก "g" ในการทดลองที่มีชื่อเสียง กาลิเลโอค้นพบความสัมพันธ์ระหว่าง g กับระยะทางที่วัตถุตกลงมาในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ดังแสดงในภาพต่อไปนี้ สมการ:

d = 1/2 x g x (t กำลังสอง)

ตัวอักษร d หมายถึงระยะทางที่ตกลงมา และ t คือระยะเวลาในหน่วยวินาทีที่วัตถุตกลงมา แรงโน้มถ่วงระหว่างวัตถุสองชิ้นนั้นแปรผันตามมวลและเป็นสัดส่วนผกผันกับระยะทางที่แยกออกจากกัน ใช้สมการต่อไปนี้เพื่อคำนวณแรงนั้น:

F = G x ((m1 x m2)/r^2)

ตัวอักษร F หมายถึงแรงโน้มถ่วง m1 และ m2 คือมวลของวัตถุทั้งสองและ r คือระยะห่างระหว่างวัตถุทั้งสอง G ตัวพิมพ์ใหญ่คือค่าคงที่แรงโน้มถ่วงสากล 6.673 × 10^-11 N·(m/kg)^2 หากวัตถุเพิ่มระยะห่างจากวัตถุอื่นเป็นสองเท่า แรงโน้มถ่วงระหว่างวัตถุจะไม่ลดลง 50 เปอร์เซ็นต์ ในทางกลับกัน แรงจะลดลงด้วยปัจจัย 2 กำลังสอง -- แรงโน้มถ่วงจะลดลงตามกำลังสองของระยะห่างระหว่างวัตถุสองชิ้น

นักวิทยาศาสตร์มีความเข้าใจที่ดีว่าแรงโน้มถ่วงทำงานอย่างไรในระดับมหภาคขนาดใหญ่ แต่กระบวนการจำนวนมากในระดับควอนตัมด้วยกล้องจุลทรรศน์ทำให้พวกเขางงงวย ตัวอย่างเช่น แสงแสดงคุณสมบัติของคลื่นและอนุภาค นักฟิสิกส์เชื่อว่าแรงโน้มถ่วงทำงานในลักษณะเดียวกัน อย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้ ยังไม่มีใครพิสูจน์ได้ว่าแรงโน้มถ่วงสร้างคลื่นที่ไม่ใช่ควอนตัมแบบคลาสสิก เทคโนโลยีอาจต้องก้าวหน้าไปอีกเล็กน้อยก่อนที่นักวิทยาศาสตร์จะไขความลับของแรงโน้มถ่วงทั้งหมดได้