Астронавтите на борда на Международната космическа станция (МКС) отдавна използват привидната безтегловност в космоса, за да се забавляват - гонят вечерята си във въздуха, играят на дърпане на въже и имитират супергерои. Но има ли традиционно "горе" и "долу" в космоса? Въз основа на преживяванията на астронавтите е лесно да си помислим, че обичайните обозначения, които използваме, за да определим положението си, като "горе" и "долу" или "север" и "юг", вече не важат, след като напуснем Земята.

В някои отношения това е вярно, но все още е възможно да използваме човешките възприятия за пространство и време, за да се ориентираме сред звездите.

Както и на Земята, астронавтите на борда на МКС изпитват гравитацията - една от четирите фундаментални сили във Вселената.

Според Санджана Къртис (Sanjana Curtis), ядрен астрофизик в Чикагския университет, преобладаващото мнение на физиците е, че "надолу" е просто посоката, в която ви тегли гравитацията, а "нагоре" е обратната посока.

Безтегловността на астронавтите се дължи на факта, че МКС и хората в нея падат свободно към центъра на Земята, привличани "надолу" от гравитационната сила на планетата. Станцията остава във въздуха, защото скоростта ѝ и центробежната сила, която генерира, я тласкат "нагоре", или далеч от Земята, със скорост, приблизително равна на гравитационното привличане. Този баланс се нарича стабилна орбита.

"Това е едно от най-вълнуващите неща във физиката - че имаме рамка, с която да опишем и осмислим неща, които са неинтуитивни или които не можем да възприемем", обяснява Къртис пред Live Science. "Нагоре и надолу може да са неясни термини, но във физиката винаги може да се измисли определение, което да работи."

Алберт Айнщайн описва гравитацията като изкривяване на тъканта на пространство-времето, а за да илюстрират тази теория, учените често използват опростената аналогия с опънат чаршаф. Ако поставите топка за боулинг върху чаршафа, нейната маса ще накара чаршафа да се вдлъбне надолу в центъра си. Ако след това добавите топче, то ще се търкулне към дъното на тази вдлъбнатина, привлечено от гравитацията.

Всеки обект, който има маса, изкривява пространствено-времевия континуум. Поради това е малко вероятно да има място във Вселената, което да не е подвластно на гравитацията, посочва пред Live Science Джесика Ескивел (Jessica Esquivel), физик на елементарните частици във Фермилаб в Илинойс. Ако поставите още едно топче на картата - дори в покрайнините - то ще бъде привлечено от много посоки. "Където и да се намирате в пространството, ще усетите изкривяването на листа и това е причината за гравитацията", обяснява тя.

Най-общо казано, колкото по-масивен е обектът, толкова по-дълбоко е изкривяването и толкова по-силно е привличането, но има значение и разстоянието до вас. Поради тази причина планетата, на която стоите - независимо дали става дума за Земята или Марс - винаги ще упражнява най-силна гравитационна сила върху вас. В същото време планетите в нашата Слънчева система са привличани към центъра на Слънцето. Още по-далеч, масивната черна дупка в центъра на нашата галактика придърпва цялата Слънчева система към себе си. Извън галактиката най-голямото привличане е към най-близкия куп галактики.

"Можете да отдалечавате, отдалечавате и отдалечавате и да виждате различните дълбочини на тази пространствено-времева тъкан", отбелязва Ескивел.

Въпреки че гравитацията е фундаментална сила, все още има много неща, които не разбираме за нея. Учените не включват гравитацията в Стандартния модел на физиката на елементарните частици, например, защото водещата теория на гравитацията - Общата теория на относителността на Айнщайн - досега се е оказала несъвместима със Стандартния модел. Въпреки че обозначения като "горе" или "долу" ни помагат да разберем Вселената, Ескивел смята, че понякога те могат и да попречат на разбирането ни за фундаменталната физика.

"Едно от най-трудните неща в моята работа е да се опитвам да мисля извън тези двоици, да си представя пространство, в което няма горе или долу, напред или назад, минало или настояще", споделя Ескивел. "Съществува тази прекрасна флуидност, с която трябва да се занимаваме, и това е наистина трудно, но и една от най-забавните части на работата."

Източник: Is there an 'up' and a 'down' in space?, Live Science

Още по темата

10/03/2015

Физика

Стандартният модел на елементарните частици

19/02/2015

Физика

Бозоните и фундаменталните взаимодействия