A relatividade geral de Einstein explica a gravidade como resultado da curvatura do espaço-tempo devido à massa, o que contradiz a capacidade do magnetismo duplo de atrair e repelir. Esta teoria introduz o conceito de poços gravitacionais, que é fundamental para a compreensão da força da gravidade. Crédito: SciTechDaily.com

Por que a gravidade nos puxa para baixo e não para cima?

A gravidade é a razão pela qual objetos com massa ou energia são atraídos uns pelos outros. É por isso que as maçãs caem na Terra e os planetas giram em torno das estrelas.

Os ímãs atraem alguns tipos de metais, mas também podem afastar outros. Então, como você sente a força da gravidade?

Em 1915, Albert Einstein descobriu a resposta ao publicar sua teoria da relatividade geral. A razão pela qual a gravidade está puxando você em direção à Terra é porque todos os objetos com massa, como a nossa Terra, na verdade dobram e dobram a estrutura do universo, chamada espaço-tempo. Essa curva é a sensação da gravidade.

O que é espaço-tempo?

Antes de entrar no complexo mundo da gravidade, você precisa entender o espaço-tempo.

O espaço-tempo é exatamente o que parece: as três dimensões do espaço – comprimento, largura e altura – combinadas com a quarta dimensão – o tempo. Usando uma matemática brilhante, Einstein foi a primeira pessoa a perceber que as leis da física operam no universo Espaço e tempo se fundem.

O que isto significa é que o espaço e o tempo estão relacionados – se você se move muito rapidamente através do espaço, o tempo fica mais lento para você em comparação com alguém que se move lentamente. É por isso que os astronautas – que se movem muito rapidamente no espaço – Eles envelhecem um pouco mais devagar do que as pessoas na Terra.

A Terra curva o espaço-tempo de modo que caia em direção à Terra, em vez de se afastar dela. Crédito: Tokamak/Wikimedia Commons, CC BY-SA

O material é o que faz os poços gravitacionais, não as colinas gravitacionais

Lembre-se, a gravidade é a ideia de que os objetos no universo são atraídos uns pelos outros porque o espaço-tempo é curvo e curvado. Quando Einstein apresentou a relatividade geral, ele mostrou que todos os objetos no universo podem dobrar o espaço-tempo – em termos físicos, os objetos são massa e energia.

Como a nossa mente geralmente pensa no mundo em três dimensões, é realmente difícil pensar nas quatro dimensões do espaço-tempo como uma ideia única. Então, para facilitar a visualização, imagine a superfície de um trampolim. Se não houver nada nele, é plano. Mas se você ficar no trampolim, ele se estenderá ao redor dos seus pés e formará um vale quando você estiver no centro. Se houver uma bola no trampolim, ela rolará em direção aos seus pés.

A gravidade funciona de forma semelhante à forma como os objetos rolam em direção aos seus pés se você estiver em um trampolim.

Este é um exemplo bidimensional de como funciona o espaço-tempo. Sua massa estica o trampolim, criando o que é chamado de poço gravitacional no qual a bola rola. Isto é muito semelhante à forma como a gravidade de um objeto pesado – como a Terra – puxa objetos como você e eu em sua direção.

E para tornar as coisas ainda mais estranhas, já que o espaço e o tempo estão conectados, O tempo também é estendido devido a objetos pesados!

No filme Interestelar, os personagens vão para um planeta próximo Buraco negroEnquanto estão lá, envelhecem mais lentamente do que qualquer outra pessoa.

Quanto mais pesado você for, mais íngremes serão as laterais do trampolim. É por isso que objetos realmente massivos no universo – como o Sol ou buracos negros – têm uma atração gravitacional mais forte que a da Terra.

Então, por que a gravidade te puxa para baixo e não te afasta?

Imagine que alguém entrou embaixo de um trampolim e o empurrou para cima. A bola vai rolar! Esta será uma colina gravitacional, não um poço gravitacional. Pelo que os cientistas sabem, a matéria – ou os objetos – sempre formam poços gravitacionais, e não colinas gravitacionais. Os cientistas podem imaginar objetos feitos de matéria ou energia exótica que causariam um empurrão gravitacional para o espaço, mas até agora ninguém encontrou nada que pudesse causar um empurrão gravitacional para longe da Terra.

Escrito por Mario Boronda, Professor Associado de Física, Oklahoma State University.

Adaptado de artigo publicado originalmente em Conversação.