» » » » » » » Acțiunea la distanță în gravitație

Acțiunea la distanță în gravitație

Sistemul solar

În fizică, acțiunea la distanță este conceptul că un obiect poate fi mutat, schimbat sau afectat fără a fi atins fizic (ca în contact mecanic) de un alt obiect. Aceasta este interacțiunea nelocală a obiectelor care sunt separate în spațiu. Pionierul fizician Albert Einstein a descris fenomenul ca fiind „acțiunea infricoșătoare la distanță”.

Acest termen a fost folosit cel mai adesea în contextul teoriilor timpurii ale gravitației și electromagnetismului pentru a descrie modul în care un obiect răspunde influenței obiectelor îndepărtate. De exemplu, legea lui Coulomb și legea gravitației universale sunt astfel de teorii timpurii.

Mai general, „acțiunea la distanță” descrie eșecul teoriilor atomice și mecanice timpurii care încearcă să reducă toate interacțiunile fizice la coliziune. Explorarea și rezolvarea acestui fenomen problematic au condus la evoluții semnificative în fizică, de la conceptul de câmp la descrieri ale inseparabilității cuantice și particulelor mediatoare ale modelului standard.

Newton

Teoria gravitației lui Newton nu a oferit nicio perspectivă de identificare a vreunui mediator a interacțiunii gravitaționale. Teoria sa presupune că gravitația acționează instantaneu, indiferent de distanță. Observațiile lui Kepler au arătat că în mișcarea planetară se conservă un moment angular. (Dovada matematică este valabilă doar în cazul unei geometrii euclidice.) Gravitația este, de asemenea, cunoscută ca o forță de atracție între două obiecte datorită masei lor.

Din perspectivă newtoniană, acțiunea de la distanță poate fi privită ca fiind: „un fenomen în care o schimbare a proprietăților intrinseci ale unui sistem induce o schimbare a proprietăților intrinsece ale unui sistem îndepărtat, independent de influența oricăror alte sisteme asupra sistemului îndepărtat, și fără a exista un proces care să aibă această influență contiguu în spațiu și timp „(Berkovitz 2008).

O întrebare înrudită, ridicată de Ernst Mach, era modul în care corpurile în rotație știu cât de mult să se umfle la ecuator. Aceasta, se pare, necesită o acțiune la distanță față de materia îndepărtată, informând obiectul în rotație despre starea universului. Einstein a inventat termenul principiul lui Mach pentru această întrebare.

”Este de neconceput ca materia neînsuflețită, fără medierea altcuiva, care nu este material, să acționeze asupra și să afecteze alte materii fără contact reciproc… Această gravitație ar trebui să fie înnăscută, inerentă și esențială pentru materie, astfel încât un corp să poată acționa asupra altuia la distanță în vid, fără medierea a orice altceva, cu care si prin care acțiunea și forța lor pot fi transmise de la unul la altul, este pentru mine o atât de mare absurditate încât cred că nimeni care are în materie filosofică o facultate de gândire competentă nu poate să creadă vreodată în ea. Gravitația trebuie să fie cauzată de un agent care acționează în mod constant în conformitate cu anumite legi; dar dacă acest agent este material sau imaterial, am lăsat la latitudinea cititorilor mei.”

– Isaac Newton, Scrisori către Bentley, 1692/3

Einstein

Conform teoriei relativității speciale a lui Albert Einstein, acțiunea instantanee la distanță a fost considerată a încălca limita superioară relativistă a vitezei de propagare a informațiilor. Dacă unul dintre obiectele care interacționează urma să fie deplasat brusc din poziția sa, celălalt obiect îi va simți influența instantaneu, ceea ce înseamnă că informațiile au fost transmise mai repede decât viteza luminii.

Una dintre condițiile pe care o teorie relativistă a gravitației trebuie să le îndeplinească este să fie mediată cu o viteză care nu depășește c, viteza luminii în vid. Din succesul precedent al electrodinamicii s-a putut observa că teoria relativistă a gravitației ar trebui să folosească conceptul de câmp sau ceva similar.

Această problemă a fost rezolvată de teoria relativității generale a lui Einstein, în care interacțiunea gravitațională este mediată de deformarea geometriei spațiu-timp. Materia curbează geometria spațiu-timpului și aceste efecte sunt, ca și în cazul câmpurilor electrice și magnetice, propagate cu viteza luminii. Astfel, în prezența materiei, spațiu-timpul devine non-euclidian, rezolvând conflictul aparent dintre dovada lui Newton a conservării momentului unghiular și teoria relativității speciale a lui Einstein. Întrebarea lui Mach cu privire la umflarea corpurilor în rotație este rezolvată deoarece geometria spațiu-timp locală informează un corp rotativ despre restul universului. În teoria mișcării lui Newton, spațiul acționează asupra obiectelor, dar nu se acționează asupra lui. În teoria mișcării lui Einstein, materia acționează asupra geometriei spațiu-timp, deformând-o, și geometria spațiu-timp acționează asupra materiei, prin afectarea comportamentului geodezic.

Undele gravitaționale au fost detectate pentru prima oară de Advanced LIGO la 14 septembrie 2015, dând în sfârșit măsurători științifice pentru a valida această teorie de 100 de ani.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *