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Comment fonctionne la gravité et pourrions-nous développer une technologie anti-gravité?

Comment fonctionne la gravité et pourrions-nous développer une technologie anti-gravité?

Nous faisons l'expérience de la gravité à chaque instant de notre vie sans jamais vraiment y penser. Mais qu'est-ce que c'est et le comprenons-nous réellement?

Ici, nous explorons brièvement notre compréhension actuelle de la gravité et examinons si nous pourrions jamais la créer artificiellement dans l'espace.

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Comment fonctionne la gravité sur Terre?

«Ce qui monte doit redescendre», comme le dit le célèbre adage. Mais pourquoi? Que se passe-t-il?

Bien que nous n'ayons vraiment commencé à comprendre ce que c'est, le phénomène a été médité pendant des millénaires.

Les philosophes grecs, par exemple, pensaient autrefois que les planètes et les étoiles faisaient partie du royaume des dieux. Selon leur estimation, ils étaient soumis à ce qu'ils appelaient le «mouvement naturel».

Bien qu'ils n'aient pas développé le concept bien au-delà de cela, il restera l'idée prédominante dans la pensée occidentale jusqu'aux travaux de Galilée et de Brahe au 16ème siècle.

Leur travail contribuerait à déclencher une révolution dans notre compréhension de la gravité, menant finalement à Isaac Newton.

La gravité, comme Newton l'a postulé, est la force qui maintient la Terre en orbite autour du Soleil. Comme vous vous en souvenez peut-être de vos jours à l'école, la gravité a tendance à être définie comme:

"La force par laquelle une planète ou un autre corps attire des objets vers son centre. La force de gravité maintient toutes les planètes en orbite autour du soleil." - La NASA.

En d'autres termes, tout ce qui a une masse exerce une force sur toute autre chose avec une masse, et a une force exercée sur elle. Plus la masse des objets est grande et plus la distance entre eux est courte, plus la force gravitationnelle qu'ils exercent les uns sur les autres est forte.

Chaque fois que vous sautez en l'air, que vous faites tomber accidentellement quelque chose sur une table ou que vous lancez une balle dans le parc pour que votre chien l'attrape, vous connaissez intuitivement les conséquences de vos actions. Ils retournent tous, finalement, au sol.

Einstein proposera plus tard une explication très différente de celle de Newton pour la gravité. Selon ses théories, la gravité est une courbure dans le continuum espace-temps. La masse d'un objet fait que l'espace qui l'entoure se plie et se courbe essentiellement. Cela déforme le chemin que les objets (et la lumière) doivent parcourir, créant l'effet que nous «ressentons» comme la gravité.

En effet, tout objet «pris» dans la gravité d’un autre corps céleste est affecté car l’espace dans lequel il se déplace est incurvé vers cet objet.

Einstein a également introduit le concept de «principe d'équivalence». Ceci déclare que les forces gravitationnelles et inertielles sont de nature similaire et souvent indiscernables.

Pour illustrer cela, imaginez que vous étiez dans une fusée sans fenêtre, incapable de voir l'univers extérieur de votre environnement. Dans ce cas, il serait impossible de dire si la force descendante que vous ressentez comme gravité est une force réelle ou la conséquence de l'accélération de la fusée dans une direction particulière.

Comprenons-nous la gravité?

En termes simples, oui et non. Bien qu'il s'agisse de l'un des phénomènes naturels les plus étudiés de l'univers, nous ne le comprenons toujours pas vraiment.

Comme nous l'avons vu, Isaac Newton et Einstein ont fait des progrès significatifs pour aider à comprendre la gravité, mais nous ne sommes toujours pas tout à fait sûrs de ce que c'est, ou si c'est réellement une chose.

Selon Einstein, la gravité est plus une conséquence de la flexion de l'espace-temps qu'une vraie force à part entière.

Ce que nous savons, c'est que les corps massifs sont attirés les uns par les autres. Cette «force» dépend de la distance et s'affaiblit à mesure que les corps sont éloignés.

C'est aussi un phénomène mesurable et c'est l'une des forces les plus faibles de la nature. Pensez à votre aimant de réfrigérateur moyen, par exemple. Ceux-ci sont facilement capables de défier l'attraction de la gravité de quelque chose d'aussi massif que la Terre. Vous pouvez également échapper aux effets de la gravité, bien que temporairement, simplement en sautant.

Mais cette relation semble s'effondrer complètement au niveau quantique. Cela ne semble tout simplement pas convenir, et nous ne savons pas pourquoi.

À grande échelle, nos théories actuelles de la gravité sont assez utiles pour aider à prédire le comportement de grands objets, mais à la petite échelle quantique de l'adolescence, les théories actuelles de la gravité ne fonctionnent pas.

C'est l'un des plus gros problèmes de la physique aujourd'hui. De nombreux physiciens espèrent créer un jour une théorie unifiée de la physique macro et quantique qui aidera à expliquer ce qui se passe.

Comment la gravité nous aide-t-elle?

La gravité est l'une des «forces» les plus fondamentales de l'univers. Les arguments sur son fonctionnement mis à part, quelle que soit la gravité, c'est un élément très important pour la vie sur notre planète.

La gravité est la raison pour laquelle les objets sur Terre ont du poids et ne flottent pas simplement dans l'espace. Si vous viviez sur une planète avec moins de masse, vous pèseriez moins et seriez capable de sauter beaucoup plus haut.

La gravité maintient également la Terre dans la soi-disant "Zone Boucle d'Or" - la distance de notre Soleil où l'eau peut exister sous forme liquide. Cela se trouve être vital pour la vie.

La gravité aide également à maintenir l'atmosphère terrestre en place, ce qui nous permet de respirer. Mars, par exemple, a moins de la moitié de la taille de la Terre et environ un dixième de la masse de la Terre. Moins de masse signifie moins d'attraction gravitationnelle, et en fait l'atmosphère de Mars ne concerne que 1 / 100e aussi dense que la Terre.

La gravité joue également un rôle dans la cohésion de notre planète. La gravité est également ce qui maintient la lune en orbite autour de la Terre. L'attraction gravitationnelle de la lune attire les mers vers elle, provoquant les marées océaniques.

Mais, fait intéressant, la force de la gravité n'est pas égale dans tous les endroits de la Terre. Il est légèrement plus fort sur les endroits avec beaucoup plus de masse souterraine que sur les endroits avec moins de masse.

Nous le savons grâce à deux engins spatiaux de la NASA et à leur mission GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment).

"GRACE détecte de minuscules changements de gravité au fil du temps. Ces changements ont révélé des détails importants sur notre planète. Par exemple, GRACE surveille les changements du niveau de la mer et peut détecter les changements dans la croûte terrestre provoqués par les tremblements de terre." - spaceplace.nasa.gov.

La gravité peut-elle être créée?

Comme nous l'avons déjà vu, Einstein a proposé que la gravité soit en fait une conséquence de la distorsion de l'espace-temps causée par différents corps. Pour cette raison, il devrait être possible de développer une gravité artificielle, au moins dans le vide de l'espace.

Ce qu'il faut, c'est fournir un moyen d'accélération dans une direction qui devrait, selon Einstein, produire un effet similaire à la gravité. Cela peut être fait par une accélération linéaire, comme une fusée, ou par un moment angulaire, c'est-à-dire un effet centripète ou une accélération.

C'est un thème commun dans de nombreux livres et films de science-fiction. Pensez au vaisseau spatial en rotation dans "2001: A Space Odyssey", par exemple.

Tant que le navire est assez grand, il devrait être capable de produire une force sur ses occupants qui serait presque impossible à distinguer de la gravité sur Terre. Ce ne serait pas exactement la même chose, car de grandes forces de Coriolis seraient également présentes et les choses tomberaient en courbes au lieu de lignes droites.

Cela pose également des problèmes inhérents. Plus quelque chose accélère rapidement, plus l'attraction gravitationnelle, ou forces g, s'exerce sur les occupants.

Ce n'est pas un problème pour les engins stationnaires, comme une station spatiale, mais pour les navires qui auraient besoin de parcourir de longues distances à forte accélération, cela pourrait s'avérer catastrophique pour l'équipage.

Si l'engin devait voyager à seulement une petite fraction de la vitesse de la lumière, l'équipage subirait probablement quelque chose de plus 4 000 grammes. Autrement dit, selon un article de Forbes, plus de 100 fois l'accélération nécessaire pour empêcher le flux sanguin dans votre corps - - probablement pas idéal.

On suppose que cela peut être contourné en utilisant des électroaimants et des "planchers" conducteurs dans les navires, mais vous auriez toujours le problème d'une force "descendante". Il n'y a probablement aucun moyen de «protéger» l'équipage des effets de la gravité à haute vitesse dans l'espace.

La seule façon de gérer cela à l'avenir peut être de développer une forme de champ négatif ou anti-gravitationnel. Cependant, comme toute matière, nous avons au moins une masse positive, nous aurions donc besoin d'un moyen de créer une masse gravitationnelle négative.

C'est exactement ce sur quoi travaille l'expérience ALPHA au CERN. Les chercheurs travaillent là-bas avec des atomes d'antihydrogène piégés, l'équivalent de l'antimatière de l'hydrogène.

Par des comparaisons précises de l'hydrogène et de l'antihydrogène, l'expérience espère étudier les symétries fondamentales entre matière et antimatière. À terme, cela pourrait conduire à la mesure de l'accélération gravitationnelle de l'antimatière.

S'il s'avère que l'antimatière accélère, en présence du champ gravitationnel à la surface de la Terre, à une valeur négative (par exemple une valeur autre que +9,8 m / s2), cela permettrait théoriquement à la construction d'un conducteur gravitationnel de se protéger de la force gravitationnelle.

«S'il devient suffisamment sensible, nous pourrions alors mesurer de quelle manière il tombe dans un champ gravitationnel. S'il tombe, comme la matière normale, alors il a une masse gravitationnelle positive, et nous ne pouvons pas l'utiliser pour construire un conducteur gravitationnel Mais si elle tombe dans un champ gravitationnel, cela change tout. Avec un seul résultat expérimental, la gravité artificielle deviendrait soudainement une possibilité physique. " - Forbes.

En cas de succès, cela pourrait également ouvrir la porte à un condensateur gravitationnel pour créer un champ de gravité artificiel uniforme. Cela pourrait même, en théorie, permettre la création d'un "warp drive" - ​​un moyen de déformer l'espace-temps.

"Mais jusqu'à ce que nous découvrions une particule (ou un ensemble de particules) avec une masse gravitationnelle négative, la gravité artificielle ne sera provoquée que par l'accélération, aussi intelligents que nous soyons." - Forbes.


Voir la vidéo: Prop Making: Anti Gravity Machine (Décembre 2021).