なぜ重力は私たちを上に引き下げることなく下に引き下げるのですか？

なぜ重力は私たちを引き上げることができず、引き下げられるのですか？

重力は、質量やエネルギーを持つ物体が互いに引き寄せられる理由です。 これがリンゴが地面に落ち、惑星が星の周りを公転する理由です。

磁石はいくつかの種類の金属を引き付けますが、他の磁石を押し出すこともできます。 それでは、なぜ重力の引っ張りだけを感じることができますか？

1915年、アルベルト・アインシュタインは一般相対性理論を発表し、その答えを見つけました。 重力があなたを地面に引き寄せる理由は、地球のように質量を持つすべての物体が実際に時空間と呼ばれる宇宙の構造を曲げて曲げるからです。 その曲率は重力で感じられるものです。

時空間とは何ですか？

複雑な重力の世界に入る前に、まず時空間を理解する必要があります。

時空間は文字通り空間の3次元（長さ、幅、高さ）と4次元の時間が結合されたものです。 非常に優れた数学を使用して、アインシュタインは物理学の法則が次のような宇宙で動作することに気づいた最初の人でした。 空間と時間は一つにまとめられる。

これが意味するのは、空間と時間がつながっているということです。 スペースをすばやく移動すると、ゆっくりと動く人に比べて時間が遅くなります。 これが宇宙から非常に速い速度で移動する宇宙飛行士です 地球上の人々より少し遅くなる。

地球は時空間を曲げ、あなたが地球から離れるのではなく地球に向かって落ちるようにします。 クレジット: Tokamac/Wikimedia Commons, CC BY-SA

物質は重力の丘ではなく重力の井戸を作る

覚えておいてください。 アインシュタインが一般相対性理論を出したとき、彼は宇宙のすべての物質が時空間を曲げることができることを示しました。 物理学の用語では、物質は質量とエネルギーです。

あなたの脳は一般的に世界を3次元と考えているので、時空間の4次元を一つのアイデアと考えるのは本当に難しいです。 視覚化をより簡単にするために、トランポリンの表面を想像してください。 何もなければ平らなものです。 しかし、トランポリンの上に立つと足の周りに広がり、自分を中心に谷を作ります。 トランポリンの上にボールがあると足に向かって転がります。

重力は、トランポリンの上に立っているときに物体が足に向かって転がるのと同様に機能します。

これは時空間がどのように機能するかの二次元的な例です。 あなたの質量はトランポリンを増やし、ボールが転がる重力の井戸を作ります。 これは、地球のような重い物体の重力があなたと私のようなものを地球に向かって引き寄せる方法に非常に似ています。

状況をさらに奇妙にするのは、空間と時間がつながっているからです。 重い物によっても時間が増えます！

映画「インターステラ」で登場人物は地球に近い惑星に行くことになる。 ブラックホールそしてそこにいる間、彼らは他の人よりもゆっくりと老いています。

体が重いほど、トランポリン井戸の側面がより急になります。 これが、太陽やブラックホールなどの宇宙の巨大な物体が地球よりも強い重力を持つ理由です。

それでは、なぜ重力はあなたを押し出すことなく下に引き下げられますか？

誰かがトランポリンの下に入り、上に登ったと想像してください。 ボールが転がります！ これは重力の井戸ではなく、重力の丘になります。 科学者が知っている限り、物質は常に重力の丘ではなく重力の井戸を作ります。 科学者たちは、重力があなたを宇宙に押し出すエキゾチックな物質やエネルギーで作られたことを想像することができますが、これまで重力があなたを地球から押し出すことができることを発見した人はいません。

オクラホマ州立大学物理学部教授のマリオ・ボランダが執筆しました。

もともと出版された記事で脚色 会話。