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10 théories et faits que vous ne saviez pas sur la gravité
Notre relation avec la gravité ramène chacun de nous à peu près au premier degré, lorsque nous avons appris l'existence de cette force incroyable. Cependant, la gravité est bien plus que la force qui nous maintient sur Terre.
À l'école, nous apprenons quelques idées de base sur la gravité. Celles-ci suscitent toutefois de nombreuses idées fausses et lacunes dans notre compréhension de cette importante force physique. Voici 10 théories et faits hallucinants que vous n'avez probablement pas appris sur la gravité.
10 La gravité est une théorie, pas une loi
C'est un mythe que la gravité est une loi scientifique. Si vous faites une recherche en ligne sur la gravité, vous verrez probablement apparaître de nombreux articles sur la loi de la gravité. Cependant, dans le monde scientifique, les lois et les théories sont très différentes. Une loi scientifique est un fait qui repose sur des données et des relations décrivant exactement ce qui se passe. En revanche, une théorie est une idée qui est utilisée pour expliquer pourquoi certains phénomènes se produisent.
Lorsque nous pensons à la gravité en utilisant les définitions des lois et théories scientifiques, il devient clair que la gravité est une théorie et non une loi. Les scientifiques n'ont pas été en mesure de mesurer la gravité pour chaque étoile, lune, planète, astéroïde ou atome de l'univers.
Voyager 1 (une sonde spatiale artificielle) a parcouru environ 21 milliards de kilomètres de la Terre. Cet engin a quitté notre système solaire mais pas beaucoup. Rien qu'en regardant le voyage de plusieurs décennies de Voyager 1, il est évident que les scientifiques n'ont pas été en mesure d'étudier la gravité de chaque étoile, lune, planète, astéroïde et atome. Notre univers est tellement grand!
9 Il y a des lacunes dans la théorie de la gravité
Après avoir appris que la gravité n’est qu’une théorie, certains d’entre nous sont confrontés à un problème. Certaines lacunes de la théorie de la gravité suggèrent que ce n’est pas aussi crédible que ce que nous pensions jadis en première année. Beaucoup de ces lacunes ont à voir avec ce que nous pouvons voir dans notre système solaire, mais certaines peuvent être vues ici sur Terre.
Par exemple, selon la théorie de la gravité, la force gravitationnelle du Soleil serait beaucoup plus grande sur la Lune que la force gravitationnelle de la Terre. Ainsi, la Lune tournerait autour du Soleil au lieu de la Terre. Les scientifiques ont prouvé que la Lune tournait autour de la Terre, ce que l’on peut voir simplement en regardant le ciel nocturne.
À l'école, nous avons également entendu parler d'Isaac Newton, le «découvreur» de la gravité, qui a reconnu une lacune potentielle dans la théorie. Newton a créé une nouvelle branche des mathématiques appelée fluxions, sur laquelle il a développé la théorie de la gravité. Les fluxions ne nous semblent peut-être pas familiers, mais ce qu'ils ont finalement transformé en volonté.
Aujourd'hui, nous appelons cela du calcul. Bien que beaucoup d’entre nous étudions le calcul à un moment de leur vie, ce domaine des mathématiques s’est également avéré avoir des défauts. Ainsi, il peut y avoir des défauts dans la façon dont Newton a "prouvé" sa théorie de la gravité.
8 ondes gravitationnelles
La théorie de la relativité générale d'Albert Einstein (ou théorie de la gravité d'Einstein) a été proposée en 1915. Vers la même époque, un phénomène appelé ondes gravitationnelles a également été émis. Ce n'est qu'en 1974 que cette théorie a été prouvée.
Les ondes gravitationnelles sont des ondulations dans le continuum espace-temps causées par des événements violents dans l'univers. Ces événements peuvent aller de la collision de trous noirs à la rotation vacillante des étoiles à neutrons en passant par une supernova. Lorsqu'un de ces événements se produit, des ondes gravitationnelles ondulent de la scène, comme des ondes s'éloignant d'un rocher projeté dans l'eau. Les ondes voyagent à la vitesse de la lumière à travers l'univers.
Comme nous ne voyons pas ces catastrophes se produire tout le temps dans notre univers, il faut de nombreuses années pour observer les ondes gravitationnelles. C'est pourquoi il a fallu près de 60 ans pour prouver l'existence d'ondes gravitationnelles.
Depuis plus de 40 ans, les scientifiques surveillent leur première découverte d'ondes gravitationnelles, celle qui prouve leur existence. Ces vagues ont été provoquées par deux étoiles denses et lourdes qui gravitent autour l'une de l'autre à cause de la gravité. Au fil du temps, il a été observé que les étoiles gravitaient autour l'une de l'autre au rythme prédit par la théorie d'Einstein. Ainsi, il a été prouvé que les ondes gravitationnelles existent.
7 trous noirs et gravité
Les trous noirs sont l'un des plus grands mystères de l'univers. Ils sont formés quand une étoile s'effondre sur elle-même, ce qui crée une supernova. Cette supernova va projeter des parties de l'étoile dans l'espace et créer une région dans laquelle la gravité est si forte que la lumière ne peut en sortir - le trou noir. La gravité ne forme pas de trous noirs, mais elle joue un rôle clé en nous aidant à comprendre et à en apprendre davantage.
La gravité des trous noirs aide les scientifiques à les trouver dans l'univers. Puisque l'attraction gravitationnelle est si forte, les scientifiques constatent l'attraction gravitationnelle sur les autres étoiles ou les gaz qui les entourent. Le trou noir peut même tirer ces gaz pour illuminer un disque autour de lui. Sans l'extrême gravité des trous noirs, nous n'aurions peut-être jamais su qu'ils existaient.
6 La théorie de la matière noire et de l'énergie noire
Environ 68% de l'univers est constitué d'énergie noire et environ 27% de matière noire. Même s'il y a tellement de matière noire et d'énergie noire dans notre univers, nous ne savons pas grand chose à leur sujet.
Cependant, nous savons que l’énergie noire possède de nombreuses propriétés. La théorie de la gravité d'Einstein a également beaucoup aidé les scientifiques à comprendre que l'énergie noire est capable de s'étendre et de gagner de l'espace. Lorsqu'ils ont utilisé la théorie d'Einstein, les scientifiques ont d'abord pensé que la gravité devait éventuellement ralentir l'expansion de l'univers à mesure que le temps passait.
Puis, en 1998, le télescope spatial Hubble a montré que l’univers se développait de plus en plus vite. Ainsi, les scientifiques savaient que la théorie de la gravité n’était pas en mesure d’expliquer ce qui se passait dans notre univers.Ils ont émis l'hypothèse de l'existence de matière noire et d'énergie noire afin de rendre compte de la manière dont l'univers se développait à une vitesse croissante au fil du temps.
5 gravitons
Lorsque nous apprenons la gravité à l'école, nous apprenons que c'est une force. Mais c'est peut-être même plus que cela. La gravité pourrait en réalité être une particule appelée un graviton.
Les gravitons seraient l'unité de base de la gravité et émettraient une force gravitationnelle. Les physiciens n'ont pas détecté de gravitons, mais ils ont de nombreuses théories sur la raison de leur existence. L'une de ces théories est que la gravité est la seule force (parmi les quatre forces fondamentales de la nature) dans laquelle une unité de base n'a pas été détectée.
Bien que des gravitons puissent exister, il serait extrêmement difficile de les identifier. Les physiciens pensent que les ondes gravitationnelles sont constituées de gravitons. Pour rechercher des ondes gravitationnelles, nous pourrions faire une expérience simple dans laquelle nous réfléchissons la lumière sur des miroirs pour observer des changements dans leur séparation.
Malheureusement, cela ne fonctionnerait pas pour détecter les changements de distance infimes causés par les gravitons. Les physiciens devraient utiliser des miroirs tellement lourds qu'ils s'effondreraient et formeraient des trous noirs.
Donc, cela ne se produira pas dans un proche avenir. Pour l'instant, les physiciens se tournent vers l'univers (la plus grande chose possible) pour les aider à détecter les effets des gravitons.
4 Création potentielle de trous de ver
Les trous de ver sont un grand mystère dans notre univers. Comment serait-il cool de passer par un tunnel spatial à la vitesse de la lumière pour voyager dans une autre galaxie? Eh bien, si des trous de ver existent quelque part dans notre univers, cela pourrait être possible. À l’heure actuelle, il n’existe aucune preuve de leur existence, mais les physiciens pensent que l’un des moyens de les créer serait la gravité.
En utilisant la théorie de la relativité générale d'Einstein, le physicien Ludwig Flamm a décrit comment la gravité peut courber l'espace-temps, ce qui pourrait théoriquement provoquer la formation de trous de ver. Bien sûr, il existe d'autres théories sur la formation de trous de ver.
3 planètes exercent une force gravitationnelle sur le soleil
Nous savons que le Soleil exerce une force de gravitation sur toutes les planètes de notre système solaire, de sorte qu'elles gravitent autour du Soleil. De la même manière, la Terre exerce une force gravitationnelle sur la Lune, raison pour laquelle elle tourne également autour de la Terre.
Cependant, chaque planète ou autre objet ayant une masse dans notre système solaire exerce également une force de gravitation sur le Soleil, les autres planètes et tout autre objet ayant une masse. Le degré de force exercée dépend de la masse des objets et de la distance qui les sépare.
Dans notre système solaire, c’est pourquoi chaque objet de masse tourne autour du Soleil. Il a le plus grand attrait gravitationnel. En fait, chaque objet ayant une masse dans l'univers exerce sa propre force gravitationnelle sur tout autre objet ayant une masse, même s'ils sont à des années-lumière de distance!
2 microgravité
Nous avons tous vu des images ou entendu des histoires d'astronautes flottant dans l'espace parce qu'il n'y a pas de gravité. Même s'il s'agit d'une représentation courante dans les films, il existe en réalité une gravité dans l'espace.
C'est ce qu'on appelle la microgravité parce que c'est une si petite quantité. Cette microgravité crée l’effet selon lequel les astronautes semblent être en apesanteur dans l’espace. Sans la gravité dans l'espace, les planètes ne seraient pas en orbite autour du Soleil et la Lune en orbite autour de la Terre.
La gravité s'effondre et s'affaiblit avec la distance. Dans l’espace, il y a microgravité parce que tout est beaucoup plus éloigné qu’il ne l’est ici sur Terre, où la gravité est plus forte.
La gravité s'affaiblit également au niveau très faible. Pensez à l'atome. Il est si petit qu’une force gravitationnelle très faible lui est associée. À mesure que les atomes se combinent, leur force devient plus forte.
1 voyage dans le temps
Les voyages dans le temps sont un mystère qui nous fascine depuis des années. De nombreuses théories, y compris la théorie de la gravité, pourraient expliquer pourquoi le voyage dans le temps peut réellement exister. La gravité produit une courbure dans l'espace-temps, ce qui fait que les objets se déplacent dans une trajectoire courbe. En conséquence, les objets dans l’espace se déplacent un peu plus vite que ceux au sol sur Terre. Pour être exact, les horloges des satellites spatiaux gagnent 38 microsecondes par jour.
Étant donné que la gravité dans l’espace accélère le déplacement des objets dans l’espace par rapport à la Terre, les astronautes sont considérés comme des voyageurs temporels lorsqu’ils reviennent sur Terre. L'effet sur les astronautes est si faible que vous ne le remarqueriez pas. Mais cela soulève la question suivante: la gravité pourrait-elle finalement causer les types de voyages dans le temps que nous voyons dans les films?