Demandez à Ethan n ° 61: jusqu'où va la gravité?
Malgré la réputation de puissance à portée d'action infinie, la situation réelle de l'Univers lui impose des restrictions.
Dans mes rêves et visions, je vois une ligne, de l'autre côté de laquelle il y a des champs verts, de belles fleurs, de belles dames blanches qui me tendent la main à travers cette ligne, mais je ne peux pas les atteindre. Je tombe toujours avant d'arriver à la ligne.
- Harriet Tabmen
Et encore une fois, la fin de la semaine, ce qui signifie que je choisis les questions parmi celles que vous avez envoyées. Un de mes lecteurs, qui suit mes publications depuis 2008, lorsque j'ai commencé ce blog, Frank Barge, demande:si l'Univers n'est pas infini, qu'en est-il de la gamme des forces gravitationnelles et électromagnétiques?Une question très difficile, si vous y réfléchissez. Voyons d'abord ce que nous savons sur la gravité et l'électromagnétisme.
Nous ne considérons pas l'ampleur des forces, ni la nature de l'attraction / répulsion, mais le fait qu'à de longues distances ces forces changent selon la loi du carré inverse, c'est-à-dire que lorsque la distance entre deux objets est doublée, la force de leur interaction diminue de 4 fois. Il s'agit d'une relation spéciale à laquelle obéissent non seulement la gravité et l'électromagnétisme, mais aussi d'autres propriétés physiques importantes - telles que la lumière, le son et le rayonnement.Pourquoi est-ce si spécial? Considérez la façon dont l'une des propriétés physiques - par exemple, la lumière des étoiles - se propage lorsque vous vous éloignez de la source.
Ils se propagent radialement vers l'extérieur, formant une sphère, donc l'impulsion - de la même lumière, par exemple - se propage dans une coquille sphérique en expansion constante. Qu'est-ce qui est si spécial à ce sujet? Le fait est que la surface de la sphère est considérée par la formule A = 4πr 2 , où le «r 2 » est une partie importante .Après tout, si la zone se développe en r 2 et que la force chute en r -2, alors le phénomène physique aura une portée infinie. Nous pouvons dessiner une sphère de n'importe quelle taille avec le centre dans l'objet - une source de gravité (masse), une source d'électricité (charge), une source de lumière (étoile), etc. - et la quantité totale d'une certaine substance participant à l'interaction à la surface de la sphère, que ce soit une force ou un flux, sera la même si nous résumons toutes les parties de la sphère. Cela reste vrai non seulement pour toute la sphère, mais aussi pour tout angle solide de celle-ci!
C'est ce que l'on entend par la plage infinie de la force.Mais l'Univers - du moins la partie visible qui nous est accessible - n'est pas du tout infini. Au contraire, malgré le fait que nous voyons la lumière de milliards de galaxies, ce n'est pas un si grand nombre. La vue est magnifique et incroyable (sérieusement, prenez le temps de la regarder). Mais malgré toute sa splendeur, il ne faut pas confondre l'immensité avec l'infini.
Bien sûr, tout cela semble très gros. Mais si vous y réfléchissez, il y a des milliards de fois plus de grains de sable sur les plages de la Terre que de galaxies dans l'Univers observable - et alors il ne semble plus si gros. Étant donné que l'Univers n'est pas éternel, mais n'existe qu'à 13,8 milliards d'années à partir du moment du Big Bang, nous ne pouvons pas voir plus que ce que nous voyons - la lumière (et la gravité) n'ont tout simplement pas réussi à nous atteindre.
Plus précisément, je n'ai pas réussi à couvrir une plus grande distance, se propageant sphériquement depuis la source. La même chose se produit pour nous - la gravité de chaque particule d'un corps, d'une planète, d'une galaxie, se propage sphériquement avec une vitesse de gravité (égale à la vitesse de la lumière) avec une force tombant proportionnellement ~ 1 / r 2 (mais se propageant avec une zone croissante ~ r 2 ) avec depuis le début de "notre univers".
Ne confondez pas la partie observable de l'Univers - ce qui est réalisable par la lumière, la gravité, d'autres phénomènes à vitesse finie - de l'Univers entier, énorme (peut-être infini), y compris la partie qui n'est pas incluse dans l'observable.
Le point rouge à gauche est la partie observée de l'univers immédiatement après l'inflation. A droite se trouve tout l'Univers au même moment (champ rouge).Nous avons toutes les raisons de croire que l'Univers entier est beaucoup plus grand que les parties observées, mais nos signaux ne l'atteindront pas, car nous les émettons sur une période de temps finie, et leur vitesse de propagation est également finie.Mais ce n'est pas un bug de l'Univers, mais une fonctionnalité!
Imaginez si les signaux se propageaient infiniment rapidement, ou si nous pouvions ressentir la gravité, voir la lumière ou percevoir d'une manière ou d'une autre des choses qui sont bien plus que ce que nous pouvons voir de nous maintenant.Nous serions, et en effet de nombreuses parties de l'Univers, secoués de façon catastrophique dans différentes directions, attirés par des forces incompréhensibles. Le ciel nocturne entier serait rempli de sources de lumière qui ne devraient pas atteindre nos yeux.
Nous émettions nous-mêmes beaucoup plus de puissance que ne le permet la physique. Les lois de la physique se briseraient, GR ne décrirait pas notre monde, une catastrophe se produirait en raison d'un excès de densité d'énergie dans l'Univers et - grâce à l'énergie liée par gravitation - l'Univers s'effondrerait rapidement.
Citant Egan de The Ghostbusters: "Ce serait mauvais."Au lieu de cela, la gravité, l'électromagnétisme et toutes les autres forces "d'action illimitée" peuvent agir à de telles distances qu'elles parcourent, se déplaçant à la vitesse de la lumière dans l'Univers de 13,8 milliards d'années, se développant conformément à notre histoire unique de 46 milliards d'années-lumière . Et cela - parce que la vitesse de gravité et la lumière sont identiques - est exactement égal à la taille de l'Univers observé dans toutes les directions.C'est ainsi que les forces gravitationnelles et électromagnétiques s'étendent. Merci pour la question difficile mais intéressante, et si vous voulez une réponse à votre question, envoyez-la-moi .Source: https://habr.com/ru/post/fr395419/
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