Článek
Gravitace není přitažlivá síla, její podstata je však jednodušší než si myslíte
Nejprve zapomeneme na graviton, stejně je to hypotetická, částice, která je nehmotná.
Takže tudy cesta nevede.
Ale máme naštěstí teorii relativity největšího génia všech dob pana Alberta Einsteina.
Pan Einstein říká: „Měsíc kolem Země neobíhá, protože se tělesa přitahují, ale protože zakřivují okolní časoprostor“.
Chápejme tedy že, prostoročas říká hmotě, jak se má pohybovat a hmota říká prostoročasu, jak se má zakřivovat.
Jednoduché a srozumitelné.
Ale jak to funguje?
Co Newton vymyslel, to Einstein opravil.
Zakřivení prostoru
Zde si musíme položit otázku „Co je to prostor“.
Aby se něco mohlo křivit, nemůže to být něco nehmotného.
Takže prostor je hmota, řekněme klidně temná hmota.
Pouhých 5% vesmíru tvoří baryonová hmota a zbytek 95% vesmíru tvoří temná hmota a její energie.
Vlastnosti temné hmoty ale spíše složení a vlastnosti prostoročasu
Prostor je složen ze základních částic, ty obsahují nula rozměrný prostor (nic nemůže dovnitř a ani ven) a jsou tedy absolutně tmavé.
Prostoročas je temná hmota a temná hmota je prostoročas.
Temná hmota má vlastnosti ideální kapaliny v super tekutém stavu. To znamená že, díky velikosti základních částic je schopna vtékat, protékat a vyplňovat tělesa tvořená baryonovou hmotou a současně vtékat, protékat a vyplňovat vše z čeho je baryonová hmota složena.
Neexistuje absolutně prázdný prostor. Pokud někde vznikne nějakými ději absolutně prázdný prostor, mluvíme o trhlině v prostoročasu a prostoročas – temná hmota ji okamžitě vyplní svou hmotou.
Takže veškeré prázdné prostory v atomech či jiných částicích jsou vyplněny temnou hmotou.
Ale co gravitace?
Abychom pochopili gravitaci, musíme nejprve pochopit mechanismus zakřivení.
Pro snadnější vysvětlení budeme používat pro znázornění zakřivení velmi zjednodušené příklady v prostředí, které známe.
Zakřivení teplem
Představme si místnost s ocelovými kamny uprostřed, kde mrzne, například -30°C. Takže vše v místnosti včetně kamen má stejnou teplotu -30°C.
Máme za úkol zhotovit přesnou ocelovou podlahu.
Začneme měřit a po chvíli máme měření hotovo ale je nám zima, takže si v kamnech zatopíme. Kamna se rozžhaví, takže u kamen je příjemné teplo +30°C, ovšem stěny místnosti mají stále teplotu -30°C.
Chceme si zkontrolovat výsledky již hotového měření a zjistíme že, rozměry místnosti jsou stejné ale rozměry kamen a jejich okolí se nám zvětšily.
Takže co se stalo?
Je to základní fyzika, žádný údiv – tepelná roztažnost.
Ale zde se musíme podívat na prostor místnosti jako na prostor, který byl zakřiven teplem.
Stěny místnosti stále stejná teplota, stejný rozměr, takže stejná hustota.
Tepelná energie kamen hmotu kamen a jejich okolí excitovala, takže kamna a okolí kamen zvětšily svůj rozměr, ale úměrně tomu snížily svou hustotu.
Stejně tak i základní částice, které tvoří temnou hmotu našeho časoprostoru, teplem excitují, to znamená, že zvětšují svůj objem a tím snižují svou hustotu.
Můžeme říct, že teplo snižuje hustotu časoprostoru.
Toto je princip nejjednoduššího zakřivení prostoru – zakřivení teplem.
Zakřivení teplem v plynném prostředí
Myšlenkový experiment:
Představme si velký prostor naprosto rovnoměrně vyplněný horkou vodní párou.
Do libovolné oblasti v prostoru vstříkneme malé množství studené vodní mlhy.
V místě vstřiku dojde k prudkému ochlazení, excitovaná pára zkondenzuje do malé kapky - zvětší svou hustotu, ale zmenší svůj rozměr - objem.
V oblasti vstřiku vnikne oblast nízkého tlaku a hustoty prostoru horké vodní páry.
Vzniklo zakřivení prostoru – oblast nízkého tlaku a tím i nízké hustoty prostoru.
Veškerá zbývající horká vodní pára začne dle Pascalova zákona proudit do oblasti nízkého tlaku tak aby vyrovnala hustotu na stejnou hodnotu jako je v celém prostoru.
A teď si představte, že jste úplně prťavý pozorovatel
Tak malý pozorovatel že pro vás nabývají molekuly páry velikost autobusu.
Celý jev pozorujete zblízka, jste jeho součástí.
Co vidíte?
Vidíte kulaté těleso s vysokou hustotou a vidíte objekty velikosti autobusu, které ze všech stran letí k tomuto tělesu.
Takže vy vidíte a vzniká ve vás opravdový dojem, že toto kulaté těleso vyvíjí přitažlivou sílu a všechno ve svém okolí přitahuje.
My však víme že, toto bylo způsobeno vznikem křivostí prostoru, který je jinak naprosto rovnoměrně vyplněn horkou vodní párou.
Zjednodušeně můžeme říci, že křivost jakéhokoliv prostoru tvořeného hmotou se projevuje jako změna rozměrů a především změnou hustoty hmoty prostoru.
Tento příklad je tak trochu naruby ale jde především o názornost vysvětlení jak zakřivení prostoru vyrábí gravitaci.
Stejně takto funguje gravitace v prostoru našeho vesmíru
My se nyní vrátíme k prostoročasu tvořeného temnou hmotou a zkusíme si vysvětlit, jak kousek baryonové hmoty zakřiví prostor.
Prostoročas má svůj prostor a svou hmotnost a hustotu, která je mnohonásobně vyšší než je u jakékoliv baryonové hmoty.
Pokud jakékoliv baryonové těleso ponoříme do kapaliny prostoročasu, toto vytlačí do okolní kapaliny prostoročasu takový objem kapaliny prostoročasu, který se rovná skutečnému objemu ponořeného baryonového tělesa.
Takže v prostoročasu vznikla oblast ze směsi baryonové hmoty s hmotou prostoročasu, která má mnohem nižší hmotnost a hustotu než okolní hmota prostoročasu - zakřivení prostoru vytěsněním.
Baryonová hmota má vždy nějakou energii a je tedy vždy nějak teplá. To znamená další zakřivení ale tentokrát zakřivení prostoru teplem.
Hodnoty zakřivení se sčítají.
Když sečteme zakřivení, zjistíme, že v objemu a v okolí našeho baryonového tělesa vznikla oblast nízké hustoty prostoru. Naše těleso zakřivilo prostor.
A teď:
do našeho prostoročasu přidáme ještě jedno podobné těleso, přidáme druhé zakřivení.
Obě naše zakřivení jsou oblastí nižší hustoty.
Pokud jsou obě naše tělesa v takové vzdálenosti že, okraje jejich zakřivení se nedotýkají, nic se neděje, obě tělesa zůstávají v klidu, jsou odděleny hranicí vysokého tlaku prostoročasu.
Dalo by se říci, že o sobě vzájemně neví a tak nemají důvod se sbližovat a ani prostoročas díky jejich symetrii o nich neví a tak je nechává být.
Obě naše tělesa si klidně plovaje prostorem, až do doby kdy se prolnou jejich zakřivení.
V místě prolnutí zakřivení obou našich těles se hodnoty zakřivení sečtou, to znamená že, v oblasti prolnutí se ještě sníží hustota a tlak prostoru a obě zakřivení (také díky vysokému tlaku okolního prostoročasu) začnou vtékat do sebe, přičemž s sebou stahují i naše tělesa. Dojde ke sloučení zakřivení a tím i přiblížení na dotek obou baryonových těles.
Pro pozorovatele vzniká dojem přitažlivé síly.
Pro příklad:
prolnutí zakřivení země a měsíce vytvoří oblast nižšího tlaku prostoročasu.
Všechna ostatní voda mimo oblast zakřivení je v oblasti vyššího tlaku prostoročasu, takže všechna voda oceánů je vytlačena vyšším tlakem prostoročasu do oblasti nižšího tlaku prostoročasu dokud nedojde k vyrovnání nerovnovážnosti hydrostatických sil vzniklé prolnutím zakřivení země a měsíce.
V oblasti prolnutí zakřivení hladina vody stoupá, vzniká příliv.
Gravitace a baryonová hmota
Baryonová hmota ředí prostoročas v sobě a svém okolí.
Baryonová hmota si tedy zakřivuje prostoročas a prostoročas ji nutí putovat, proudit do míst, která odpovídají povaze její hmoty.
Baryonová hmota a její zakřivení je tedy prostoročasem, který je mnohonásobně vyšší hustotu vytlačen, dokud nenajde své místo se stejnou nebo podobnou hustotou a tlakem.
Takže pokud se prolínají jakkoli zakřivení dvou baryonových těles, prostoročas je bude vždy tlačit k sobě a opravdu to vypadá jako přitažlivost.
Takže závěrem
Gravitace je tedy jako vztlaková síla ale v prostředí beztíže.
Rozložení hmoty ve vesmíru je dáno její hustotou a její kinetickou energií.
Celá teorie je podrobněji popsána v publikaci „Princip ekvivalence, jednoduchá cesta k pochopení gravitace“, která vyšla v červnu 2025
ISBN 978-80-11-06998-8 (brožováno)
Celou publikaci si můžete zdarma pročíst zde:
https://princip-ekvivalence.cz/
