A gravidade é uma das quatro forças fundamentais do universo, ao lado do eletromagnetismo e das forças nucleares fortes e fracas. Apesar de ser abrangente e importante para impedir que nossos pés voem da Terra, a gravidade permanece, em grande parte, um enigma para os cientistas.
Os estudiosos antigos que tentavam descrever o mundo criaram suas próprias explicações sobre por que as coisas caem no chão. O filósofo grego Aristóteles sustentou que os objetos têm uma tendência natural a se mover em direção ao centro do universo, que ele acreditava ser o meio da Terra, segundo o físico Richard Fitzpatrick da Universidade do Texas.
Porém, luminares posteriores desalojaram nosso planeta de sua posição principal no cosmos. O polímata polonês Nicolas Copernicus percebeu que os caminhos dos planetas no céu fazem muito mais sentido se o sol for o centro do sistema solar. O matemático e físico britânico Isaac Newton ampliou as idéias de Copernicus e argumentou que, à medida que o sol se aproxima dos planetas, todos os objetos exercem uma força de atração um sobre o outro.
Em seu famoso tratado de 1687 "Philosophiae naturalis principia mathematica", Newton descreveu o que hoje é chamado de lei da gravitação universal. Geralmente é escrito como:
Fg = G (m1 ∙ m2) / r2
Onde F é a força da gravidade, m1 e m2 são as massas de dois objetos er é a distância entre eles. G, a constante gravitacional, é uma constante fundamental cujo valor deve ser descoberto através do experimento
A gravidade é poderosa, mas não tão poderosa
A gravidade é a mais fraca das forças fundamentais. Um ímã de barra puxa eletromagneticamente um clipe de papel para cima, superando a força gravitacional de toda a Terra sobre o equipamento de escritório. Os físicos calcularam que a gravidade é 10 ^ 40 (esse é o número 1 seguido por 40 zeros) vezes mais fraco que o eletromagnetismo, de acordo com a Nova da PBS.
Embora os efeitos da gravidade possam ser vistos claramente na escala de coisas como planetas, estrelas e galáxias, a força da gravidade entre objetos do cotidiano é extremamente difícil de medir. Em 1798, o físico britânico Henry Cavendish conduziu um dos primeiros experimentos de alta precisão do mundo para tentar determinar com precisão o valor de G, a constante gravitacional, conforme relatado nos Procedimentos da Front Matter da Academia Nacional de Ciências.
Cavendish construiu o que é conhecido como equilíbrio de torção, anexando duas pequenas bolas de chumbo às extremidades de uma viga suspensa horizontalmente por um fio fino. Perto de cada uma das bolinhas, ele colocou um grande peso de chumbo esférico. As pequenas bolas de chumbo foram atraídas gravitacionalmente para os pesados pesos de chumbo, fazendo com que o fio torça um pouquinho e permita que ele calcule G.
Surpreendentemente, a estimativa de Cavendish para G teve apenas 1% de desconto em relação ao valor aceito atual de 6.674 × 10 ^ −11 m ^ 3 / kg ^ 1 * s ^ 2. A maioria das outras constantes universais é conhecida por uma precisão muito maior, mas como a gravidade é muito fraca, os cientistas precisam projetar equipamentos incrivelmente sensíveis para tentar medir seus efeitos. Até agora, um valor mais preciso de G iludiu sua instrumentação.
O físico germano-americano Albert Einstein provocou a próxima revolução em nossa compreensão da gravidade. Sua teoria da relatividade geral mostrou que a gravidade surge da curvatura do espaço-tempo, o que significa que mesmo os raios de luz, que devem seguir essa curvatura, são curvados por objetos extremamente maciços.
As teorias de Einstein foram usadas para especular sobre a existência de buracos negros - entidades celestes com tanta massa que nem mesmo a luz pode escapar de suas superfícies. Nas proximidades de um buraco negro, a lei da gravitação universal de Newton não descreve mais com precisão como os objetos se movem, mas as equações do campo tensorial de Einstein têm precedência.
Desde então, os astrônomos descobriram buracos negros da vida real no espaço, até conseguindo tirar uma foto detalhada do colossal que vive no centro de nossa galáxia. Outros telescópios viram efeitos de buracos negros em todo o universo.
A aplicação da lei gravitacional de Newton a objetos extremamente leves, como pessoas, células e átomos, continua sendo uma fronteira não estudada, de acordo com a Minute Physics. Os pesquisadores assumem que essas entidades se atraem usando as mesmas regras gravitacionais dos planetas e estrelas, mas como a gravidade é muito fraca, é difícil saber com certeza.
Talvez os átomos se atraiam gravitacionalmente a uma taxa acima da distância ao cubo em vez de ao quadrado - nossos instrumentos atuais não têm como saber. Novos aspectos ocultos da realidade poderiam ser acessíveis se pudéssemos medir essas minúsculas forças gravitacionais.
Uma força perpétua de mistério
A gravidade também confunde os cientistas de outras maneiras. O Modelo Padrão da física de partículas, que descreve as ações de quase todas as partículas e forças conhecidas, deixa de fora a gravidade. Enquanto a luz é transportada por uma partícula chamada fóton, os físicos não têm idéia se existe uma partícula equivalente para a gravidade, que seria chamada de graviton.
Reunir a gravidade em uma estrutura teórica com a mecânica quântica, a outra grande descoberta da comunidade de física do século XX, continua sendo uma tarefa inacabada. Tal teoria de tudo, como é conhecida, pode nunca ser realizada.
Mas a gravidade ainda tem sido usada para descobrir descobertas monumentais. Nas décadas de 1960 e 70, os astrônomos Vera Rubin e Kent Ford mostraram que estrelas nas bordas das galáxias estavam orbitando mais rápido do que seria possível. Era quase como se alguma massa invisível os estivesse arrastando gravitacionalmente, trazendo à luz um material que agora chamamos de matéria escura.
Nos últimos anos, os cientistas também conseguiram capturar outra consequência da relatividade de Einstein - ondas gravitacionais emitidas quando objetos maciços como estrelas de nêutrons e buracos negros giram em torno um do outro. Desde 2017, o Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser (LIGO) abriu uma nova janela para o universo, detectando o sinal extremamente fraco de tais eventos.
Traduzido e adaptado por equipe Minilua
Fonte: Live Science
