Γ. Καρτάλη 72
(Πρώην Γαλλικό Ινστιτούτο)
38333 Βόλος
ead-volos@astronomos.gr
secretary@astronomos.gr
Τηλ: (+30) 2421046253
Fax: (+30) 2421051061

Μάθημα 12ο:
Βαρύτητα και βαρυτικά κύματα

Βαρύτητα είναι μία από τις τέσσερεις δυνάμεις της φύσεως και εκφράζεται με τον τύπο της παγκόσμιας έλξης του Νεύτωνα. Στην περίπτωση της Γης βαρύτητα είναι το βάρος ενός σώματος που εκφράζεται από τον τύπο:

Β = m.g.

Σύμφωνα, όμως, με τη θεωρία της Σχετικότητας, η βαρύτητα παύει να είναι δύναμη, αλλά καμπύλωση του χωροχρόνου. Έτσι, γύρω από όλα τα ουράνια σώματα δημιουργούνται τα βαρυτικά πεδία.

Αλλά η βαρύτητα και ως δύναμη αποτελεί την ασθενέστερη από τις τέσσερεις δυνάμεις τη φύσεως, διότι, σύμφωνα με τη θεωρία των χορδών υποχρεώνεται να διαρρέει όχι μόνο τις τρεις διαστάσεις, αλλά τις 10 (ή 11) διαστάσεις του χώρου, οι οποίες δεν φαίνονται γιατί είναι τυλιγμένες και δύσκολα ανιχνεύεται η ύπαρξή τους, παρά μόνο, όπως ελπίζουμε, με τον επιταχυντή LHC του CERN.

Μέσα στο Σύμπαν, εξ αιτίας της βαρύτητας, αναπτύσσονται ισχυρότατα βαρυτικά πεδία, γύρω από τους υπερκαινοφανείς και τους αστέρες πάλσαρ, με αποτέλεσμα την κατάρρευσή τους σε αστέρες νετρονίων ή μαύρες τρύπες και τη δημιουργία κυμάτων βαρύτητας.

Τα βαρυτικά κύματα, αν και δεν έχουν ανιχνευθεί ακόμη, διαδίδονται με την ταχύτητα του φωτός και δημιουργούν ανωμαλίες στην καμπυλότητα του χώρου. Προκαλούνται δε κατά τη σύγκρουση δύο αστέρων ή δύο μαύρων τρυπών, οπότε αλλάζει το πεδίο βαρύτητας αυτών και δημιουργείται ενιαίο πεδίο. Μερικά πειράματα και μερικοί διαστημικοί ανιχνευτές, που εκτοξεύθηκαν, επιβεβαιώνουν την ύπαρξη των κυμάτων βαρύτητας, τα οποία διαδίδονται με τα βαρυτόνια, όπως ακριβώς το φως διαδίδεται με τα φωτόνια.

Ενώ οι άλλες φυσικές δυνάμεις είναι άλλοτε ελκτικές και άλλοτε απωστικές, η βαρύτητα, αντίθετα, είναι μόνο ελκτική δύναμη, διότι τα βαρυτόνια, σύμφωνα με την κβαντική θεωρία, εξαρτώνται από την ενεργειακή πυκνότητα, η οποία είναι πάντοτε ελκτική.

Η βαρύτητα, από τον Αριστοτέλη μέχρι τον Αϊνστάιν, πέρασε από διάφορα στάδια. Γνωστό είναι το φαινόμενο με το μήλο του Νεύτωνα καθώς και η θεωρία του Αϊνστάιν για τους κυματισμούς του χωροχρόνου, που δημιουργούνται από τα κύματα βαρύτητας. Για να είναι καθολική, όμως, μια τέτοια θεωρία στη φύση, πρέπει να ισχύει όχι μόνο στον μακρόκοσμο, αλλά και στο μικρόκοσμο. Κάτι τέτοιο, βέβαια, δεν έχει επιβεβαιωθεί ακόμη.

Τελευταία γίνεται λόγος και για την αντιβαρύτητα, που είναι απωστική δύναμη και αναπτύσσεται μεταξύ των απομακρυσμένων γαλαξιών, προκαλώντας τη διαστολή του Σύμπαντος με επιταχυνόμενο ρυθμό. Η αντιβαρύτητα εκπορεύεται από την γενική θεωρία της Σχετικότητας.