การสืบเชื้อสายของมวล

อะไรขึ้นก็ต้องลง แต่ทุกอย่างกลับลดลงพร้อมกันหรือไม่? กาลิเลโอตอบว่าใช่ นิวตันตอบว่าใช่ ไอน์สไตน์ตอบว่าใช่ ถึงกระนั้น นักฟิสิกส์หลายคนในปัจจุบันก็แอบเชื่อว่าคำตอบคือไม่ ความเชื่อนั้นอาจดูแปลก การทดลองนับครั้งไม่ถ้วนในช่วงหลายปีที่ผ่านมาได้ข้อสรุปว่าวัตถุสองชิ้นที่หล่นจากที่สูงจะตกถึงพื้นในเวลาเดียวกันโดยไม่คำนึงถึงองค์ประกอบ ตราบใดที่วัตถุนั้นไม่ได้รับผลกระทบจากแรงต้านอากาศ

ที่ไม่ตรงกัน 

เด็กนักเรียนได้รับการสอนเป็นประจำเกี่ยวกับ “ความเป็นสากลของการตกอย่างอิสระ” โดยมักอ้างอิงถึงวิดีโอที่มีชื่อเสียงในปี 1971 ของนักบินอวกาศสหรัฐ ยืนอยู่บนดวงจันทร์และแสดงให้เห็นว่าแม้ขนนกและค้อนจะตกลงไปแม้ไม่มีอากาศ พร้อมเพรียงกัน หากความเป็นสากลไม่ชัดเจนจากประสบการณ์

ในชีวิตประจำวัน กฎการเคลื่อนที่และความโน้มถ่วงของนิวตันก็บ่งบอกเป็นนัยเป็นอย่างน้อย ซึ่งรวมกันแล้วชี้ให้เห็นว่าความเร่งของวัตถุเนื่องจากแรงโน้มถ่วงเป็นสัดส่วนเฉพาะกับมวลของวัตถุดาวเคราะห์ที่มันถูกดึงดูด ถึงไม่ใช่มวลของมันเอง ถึงกระนั้น การละเมิดความเป็นสากลของการตกอย่างอิสระ

อาจมีประโยชน์มาก หนึ่งในอุปสรรคที่ยิ่งใหญ่ที่สุดต่อความก้าวหน้าทางฟิสิกส์คือช่องว่างระหว่างโลกคลาสสิกของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงที่ดีที่สุดในปัจจุบันของเรา และโลกกลศาสตร์ควอนตัมขนาดใหญ่ระดับจุลภาคที่เลือนลาง ซึ่งอธิบายแรงอีกสามแรงที่รู้จักได้

อย่างแม่นยำ ของธรรมชาติ: แม่เหล็กไฟฟ้า; และแรงนิวเคลียร์อย่างเข้มและอ่อน สะพานเชื่อมระหว่างโลกทั้งสอง  ทฤษฎีควอนตัมของแรงโน้มถ่วง เป็นวิธีแก้ปัญหาทางทฤษฎีที่ประณีตที่สุด แต่ก็เข้าใจยาก ทฤษฎีของผู้สมัครบางทฤษฎีดูเหมือนจะมีแรงเพิ่มเติมที่สร้างความไม่สมดุลในการดึงของแรงโน้มถ่วง

สำหรับวัตถุต่างๆ ในช่วงเวลาที่เหมาะสม อย่างแท้จริง, ก่อนช่วงเปลี่ยนศตวรรษนี้ การทดสอบการตกโดยปราศจากแรงโน้มถ่วงที่ดีที่สุดจะพบว่าไม่มีการเบี่ยงเบนใดๆ ในการเร่งความเร็วของมวลสองมวลให้อยู่ภายในหนึ่งส่วนใน 10 ล้านล้านส่วน แต่โฮสต์ใหม่ของการทดลองในห้องปฏิบัติการและในอวกาศ

ให้คำมั่นสัญญา

ว่าความแม่นยำนี้จะเพิ่มขึ้นถึง 10,000 เท่า ซึ่งอาจเป็นโอกาสแรกในการทดสอบทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัม ยิ่งไปกว่านั้น นักทดลองบางคนกำลังนำเสนอวิธีใหม่ๆ ในการทดสอบการตกอย่างอิสระ ตัวอย่างเช่น การใช้ระบบควอนตัมเพียงอย่างเดียวหรือปฏิสสาร คำถาม “ทุกอย่างตกลงสู่พื้นโลกด้วยความเร็ว

เท่าเดิมหรือไม่” ในไม่ช้าอาจมีคำตอบที่แม่นยำกว่าที่เคยเป็นมา เรื่องเก่าสำหรับกาลิเลโอ คำตอบนั้นชัดเจนอย่างแน่นอน แม้กระทั่งตอนเป็นนักศึกษาแพทย์อายุน้อยที่มหาวิทยาลัยปิซาในอิตาลีช่วงปลายศตวรรษที่ 16 เขาแย้งว่าร่างทั้งหมดต้องตกลงสู่พื้นด้วยความเร็วเท่ากัน เพราะไม่เช่นนั้น 

ก้อนหินขนาดใหญ่จะตกลงถึงพื้นท่ามกลางลูกเห็บที่โปรยปราย ก่อนหินก้อนเล็กๆ  สมมติว่าพวกมันทั้งหมดเริ่มตกลงมาที่ระดับความสูงเดียวกัน ตรรกะหลังยุคอริสโตเติ้ลนี้ได้รับการทดสอบอย่างมีชื่อเสียงในเรื่องราวของกาลิเลโอ (เกือบจะไม่มีหลักฐานแน่นอน) ว่าทิ้งน้ำหนักที่แตกต่างกันสองอย่าง

จากยอดหอเอนเมืองปิซาแต่เป็นเพียงส่วนที่ดีกว่าของศตวรรษต่อมาด้วยการปฏิวัตินิวตันที่มีการสร้างพื้นฐานทางคณิตศาสตร์สำหรับความเป็นสากลของการตกอย่างอิสระ รวมกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน (แรงที่กระทำต่อวัตถุเท่ากับมวลคูณด้วยความเร่งในทิศทางของแรง) และกฎความโน้มถ่วงสากล 

กับกำลังสองของระยะห่างระหว่างพวกมัน) และคุณจะพบอย่างไร้เดียงสาว่าความเร่งของวัตถุโน้มถ่วงเป็นสัดส่วนกับมวลของวัตถุที่ถูกดึงดูด ไม่ใช่มวลของมันเอง อย่างไร้เดียงสา นั่นเป็นเพราะการรวมกันของกฎเหล่านี้ถือว่าความเท่าเทียมกันระหว่างมวลสองประเภทโดยปริยาย ด้านหนึ่งมีมวลเฉื่อย

ข้อสันนิษฐานโดยปริยายของความสมมูลระหว่างมวลเฉื่อยและมวลโน้มถ่วงถูกชี้ให้เห็นโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ไฮน์ริช เฮิรตซ์ในปลายศตวรรษที่ 19 “[คุณสมบัติ] ต้องได้รับการพิจารณาว่าเป็นอิสระจากกันโดยสิ้นเชิง” เขาเขียน “แต่จากประสบการณ์ของเรา และจากประสบการณ์ของเราเท่านั้น

ดูเหมือนว่า

จะเท่าเทียมกันทุกประการ การติดต่อนี้ต้องมีความหมายมากกว่าแค่ปาฏิหาริย์” ต้องมี “คำอธิบายที่ลึกซึ้งกว่านั้น” ในปี 1915 ภายในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขา ไอน์สไตน์ได้กำหนดสิ่งที่ได้กลายมาเป็นคำอธิบายที่ตกลงกันตั้งแต่นั้นมา นั่นคือ อวกาศ-เวลา เช่นเดียวกับกาลิเลโอและนิวตันก่อนหน้าเขา 

ไอน์สไตน์ยอมรับว่าวัตถุเดินทางเป็นเส้นตรง เว้นแต่จะมีแรงผลักดันเป็นอย่างอื่น อย่างไรก็ตาม ไม่เหมือนกับรุ่นก่อนๆ ตรงที่เขาได้พิสูจน์ว่าเส้นตรงนี้มีอยู่บนโครงสร้างของอวกาศ-เวลา 4 มิติ ซึ่งบิดเบี้ยวด้วยมวล ในบริเวณใกล้เคียงของวัตถุขนาดใหญ่มาก เช่น โลกของเรา มีความตกต่ำอย่างเด่นชัด

ในอวกาศ-เวลา พูดอย่างคร่าว ๆ นั่นหมายถึงเส้นตรงในชีวิตประจำวันของเรา เรขาคณิตแบบยุคลิด 3 มิติจะงอเข้าด้านในเข้าหาศูนย์กลางของโลก ในลักษณะเดียวกับเส้นทางบินตรงจากลอนดอนไปนิวยอร์กที่ปรากฏบนแผนที่ 2 มิติ ส่วนโค้ง ในคำอธิบายนี้ เรารู้สึกถึงแรงโน้มถ่วงที่ดึงเรามายังโลกเพียงเพราะ

พื้นใต้เท้าของเรา  หรือเก้าอี้ที่อยู่ใต้ก้น –กำลังเบี่ยงเบนเราจากเส้นตรงนี้ในกาล-อวกาศที่บิดเบี้ยว ในทำนองเดียวกัน เราประสบกับแรงเฉื่อยเมื่อเราถูกผลักจากเส้นตรงที่มีอยู่โดยแรงอื่น เช่น แรงยึดเกาะของยางรถยนต์ การระเบิดของจรวด หรือการสัมผัสอย่างมีสติของเสาไฟที่พลาดได้ง่าย

กล่าวโดยย่อ ไอน์สไตน์แสดงให้เห็นว่าความเฉื่อยและแรงโน้มถ่วงเป็นสองด้านเฉพาะของเหรียญเดียวกัน นั่นคือสิ่งที่เหมือนกันนั้นรวมอยู่ใน “หลักการความเท่าเทียมกัน” ของเขา ปัจจุบัน นักฟิสิกส์อธิบายหลักการสมมูลสามรูปแบบ ซึ่งรูปแบบหนึ่งคือความเป็นสากลของการตกอย่างเสรี หรือที่เรียกว่าหลักการสมมูลแบบอ่อน อีกฉบับหนึ่งที่รู้จักกันด้วยเหตุผลทางประวัติศาสตร์ว่าเป็นหลักการสมมูล

Credit : เว็บสล็อตแท้ / สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์