Gravità

Salta alla navigazione Salta alla ricerca
Per altri usi, vedere Gravità (disambiguazione).

"Gravitation" e "Law of Gravity" reindirizza qui. Per altri usi, vedere Gravitazione (disambiguazione) e Legge di gravità (disambiguazione).
File: Apollo 15 penna e martello drop.ogvRiproduci contenuti multimediali
Martello e piuma caduta: l'astronauta David Scott (dalla missione Apollo 15) sulla Luna che recita la leggenda dell'esperimento gravitazionale di Galileo. (1,38 MB, formato ogg / Theora).

La gravità, o gravitazione, è un fenomeno naturale mediante il quale tutte le cose con massa o energia, compresi i pianeti, le stelle, le galassie e persino la luce[1]-È portato verso (o gravitare verso) l'un l'altro. Sulla Terra, la gravità dà peso agli oggetti fisici, e la gravità della Luna causa le maree oceaniche. L'attrazione gravitazionale della materia gassosa originaria presente nell'universo ha causato l'inizio della coalescenza, la formazione di stelle - e il raggruppamento delle stelle in galassie - così la gravità è responsabile di molte delle strutture su larga scala nell'universo. La gravità ha una gamma infinita, anche se i suoi effetti diventano sempre più deboli su oggetti più lontani.

La gravità è descritta più accuratamente dalla teoria generale della relatività (proposta da Albert Einstein nel 1915) che descrive la gravità non come una forza, ma come conseguenza della curvatura dello spazio-tempo causata dalla distribuzione irregolare della massa. L'esempio più estremo di questa curvatura dello spaziotempo è un buco nero, dal quale nulla, nemmeno la luce, può sfuggire una volta passato l'orizzonte degli eventi del buco nero.[2] Tuttavia, per la maggior parte delle applicazioni, la gravità è ben approssimate dalla legge di gravitazione universale di Newton, che descrive la gravità come una forza che fa sì che due corpi siano attratti l'un l'altro, con la forza proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra loro.

La gravità è la più debole delle quattro forze fondamentali della fisica, circa 1038 tempi più deboli della forza forte, 1036 tempi più deboli rispetto alla forza elettromagnetica e 1029 tempi più deboli rispetto alla forza debole. Di conseguenza, non ha un'influenza significativa a livello delle particelle subatomiche.[3] Al contrario, è la forza dominante su scala macroscopica, ed è la causa della formazione, della forma e della traiettoria (orbita) dei corpi astronomici. Ad esempio, la gravità fa sì che la Terra e gli altri pianeti orbitino attorno al Sole, ma fa anche in modo che la Luna orbita intorno alla Terra e causi la formazione di maree, la formazione e l'evoluzione del Sistema Solare, stelle e galassie.

Il primo esempio di gravità nell'Universo, possibilmente sotto forma di gravità quantistica, supergravità o singolarità gravitazionale, insieme allo spazio e al tempo ordinario, sviluppato durante l'epoca di Planck (fino a 10−43 pochi secondi dopo la nascita dell'Universo), possibilmente da uno stato primordiale, come un falso vuoto, un vuoto quantistico o una particella virtuale, in un modo attualmente sconosciuto.[4] I tentativi di sviluppare una teoria della gravità coerente con la meccanica quantistica, una teoria della gravità quantistica, che permetterebbe che la gravità si unisca in un quadro matematico comune (una teoria di tutto) con le altre tre forze della fisica, sono un'area di ricerca corrente.

Storia della teoria gravitazionale

Articolo principale: Storia della teoria gravitazionale

Rivoluzione scientifica

Articolo principale: rivoluzione scientifica

Il lavoro moderno sulla teoria gravitazionale iniziò con il lavoro di Galileo Galilei tra la fine del XVI e l'inizio del XVII secolo. Nel suo famoso (anche se forse apocrifo[5]) Esperimento che fa cadere le palle dalla Torre di Pisa, e in seguito con accurate misurazioni delle palle che rotolano giù per le pendenze, Galileo ha dimostrato che l'accelerazione gravitazionale è la stessa per tutti gli oggetti. Questo è stato un importante allontanamento dalla convinzione di Aristotele che gli oggetti più pesanti abbiano un'accelerazione gravitazionale più elevata.[6] Galileo ha postulato la resistenza dell'aria come la ragione per cui gli oggetti con meno massa cadono più lentamente in un'atmosfera. Il lavoro di Galileo preparò il terreno per la formulazione della teoria della gravità di Newton.[7]

La teoria della gravitazione di Newton

Articolo principale: La legge di Newton sulla gravitazione universale
Sir Isaac Newton, un fisico inglese che visse dal 1642 al 1727

Nel 1687, il matematico inglese Sir Isaac Newton pubblicò Principia, che ipotizza la legge dell'inverso del quadrato della gravitazione universale. Nelle sue stesse parole, "ho dedotto che le forze che mantengono i pianeti nelle loro sfere devono essere reciprocamente come i quadrati delle loro distanze dai centri su cui ruotano: e quindi hanno confrontato la forza richiesta per mantenere la Luna nella sua sfera con la forza di gravità sulla superficie della Terra, e li trovai rispondere abbastanza vicino. "[8] L'equazione è la seguente:

Dove F è la forza, m1 e m2 sono le masse degli oggetti che interagiscono, r è la distanza tra i centri delle masse e sol è la costante gravitazionale.

La teoria di Newton ebbe il suo più grande successo quando fu usata per predire l'esistenza di Nettuno basata su movimenti di Urano che non potevano essere spiegati dalle azioni degli altri pianeti. I calcoli di John Couch Adams e Urbain Le Verrier predissero la posizione generale del pianeta, e i calcoli di Le Verrier hanno portato Johann Gottfried Galle alla scoperta di Nettuno.

Una discrepanza nell'orbita di Mercury ha evidenziato difetti nella teoria di Newton.Alla fine del 19 ° secolo, era noto che la sua orbita mostrava lievi perturbazioni che non potevano essere spiegate interamente secondo la teoria di Newton, ma tutte le ricerche per un altro corpo perturbante (come un pianeta che orbita attorno al Sole ancor più vicino di Mercurio) erano state infruttuosa. La questione fu risolta nel 1915 dalla nuova teoria della relatività generale di Albert Einstein, che spiegava la piccola discrepanza nell'orbita di Mercurio.

Sebbene la teoria di Newton sia stata sostituita dalla relatività generale di Einstein, la maggior parte dei moderni calcoli gravitazionali non relativistici sono ancora realizzati usando la teoria di Newton perché è più semplice da lavorare e fornisce risultati sufficientemente accurati per la maggior parte delle applicazioni che coinvolgono masse, velocità ed energie sufficientemente piccole.

Principio di equivalenza

Il principio di equivalenza, esplorato da una successione di ricercatori tra cui Galileo, Loránd Eötvös ed Einstein, esprime l'idea che tutti gli oggetti cadano nello stesso modo, e che gli effetti della gravità siano indistinguibili da certi aspetti di accelerazione e decelerazione. Il modo più semplice per testare il principio di equivalenza debole è quello di far cadere due oggetti di diverse masse o composizioni nel vuoto e vedere se colpiscono il terreno contemporaneamente. Tali esperimenti dimostrano che tutti gli oggetti cadono alla stessa velocità quando altre forze (come la resistenza dell'aria e gli effetti elettromagnetici) sono trascurabili. Test più sofisticati utilizzano un bilanciamento della torsione di un tipo inventato da Eötvös. Esperimenti satellitari, ad esempio STEP, sono pianificati per esperimenti più accurati nello spazio.[9]

Le formulazioni del principio di equivalenza includono:

  • Il debole principio di equivalenza: La traiettoria di una massa puntiforme in un campo gravitazionale dipende solo dalla sua posizione iniziale e dalla sua velocità, ed è indipendente dalla sua composizione.[10]
  • Il principio di equivalenza di Einstein: L'esito di qualsiasi esperimento locale non gravitazionale in un laboratorio in caduta libera è indipendente dalla velocità del laboratorio e dalla sua posizione nello spaziotempo.[11]
  • Il forte principio di equivalenza che richiede entrambi i precedenti.

Relatività generale

Vedi anche: Introduzione alla relatività generale
Analogia bidimensionale della distorsione dello spazio-tempo generata dalla massa di un oggetto. La materia cambia la geometria dello spaziotempo, questa geometria (curva) viene interpretata come gravità. Le linee bianche non rappresentano la curvatura dello spazio ma rappresentano invece il sistema di coordinate imposto sullo spaziotempo curvo, che sarebbe rettilineo in uno spazio-tempo piatto.

Nella relatività generale, gli effetti della gravitazione sono attribuiti alla curvatura dello spaziotempo anziché a una forza. Il punto di partenza della relatività generale è il principio di equivalenza, che equivale alla caduta libera con il moto inerziale e descrive gli oggetti inerziali a caduta libera come accelerati rispetto agli osservatori non inerziali sul terreno.[12][13] Nella fisica newtoniana, tuttavia, nessuna accelerazione di questo tipo può verificarsi a meno che almeno uno degli oggetti non venga utilizzato da una forza.

Einstein propose che lo spaziotempo fosse curvato dalla materia e che gli oggetti a caduta libera si muovessero lungo percorsi rettilinei nello spazio-tempo curvo. Questi percorsi dritti sono chiamati geodetici. Come la prima legge del moto di Newton, la teoria di Einstein afferma che se una forza viene applicata su un oggetto, essa devierà da una geodetica. Ad esempio, non stiamo più seguendo le geodetiche mentre siamo in piedi perché la resistenza meccanica della Terra esercita su di noi una forza verso l'alto, e di conseguenza non siamo inerziali sul terreno. Questo spiega perché muoversi lungo le geodetiche nello spaziotempo è considerato inerziale.

Einstein scoprì le equazioni di campo della relatività generale, che mettono in relazione la presenza di materia e la curvatura dello spaziotempo e prendono il nome da lui. Le equazioni di campo di Einstein sono un insieme di 10 equazioni differenziali simultanee, non lineari. Le soluzioni delle equazioni di campo sono i componenti del tensore metrico dello spaziotempo. Un tensore metrico descrive una geometria dello spaziotempo. I percorsi geodetici per uno spaziotempo sono calcolati dal tensore metrico.

soluzioni

Le soluzioni degne di nota delle equazioni di campo di Einstein includono:

  • La soluzione di Schwarzschild, che descrive lo spaziotempo che circonda un oggetto massiccio non ruotato sfericamente simmetrico sferico. Per oggetti abbastanza compatti, questa soluzione ha generato un buco nero con una singolarità centrale. Per distanze radiali dal centro che sono molto più grandi del raggio di Schwarzschild, le accelerazioni previste dalla soluzione di Schwarzschild sono praticamente identiche a quelle previste dalla teoria della gravità di Newton.
  • La soluzione Reissner-Nordström, in cui l'oggetto centrale ha una carica elettrica. Per le cariche con una lunghezza geometrizzata inferiore alla lunghezza geometrizzata della massa dell'oggetto, questa soluzione produce buchi neri con orizzonti a doppio evento.
  • La soluzione Kerr per la rotazione di oggetti voluminosi. Questa soluzione produce anche buchi neri con più orizzonti di eventi.
  • La soluzione di Kerr-Newman per oggetti voluminosi e rotanti. Questa soluzione produce anche buchi neri con più orizzonti di eventi.
  • La soluzione cosmologica Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker, che predice l'espansione dell'Universo.

test

Le prove di relatività generale hanno incluso quanto segue:[14]

  • La relatività generale spiega la precessione anomala del perielio di Mercurio.[15]
  • La previsione che il tempo scorre più lentamente a potenziali più bassi (dilatazione del tempo gravitazionale) è stata confermata dall'esperimento Pound-Rebka (1959), dall'esperimento Hafele-Keating e dal GPS.
  • La predizione della deflessione della luce fu confermata per la prima volta da Arthur Stanley Eddington dalle sue osservazioni durante l'eclisse solare del 29 maggio 1919.[16][17] Eddington misurava le deviazioni di luce stellare due volte quelle previste dalla teoria corpuscolare di Newton, in accordo con le previsioni della relatività generale. Tuttavia, la sua interpretazione dei risultati fu in seguito contestata.[18] Test più recenti che utilizzano misurazioni radio interferometriche di quasar che passano dietro il Sole hanno confermato in modo più accurato e coerente la deflessione della luce al grado previsto dalla relatività generale.[19] Vedi anche lenti gravitazionali.
  • Il ritardo temporale della luce che passava vicino a un oggetto massiccio fu identificato per la prima volta da Irwin I. Shapiro nel 1964 in segnali di satelliti interplanetari.
  • Le radiazioni gravitazionali sono state confermate indirettamente attraverso studi di pulsar binari. L'11 febbraio 2016, le collaborazioni LIGO e Virgo hanno annunciato la prima osservazione di un'onda gravitazionale.
  • Alexander Friedmann nel 1922 ha scoperto che le equazioni di Einstein hanno soluzioni non stazionarie (anche in presenza della costante cosmologica). Nel 1927 Georges Lemaître mostrò che le soluzioni statiche delle equazioni di Einstein, che sono possibili in presenza della costante cosmologica, sono instabili, e quindi l'Universo statico immaginato da Einstein non potrebbe esistere. Più tardi, nel 1931, lo stesso Einstein fu d'accordo con i risultati di Friedmann e Lemaître. Quindi la relatività generale predisse che l'Universo doveva essere non-statico: doveva espandersi o contrarsi. L'espansione dell'Universo scoperta da Edwin Hubble nel 1929 confermò questa previsione.[20]
  • La previsione della teoria del trascinamento del frame era coerente con i recenti risultati di Gravity Probe B.[21]
  • La relatività generale prevede che la luce debba perdere la sua energia quando si allontana da corpi enormi attraverso il redshift gravitazionale. Ciò è stato verificato sulla terra e nel sistema solare intorno al 1960.

Gravità e meccanica quantistica

Articoli principali: gravità gravitonica e quantistica

Nei decenni successivi alla scoperta della relatività generale, ci si rese conto che la relatività generale è incompatibile con la meccanica quantistica.[22] È possibile descrivere la gravità nel quadro della teoria dei campi quantistici come le altre forze fondamentali, in modo tale che l'attrattiva forza di gravità insorga a causa dello scambio di gravitoni virtuali, nello stesso modo in cui la forza elettromagnetica deriva dallo scambio di fotoni virtuali.[23][24] Questo riproduce la relatività generale nel limite classico. Tuttavia, questo approccio fallisce a brevi distanze dell'ordine della lunghezza di Planck,[22] dove è richiesta una teoria più completa della gravità quantistica (o un nuovo approccio alla meccanica quantistica).

specifiche

La gravità della Terra

Un oggetto inizialmente stazionario che è lasciato cadere liberamente sotto la gravità cade una distanza che è proporzionale al quadrato del tempo trascorso. Questa immagine si estende per mezzo secondo e viene catturata a 20 lampeggi al secondo.
Articolo principale: La gravità terrestre

Ogni corpo planetario (compresa la Terra) è circondato da un proprio campo gravitazionale, che può essere concettualizzato con la fisica newtoniana esercitando una forza attrattiva su tutti gli oggetti. Assumendo un pianeta sfericamente simmetrico, la forza di questo campo in qualsiasi punto sopra la superficie è proporzionale alla massa del corpo planetario e inversamente proporzionale al quadrato della distanza dal centro del corpo.

Se un oggetto con massa paragonabile a quella della Terra dovesse cadere verso di esso, allora l'accelerazione corrispondente della Terra sarebbe osservabile.

La forza del campo gravitazionale è numericamente uguale all'accelerazione degli oggetti sotto la sua influenza.[25] La velocità di accelerazione degli oggetti in caduta vicino alla superficie terrestre varia molto leggermente a seconda della latitudine, delle caratteristiche della superficie come montagne e creste e, forse, densità insolitamente alte o basse della sotto-superficie.[26] Ai fini dei pesi e delle misure, un valore di gravità standard è definito dall'International Bureau of Weights and Measures, nell'ambito del Sistema internazionale di unità (SI).

Quel valore, denotato g, è g = 9.80665 m / s2 (32.1740 piedi / s2).[27][28]

Il valore standard di 9,80666 m / s2 è quello originariamente adottato dal Comitato internazionale sui pesi e le misure nel 1901 per 45 ° di latitudine, anche se è stato dimostrato che è troppo alto di circa cinque parti su diecimila.[29] Questo valore è persistito in meteorologia e in alcune atmosfere standard come il valore per 45 ° di latitudine anche se si applica più precisamente alla latitudine di 45 ° 32'33 ".[30]

Assumendo il valore standardizzato per g e ignorando la resistenza dell'aria, ciò significa che un oggetto che cade liberamente vicino alla superficie terrestre aumenta la sua velocità di 9,80666 m / s (32,140 ft / s o 22 mph) per ogni secondo della sua discesa. Quindi, un oggetto che parte dal riposo raggiungerà una velocità di 9,80665 m / s (32,140 ft / s) dopo un secondo, circa 19,62 m / s (64,4 piedi / s) dopo due secondi, e così via, aggiungendo 9,80665 m / s (32,117 ft / s) per ciascuna velocità risultante. Inoltre, ignorando di nuovo la resistenza dell'aria, tutti gli oggetti, quando caduti dalla stessa altezza, colpiranno il terreno allo stesso tempo.

Secondo la terza legge di Newton, la Terra stessa sperimenta una forza di grandezza uguale e opposta in direzione di quella che esercita su un oggetto che cade. Ciò significa che la Terra accelera anche verso l'oggetto finché non si scontrano. Poiché la massa della Terra è enorme, tuttavia, l'accelerazione impartita alla Terra da questa forza opposta è trascurabile rispetto a quella dell'oggetto. Se l'oggetto non rimbalza dopo che è entrato in collisione con la Terra, ciascuno di essi esercita una forza di contatto repulsiva sull'altro, che bilancia efficacemente l'attrattiva forza di gravità e impedisce ulteriori accelerazioni.

L'apparente forza di gravità sulla Terra è la risultante (somma vettoriale) di due forze:[31] (a) L'attrazione gravitazionale secondo la legge di gravitazione universale di Newton, e (b) la forza centrifuga, che risulta dalla scelta di un sistema di riferimento rotante collegato alla terra. La forza di gravità è la più debole all'equatore a causa della forza centrifuga causata dalla rotazione della Terra e perché i punti sull'equatore sono più lontani dal centro della Terra. La forza di gravità varia con la latitudine e aumenta da circa 9.780 m / s2 all'equatore a circa 9,832 m / s2 ai poli.

Equazioni per un corpo che cade vicino alla superficie della Terra

Articolo principale: Equazioni per un corpo in caduta

Sotto l'assunzione di un'attrazione gravitazionale costante, la legge di gravitazione universale di Newton semplifica F = mg, dove m è la massa del corpo e g è un vettore costante con una magnitudine media di 9,81 m / s2 sulla terra. Questa forza risultante è il peso dell'oggetto. L'accelerazione dovuta alla gravità è uguale a questo g. Un oggetto inizialmente stazionario che è lasciato cadere liberamente sotto la gravità cade una distanza che è proporzionale al quadrato del tempo trascorso. L'immagine a destra, lunga mezzo secondo, è stata catturata con un flash stroboscopico a 20 flash al secondo. Durante il primo120 di un secondo la palla cade di un'unità di distanza (qui, un'unità è di circa 12 mm); di220 è sceso a un totale di 4 unità; di320, 9 unità e così via.

Sotto le stesse ipotesi di gravità costante, l'energia potenziale, Ep, di un corpo in altezza h è dato da Ep = MGH (o Ep = Wh, con W significato di peso). Questa espressione è valida solo su piccole distanze h dalla superficie della Terra. Allo stesso modo, l'espressione per l'altezza massima raggiunta da un corpo proiettato verticalmente con velocità iniziale v è utile solo per piccole altezze e piccole velocità iniziali.

Gravità e astronomia

La gravità agisce sulle stelle che formano la Via Lattea.[32]

L'applicazione della legge di gravità di Newton ha permesso l'acquisizione di gran parte delle informazioni dettagliate che abbiamo sui pianeti nel Sistema Solare, la massa del Sole e dettagli dei quasar; persino l'esistenza della materia oscura viene dedotta usando la legge di gravità di Newton. Sebbene non abbiamo viaggiato su tutti i pianeti né verso il Sole, conosciamo le loro masse. Queste masse si ottengono applicando le leggi della gravità alle caratteristiche misurate dell'orbita. Nello spazio un oggetto mantiene la sua orbita a causa della forza di gravità che agisce su di esso. I pianeti orbitano attorno alle stelle, le stelle orbitano attorno ai centri galattici, le galassie orbitano intorno al centro della massa in gruppi, e i cluster orbitano nei supercluster. La forza di gravità esercitata su un oggetto da un altro è direttamente proporzionale al prodotto delle masse di quegli oggetti e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra loro.

La prima gravità (probabilmente sotto forma di gravità quantistica, supergravità o singolarità gravitazionale), insieme allo spazio e al tempo ordinario, sviluppati durante l'epoca di Planck (fino a 10−43 pochi secondi dopo la nascita dell'Universo), possibilmente da uno stato primordiale (come un falso vuoto, un vuoto quantistico o una particella virtuale), in un modo attualmente sconosciuto.[4]

Radiazione gravitazionale

Il LIGO Hanford Observatory di Washington, negli Stati Uniti, dove le onde gravitazionali sono state osservate per la prima volta nel settembre 2015.
Articolo principale: Onda gravitazionale

Secondo la relatività generale, la radiazione gravitazionale è generata in situazioni in cui la curvatura dello spazio-tempo oscilla, come nel caso degli oggetti in orbita attorno. La radiazione gravitazionale emessa dal Sistema Solare è troppo piccola per essere misurata. Tuttavia, la radiazione gravitazionale è stata osservata indirettamente come una perdita di energia nel tempo in sistemi pulsar binari come PSR B1913 + 16. Si ritiene che fusioni di stelle di neutroni e formazione di buco nero possano creare quantità rilevabili di radiazioni gravitazionali. Osservatori di radiazioni gravitazionali come il Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) sono stati creati per studiare il problema. A febbraio 2016, il team Advanced LIGO ha annunciato di aver rilevato le onde gravitazionali da una collisione con buco nero. Il 14 settembre 2015, LIGO ha registrato per la prima volta le onde gravitazionali, a seguito della collisione di due buchi neri a 1,3 miliardi di anni luce dalla Terra.[33][34] Questa osservazione conferma le previsioni teoriche di Einstein e di altri che tali onde esistono. L'evento conferma che esistono buchi neri binari. Apre anche la strada per l'osservazione pratica e la comprensione della natura della gravità e degli eventi nell'universo incluso il Big Bang e cosa è successo dopo di esso.[35]

Velocità di gravità

Articolo principale: Velocità di gravità

Nel dicembre 2012, un gruppo di ricerca in Cina ha annunciato di aver prodotto misurazioni del ritardo di fase delle maree terrestri durante le lune piene e nuove che sembrano dimostrare che la velocità di gravità è uguale alla velocità della luce.[36] Ciò significa che se il Sole improvvisamente scomparisse, la Terra terrebbe orbitante normalmente per 8 minuti, che è il tempo che la luce impiega per percorrere quella distanza. I risultati del team sono stati pubblicati nel Chinese Science Bulletin nel febbraio 2013.[37]

Nell'ottobre 2017, i rivelatori LIGO e Virgo hanno ricevuto i segnali delle onde gravitazionali entro 2 secondi dai satelliti gamma e dai telescopi ottici, osservando i segnali dalla stessa direzione. Ciò confermò che la velocità delle onde gravitazionali era la stessa della velocità della luce.[38]

Anomalie e discrepanze

Ci sono alcune osservazioni che non sono adeguatamente considerate, il che potrebbe indicare la necessità di migliori teorie sulla gravità o forse essere spiegato in altri modi.

Curva di rotazione di una tipica galassia a spirale: predetta (A) e osservata (B). La discrepanza tra le curve è attribuita alla materia oscura.
  • Stelle extra-veloci: le stelle nelle galassie seguono una distribuzione delle velocità in cui le stelle nei dintorni si muovono più velocemente di quanto dovrebbero secondo le distribuzioni osservate della materia normale. Le galassie all'interno dei gruppi di galassie mostrano uno schema simile. La materia oscura, che interagirebbe attraverso la gravitazione ma non elettromagneticamente, spiegherebbe la discrepanza. Sono state anche proposte varie modifiche alla dinamica newtoniana.
  • Anomalia di sorvolo: vari veicoli spaziali hanno subito un'accelerazione maggiore del previsto durante le manovre di soccorso gravitazionale.
  • Accelerazione dell'espansione: l'espansione metrica dello spazio sembra accelerare. L'energia oscura è stata proposta per spiegare questo. Una recente spiegazione alternativa è che la geometria dello spazio non è omogenea (a causa dei cluster di galassie) e che quando i dati vengono reinterpretati per tenerne conto, l'espansione non sta accelerando, dopo tutto,[39] tuttavia questa conclusione è contestata.[40]
  • Aumento anomalo dell'unità astronomica: misurazioni recenti indicano che le orbite planetarie si stanno allargando più rapidamente rispetto a quando questo fosse dovuto esclusivamente al fatto che il sole perdeva massa irradiando energia.
  • Fotoni energetici extra: i fotoni che viaggiano attraverso i gruppi di galassie dovrebbero guadagnare energia e poi perderla di nuovo durante l'uscita. L'espansione accelerata dell'Universo dovrebbe impedire ai fotoni di restituire tutta l'energia, ma anche tenendo conto di ciò i fotoni provenienti dalla radiazione cosmica di fondo a microonde guadagnano il doppio dell'energia richiesta. Questo potrebbe indicare che la gravità cade Più veloce di inverso-quadrato a certe scale di distanza.[41]
  • Nuvole di idrogeno molto voluminose: le linee spettrali della foresta di Lyman-alfa suggeriscono che le nubi di idrogeno sono più raggruppate insieme a certe scale del previsto e, come il flusso oscuro, possono indicare che la gravità cade Più lentamente di inverso-quadrato a certe scale di distanza.[41]

Teorie alternative

Articolo principale: Alternative alla relatività generale

Teorie alternative storiche

  • Teoria aristotelica della gravità
  • La teoria della gravitazione di Le Sage (1784) ha anche definito la gravità di LeSage, proposta da Georges-Louis Le Sage, basata su una spiegazione basata sui fluidi in cui un gas leggero riempie l'intero universo.
  • La teoria della gravitazione di Ritz, Ann. Chem. Phys. 13, 145, (1908), pp. 267-71, elettrodinamica di Weber-Gauss applicata alla gravitazione. Avanzamento classico del perielio.
  • La teoria della gravitazione di Nordström (1912, 1913), uno dei primi concorrenti della relatività generale.
  • Teoria di Kaluza Klein (1921)
  • La teoria della gravitazione di Whitehead (1922), un altro concorrente della relatività generale.

Teorie alternative moderne

  • Teoria della gravità di Brans-Dicke (1961)[42]
  • Gravità indotta (1967), proposta di Andrei Sakharov secondo la quale la relatività generale potrebbe derivare dalle teorie quantistiche sul campo della materia
  • ƒ (R) gravità (1970)
  • Teoria di Horndeski (1974)[43]
  • Supergravity (1976)
  • Teoria delle stringhe
  • Nella dinamica newtoniana modificata (MOND) (1981), Mordehai Milgrom propone una modifica della seconda legge del moto di Newton per piccole accelerazioni[44]
  • La teoria della gravità della cosmologia dell'auto-creazione (1982) di G.A. Barbiere in cui la teoria Brans-Dicke viene modificata per consentire la creazione di massa
  • Ciclo di gravità quantistica
4.5
5
15
4
1
3
2
2
1
1
0