Mengapa gravitasi menarik kita ke bawah dan bukan ke atas?

Mengapa gravitasi menarik kita ke bawah dan bukan ke atas?

Gravitasi adalah alasan mengapa benda-benda bermassa atau berenergi saling tarik menarik satu sama lain. Inilah sebabnya mengapa apel jatuh ke bumi dan planet-planet berputar mengelilingi bintang.

Magnet menarik beberapa jenis logam, namun magnet juga dapat mendorong jenis logam lainnya. Jadi bagaimana Anda merasakan tarikan gravitasi?

Pada tahun 1915, Albert Einstein menemukan jawabannya ketika ia menerbitkan teori relativitas umum. Alasan mengapa gravitasi menarik Anda ke arah Bumi adalah karena semua benda bermassa, seperti Bumi kita, sebenarnya membengkokkan struktur alam semesta, yang disebut ruang-waktu. Tikungan inilah yang terasa seperti gravitasi.

Apa itu ruangwaktu?

Sebelum memasuki dunia gravitasi yang kompleks, Anda perlu memahami ruang-waktu.

Ruang-waktu persis seperti apa yang terdengar: tiga dimensi ruang – panjang, lebar dan tinggi – dikombinasikan dengan dimensi keempat – waktu. Dengan menggunakan matematika yang brilian, Einstein adalah orang pertama yang menyadari bahwa hukum fisika berlaku di alam semesta Ruang dan waktu menyatu.

Artinya, ruang dan waktu saling berkaitan – jika Anda bergerak sangat cepat melalui ruang, waktu akan melambat dibandingkan dengan seseorang yang bergerak lambat. Inilah sebabnya mengapa para astronot – yang bergerak sangat cepat di luar angkasa – Mereka menua sedikit lebih lambat dibandingkan manusia di Bumi.

Bumi membengkokkan ruang-waktu sehingga jatuh ke arah Bumi, bukan menjauhi Bumi. Kredit: Tokamak / Wikimedia Commons, CC BY-SA

Materiallah yang membuat sumur gravitasi, bukan bukit gravitasi

Ingat, gravitasi adalah gagasan bahwa benda-benda di alam semesta saling tarik menarik karena ruang-waktu melengkung dan melengkung. Ketika Einstein mengemukakan teori relativitas umum, ia menunjukkan bahwa semua benda di alam semesta dapat membengkokkan ruangwaktu – dalam istilah fisika, benda adalah massa dan energi.

Karena pikiran Anda biasanya memikirkan dunia dalam tiga dimensi, sangatlah sulit untuk memikirkan empat dimensi ruang-waktu sebagai satu gagasan. Nah, agar lebih mudah memvisualisasikannya, bayangkan permukaan trampolin. Jika tidak ada apa-apa di atasnya, berarti datar. Namun jika Anda berdiri di atas trampolin, trampolin akan memanjang di sekitar kaki Anda dan membentuk lembah saat Anda berada di tengahnya. Jika ada bola di trampolin, maka bola itu akan menggelinding ke arah kaki Anda.

Gravitasi bekerja mirip dengan bagaimana benda menggelinding ke arah kaki Anda saat Anda berdiri di atas trampolin.

Ini adalah contoh dua dimensi tentang cara kerja ruang-waktu. Massa Anda meregangkan trampolin, menciptakan apa yang disebut sumur gravitasi tempat bola menggelinding. Hal ini sangat mirip dengan bagaimana gravitasi benda berat – seperti Bumi – menarik benda seperti Anda dan saya ke arahnya.

Dan yang lebih aneh lagi, karena ruang dan waktu terhubung, Waktu juga diperpanjang karena adanya benda berat!

Dalam film Interstellar, karakternya pergi ke planet terdekat Lubang hitamMeskipun mereka berada di sana, mereka menua lebih lambat dibandingkan orang lain.

Semakin berat Anda, semakin curam sisi trampolinnya. Itu sebabnya objek yang sangat besar di alam semesta – seperti Matahari atau lubang hitam – memiliki tarikan gravitasi yang lebih kuat daripada gravitasi Bumi.

Jadi mengapa gravitasi menarik Anda ke bawah dan tidak mendorong Anda menjauh?

Bayangkan seseorang masuk ke bawah trampolin dan mendorongnya ke atas. Bolanya akan menggelinding! Ini akan menjadi bukit gravitasi, bukan sumur gravitasi. Sejauh yang diketahui para ilmuwan, materi – atau benda – selalu membuat sumur gravitasi, bukan bukit gravitasi. Para ilmuwan dapat membayangkan benda-benda yang terbuat dari materi atau energi eksotik yang akan menyebabkan dorongan gravitasi ke luar angkasa, namun sejauh ini, belum ada yang menemukan apa pun yang dapat menyebabkan dorongan gravitasi menjauh dari Bumi.

Ditulis oleh Mario Boronda, Associate Professor Fisika, Oklahoma State University.

Diadaptasi dari artikel yang awalnya diterbitkan di Percakapan.