La gravité est-elle la force la plus forte?

Réellement, la gravité est la plus faible des quatre forces fondamentales. Ordonné du plus fort au plus faible, les forces sont 1) la force nucléaire forte, 2) la force électromagnétique, 3) la force nucléaire faible, et 4) la gravité. Si vous prenez deux protons et que vous les tenez très proches l'un de l'autre, ils exerceront plusieurs forces les uns sur les autres. Parce qu'ils ont tous les deux une masse, les deux protons exercent une attraction gravitationnelle l'un sur l'autre. Parce qu'ils ont tous deux une charge électrique positive, ils exercent tous deux une répulsion électromagnétique l'un sur l'autre. Également, ils ont tous les deux un interne “Couleur” charger et ainsi exercer une attraction via la forte force nucléaire. Parce que la force nucléaire forte est la plus puissante sur de courtes distances, elle domine les autres forces et les deux protons se lient, former un noyau d'hélium (généralement, un neutron est également nécessaire pour maintenir la stabilité du noyau d'hélium). La gravité est si faible à l’échelle atomique que les scientifiques peuvent généralement l’ignorer sans commettre d’erreurs significatives dans leurs calculs..

toutefois, à des échelles astronomiques, la gravité domine les autres forces. Il y a deux raisons à cela: 1) la gravité a une longue portée, et 2) la masse négative n'existe pas. Chaque force disparaît à mesure que les deux objets soumis à la force deviennent plus séparés.. La vitesse à laquelle les forces disparaissent est différente pour chaque force. Les forces nucléaires fortes et faibles ont une très courte portée, ce qui signifie qu'en dehors des minuscules noyaux des atomes, ces forces tombent rapidement à zéro. La petite taille des noyaux des atomes est une conséquence directe de la portée extrêmement courte des forces nucléaires.. Deux particules distantes de quelques nanomètres sont beaucoup trop éloignées l'une de l'autre pour exercer une force nucléaire appréciable l'une sur l'autre.. Si les forces nucléaires sont si faibles pour deux particules distantes de seulement quelques nanomètres, il devrait être évident que les forces nucléaires sont encore plus négligeables à l'échelle astronomique. Par exemple, la terre et le soleil sont bien trop éloignés l'un de l'autre (milliards de mètres) pour que leurs forces nucléaires se rejoignent. Contrairement aux forces nucléaires, la force électromagnétique et la gravité ont toutes deux une portée effectivement infinie* et meurent en force comme 1/r².

Si l’électromagnétisme et la gravité ont une portée effectivement infinie, pourquoi la terre est-elle maintenue en orbite autour du soleil par gravité et non par force électromagnétique? La raison est qu’il n’existe pas de masse négative., mais il existe une charge électrique négative. Si vous placez une seule charge électrique positive à proximité d’une seule charge électrique négative, puis mesurez leur force combinée sur un autre, charge à distance, vous constatez que la charge négative a tendance à annuler quelque peu la charge positive. Un tel objet s'appelle un dipôle électrique. La force électromagnétique provoquée par un dipôle électrique disparaît en 1/r³ et pas 1/r² à cause de cet effet d'annulation. De même, si vous prenez deux charges électriques positives et deux charges négatives et que vous les rapprochez correctement, vous avez créé un quadripôle électrique. La force électromagnétique due à un quadripôle électrique s'éteint encore plus rapidement, comme 1/r⁴, parce que les charges négatives annulent très bien les charges positives. Au fur et à mesure que vous ajoutez de plus en plus de charges positives à un nombre égal de charges négatives, la portée de la force électromagnétique du système devient de plus en plus courte. Ce qui est intéressant, c'est que la plupart des objets sont constitués d'atomes., et la plupart des atomes ont un nombre égal de charges électriques positives et négatives. Donc, malgré le fait que la force électromagnétique brute d'une seule charge a une portée infinie, la portée effective de la force électromagnétique pour des objets typiques tels que les étoiles et les planètes est beaucoup plus courte. En réalité, les atomes neutres ont une portée électromagnétique effective de l'ordre du nanomètre. À des échelles astronomiques, cela ne laisse que la gravité. Si la masse négative existait (l'antimatière a une masse positive), et si les atomes contenaient généralement des parties égales de masse positive et négative, alors la gravité subirait le même sort que l'électromagnétisme et il n'y aurait aucune force significative à l'échelle astronomique. Heureusement, il n'y a pas de masse négative, et donc la force gravitationnelle de plusieurs corps proches les uns des autres est toujours additive. En résumé, la gravité est la plus faible des forces en général, mais c'est le dominant aux échelles astronomiques car il a la plus longue portée et parce qu'il n'y a pas de masse négative.

*REMARQUE: Dans la description ci-dessus, J'ai utilisé l'ancienne formulation newtonienne de la gravité. La gravité est décrite plus précisément par la formulation de la Relativité Générale, ce qui nous dit que la gravité n'est pas une force réelle mais une déformation de l'espace-temps. À des échelles plus petites que les groupes de galaxies et loin des masses super denses comme les trous noirs, La gravité newtonienne est une excellente approximation de la relativité générale. toutefois, pour expliquer correctement tous les effets, vous devez utiliser la Relativité Générale. D'après la Relativité Générale et les nombreuses mesures expérimentales le confirmant, la gravité n'a pas une portée infinie mais disparaît à une échelle plus grande que les groupes de galaxies. Donc, la gravité n'a que 1/r² comportement et “illimité” portée à une échelle plus petite que les groupes de galaxies. C'est pourquoi j'ai dit que la gravité “effectivement” portée infinie. Aux plus grandes échelles, notre univers s'étend au lieu d'être rapproché par l'attraction gravitationnelle. Ce comportement est prédit par la Relativité Générale. À des échelles plus petites que les groupes de galaxies, l'espace-temps agit principalement comme la gravité newtonienne attractive, à plus grande échelle, l'espace-temps agit comme quelque chose de complètement différent qui est en expansion.

Crédit:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2013/05/22/why-is-gravity-the-strongest-force/