Hukum Graviti Sejagat ialah ciptaan parasit. Sejarah penemuan hukum graviti sejagat

14 Jun 2015, 12:24 tengahari

Kita semua meluluskan undang-undang graviti sejagat di sekolah. Tetapi apa yang kita benar-benar tahu tentang graviti, selain daripada maklumat yang dimasukkan ke dalam kepala kita? guru sekolah? Jom update ilmu...

Fakta satu: Newton tidak menemui hukum graviti sejagat

Semua orang tahu perumpamaan terkenal tentang epal yang jatuh di kepala Newton. Tetapi hakikatnya ialah Newton tidak menemui undang-undang graviti sejagat, kerana undang-undang ini tidak terdapat dalam bukunya "Prinsip Matematik Falsafah Semula Jadi." Tiada formula atau rumusan dalam karya ini, kerana sesiapa sahaja boleh melihat sendiri. Selain itu, sebutan pertama pemalar graviti hanya muncul pada abad ke-19 dan, dengan itu, formula itu tidak mungkin muncul lebih awal. Dengan cara ini, pekali G, yang mengurangkan hasil pengiraan sebanyak 600 bilion kali, tidak mempunyai makna fizikal dan diperkenalkan untuk menyembunyikan percanggahan.

Fakta dua: memalsukan eksperimen tarikan graviti

Adalah dipercayai bahawa Cavendish adalah orang pertama yang menunjukkan tarikan graviti dalam jongkong makmal, menggunakan neraca kilasan - rasuk mendatar dengan pemberat di hujungnya digantung pada tali nipis. Pengayun boleh menghidupkan wayar nipis. Menurut versi rasmi, Cavendish membawa sepasang kosong 158 kg dari sisi bertentangan ke pemberat rocker dan rocker itu berpusing pada sudut kecil. Walau bagaimanapun, metodologi eksperimen adalah tidak betul dan hasilnya dipalsukan, yang telah dibuktikan dengan meyakinkan oleh ahli fizik Andrei Albertovich Grishaev. Cavendish menghabiskan masa yang lama untuk mengolah semula dan melaraskan pemasangan supaya hasilnya sesuai dengan purata ketumpatan bumi Newton. Metodologi eksperimen itu sendiri melibatkan pergerakan kosong beberapa kali, dan sebab putaran lengan rocker adalah mikrovibrasi dari pergerakan kosong, yang dihantar ke penggantungan.

Ini disahkan oleh fakta bahawa pemasangan mudah abad ke-18 untuk tujuan pendidikan sepatutnya dipasang, jika tidak di setiap sekolah, maka sekurang-kurangnya di jabatan fizik universiti, untuk menunjukkan pelajar dalam amalan hasil hukum graviti sejagat. Walau bagaimanapun, pemasangan Cavendish tidak digunakan dalam program pendidikan, dan kedua-dua pelajar sekolah dan pelajar mengambil perkataan bahawa dua kosong menarik antara satu sama lain.

Fakta tiga: Hukum graviti tidak berfungsi semasa gerhana matahari

Jika kita menggantikan data rujukan di bumi, bulan dan matahari ke dalam formula undang-undang graviti sejagat, maka pada saat Bulan terbang antara Bumi dan Matahari, sebagai contoh, pada masa ini. gerhana matahari, daya tarikan antara Matahari dan Bulan adalah lebih daripada 2 kali ganda lebih tinggi daripada antara Bumi dan Bulan!

Mengikut formula, Bulan perlu meninggalkan orbit bumi dan mula beredar mengelilingi matahari.

Pemalar graviti - 6.6725×10−11 m³/(kg s²).
Jisim Bulan ialah 7.3477×1022 kg.
Jisim Matahari ialah 1.9891×1030 kg.
Jisim Bumi ialah 5.9737×1024 kg.
Jarak antara Bumi dan Bulan = 380,000,000 m.
Jarak antara Bulan dan Matahari = 149,000,000,000 m.

Bumi dan Bulan:
6.6725×10-11 x 7.3477×1022 x 5.9737×1024 / 3800000002 = 2.028×1020 H
Bulan dan Matahari:
6.6725 × 10-11 x 7.3477 1022 x 1.9891 1030 / 1490000000002 = 4.39 × 1020 H

2.028×1020 H<< 4,39×1020 H
Daya tarikan antara Bumi dan Bulan<< Сила притяжения между Луной и Солнцем

Pengiraan ini boleh dikritik oleh fakta bahawa bulan adalah jasad berongga tiruan dan ketumpatan rujukan badan angkasa ini kemungkinan besar tidak ditentukan dengan betul.

Malah, bukti eksperimen menunjukkan bahawa Bulan bukanlah badan pepejal, tetapi cangkerang berdinding nipis. Jurnal berwibawa Science menerangkan hasil kerja penderia seismik selepas peringkat ketiga roket yang mempercepatkan kapal angkasa Apollo 13 melanda permukaan bulan: “deringan seismik dikesan selama lebih daripada empat jam. Di Bumi, jika peluru berpandu melanda pada jarak yang sama, isyarat akan bertahan hanya beberapa minit."

Getaran seismik yang mereput dengan perlahan adalah tipikal resonator berongga, bukan badan pepejal.
Tetapi Bulan, antara lain, tidak mempamerkan sifat menariknya berhubung dengan Bumi - pasangan Bumi-Bulan tidak bergerak mengelilingi pusat jisim yang sama, kerana ia akan mengikut undang-undang graviti sejagat, dan ellipsoidal. orbit Bumi, bertentangan dengan undang-undang ini, tidak menjadi zigzag.

Selain itu, parameter orbit Bulan itu sendiri tidak kekal malar, dalam istilah saintifik, "berkembang", dan melakukan ini bertentangan dengan undang-undang graviti sejagat.

Fakta empat: kemustahilan teori pasang surut

Bagaimana mungkin ini, ada yang akan membantah, kerana kanak-kanak sekolah pun tahu tentang pasang surut lautan di Bumi, yang berlaku kerana tarikan air kepada Matahari dan Bulan.

Menurut teori, graviti Bulan membentuk elipsoid pasang surut di lautan, dengan dua bonggol pasang surut yang bergerak merentasi permukaan Bumi kerana putaran harian.

Walau bagaimanapun, amalan menunjukkan kemustahilan teori-teori ini. Lagipun, menurut mereka, bonggol pasang surut setinggi 1 meter harus bergerak melalui Laluan Drake dari Lautan Pasifik ke Atlantik dalam masa 6 jam. Oleh kerana air tidak boleh mampat, jisim air akan menaikkan paras kepada ketinggian kira-kira 10 meter, yang tidak berlaku dalam amalan. Dalam amalan, fenomena pasang surut berlaku secara autonomi di kawasan 1000-2000 km.

Laplace juga kagum dengan paradoks: mengapa di pelabuhan laut Perancis air penuh datang secara berurutan, walaupun mengikut konsep elipsoid pasang surut ia harus datang ke sana serentak.

Fakta lima: teori graviti jisim tidak berfungsi

Prinsip pengukuran graviti adalah mudah - gravimeter mengukur komponen menegak, dan pesongan garis paip menunjukkan komponen mendatar.

Percubaan pertama untuk menguji teori graviti jisim telah dibuat oleh British pada pertengahan abad ke-18 di pantai Lautan Hindi, di mana, di satu pihak, terdapat rabung batu tertinggi di dunia di Himalaya, dan di sisi lain. , mangkuk lautan yang diisi dengan air yang kurang besar. Tetapi, malangnya, garis paip tidak menyimpang ke arah Himalaya! Selain itu, instrumen ultra-sensitif - gravimeter - tidak mengesan perbezaan dalam graviti badan ujian pada ketinggian yang sama, baik di atas gunung besar dan di laut kurang padat kilometer kedalaman.

Untuk menyelamatkan teori yang telah berakar, saintis datang dengan sokongan untuknya: mereka mengatakan sebabnya adalah "isostasy" - batu yang lebih padat terletak di bawah laut, dan batu longgar terletak di bawah pergunungan, dan ketumpatannya adalah betul-betul sama seperti untuk melaraskan segala-galanya kepada nilai yang dikehendaki.

Ia juga telah ditubuhkan secara eksperimen bahawa gravimeter dalam lombong dalam menunjukkan bahawa daya graviti tidak berkurangan dengan kedalaman. Ia terus berkembang, bergantung hanya pada segi empat sama jarak ke pusat bumi.

Fakta enam: graviti tidak dihasilkan oleh jirim atau jisim

Mengikut formula undang-undang graviti sejagat, dua jisim, m1 dan m2, yang saiznya boleh diabaikan berbanding dengan jarak di antara mereka, kononnya tertarik antara satu sama lain oleh daya yang berkadar terus dengan hasil jisim ini. dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara mereka. Bagaimanapun, sebenarnya, tiada satu pun bukti yang diketahui bahawa jirim mempunyai kesan tarikan graviti. Amalan menunjukkan bahawa graviti tidak dihasilkan oleh jirim atau jisim; ia bebas daripadanya dan badan besar hanya mematuhi graviti.

Kebebasan graviti daripada jirim disahkan oleh fakta bahawa, dengan pengecualian yang jarang berlaku, jasad kecil sistem suria tidak mempunyai daya tarikan graviti sepenuhnya. Dengan pengecualian Bulan, lebih daripada enam dozen satelit planet tidak menunjukkan tanda-tanda graviti mereka sendiri. Ini telah dibuktikan oleh kedua-dua pengukuran tidak langsung dan langsung; sebagai contoh, sejak 2004, siasatan Cassini di sekitar Zuhal telah terbang dekat dengan satelitnya dari semasa ke semasa, tetapi tiada perubahan dalam kelajuan siasatan telah direkodkan. Dengan bantuan Casseni yang sama, sebuah geyser telah ditemui di Enceladus, bulan keenam terbesar Zuhal.

Apakah proses fizikal yang mesti berlaku pada kepingan ais kosmik untuk jet wap terbang ke angkasa?
Atas sebab yang sama, Titan, bulan terbesar Zuhal, mempunyai ekor gas akibat aliran keluar atmosfera.

Tiada satelit yang diramalkan oleh teori telah ditemui pada asteroid, walaupun bilangannya besar. Dan dalam semua laporan tentang asteroid berganda atau berpasangan yang kononnya berputar di sekitar pusat jisim yang sama, tidak ada bukti putaran pasangan ini. Para sahabat kebetulan berada berdekatan, bergerak dalam orbit kuasi segerak mengelilingi matahari.

Percubaan untuk meletakkan satelit buatan ke orbit asteroid berakhir dengan kegagalan. Contohnya termasuk siasatan NEAR, yang dihantar ke asteroid Eros oleh Amerika, atau siasatan HAYABUSA, yang dihantar Jepun ke asteroid Itokawa.

Fakta tujuh: Asteroid Zuhal tidak mematuhi undang-undang graviti

Pada satu masa, Lagrange, cuba menyelesaikan masalah tiga badan, memperoleh penyelesaian yang stabil untuk kes tertentu. Dia menunjukkan bahawa jasad ketiga boleh bergerak dalam orbit kedua, sepanjang masa berada di salah satu daripada dua titik, satu daripadanya adalah 60° di hadapan jasad kedua, dan yang kedua adalah jumlah yang sama di belakang.

Walau bagaimanapun, dua kumpulan asteroid pendamping ditemui di belakang dan di hadapan di orbit Zuhal, yang dengan gembira dipanggil oleh ahli astronomi sebagai Trojan, bergerak keluar dari kawasan yang diramalkan, dan pengesahan undang-undang graviti sejagat bertukar menjadi tusukan.

Fakta lapan: percanggahan dengan teori umum relativiti

Menurut konsep moden, kelajuan cahaya adalah terhingga, akibatnya kita melihat objek jauh bukan di mana ia berada pada masa ini, tetapi pada titik dari mana sinar cahaya yang kita lihat bermula. Tetapi pada kelajuan apa graviti merebak?

Setelah menganalisis data yang terkumpul pada masa itu, Laplace menyatakan bahawa "graviti" merambat lebih cepat daripada cahaya dengan sekurang-kurangnya tujuh urutan magnitud! Pengukuran moden untuk menerima denyutan pulsar telah mendorong kelajuan perambatan graviti lebih jauh - sekurang-kurangnya 10 pesanan magnitud lebih cepat daripada kelajuan cahaya. Oleh itu, penyelidikan eksperimen bercanggah dengan teori umum relativiti, yang masih bergantung pada sains rasmi, walaupun ia gagal sepenuhnya.

Fakta sembilan: anomali graviti

Terdapat anomali semula jadi graviti, yang juga tidak menemui sebarang penjelasan yang jelas daripada sains rasmi. Berikut adalah beberapa contoh:

Fakta sepuluh: penyelidikan sifat getaran antigraviti

Terdapat sejumlah besar kajian alternatif dengan hasil yang mengagumkan dalam bidang antigraviti, yang secara asasnya menyangkal pengiraan teori sains rasmi.

Sesetengah penyelidik sedang menganalisis sifat getaran antigraviti. Kesan ini jelas ditunjukkan dalam eksperimen moden, di mana titisan tergantung di udara akibat pengangkatan akustik. Di sini kita melihat bagaimana, dengan bantuan bunyi frekuensi tertentu, adalah mungkin untuk menahan titisan cecair di udara dengan yakin...

Tetapi kesannya pada pandangan pertama dijelaskan oleh prinsip giroskop, tetapi eksperimen mudah sedemikian sebahagian besarnya bercanggah dengan graviti dalam pemahaman modennya.

Beberapa orang tahu bahawa Viktor Stepanovich Grebennikov, ahli entomologi Siberia yang mengkaji kesan struktur rongga dalam serangga, menggambarkan fenomena antigraviti dalam serangga dalam buku "Dunia Saya". Para saintis telah lama mengetahui bahawa serangga besar, seperti cockchafer, terbang walaupun ada undang-undang graviti dan bukannya kerana mereka.

Selain itu, berdasarkan penyelidikannya, Grebennikov mencipta platform anti-graviti.

Viktor Stepanovich meninggal dunia dalam keadaan yang agak pelik dan kerjanya sebahagiannya hilang, tetapi sebahagian daripada prototaip platform anti-graviti telah dipelihara dan boleh dilihat di Muzium Grebennikov di Novosibirsk.

Satu lagi aplikasi praktikal antigraviti boleh diperhatikan di bandar Homestead di Florida, di mana terdapat struktur pelik blok monolitik karang, yang popular digelar Coral Castle. Ia dibina oleh orang asli Latvia, Edward Lidskalnin, pada separuh pertama abad ke-20. Lelaki bertubuh kurus ini tidak mempunyai apa-apa alatan, malah dia tidak mempunyai kereta atau peralatan sama sekali.

Dia tidak menggunakan elektrik sama sekali, juga kerana ketiadaannya, namun entah bagaimana pergi ke lautan, di mana dia memotong blok batu berbilang tan dan entah bagaimana menghantarnya ke tapaknya, meletakkannya dengan ketepatan yang sempurna.

Selepas kematian Ed, saintis mula mengkaji dengan teliti ciptaannya. Demi percubaan, jentolak berkuasa telah dibawa masuk dan percubaan telah dibuat untuk memindahkan salah satu daripada blok 30 tan istana karang. Jentolak meraung dan tergelincir, tetapi tidak menggerakkan batu besar itu.

Peranti aneh ditemui di dalam istana, yang dipanggil oleh saintis sebagai penjana arus terus. Ia adalah struktur besar dengan banyak bahagian logam. 240 jalur magnet kekal telah dibina ke dalam bahagian luar peranti. Tetapi bagaimana Edward Leedskalnin sebenarnya membuat pergerakan blok berbilang tan masih menjadi misteri.

Penyelidikan John Searle diketahui, di mana penjana luar biasa hidup, berputar dan menjana tenaga; cakera dengan diameter setengah meter hingga 10 meter naik ke udara dan membuat penerbangan terkawal dari London ke Cornwall dan belakang.

Eksperimen profesor itu diulang di Rusia, Amerika Syarikat dan Taiwan. Di Rusia, sebagai contoh, pada tahun 1999, permohonan paten untuk "peranti untuk menjana tenaga mekanikal" telah didaftarkan di bawah No. 99122275/09. Vladimir Vitalievich Roshchin dan Sergei Mikhailovich Godin, sebenarnya, menghasilkan semula SEG (Searl Effect Generator) dan menjalankan satu siri kajian dengannya. Hasilnya ialah kenyataan: anda boleh mendapatkan 7 kW elektrik tanpa kos; penjana berputar kehilangan berat badan sehingga 40%.

Peralatan dari makmal pertama Searle telah dibawa ke lokasi yang tidak diketahui semasa dia berada di penjara. Pemasangan Godin dan Roshchin hilang begitu saja; semua penerbitan mengenainya, kecuali permohonan untuk ciptaan, hilang.

Kesan Hutchison, dinamakan sempena pencipta jurutera Kanada, juga dikenali. Kesannya menunjukkan dirinya dalam pengangkatan objek berat, aloi bahan yang berbeza (contohnya, logam + kayu), dan pemanasan anomali logam jika tiada bahan terbakar berhampiran mereka. Berikut ialah video kesan ini:

Walau apa pun graviti sebenarnya, ia harus diakui bahawa sains rasmi tidak mampu menjelaskan dengan jelas sifat fenomena ini..

Yaroslav Yargin

Dalam tahun-tahun kemerosotannya, dia bercakap tentang bagaimana dia menemui hukum graviti sejagat.

bila Ishak muda berjalan di taman di antara pokok epal di harta pusaka ibu bapanya, dia melihat bulan di langit siang hari. Dan di sebelahnya sebiji epal jatuh ke tanah, jatuh dari dahannya.

Memandangkan Newton sedang mengusahakan undang-undang pergerakan pada masa itu, dia sudah tahu bahawa epal itu jatuh di bawah pengaruh medan graviti Bumi. Dan dia tahu bahawa Bulan bukan sahaja di langit, tetapi berputar mengelilingi Bumi dalam orbit, dan, oleh itu, ia dipengaruhi oleh sejenis daya yang menghalangnya daripada keluar dari orbit dan terbang dalam garis lurus ke luar. angkasa lepas. Di sinilah idea datang kepadanya bahawa mungkin kuasa yang sama membuat epal jatuh ke tanah dan Bulan kekal di orbit Bumi.

Sebelum Newton, saintis percaya bahawa terdapat dua jenis graviti: graviti darat (bertindak di Bumi) dan graviti cakerawala (bertindak di langit). Idea ini telah tertanam kuat dalam minda orang pada masa itu.

Wawasan Newton ialah dia menggabungkan dua jenis graviti ini dalam fikirannya. Dari detik bersejarah ini, pemisahan buatan dan palsu Bumi dan seluruh Alam Semesta tidak lagi wujud.

Ini adalah bagaimana undang-undang graviti sejagat ditemui, yang merupakan salah satu undang-undang sejagat alam. Mengikut undang-undang, semua jasad material saling menarik antara satu sama lain, dan magnitud daya graviti tidak bergantung pada sifat kimia dan fizikal jasad, pada keadaan pergerakannya, pada sifat persekitaran tempat jasad itu berada. . Graviti di Bumi ditunjukkan, pertama sekali, dalam kewujudan graviti, yang merupakan hasil tarikan mana-mana badan material oleh Bumi. Istilah yang dikaitkan dengan ini “graviti” (dari bahasa Latin gravitas - berat) , bersamaan dengan istilah "graviti".

Undang-undang graviti menyatakan bahawa daya tarikan graviti antara dua titik bahan berjisim m1 dan m2, dipisahkan oleh jarak R, adalah berkadar dengan kedua-dua jisim dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara mereka.

Idea tentang daya graviti sejagat telah berulang kali dinyatakan sebelum Newton. Sebelum ini, Huygens, Roberval, Descartes, Borelli, Kepler, Gassendi, Epicurus dan lain-lain memikirkannya.

Menurut andaian Kepler, graviti adalah berkadar songsang dengan jarak ke Matahari dan memanjang hanya dalam satah ekliptik; Descartes menganggapnya sebagai hasil vorteks dalam eter.

Walau bagaimanapun, terdapat tekaan dengan pergantungan yang betul pada jarak, tetapi sebelum Newton tiada siapa yang dapat dengan jelas dan secara matematik menghubungkan secara konklusif hukum graviti (daya berkadar songsang dengan kuasa dua jarak) dan undang-undang gerakan planet (Kepler's). undang-undang).

Dalam karya utamanya "Prinsip Matematik Falsafah Semula Jadi" (1687) Isaac Newton memperoleh hukum graviti berdasarkan hukum empirikal Kepler yang diketahui pada masa itu.
Dia menunjukkan bahawa:

• • pergerakan planet yang diperhatikan menunjukkan kehadiran daya pusat;
  • sebaliknya, daya tarikan pusat membawa kepada orbit elips (atau hiperbolik).

Tidak seperti hipotesis pendahulunya, teori Newton mempunyai beberapa perbezaan yang ketara. Sir Isaac menerbitkan bukan sahaja formula undang-undang graviti universal yang sepatutnya, tetapi sebenarnya mencadangkan model matematik lengkap:

• • hukum graviti;
  • undang-undang gerakan (hukum kedua Newton);
  • sistem kaedah untuk penyelidikan matematik (analisis matematik).

Secara keseluruhan, triad ini mencukupi untuk kajian lengkap tentang pergerakan benda angkasa yang paling kompleks, dengan itu mewujudkan asas mekanik cakerawala.

Tetapi Isaac Newton membiarkan persoalan tentang sifat graviti. Andaian tentang perambatan serta-merta graviti di angkasa (iaitu, andaian bahawa dengan perubahan dalam kedudukan jasad, daya graviti di antara mereka berubah serta-merta), yang berkait rapat dengan sifat graviti, juga tidak dijelaskan. Selama lebih daripada dua ratus tahun selepas Newton, ahli fizik mencadangkan pelbagai cara untuk memperbaiki teori graviti Newton. Hanya pada tahun 1915 usaha ini telah dinobatkan dengan kejayaan oleh penciptaan Teori relativiti umum Einstein , di mana semua kesukaran ini telah diatasi.

Bukan sahaja yang paling misteri kuasa alam, tetapi juga yang paling berkuasa.

Manusia di jalan kemajuan

Dari segi sejarah ternyata begitu Manusia semasa ia bergerak ke hadapan cara kemajuan menguasai kuasa alam yang semakin kuat. Dia bermula apabila dia tidak mempunyai apa-apa selain kayu yang digenggam di penumbuknya dan kekuatan fizikalnya sendiri.

Tetapi dia bijak, dan dia membawa kekuatan fizikal haiwan ke dalam perkhidmatannya, menjadikan mereka dijinakkan. Kuda mempercepatkan lariannya, unta membuat padang pasir boleh dilalui, gajah membuat hutan paya. Tetapi kekuatan fizikal walaupun haiwan yang paling kuat adalah sangat kecil berbanding dengan kuasa alam.

Manusia adalah orang pertama yang menundukkan unsur api, tetapi hanya dalam versi yang paling lemah. Pada mulanya - selama berabad-abad - dia hanya menggunakan kayu sebagai bahan api - jenis bahan api yang sangat rendah tenaga. Tidak lama kemudian, dia belajar menggunakan sumber tenaga ini untuk menggunakan tenaga angin, lelaki itu mengangkat sayap putih layar ke udara - dan kapal ringan itu terbang seperti burung melintasi ombak.

Perahu layar di atas ombak

Dia mendedahkan bilah kincir angin kepada tiupan angin - dan batu-batu berat batu kilangan mula berputar, dan alu penggiling mula berdering. Tetapi jelas kepada semua orang bahawa tenaga jet udara jauh daripada tertumpu. Di samping itu, kedua-dua layar dan kincir angin takut akan tiupan angin: ribut mengoyakkan layar dan menenggelamkan kapal, ribut mematahkan sayap dan menterbalikkan kilang.

Malah kemudian, manusia mula menakluki air yang mengalir. Roda bukan sahaja peranti paling primitif yang mampu menukar tenaga air menjadi gerakan putaran, tetapi juga paling kurang berkuasa berbanding dengan pelbagai jenis.

Manusia berjalan terus ke hadapan di sepanjang tangga kemajuan dan memerlukan lebih banyak tenaga.
Dia mula menggunakan jenis bahan api baru - sudah peralihan kepada pembakaran arang batu meningkatkan intensiti tenaga sekilogram bahan api daripada 2500 kcal kepada 7000 kcal - hampir tiga kali ganda. Kemudian tiba masanya untuk minyak dan gas. Kandungan tenaga setiap kilogram bahan api fosil sekali lagi meningkat sebanyak satu setengah hingga dua kali ganda.

Enjin wap menggantikan turbin stim; roda kilang digantikan dengan turbin hidraulik. Seterusnya, lelaki itu menghulurkan tangannya ke atom uranium pembelahan. Walau bagaimanapun, penggunaan pertama jenis tenaga baru mempunyai akibat yang tragis - kebakaran nuklear Hiroshima pada tahun 1945 membakar 70 ribu hati manusia dalam masa beberapa minit.

Pada tahun 1954, loji janakuasa nuklear Soviet pertama di dunia muncul dalam talian, mengubah kuasa uranium menjadi daya pancaran arus elektrik. Dan perlu diingatkan bahawa satu kilogram uranium mengandungi dua juta kali lebih tenaga daripada satu kilogram minyak terbaik.

Ini adalah api yang pada asasnya baru, yang boleh dipanggil fizikal, kerana ahli fizik yang mengkaji proses yang membawa kepada kelahiran jumlah tenaga yang begitu hebat.
Uranium bukan satu-satunya bahan api nuklear. Jenis bahan api yang lebih berkuasa telah digunakan - isotop hidrogen.

Malangnya, manusia masih belum dapat menundukkan nyalaan nuklear hidrogen-helium. Dia tahu bagaimana untuk seketika menyalakan apinya yang membara, menyalakan tindak balas dalam bom hidrogen dengan kilat letupan uranium. Tetapi saintis juga melihat reaktor hidrogen semakin dekat, yang akan menghasilkan arus elektrik hasil daripada gabungan nukleus isotop hidrogen ke dalam nukleus helium.

Sekali lagi, jumlah tenaga yang boleh diambil oleh seseorang daripada setiap kilogram bahan api akan meningkat hampir sepuluh kali ganda. Tetapi adakah langkah ini akan menjadi yang terakhir dalam sejarah akan datang kuasa manusia ke atas kuasa alam?

Tidak! Di hadapan adalah menguasai bentuk tenaga graviti. Ia lebih berhemat secara semula jadi daripada tenaga gabungan hidrogen-helium. Hari ini ini adalah bentuk tenaga yang paling pekat yang boleh dibayangkan oleh seseorang.

Tiada apa-apa lagi yang dapat dilihat di sana, melangkaui kemajuan sains. Dan walaupun kita dengan yakin boleh mengatakan bahawa loji kuasa akan berfungsi untuk manusia, menukar tenaga graviti kepada arus elektrik (dan mungkin menjadi aliran gas yang keluar dari muncung enjin jet, atau ke dalam transformasi yang dirancang bagi atom silikon dan oksigen yang ada di mana-mana. ke dalam atom logam ultra-rare), Kami belum boleh mengatakan apa-apa tentang butiran loji kuasa sedemikian (enjin roket, reaktor fizikal).

Daya graviti sejagat pada asal-usul kelahiran Galaksi

Daya graviti sejagat adalah pada asal-usul kelahiran Galaksi daripada perkara prestellar, seperti yang diyakinkan oleh Academician V.A. Ambarsumyan. Ia memadamkan bintang-bintang yang telah menghabiskan masa mereka, setelah menggunakan bahan api bintang yang diberikan semasa lahir.

Lihat sekeliling anda: segala-galanya di Bumi ini sebahagian besarnya dikawal oleh kuasa ini.

Inilah yang menentukan struktur berlapis planet kita - pergantian litosfera, hidrosfera dan atmosfera. Dialah yang memegang lapisan gas udara yang tebal, di bahagian bawahnya dan terima kasih kepada kita semua wujud.

Tanpa graviti, Bumi akan serta-merta jatuh dari orbitnya mengelilingi Matahari, dan dunia itu sendiri akan runtuh, dikoyakkan oleh daya emparan. Sukar untuk mencari apa-apa yang tidak, pada satu tahap atau yang lain, bergantung kepada daya graviti sejagat.

Sudah tentu, ahli falsafah purba, orang yang sangat memerhati, tidak dapat tidak menyedari bahawa batu yang dilemparkan ke atas sentiasa datang kembali. Plato pada abad ke-4 SM menjelaskan ini dengan mengatakan bahawa semua bahan Alam Semesta cenderung ke tempat kebanyakan bahan yang serupa tertumpu: batu yang dilemparkan jatuh ke tanah atau pergi ke dasar, air yang tumpah meresap ke dalam kolam terdekat atau ke dalam. sungai yang menuju ke laut, asap api menyerbu ke arah awan saudaranya.

Pelajar Plato, Aristotle, menjelaskan bahawa semua badan mempunyai sifat istimewa berat dan ringan. Badan berat - batu, logam - tergesa-gesa ke pusat Alam Semesta, badan ringan - api, asap, wap - ke pinggir. Hipotesis ini, yang menerangkan beberapa fenomena yang berkaitan dengan daya graviti universal, telah wujud selama lebih daripada 2 ribu tahun.

Para saintis tentang daya graviti sejagat

Mungkin yang pertama menimbulkan persoalan tentang daya graviti sejagat benar-benar saintifik, terdapat seorang genius Renaissance - Leonardo da Vinci. Leonardo mengisytiharkan bahawa graviti tidak unik untuk Bumi, bahawa terdapat banyak pusat graviti. Dan dia juga menyatakan idea bahawa daya graviti bergantung pada jarak ke pusat graviti.

Karya-karya Copernicus, Galileo, Kepler, Robert Hooke membawa lebih dekat dan lebih dekat dengan idea undang-undang graviti sejagat, tetapi dalam perumusan terakhir undang-undang ini selama-lamanya dikaitkan dengan nama Isaac Newton.

Isaac Newton mengenai daya graviti sejagat

Dilahirkan pada 4 Januari 1643 Dia lulus dari Universiti Cambridge, menjadi sarjana muda, kemudian sarjana sains.

Isaac Newton

Semua yang berikut adalah kekayaan karya saintifik yang tidak berkesudahan. Tetapi karya utamanya ialah "Prinsip Matematik Falsafah Semula Jadi," diterbitkan pada tahun 1687 dan biasanya dipanggil "Prinsip." Di dalam merekalah yang hebat dirumuskan. Mungkin semua orang ingat dia dari sekolah menengah.

Semua jasad menarik antara satu sama lain dengan daya yang berkadar terus dengan hasil darab jisim jasad ini dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara mereka...

Beberapa peruntukan rumusan ini dapat menjangka pendahulu Newton, tetapi tiada siapa yang pernah berjaya mencapainya secara keseluruhan. Newton memerlukan kepandaian untuk mengumpulkan serpihan ini menjadi satu keseluruhan untuk memanjangkan graviti Bumi ke Bulan, dan Matahari ke seluruh sistem planet.

Daripada undang-undang graviti sejagat, Newton menyimpulkan semua undang-undang pergerakan planet yang sebelum ini ditemui oleh Kepler. Mereka ternyata hanya akibatnya. Selain itu, Newton menunjukkan bahawa bukan sahaja undang-undang Kepler, tetapi juga penyimpangan daripada undang-undang ini (dalam dunia tiga atau lebih badan) adalah akibat daripada graviti sejagat... Ini adalah kejayaan besar sains.

Nampaknya kuasa utama alam yang menggerakkan dunia akhirnya telah ditemui dan digambarkan secara matematik, kuasa yang mengawal molekul udara, epal, dan Matahari. Langkah yang diambil oleh Newton adalah sangat besar, sangat besar.

Pempopularisasi pertama karya saintis cemerlang, penulis Perancis François Marie Arouet, yang terkenal di dunia dengan nama samaran Voltaire, berkata bahawa Newton tiba-tiba menyedari kewujudan undang-undang yang dinamakan sempena namanya apabila dia melihat epal yang jatuh.

Newton sendiri tidak pernah menyebut epal ini. Dan ia tidak berbaloi untuk membuang masa hari ini untuk menyangkal legenda yang cantik ini. Dan, nampaknya, Newton datang untuk memahami kuasa besar alam melalui penaakulan logik. Mungkin, ini yang dimasukkan dalam bab "Permulaan" yang sepadan.

Daya graviti sejagat menjejaskan penerbangan nukleus

Katakan bahawa di atas gunung yang sangat tinggi, begitu tinggi sehingga puncaknya tidak lagi berada di atmosfera, kami telah memasang sekeping artileri gergasi. Tongnya diletakkan selari dengan permukaan dunia dan ditembakkan. Setelah menerangkan arka, teras jatuh ke Bumi.

Kami meningkatkan caj, meningkatkan kualiti serbuk mesiu, dan dalam satu atau lain cara memaksa bola meriam bergerak pada kelajuan yang lebih tinggi selepas pukulan seterusnya. Arka yang diterangkan oleh teras menjadi lebih rata. Teras jatuh lebih jauh dari kaki gunung kita.

Kami juga meningkatkan caj dan menembak. Teras terbang di sepanjang trajektori yang rata sehingga ia turun selari dengan permukaan dunia. Teras tidak lagi boleh jatuh ke Bumi: pada kelajuan yang sama dengan penurunannya, Bumi melarikan diri dari bawahnya. Dan, setelah menggambarkan cincin di sekeliling planet kita, teras kembali ke titik berlepas.

Pistol boleh dikeluarkan sementara itu. Lagipun, penerbangan teras ke seluruh dunia akan mengambil masa lebih sejam. Dan kemudian teras akan terbang dengan cepat di atas puncak gunung dan berangkat dengan penerbangan baharu mengelilingi Bumi. Jika, seperti yang kita bersetuju, teras tidak mengalami sebarang rintangan udara, ia tidak akan pernah dapat jatuh.

Untuk ini, kelajuan teras harus hampir 8 km/saat. Bagaimana jika kita meningkatkan kelajuan penerbangan teras? Mula-mula ia akan terbang dalam lengkok, lebih rata daripada kelengkungan permukaan bumi, dan mula bergerak menjauhi Bumi. Pada masa yang sama, kelajuannya akan berkurangan di bawah pengaruh graviti Bumi.

Dan akhirnya, berpusing, ia akan mula jatuh kembali ke Bumi, tetapi akan terbang melepasinya dan menutup bukan bulatan, tetapi elips. Teras akan bergerak mengelilingi Bumi dengan cara yang sama seperti Bumi bergerak mengelilingi Matahari, iaitu di sepanjang elips, di salah satu fokus di mana pusat planet kita akan terletak.

Jika anda meningkatkan lagi kelajuan awal teras, elips akan menjadi lebih renggang. Adalah mungkin untuk meregangkan elips ini supaya teras akan mencapai orbit bulan atau lebih jauh lagi. Tetapi sehingga kelajuan awal teras ini melebihi 11.2 km/s, ia akan kekal sebagai satelit Bumi.

Teras, yang menerima kelajuan lebih 11.2 km/saat apabila ditembak, akan selama-lamanya terbang menjauh dari Bumi sepanjang trajektori parabola. Jika elips ialah lengkung tertutup, maka parabola ialah lengkung yang mempunyai dua cabang menuju ke infiniti. Bergerak di sepanjang elips, tidak kira betapa panjangnya, kita pasti akan kembali secara sistematik ke titik permulaan. Bergerak di sepanjang parabola, kita tidak akan kembali ke titik permulaan.

Tetapi, setelah meninggalkan Bumi pada kelajuan ini, teras masih belum dapat terbang ke infiniti. Graviti kuat Matahari akan membengkokkan trajektori penerbangannya, menutupnya di sekelilingnya seperti trajektori planet. Teras akan menjadi saudara kepada Bumi, sebuah planet kecil yang bebas dalam keluarga planet kita.

Untuk mengarahkan teras ke luar sistem planet, untuk mengatasi graviti suria, adalah perlu untuk memberikannya kelajuan lebih 16.7 km/s, dan mengarahkannya supaya kelajuan gerakan Bumi sendiri ditambah pada kelajuan ini.

Kelajuan kira-kira 8 km/s (kelajuan ini bergantung pada ketinggian gunung dari mana meriam kita menembak) dipanggil kelajuan bulat, kelajuan dari 8 hingga 11.2 km/s adalah elips, dari 11.2 hingga 16.7 km/s adalah parabola , dan di atas nombor ini - pada kelajuan yang membebaskan.

Perlu ditambah di sini bahawa nilai-nilai yang diberikan bagi halaju ini hanya sah untuk Bumi. Jika kita tinggal di Marikh, kelajuan bulat akan lebih mudah dicapai untuk kita - ia hanya kira-kira 3.6 km/s, dan kelajuan parabola hanya lebih tinggi sedikit daripada 5 km/s.

Tetapi menghantar teras ke angkasa dari Musytari akan menjadi lebih sukar daripada dari Bumi: kelajuan bulat di planet ini ialah 42.2 km/saat, dan kelajuan parabola adalah 61.8 km/saat!

Ia akan menjadi yang paling sukar bagi penduduk Matahari untuk meninggalkan dunia mereka (jika, sudah tentu, ia boleh wujud). Kelajuan bulat gergasi ini sepatutnya 437.6, dan kelajuan pemisah - 618.8 km/s!

Oleh itu, Newton, pada akhir abad ke-17, seratus tahun sebelum penerbangan pertama belon udara panas saudara Montgolfier, dua ratus tahun sebelum penerbangan pertama pesawat Wright bersaudara, dan hampir seperempat milenium sebelum itu. lepas landas roket pendorong cecair pertama, menunjukkan jalan ke langit untuk satelit dan kapal angkasa.

Daya graviti sejagat adalah wujud dalam setiap sfera

Dengan menggunakan hukum graviti sejagat planet yang tidak diketahui ditemui, hipotesis kosmogonik tentang asal usul sistem suria telah dicipta. Kuasa utama alam, yang mengawal bintang, planet, epal di taman, dan molekul gas di atmosfera, telah ditemui dan diterangkan secara matematik.

Tetapi kita tidak tahu mekanisme graviti sejagat. Graviti Newtonian tidak menjelaskan, tetapi jelas mewakili keadaan moden pergerakan planet.

Kita tidak tahu apa yang menyebabkan interaksi semua badan di Alam Semesta. Dan tidak boleh dikatakan bahawa Newton tidak berminat dengan sebab ini. Selama bertahun-tahun dia memikirkan kemungkinan mekanismenya.

By the way, ini sememangnya kuasa yang sangat misteri. Satu kuasa yang menampakkan dirinya melalui ratusan juta kilometer ruang, tanpa pada pandangan pertama sebarang pembentukan material dengan bantuan yang pemindahan interaksi dapat dijelaskan.

hipotesis Newton

DAN Newton terpaksa hipotesis tentang kewujudan eter tertentu yang kononnya memenuhi seluruh Alam Semesta. Pada tahun 1675, beliau menjelaskan tarikan kepada Bumi dengan fakta bahawa eter, yang memenuhi seluruh Alam Semesta, bergegas dalam aliran berterusan ke pusat Bumi, menangkap semua objek dalam pergerakan ini dan mencipta daya graviti. Aliran eter yang sama mengalir ke arah Matahari dan, membawa planet dan komet bersamanya, memastikan trajektori elips mereka...

Ini bukanlah hipotesis yang sangat meyakinkan, walaupun ia benar-benar logik secara matematik. Tetapi kemudian, pada tahun 1679, Newton mencipta hipotesis baru yang menerangkan mekanisme graviti. Kali ini dia memberikan eter sifat mempunyai kepekatan yang berbeza berhampiran planet dan jauh dari mereka. Semakin jauh dari pusat planet, semakin tumpat eter itu. Dan ia mempunyai sifat memerah keluar semua badan material dari lapisan yang lebih padat kepada lapisan yang kurang padat. Dan semua jasad dihimpit keluar ke permukaan Bumi.

Pada tahun 1706, Newton dengan tegas menafikan kewujudan eter. Pada tahun 1717, dia kembali kepada hipotesis penyemperitan eter.

Otak cemerlang Newton bergelut untuk menyelesaikan misteri besar itu dan tidak menemuinya. Ini menjelaskan lontaran tajam dari sisi ke sisi. Newton suka berkata:

Saya tidak membuat hipotesis.

Dan walaupun, sebaik sahaja kami dapat mengesahkan, ini tidak sepenuhnya benar, sesuatu yang lain boleh dinyatakan dengan pasti: Newton tahu cara membezakan dengan jelas antara perkara yang tidak dapat dipertikaikan dan hipotesis yang tidak mantap dan kontroversi. Dan dalam "Prinsip" terdapat formula untuk undang-undang besar, tetapi tidak ada percubaan untuk menjelaskan mekanismenya.
Ahli fizik yang hebat mewariskan teka-teki ini kepada lelaki masa depan. Beliau meninggal dunia pada tahun 1727.
Ia tidak dapat diselesaikan sehingga hari ini.

Perbincangan tentang intipati fizikal hukum Newton mengambil masa dua abad. Dan mungkin perbincangan ini tidak akan menyentuh intipati undang-undang jika ia menjawab dengan tepat semua soalan yang diajukan mengenainya.

Tetapi hakikatnya, lama-kelamaan ternyata undang-undang ini tidak universal. Bahawa ada kes apabila dia tidak dapat menjelaskan fenomena ini atau itu. Mari beri contoh.

Daya graviti universal dalam pengiraan Seeliger

Yang pertama ialah paradoks Seeliger. Memandangkan Alam Semesta tidak terhingga dan dipenuhi secara seragam dengan jirim, Seeliger cuba mengira, mengikut undang-undang Newton, daya graviti sejagat yang dicipta oleh keseluruhan jisim besar tak terhingga Alam Semesta tak terhingga pada satu ketika.

Ini bukanlah satu tugas yang mudah dari sudut matematik tulen. Setelah mengatasi semua kesukaran transformasi yang paling kompleks, Seeliger menetapkan bahawa daya graviti universal yang dikehendaki adalah berkadar dengan jejari Alam Semesta. Dan oleh kerana jejari ini sama dengan infiniti, maka daya graviti mestilah besar yang tidak terhingga. Walau bagaimanapun, dalam amalan kita tidak memerhatikan ini. Ini bermakna bahawa undang-undang graviti universal tidak terpakai kepada seluruh Alam Semesta.

Walau bagaimanapun, penjelasan lain untuk paradoks adalah mungkin. Sebagai contoh, kita boleh mengandaikan bahawa jirim tidak memenuhi seluruh Alam Semesta secara seragam, tetapi ketumpatannya beransur-ansur berkurangan dan, akhirnya, di suatu tempat yang sangat jauh tidak ada jirim sama sekali. Tetapi membayangkan gambar sedemikian bermakna mengakui kemungkinan kewujudan ruang tanpa jirim, yang secara amnya tidak masuk akal.

Kita boleh mengandaikan bahawa daya graviti universal melemah lebih cepat daripada kuasa dua jarak bertambah. Tetapi ini mempersoalkan keharmonian undang-undang Newton yang menakjubkan. Tidak, dan penjelasan ini tidak memuaskan para saintis. Paradoks tetap paradoks.

Pemerhatian pergerakan Mercury

Fakta lain, tindakan daya graviti universal, tidak dijelaskan oleh undang-undang Newton, dibawa pemerhatian pergerakan Mercury- paling dekat dengan planet ini. Pengiraan yang tepat menggunakan hukum Newton menunjukkan bahawa perhelion - titik elips sepanjang Utarid bergerak paling hampir dengan Matahari - harus beralih sebanyak 531 saat lengkok setiap 100 tahun.

Dan ahli astronomi telah menentukan bahawa anjakan ini adalah sama dengan 573 saat lengkok. Lebihan ini - 42 saat arka - juga tidak dapat dijelaskan oleh saintis, hanya menggunakan formula yang timbul daripada hukum Newton.

Menjelaskan paradoks Seeliger, peralihan perihelion Mercury, dan banyak lagi fenomena paradoks dan fakta yang tidak dapat dijelaskan Albert Einstein, salah seorang ahli fizik terhebat, jika bukan ahli fizik terhebat sepanjang zaman. Antara perkara kecil yang menjengkelkan ialah persoalan angin halus.

Eksperimen Albert Michelson

Nampaknya soalan ini tidak langsung berkaitan dengan masalah graviti. Dia berkaitan dengan optik, kepada cahaya. Lebih tepat lagi, untuk menentukan kelajuannya.

Kelajuan cahaya pertama kali ditentukan oleh ahli astronomi Denmark Olaf Roemer, memerhatikan gerhana satelit Musytari. Ini berlaku pada tahun 1675.

ahli fizik Amerika Albert Michelson pada akhir abad ke-18, beliau menjalankan satu siri penentuan kelajuan cahaya di bawah keadaan daratan, menggunakan radas yang direka bentuknya.

Pada tahun 1927, dia memberikan kelajuan cahaya nilai 299796 + 4 km/s - ini adalah ketepatan yang sangat baik untuk masa itu. Tetapi maksudnya berbeza. Pada tahun 1880, dia memutuskan untuk meneroka angin halus. Dia akhirnya mahu mewujudkan kewujudan eter itu, yang kehadirannya mereka cuba menerangkan kedua-dua penghantaran interaksi graviti dan penghantaran gelombang cahaya.

Michelson mungkin ahli eksperimen yang paling luar biasa pada zamannya. Dia mempunyai peralatan yang sangat baik. Dan dia hampir pasti akan berjaya.

Intipati pengalaman

Pengalaman dimaksudkan dengan cara ini. Bumi bergerak dalam orbitnya pada kelajuan kira-kira 30 km/s. Bergerak melalui eter. Ini bermakna kelajuan cahaya dari sumber yang berdiri di hadapan penerima berbanding dengan pergerakan Bumi mestilah lebih besar daripada dari sumber yang berdiri di sisi lain. Dalam kes pertama, kelajuan angin eterik mesti ditambah kepada kelajuan cahaya; dalam kes kedua, kelajuan cahaya mesti berkurangan dengan jumlah ini.

Sudah tentu, kelajuan orbit Bumi mengelilingi Matahari hanya sepersepuluh ribu kelajuan cahaya. Sangat sukar untuk mengesan istilah kecil itu, tetapi bukan tanpa alasan Michelson digelar raja ketepatan. Dia menggunakan kaedah yang bijak untuk menangkap perbezaan "halus" dalam kelajuan sinar cahaya.

Dia membelah rasuk itu kepada dua aliran yang sama dan mengarahkannya ke arah yang saling berserenjang: di sepanjang meridian dan di sepanjang selari. Setelah dipantulkan dari cermin, sinar itu kembali. Jika rasuk yang bergerak sepanjang selari dipengaruhi oleh angin halus, apabila ia ditambah pada rasuk meridional, pinggiran gangguan akan muncul, dan gelombang kedua-dua rasuk akan keluar dari fasa.

Walau bagaimanapun, adalah sukar bagi Michelson untuk mengukur laluan kedua-dua sinar dengan ketepatan yang begitu tinggi supaya ia benar-benar serupa. Jadi dia membina radas supaya tidak ada pinggiran gangguan, dan kemudian memutarnya 90 darjah.

Sinar meridional menjadi latitudin dan begitu juga sebaliknya. Sekiranya terdapat angin eterik, jalur hitam dan terang akan muncul di bawah kanta mata! Tetapi mereka tidak berada di sana. Mungkin, apabila memusing radas, saintis itu menggerakkannya.

Dia memasangnya pada tengah hari dan mengamankannya. Lagipun, sebagai tambahan kepada fakta bahawa ia juga berputar di sekitar paksi. Oleh itu, pada masa yang berlainan dalam sehari, pancaran latitud menduduki kedudukan yang berbeza berbanding dengan angin halus yang akan datang. Kini, apabila peranti itu tidak bergerak, seseorang boleh yakin dengan ketepatan percubaan.

Tiada gangguan lagi. Eksperimen itu dijalankan berkali-kali, dan Michelson, dan dengannya semua ahli fizik pada masa itu, kagum. Tiada angin halus dikesan! Cahaya bergerak ke semua arah pada kelajuan yang sama!

Tiada siapa yang dapat menjelaskan perkara ini. Michelson mengulangi percubaan berulang kali, menambah baik peralatan, dan akhirnya mencapai ketepatan pengukuran yang hampir luar biasa, susunan magnitud yang lebih besar daripada apa yang diperlukan untuk kejayaan eksperimen. Dan sekali lagi tiada apa-apa!

Eksperimen Albert Einstein

Langkah besar seterusnya pengetahuan tentang daya graviti sejagat lakukan Albert Einstein.
Albert Einstein pernah ditanya:

Bagaimanakah anda sampai pada teori relativiti khas anda? Dalam keadaan apakah idea bernas itu menyerang anda? Saintis itu menjawab: "Saya selalu membayangkan bahawa ini adalah kesnya."

Mungkin dia tidak mahu berterus terang, mungkin dia mahu menyingkirkan teman bicaranya yang menjengkelkan. Tetapi sukar untuk membayangkan bahawa konsep hubungan antara masa, ruang dan kelajuan yang ditemui oleh Einstein adalah semula jadi.

Tidak, sudah tentu, mula-mula satu tekaan melintas, terang seperti kilat. Kemudian perkembangannya bermula. Tidak, tiada percanggahan dengan fenomena yang diketahui. Dan kemudian lima halaman itu, diisi dengan formula, muncul yang diterbitkan dalam jurnal fizik. Halaman yang membuka era baharu dalam fizik.

Bayangkan sebuah kapal bintang terbang di angkasa. Biar kami memberi amaran kepada anda dengan segera: kapal luar angkasa itu sangat unik, jenis yang anda tidak pernah baca dalam cerita fiksyen sains. Panjangnya ialah 300 ribu kilometer, dan kelajuannya, katakanlah, 240 ribu km/saat. Dan kapal angkasa ini terbang melepasi salah satu platform perantaraan di angkasa, tanpa berhenti di situ. Pada kelajuan penuh.

Salah seorang penumpangnya berdiri di geladak kapal angkasa dengan jam tangan. Dan anda dan saya, pembaca, berdiri di atas platform - panjangnya mesti sepadan dengan saiz kapal luar angkasa, iaitu 300 ribu kilometer, kerana jika tidak, ia tidak akan dapat mendarat di atasnya. Dan kami juga mempunyai jam tangan di tangan kami.

Kami perhatikan: pada ketika itu, apabila hidung kapal angkasa itu sampai ke pinggir belakang platform kami, tanglung menyala di atasnya, menerangi ruang di sekelilingnya. Sesaat kemudian, pancaran cahaya mencapai tepi hadapan platform kami. Kami tidak mempunyai keraguan tentang ini, kerana kami tahu kelajuan cahaya, dan kami berjaya mengesan dengan tepat momen yang sepadan pada jam. Dan di kapal angkasa...

Tetapi sebuah kapal bintang juga terbang ke arah pancaran cahaya. Dan kami pasti melihat bahawa cahaya itu menerangi buritannya ketika ia berada di suatu tempat berhampiran tengah platform. Kami pasti melihat bahawa pancaran cahaya tidak bergerak 300 ribu kilometer dari haluan ke buritan kapal.

Tetapi penumpang di dek kapal luar angkasa pasti akan sesuatu yang lain. Mereka yakin rasuk mereka meliputi keseluruhan jarak dari haluan ke buritan sejauh 300 ribu kilometer. Lagipun, dia menghabiskan satu saat untuk perkara ini. Mereka juga mengesan ini dengan tepat pada jam tangan mereka. Dan bagaimana mungkin sebaliknya: selepas semua, kelajuan cahaya tidak bergantung pada kelajuan sumber...

Bagaimana begitu? Kami melihat satu perkara dari platform pegun, dan mereka melihat sesuatu yang lain di geladak kapal luar angkasa? Apa masalahnya?

Teori relativiti Einstein

Ia harus diperhatikan dengan segera: Teori relativiti Einstein pada pandangan pertama, ia benar-benar bercanggah dengan pemahaman kita tentang struktur dunia. Kita boleh mengatakan bahawa ia juga bercanggah dengan akal sehat, kerana kita biasa mewakilinya. Ini telah berlaku lebih daripada sekali dalam sejarah sains.

Tetapi penemuan bentuk sfera Bumi juga bercanggah dengan akal sehat. Bagaimana orang boleh hidup di seberang dan tidak jatuh ke dalam jurang?

Bagi kami, sfera Bumi adalah fakta yang tidak diragui, dan dari sudut pandangan akal, sebarang andaian lain adalah tidak masuk akal dan liar. Tetapi mundur selangkah dari masa anda, bayangkan penampilan pertama idea ini, dan menjadi jelas betapa sukarnya untuk diterima.

Nah, adakah lebih mudah untuk mengakui bahawa Bumi tidak bergerak, tetapi terbang sepanjang trajektorinya berpuluh-puluh kali lebih pantas daripada bola meriam?

Ini semua adalah kegagalan akal sehat. Itulah sebabnya ahli fizik moden tidak pernah merujuk kepadanya.

Sekarang mari kita kembali kepada teori relativiti khas. Dunia pertama kali mengetahui tentangnya pada tahun 1905 daripada artikel yang ditandatangani oleh nama yang kurang dikenali - Albert Einstein. Dan dia baru berusia 26 tahun ketika itu.

Einstein membuat andaian yang sangat mudah dan logik dari paradoks ini: dari sudut pandangan pemerhati di platform, lebih sedikit masa berlalu dalam gerabak bergerak daripada yang diukur oleh jam tangan anda. Di dalam gerabak, peredaran masa semakin perlahan berbanding masa di pelantar pegun.

Perkara yang benar-benar menakjubkan secara logik mengalir dari andaian ini. Ternyata seseorang yang akan bekerja di atas trem, berbanding dengan pejalan kaki yang berjalan dengan cara yang sama, bukan sahaja menjimatkan masa kerana kelajuan, tetapi ia juga menjadi lebih perlahan untuknya.

Walau bagaimanapun, jangan cuba untuk mengekalkan keremajaan abadi dengan cara ini: walaupun anda menjadi pemandu gerabak dan menghabiskan satu pertiga daripada hidup anda di atas trem, dalam 30 tahun anda akan mendapat hampir tidak lebih daripada satu juta saat. Untuk keuntungan dalam masa menjadi ketara, anda perlu bergerak pada kelajuan yang hampir dengan kelajuan cahaya.

Ternyata peningkatan kelajuan badan dicerminkan dalam jisim mereka. Semakin hampir kelajuan jasad dengan kelajuan cahaya, semakin besar jisimnya. Apabila kelajuan jasad adalah sama dengan kelajuan cahaya, jisimnya adalah sama dengan infiniti, iaitu ia lebih besar daripada jisim Bumi, Matahari, Galaksi, seluruh Alam Semesta kita... Ini adalah jisim yang boleh tertumpu pada batu buntar mudah, mempercepatkannya ke kelajuan
Sveta!

Ini mengenakan had yang tidak membenarkan mana-mana badan material untuk membangunkan kelajuan yang sama dengan kelajuan cahaya. Lagipun, apabila jisim bertambah, ia menjadi semakin sukar untuk mempercepatkannya. Dan jisim tak terhingga tidak boleh dialihkan dari tempatnya oleh sebarang daya.

Walau bagaimanapun, alam semula jadi telah membuat pengecualian yang sangat penting kepada undang-undang ini untuk seluruh kelas zarah. Sebagai contoh, untuk foton. Mereka boleh bergerak pada kelajuan cahaya. Lebih tepat lagi, mereka tidak boleh bergerak pada kelajuan lain. Tidak terfikir untuk membayangkan foton yang tidak bergerak.

Apabila pegun, ia tidak mempunyai jisim. Neutrino juga tidak mempunyai jisim rehat, dan mereka juga dikutuk untuk penerbangan tidak terkawal yang kekal melalui angkasa pada kelajuan maksimum yang mungkin di Alam Semesta kita, tanpa memotong cahaya atau ketinggalan di belakangnya.

Tidakkah benar bahawa setiap akibat daripada teori relativiti khas yang telah kami senaraikan adalah mengejutkan dan paradoks! Dan masing-masing, tentu saja, bercanggah dengan "akal sehat"!

Tetapi inilah yang menarik: bukan dalam bentuk khusus mereka, tetapi sebagai kedudukan falsafah yang luas, semua akibat yang menakjubkan ini telah diramalkan oleh pengasas materialisme dialektik. Apakah yang ditunjukkan oleh keputusan ini? Mengenai sambungan yang menghubungkan tenaga dan jisim, jisim dan kelajuan, kelajuan dan masa, kelajuan dan panjang objek yang bergerak...

Penemuan Einstein tentang saling kebergantungan, seperti simen (lebih terperinci:), menghubungkan bersama tetulang, atau batu asas, menyatukan perkara dan fenomena yang sebelum ini kelihatan bebas antara satu sama lain dan mencipta asas yang, buat pertama kalinya dalam sejarah sains , nampaknya boleh membina sebuah bangunan yang harmoni. Bangunan ini adalah idea tentang cara Alam Semesta kita berfungsi.

Tetapi pertama, sekurang-kurangnya beberapa perkataan tentang teori umum relativiti, juga dicipta oleh Albert Einstein.

Albert Einstein

Nama ini - teori relativiti umum - tidak begitu sesuai dengan kandungan teori yang akan dibincangkan. Ia mewujudkan saling kebergantungan antara ruang dan jirim. Nampaknya lebih tepat untuk memanggilnya teori ruang-masa, atau teori graviti.

Tetapi nama ini telah menjadi sangat berkait dengan teori Einstein sehingga menimbulkan persoalan untuk menggantikannya kini kelihatan tidak senonoh kepada ramai saintis.

Teori relativiti umum mewujudkan saling kebergantungan antara jirim dan masa dan ruang yang mengandunginya. Ternyata ruang dan masa bukan sahaja tidak dapat dibayangkan wujud secara berasingan daripada jirim, malah sifatnya juga bergantung kepada perkara yang mengisinya.

Titik permulaan untuk penaakulan

Oleh itu, kami hanya boleh menunjukkan titik permulaan dan memberikan beberapa kesimpulan penting.

Pada permulaan perjalanan ruang angkasa, malapetaka yang tidak dijangka memusnahkan perpustakaan, koleksi filem dan lain-lain repositori minda dan ingatan orang yang terbang melalui angkasa. Dan sifat planet asli telah dilupakan dalam perubahan berabad-abad. Malah undang-undang graviti sejagat dilupakan, kerana roket itu terbang di ruang antara galaksi, di mana ia hampir tidak dirasai.

Walau bagaimanapun, enjin kapal berfungsi dengan baik, dan bekalan tenaga dalam bateri boleh dikatakan tidak terhad. Selalunya kapal bergerak dengan inersia, dan penduduknya terbiasa dengan tanpa berat. Tetapi kadangkala mereka menghidupkan enjin dan memperlahankan atau mempercepatkan pergerakan kapal. Apabila muncung jet menyala ke dalam kekosongan dengan nyalaan tidak berwarna dan kapal bergerak dengan kadar yang dipercepatkan, penduduk merasakan bahawa badan mereka menjadi berat, mereka terpaksa berjalan mengelilingi kapal, dan tidak terbang di sepanjang koridor.

Dan kini penerbangan hampir siap. Kapal itu terbang ke salah satu bintang dan jatuh ke orbit planet yang paling sesuai. Kapal angkasa pergi ke luar, berjalan di atas tanah yang diliputi kehijauan segar, terus-menerus mengalami perasaan berat yang sama, biasa sejak kapal itu bergerak dengan laju yang dipercepatkan.

Tetapi planet ini bergerak sama rata. Ia tidak boleh terbang ke arah mereka dengan pecutan malar 9.8 m/sec2! Dan mereka mempunyai andaian pertama bahawa medan graviti (daya graviti) dan pecutan memberikan kesan yang sama, dan mungkin mempunyai sifat yang sama.

Tiada seorang pun daripada orang sezaman kita yang berada dalam penerbangan yang begitu panjang, tetapi ramai yang merasakan fenomena "berat" dan "ringan" badan mereka. Walaupun lif biasa, apabila ia bergerak pada kadar yang dipercepatkan, mewujudkan perasaan ini. Apabila turun, anda merasakan kehilangan berat badan secara tiba-tiba apabila naik, sebaliknya, lantai menekan kaki anda dengan kekuatan yang lebih besar daripada biasa.

Tetapi satu perasaan tidak membuktikan apa-apa. Lagipun, sensasi cuba meyakinkan kita bahawa Matahari bergerak melintasi langit mengelilingi Bumi yang tidak bergerak, bahawa semua bintang dan planet berada pada jarak yang sama dari kita, di cakrawala, dsb.

Para saintis telah menundukkan sensasi kepada ujian eksperimen. Newton juga memikirkan identiti aneh kedua-dua fenomena itu. Dia cuba memberi mereka ciri berangka. Setelah mengukur graviti dan , dia yakin bahawa nilai mereka sentiasa sama dengan satu sama lain.

Dia membuat pendulum loji perintis daripada semua jenis bahan: perak, plumbum, kaca, garam, kayu, air, emas, pasir, gandum. Hasilnya adalah sama.

Prinsip kesetaraan, yang kita bicarakan, terletak pada asas teori relativiti umum, walaupun tafsiran moden teori itu tidak lagi memerlukan prinsip ini. Melangkau kesimpulan matematik yang mengikuti dari prinsip ini, mari kita bergerak terus ke beberapa akibat dari teori relativiti umum.

Kehadiran jisim jisim yang besar sangat mempengaruhi ruang sekeliling. Ia membawa kepada perubahan sedemikian di dalamnya yang boleh ditakrifkan sebagai heterogeniti ruang. Ketidakhomogenan ini mengarahkan pergerakan mana-mana jisim yang mendapati diri mereka berhampiran badan menarik.

Biasanya mereka menggunakan analogi ini. Bayangkan kanvas diregangkan rapat pada bingkai selari dengan permukaan bumi. Letakkan beban berat di atasnya. Ini akan menjadi jisim menarik kami yang besar. Ia, sudah tentu, akan membengkokkan kanvas dan berakhir dengan beberapa jenis kemurungan. Sekarang gulungkan bola di sepanjang kanvas ini supaya bahagian laluannya terletak di sebelah jisim menarik. Bergantung pada cara bola dilancarkan, terdapat tiga pilihan yang mungkin.

1. Bola akan terbang cukup jauh dari lekukan yang dicipta oleh pesongan kanvas dan tidak akan mengubah pergerakannya.
2. Bola akan menyentuh kemurungan, dan garisan pergerakannya akan membengkok ke arah jisim menarik.
3. Bola akan jatuh ke dalam lubang ini, tidak akan dapat keluar daripadanya, dan akan membuat satu atau dua pusingan mengelilingi jisim graviti.

Bukankah benar bahawa pilihan ketiga dengan sangat cantik memodelkan tangkapan oleh bintang atau planet benda asing yang terbang secara tidak sengaja ke medan tarikan mereka?

Dan kes kedua ialah lenturan trajektori badan yang terbang pada kelajuan yang lebih besar daripada kelajuan tangkapan yang mungkin! Kes pertama adalah serupa dengan terbang di luar jangkauan praktikal medan graviti. Ya, tepat praktikal, kerana secara teorinya medan graviti tidak terhad.

Sudah tentu, ini adalah analogi yang sangat jauh, terutamanya kerana tiada siapa yang benar-benar dapat membayangkan pesongan ruang tiga dimensi kita. Tiada siapa yang tahu apa maksud fizikal pesongan ini, atau kelengkungan, seperti yang sering mereka katakan.

Daripada teori relativiti umum, ia mengikuti bahawa mana-mana jasad material boleh bergerak dalam medan graviti hanya di sepanjang garis melengkung. Hanya khususnya, kes-kes khas lengkung bertukar menjadi garis lurus.

Sinar cahaya juga mematuhi peraturan ini. Lagipun, ia terdiri daripada foton yang mempunyai jisim tertentu dalam penerbangan. Dan medan graviti memberi pengaruh ke atasnya, sama seperti pada molekul, asteroid atau planet.

Satu lagi kesimpulan penting ialah medan graviti juga mengubah peredaran masa. Berhampiran jisim menarik yang besar, dalam medan graviti kuat yang dihasilkannya, peredaran masa sepatutnya lebih perlahan daripada jauh daripadanya.

Anda lihat, teori relativiti umum penuh dengan kesimpulan paradoks yang sekali lagi boleh membatalkan idea "akal sehat" kita!

Keruntuhan graviti

Mari kita bercakap tentang fenomena menakjubkan yang mempunyai watak kosmik - keruntuhan graviti (mampatan bencana). Fenomena ini berlaku dalam pengumpulan jirim yang sangat besar, di mana daya graviti mencapai magnitud yang begitu besar sehinggakan tiada daya lain yang wujud dalam alam semula jadi dapat menahannya.

Ingat formula terkenal Newton: semakin kecil kuasa dua jarak antara jasad graviti, semakin besar daya graviti. Oleh itu, semakin padat pembentukan bahan, semakin kecil saiznya, semakin cepat daya graviti meningkat, semakin tidak dapat dielakkan pelukan merosakkan mereka.

Terdapat teknik licik yang menggunakan alam semula jadi melawan pemampatan jirim yang kelihatan tidak terhad. Untuk melakukan ini, ia menghentikan peredaran masa dalam sfera tindakan daya graviti supergergasi, dan jisim jirim yang terikat seolah-olah dimatikan dari Alam Semesta kita, beku dalam tidur lesu yang aneh.

Yang pertama daripada "lubang hitam" ini di angkasa mungkin telah ditemui. Menurut andaian saintis Soviet O. Kh Guseinov dan A. Sh Novruzova, ia adalah Delta Gemini - bintang berganda dengan satu komponen yang tidak kelihatan.

Komponen yang boleh dilihat mempunyai jisim 1.8 suria, dan "sahabat" yang tidak kelihatan sepatutnya empat kali lebih besar daripada yang kelihatan, mengikut pengiraan. Tetapi tidak ada kesannya: mustahil untuk melihat penciptaan alam yang paling menakjubkan, "lubang hitam".

Saintis Soviet Profesor K.P. Stanyukovich, seperti yang mereka katakan, "di hujung penanya," melalui pembinaan teori semata-mata, menunjukkan bahawa zarah "bahan beku" boleh menjadi sangat pelbagai dalam saiz.

• Pembentukan gergasinya adalah mungkin, serupa dengan quasar, secara berterusan memancarkan tenaga sebanyak semua 100 bilion bintang Galaxy kita.
• Rumpun yang lebih sederhana, sama dengan hanya beberapa jisim suria, adalah mungkin. Kedua-dua objek boleh timbul sendiri daripada perkara biasa, tidak tidur.
• Dan pembentukan kelas yang sama sekali berbeza adalah mungkin, setanding dalam jisim dengan zarah asas.

Agar mereka timbul, perkara yang membentuk mereka mesti terlebih dahulu tertakluk kepada tekanan gergasi dan didorong ke dalam had sfera Schwarzschild - sfera di mana masa berhenti sepenuhnya untuk pemerhati luar. Dan walaupun selepas ini tekanan dikeluarkan, zarah-zarah yang masanya telah berhenti akan terus wujud secara bebas daripada Alam Semesta kita.

Plankeons

Plankeon ialah kelas zarah yang benar-benar istimewa. Mereka mempunyai, menurut K. P. Stanyukovich, harta yang sangat menarik: mereka membawa bahan dalam bentuk yang tidak berubah, seperti berjuta-juta dan berbilion tahun yang lalu. Melihat ke dalam plankeon, kita akan dapat melihat jirim seperti pada saat kelahiran Alam Semesta kita. Mengikut pengiraan teori, terdapat kira-kira 10 80 papan di Alam Semesta, kira-kira satu papan dalam kubus ruang dengan sisi 10 sentimeter. Dengan cara ini, pada masa yang sama dengan Stanyukovich dan (secara bebas daripadanya), hipotesis mengenai plankeon dikemukakan oleh Academician M.A. Markov Hanya Markov yang memberi mereka nama yang berbeza - maksim.

Seseorang boleh cuba menerangkan transformasi zarah asas yang kadangkala paradoks menggunakan sifat khas plankeon. Adalah diketahui bahawa apabila dua zarah berlanggar, serpihan tidak pernah terbentuk, tetapi zarah asas lain timbul. Ini benar-benar menakjubkan: dalam dunia biasa, memecahkan pasu, kita tidak akan mendapat cawan penuh atau bahkan roset. Tetapi andaikan di kedalaman setiap zarah asas terdapat plankeon yang tersembunyi, satu atau beberapa, dan kadang-kadang banyak plankeon.

Pada saat perlanggaran zarah, "beg" plankeon yang terikat rapat terbuka sedikit, beberapa zarah akan "jatuh" ke dalamnya, dan sebagai balasannya, zarah yang kita anggap timbul semasa perlanggaran akan "muncul". Pada masa yang sama, plankeon, seperti akauntan yang bijak, akan memastikan semua "undang-undang pemuliharaan" diterima dalam dunia zarah asas.
Nah, apakah kaitan mekanisme graviti sejagat dengannya?

"Bertanggungjawab" untuk graviti, menurut hipotesis K. P. Stanyukovich, adalah zarah-zarah kecil, yang dipanggil graviton, yang dipancarkan secara berterusan oleh zarah asas. Graviton adalah lebih kecil daripada yang kedua seperti serpihan debu yang menari dalam pancaran matahari lebih kecil daripada dunia.

Pelepasan graviti mematuhi beberapa undang-undang. Khususnya, mereka terbang dengan lebih mudah ke kawasan angkasa itu. Yang mengandungi lebih sedikit graviti. Ini bermakna jika terdapat dua jasad angkasa di angkasa, kedua-duanya akan memancarkan graviti secara dominan "ke luar", dalam arah yang bertentangan antara satu sama lain. Ini mewujudkan impuls yang menyebabkan badan mendekat dan menarik antara satu sama lain.

Artikel ini akan memberi tumpuan kepada sejarah penemuan hukum graviti universal. Di sini kita akan berkenalan dengan maklumat biografi dari kehidupan saintis yang menemui dogma fizikal ini, mempertimbangkan peruntukan utamanya, hubungan dengan graviti kuantum, perjalanan pembangunan dan banyak lagi.

Genius

Sir Isaac Newton ialah seorang saintis yang berasal dari England. Pada satu masa, dia menumpukan banyak perhatian dan usaha kepada sains seperti fizik dan matematik, dan juga membawa banyak perkara baru kepada mekanik dan astronomi. Dia berhak dianggap sebagai salah seorang pengasas pertama fizik dalam model klasiknya. Beliau ialah pengarang karya asas "Prinsip Matematik Falsafah Semula Jadi," di mana beliau membentangkan maklumat tentang tiga undang-undang mekanik dan undang-undang graviti sejagat. Isaac Newton meletakkan asas mekanik klasik dengan karya-karya ini. Dia juga membangunkan jenis integral, teori cahaya. Beliau juga membuat sumbangan besar kepada optik fizikal dan membangunkan banyak teori lain dalam fizik dan matematik.

Undang-undang

Undang-undang graviti sejagat dan sejarah penemuannya kembali ke masa lalu yang jauh Bentuk klasiknya ialah undang-undang yang menerangkan interaksi jenis graviti yang tidak melampaui kerangka mekanik.

Intipatinya ialah penunjuk daya F tujahan graviti yang timbul di antara 2 jasad atau titik jirim m1 dan m2, dipisahkan antara satu sama lain dengan jarak r tertentu, mengekalkan kekadaran berhubung dengan kedua-dua penunjuk jisim dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara badan:

F = G, di mana simbol G menandakan pemalar graviti bersamaan dengan 6.67408(31).10 -11 m 3 /kgf 2.

Graviti Newton

Sebelum mempertimbangkan sejarah penemuan undang-undang graviti sejagat, marilah kita membiasakan diri dengan lebih terperinci dengan ciri-ciri umumnya.

Dalam teori yang dicipta oleh Newton, semua badan dengan jisim yang besar harus menghasilkan medan khas di sekeliling mereka yang menarik objek lain kepada dirinya sendiri. Ia dipanggil medan graviti, dan ia mempunyai potensi.

Jasad dengan simetri sfera membentuk medan di luar dirinya, sama seperti yang dicipta oleh titik material dengan jisim yang sama yang terletak di tengah badan.

Arah lintasan titik sedemikian dalam medan graviti yang dicipta oleh jasad dengan jisim yang jauh lebih besar mematuhi objek alam semesta, seperti, sebagai contoh, planet atau komet, juga mematuhinya, bergerak sepanjang elips atau. hiperbola. Herotan yang dibuat oleh badan besar lain diambil kira menggunakan peruntukan teori gangguan.

Menganalisis ketepatan

Selepas Newton menemui hukum graviti universal, ia perlu diuji dan dibuktikan berkali-kali. Untuk tujuan ini, beberapa siri pengiraan dan pemerhatian telah dibuat. Setelah bersetuju dengan peruntukannya dan berdasarkan ketepatan penunjuknya, bentuk penilaian eksperimen berfungsi sebagai pengesahan yang jelas tentang relativiti am. Mengukur interaksi quadrupole badan yang berputar, tetapi antenanya kekal pegun, menunjukkan kepada kita bahawa proses peningkatan δ bergantung kepada potensi r -(1+δ), pada jarak beberapa meter dan berada dalam had (2.1±). 6.2) .10 -3 . Sebilangan pengesahan praktikal lain membenarkan undang-undang ini ditubuhkan dan mengambil satu bentuk, tanpa pengubahsuaian. Pada tahun 2007, dogma ini telah disemak semula pada jarak kurang daripada satu sentimeter (55 mikron-9.59 mm). Dengan mengambil kira kesilapan eksperimen, saintis meneliti julat jarak dan tidak menemui penyelewengan yang jelas dalam undang-undang ini.

Pemerhatian orbit Bulan berhubung dengan Bumi juga mengesahkan kesahihannya.

Ruang Euclidean

Teori graviti klasik Newton dikaitkan dengan ruang Euclidean. Kesamaan sebenar dengan ketepatan yang agak tinggi (10 -9) penunjuk ukuran jarak dalam penyebut kesamaan yang dibincangkan di atas menunjukkan kepada kita asas Euclidean bagi ruang mekanik Newtonian, dengan bentuk fizikal tiga dimensi. Pada titik jirim sedemikian, luas permukaan sfera mempunyai perkadaran yang tepat berkenaan dengan kuasa dua jejarinya.

Data daripada sejarah

Mari kita pertimbangkan sejarah ringkas penemuan hukum graviti sejagat.

Idea dikemukakan oleh saintis lain yang hidup sebelum Newton. Epicurus, Kepler, Descartes, Roberval, Gassendi, Huygens dan lain-lain memikirkannya. Kepler membuat hipotesis bahawa daya graviti adalah berkadar songsang dengan jarak dari Matahari dan memanjang hanya dalam satah ekliptik; menurut Descartes, ia adalah akibat daripada aktiviti vorteks dalam ketebalan eter. Terdapat beberapa tekaan yang mencerminkan tekaan yang betul tentang pergantungan pada jarak.

Sepucuk surat dari Newton kepada Halley mengandungi maklumat bahawa pendahulu Sir Isaac sendiri ialah Hooke, Wren dan Buyot Ismael. Walau bagaimanapun, sebelum beliau, tiada siapa yang dapat dengan jelas, menggunakan kaedah matematik, menghubungkan hukum graviti dan gerakan planet.

Sejarah penemuan undang-undang graviti sejagat berkait rapat dengan karya "Prinsip Matematik Falsafah Semula Jadi" (1687). Dalam karya ini, Newton dapat memperoleh undang-undang yang dipersoalkan berkat undang-undang empirikal Kepler, yang sudah diketahui pada masa itu. Dia menunjukkan kepada kita bahawa:

• bentuk pergerakan mana-mana planet yang kelihatan menunjukkan kehadiran daya pusat;
• daya tarikan jenis pusat membentuk orbit elips atau hiperbolik.

Mengenai teori Newton

Pemeriksaan sejarah ringkas penemuan hukum graviti universal juga boleh menunjukkan kita kepada beberapa perbezaan yang membezakannya daripada hipotesis sebelumnya. Newton bukan sahaja menerbitkan formula yang dicadangkan untuk fenomena yang sedang dipertimbangkan, tetapi juga mencadangkan model matematik secara keseluruhannya:

• kedudukan pada hukum graviti;
• peruntukan mengenai undang-undang usul;
• sistematik kaedah penyelidikan matematik.

Triad ini boleh mengkaji dengan tepat walaupun pergerakan objek angkasa yang paling kompleks, sekali gus mewujudkan asas untuk mekanik cakerawala. Sehingga Einstein memulakan kerjanya, model ini tidak memerlukan satu set pembetulan asas. Hanya alat matematik yang perlu dipertingkatkan dengan ketara.

Objek untuk perbincangan

Undang-undang yang ditemui dan terbukti sepanjang abad kelapan belas menjadi subjek perdebatan aktif yang terkenal dan pengesahan yang teliti. Walau bagaimanapun, abad itu berakhir dengan persetujuan umum dengan postulat dan pernyataannya. Menggunakan pengiraan undang-undang, adalah mungkin untuk menentukan dengan tepat laluan pergerakan badan di langit. Pengesahan langsung telah dijalankan pada tahun 1798. Dia melakukan ini menggunakan keseimbangan jenis kilasan dengan kepekaan yang tinggi. Dalam sejarah penemuan undang-undang universal graviti, adalah perlu untuk memberi tempat yang istimewa kepada tafsiran yang diperkenalkan oleh Poisson. Beliau membangunkan konsep potensi graviti dan persamaan Poisson, yang dengannya adalah mungkin untuk mengira potensi ini. Model jenis ini memungkinkan untuk mengkaji medan graviti dengan adanya pengagihan jirim yang sewenang-wenangnya.

Teori Newton mempunyai banyak kesukaran. Yang utama boleh dianggap sebagai tindakan jarak jauh yang tidak dapat dijelaskan. Adalah mustahil untuk menjawab dengan tepat persoalan bagaimana daya graviti dihantar melalui ruang vakum pada kelajuan tak terhingga.

"Evolusi" undang-undang

Dalam tempoh dua ratus tahun akan datang, dan lebih banyak lagi, ramai ahli fizik cuba mencadangkan pelbagai cara untuk memperbaiki teori Newton. Usaha ini berakhir dengan kejayaan pada tahun 1915, iaitu penciptaan Teori Umum Relativiti, yang dicipta oleh Einstein. Dia dapat mengatasi pelbagai kesukaran. Selaras dengan prinsip surat-menyurat, teori Newton ternyata menjadi penghampiran kepada permulaan kerja teori dalam bentuk yang lebih umum, yang boleh digunakan dalam keadaan tertentu:

1. Potensi sifat graviti tidak boleh terlalu besar dalam sistem yang dikaji. Sistem suria adalah contoh pematuhan kepada semua peraturan untuk pergerakan badan angkasa. Fenomena relativistik mendapati dirinya dalam manifestasi ketara peralihan perihelion.
2. Kelajuan pergerakan dalam kumpulan sistem ini adalah tidak ketara berbanding dengan kelajuan cahaya.

Bukti bahawa dalam medan graviti pegun yang lemah, pengiraan relativiti am dalam bentuk Newtonian ialah kehadiran potensi graviti skalar dalam medan pegun dengan ciri daya yang dinyatakan dengan lemah, yang mampu memenuhi syarat persamaan Poisson.

Skala kuantum

Walau bagaimanapun, dalam sejarah, baik penemuan saintifik undang-undang graviti universal, mahupun Teori Umum Relativiti tidak boleh berfungsi sebagai teori graviti terakhir, kerana kedua-duanya tidak menggambarkan proses jenis graviti pada skala kuantum dengan memuaskan. Percubaan untuk mencipta teori graviti kuantum adalah salah satu tugas terpenting fizik moden.

Dari sudut graviti kuantum, interaksi antara objek dicipta melalui pertukaran graviti maya. Selaras dengan prinsip ketidakpastian, potensi tenaga graviti maya adalah berkadar songsang dengan tempoh masa di mana ia wujud, dari titik pancaran oleh satu objek ke saat dalam masa di mana ia diserap oleh titik lain.

Memandangkan ini, ternyata pada skala jarak yang kecil interaksi jasad memerlukan pertukaran graviton jenis maya. Terima kasih kepada pertimbangan ini, adalah mungkin untuk menyimpulkan pernyataan tentang undang-undang potensi Newton dan pergantungannya mengikut indeks perkadaran songsang berkenaan dengan jarak. Analogi antara hukum Coulomb dan Newton dijelaskan oleh fakta bahawa berat graviti adalah sifar. Berat foton mempunyai makna yang sama.

Salah tanggapan

Dalam kurikulum sekolah, jawapan kepada soalan dari sejarah, bagaimana Newton menemui hukum graviti sejagat, adalah kisah buah epal yang jatuh. Menurut legenda ini, ia jatuh ke atas kepala saintis. Walau bagaimanapun, ini adalah salah tanggapan yang meluas, dan pada hakikatnya segala-galanya adalah mungkin tanpa kes kecederaan kepala yang mungkin berlaku. Newton sendiri kadangkala mengesahkan mitos ini, tetapi pada hakikatnya undang-undang itu bukanlah penemuan spontan dan tidak sesuai dengan pandangan seketika. Seperti yang telah ditulis di atas, ia telah dibangunkan untuk masa yang lama dan mula-mula dibentangkan dalam kerja-kerja "Prinsip Matematik", yang dikeluarkan kepada orang ramai pada tahun 1687.

DEFINISI

Hukum graviti universal ditemui oleh I. Newton:

Dua jasad menarik antara satu sama lain dengan , berkadar terus dengan hasil darabnya dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara keduanya:

Penerangan tentang hukum graviti sejagat

Pekali ialah pemalar graviti. Dalam sistem SI, pemalar graviti mempunyai makna:

Pemalar ini, seperti yang dapat dilihat, adalah sangat kecil, oleh itu daya graviti antara jasad dengan jisim kecil juga kecil dan praktikalnya tidak dirasai. Walau bagaimanapun, pergerakan badan kosmik sepenuhnya ditentukan oleh graviti. Kehadiran graviti sejagat atau, dengan kata lain, interaksi graviti menerangkan apa yang Bumi dan planet "disokong", dan mengapa mereka bergerak mengelilingi Matahari di sepanjang trajektori tertentu, dan tidak terbang darinya. Undang-undang graviti sejagat membolehkan kita menentukan banyak ciri badan angkasa - jisim planet, bintang, galaksi dan juga lubang hitam. Undang-undang ini memungkinkan untuk mengira orbit planet dengan ketepatan yang tinggi dan mencipta model matematik Alam Semesta.

Dengan menggunakan hukum graviti sejagat, halaju kosmik juga boleh dikira. Sebagai contoh, kelajuan minimum di mana jasad yang bergerak secara mendatar di atas permukaan Bumi tidak akan jatuh ke atasnya, tetapi akan bergerak dalam orbit bulat ialah 7.9 km/s (halaju melarikan diri pertama). Untuk meninggalkan Bumi, i.e. untuk mengatasi tarikan gravitinya, jasad mesti mempunyai kelajuan 11.2 km/s (halaju melarikan diri kedua).

Graviti adalah salah satu fenomena alam yang paling menakjubkan. Dengan ketiadaan daya graviti, kewujudan Alam Semesta akan menjadi mustahil; Graviti bertanggungjawab untuk banyak proses di Alam Semesta - kelahirannya, kewujudan perintah dan bukannya huru-hara. Sifat graviti masih belum difahami sepenuhnya. Sehingga kini, tiada siapa yang dapat membangunkan mekanisme dan model interaksi graviti yang baik.

Graviti

Satu kes khas manifestasi daya graviti ialah daya graviti.

Graviti sentiasa diarahkan menegak ke bawah (ke arah pusat Bumi).

Jika daya graviti bertindak ke atas jasad, maka jasad itu . Jenis pergerakan bergantung pada arah dan magnitud kelajuan awal.

Kami menghadapi kesan graviti setiap hari. , selepas beberapa ketika dia mendapati dirinya di atas tanah. Buku yang dilepaskan dari tangan jatuh ke bawah. Setelah melompat, seseorang tidak terbang ke angkasa lepas, tetapi jatuh ke tanah.

Memandangkan kejatuhan bebas jasad berhampiran permukaan Bumi akibat interaksi graviti badan ini dengan Bumi, kita boleh menulis:

dari mana datangnya pecutan jatuh bebas:

Pecutan graviti tidak bergantung kepada jisim badan, tetapi bergantung pada ketinggian badan di atas Bumi. Glob sedikit diratakan di kutub, jadi badan yang terletak berhampiran kutub terletak lebih dekat sedikit ke pusat Bumi. Dalam hal ini, pecutan graviti bergantung pada latitud kawasan: di kutub ia lebih besar sedikit daripada di khatulistiwa dan latitud lain (di khatulistiwa m/s, di khatulistiwa Kutub Utara m/s.

Formula yang sama membolehkan anda mencari pecutan graviti di permukaan mana-mana planet dengan jisim dan jejari.

Contoh penyelesaian masalah

CONTOH 1 (masalah mengenai "menimbang" Bumi)

Bersenam	Jejari Bumi ialah km, pecutan graviti di permukaan planet ialah m/s. Menggunakan data ini, anggarkan lebih kurang jisim Bumi.
Penyelesaian	Pecutan graviti di permukaan bumi: dari mana datangnya jisim bumi: Dalam sistem C, jejari Bumi m. Menggantikan nilai berangka kuantiti fizik ke dalam formula, kami menganggarkan jisim Bumi:
Jawab	Jisim bumi kg.

CONTOH 2

Bersenam

Satelit Bumi bergerak dalam orbit bulat pada ketinggian 1000 km dari permukaan Bumi. Pada kelajuan berapakah satelit bergerak? Berapa lamakah masa yang diambil oleh satelit untuk menyelesaikan satu revolusi mengelilingi Bumi?

Penyelesaian

Menurut , daya yang bertindak ke atas satelit dari Bumi adalah sama dengan hasil jisim satelit dan pecutan ia bergerak: Daya tarikan graviti bertindak pada satelit dari sisi bumi, yang, menurut undang-undang graviti universal, adalah sama dengan: di mana dan ialah jisim satelit dan Bumi, masing-masing. Oleh kerana satelit berada pada ketinggian tertentu di atas permukaan Bumi, jarak darinya ke pusat Bumi ialah: di manakah jejari Bumi.