човечеството от древни времена, за да мисля за това как е подредена по света.Защо тревата расте, защо слънцето грее, защо не можем да лети ... Последният, между другото, е винаги особено заинтересовани хора.Сега знаем, че причината за всичко - гравитацията.Какво е това и защо това явление е толкова важно по скалата на Вселената, ние разглеждаме днес.
Въведение
Изследователите открили, че всички масивни тела изпитват взаимно привличане един към друг.По-късно се оказа, че тази загадъчна сила причинява движението на небесните тела и техните постоянни орбити.В същата теория на гравитацията, формулирано от Исак Нютон гений, чиято хипотеза предопределя развитието на физиката в продължение на много векове напред.Той развива и продължи (макар и в съвсем различна посока) е учен Алберт Айнщайн - е един от най-великите умове на миналия век.
В продължение на векове, учените са наблюдавали привличането, опитвайки се да разберат и да го оценява.Накрая, през последните няколко десетилетия е в услуга на човечеството (в някакъв смисъл, разбира се), дори и такова нещо като гравитацията.Какво е това, какво е определението на този термин в съвременната наука?
научно определение
Ако учите делата на древните мислители, че е възможно да разберете, че латинската дума «gravitas» означава "тежест", "атракция".Днес, учените са наречени на универсалната и постоянно взаимодействие между материалните обекти.Ако тази сила е относително слаба, и действа само върху обекти, които се движат много по-бавно скоростта на светлината, то е приложимо за тях теорията на Нютон.Ако това не е така, трябва да използвате констатациите на Айнщайн.
Самото начало: В момента, естеството на тежестта не е напълно изяснен по принцип.Какво е това, че все още не са напълно присъства.
теории на Нютон и Айнщайн
Според класическата доктрина на Исак Нютон, всички тела се привличат помежду си със сила, пряко пропорционално на тяхната маса, е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието, което се намира между тях.Айнщайн твърди, че привличането между обектите се показва в случай на кривината на пространство и време (и кривината на пространство е възможно само ако тя има по въпроса).
, че това е много дълбока, но съвременните изследвания е показано й някои неточности.Днес се смята, че гравитацията се огъва пространството само пространство: време, можете да се забави и дори да спре, но реалността се променя не е потвърдено с формата на теория временно значение.Но тъй като класическата Einstein уравнение не осигурява дори има шанс, че областта ще продължи да влияе върху материята магнитно поле.
Колкото повече знаем закона за гравитацията (тежестта), математически израз на което е собственост на времето на Нютон:
\ [F = γ \ фракция [-1,2] {M_1 m_2} {R ^ 2} \]
Подγ се отнася до гравитационната константа (понякога символ G), чиято стойност се равнява на 6,67545 × 10-11 m³ / (кг · s²).
взаимодействие между елементарните частици
невероятната сложност на пространството около нас се дължи на един безкраен брой на елементарните частици в голяма степен.Между тях има и различни взаимодействия при тези нива, за което можем само да гадаем.Въпреки това, всички видове взаимодействия на елементарните частици помежду си са много различни по сила.
най-мощен от всички известни сили се свързват компонентите на атомното ядро.За да ги разделят, ще трябва да прекарат една наистина колосална количество енергия.Както електроните, те са "вързани" на ядрото само обикновен електромагнитно взаимодействие.За да го спре, понякога доста от енергията, която се появява в резултат на нормалната химична реакция.Гравитацията е (какво е това, което вече знаете) под формата на атоми и субатомни частици е най-лесният вид взаимодействие.
гравитационно поле в този случай е толкова слаб, че е трудно да си представим.Странно е, но движението на небесните тела, чието тегло понякога невъзможно да си представим ", следват" тези.Всичко това е възможно благодарение на две характеристики на гравитацията, които са особено изразени в случай на големи физически тела:
- разлика от атомната сила гравитационно привличане по-забележима на разстояние от обекта.По този начин, на Земята гравитацията запазва на нивата си, дори и на Луната, и подобна сила на орбитата на Юпитер лесно поддържа множество сателити, масата на всеки от които е сравнимо с Земята!
- Освен това, тя винаги гарантира привличането между обектите, разстоянието, тази сила е отслабена при ниска скорост.
образуване на повече или по-малко последователна теория на гравитацията е сравнително нова, и то е резултат от векове на наблюдение на движението на планетите и другите небесни тела.Проблемът по същество по-лесно от факта, че всички те се движат във вакуум, където просто няма други възможни взаимодействия.Галилей и Кеплер - двама видни астроном от времето, най-ценните си наблюдения са помогнали да се проправи пътя за нови открития.
Но голямата Исак Нютон е бил в състояние да се създаде първата теория на гравитацията, и да го изразя с математическа картографиране.Това е първият закон за гравитацията, математическа картографиране на която е даден по-горе.Заключения
на Нютон и някои от неговите предшественици
За разлика от други физически явления, които съществуват в света около нас, гравитацията се проявява винаги и навсякъде.Трябва да се разбере, че терминът "нулева гравитация", която често се среща в псевдо-научни среди, това не е вярно, че дори и безтегловността в космоса, не означава, че лице или космически кораб не е валидна привличане на масивен обект.
В допълнение, всички материални тела имат определено тегло, изразени като сила, която се прилага към тях, а ускорението, произведени от въздействието.
Така силата на гравитацията, е пропорционален на масата на обекти.Цифрово-програмно, могат да бъдат изразени получаване на продукта от масите на двете тела.Тази сила е строго се подчинява на обратния квадрата на разстоянието зависимост между обектите.Всичко друго взаимодействие доста различна в зависимост от разстоянието между двата органа.
Mass като крайъгълен камък на
масив от обекти, стана особено спорен момент, който е изграден около цялата съвременната теория за гравитацията и относителността на Айнщайн.Ако си спомняте втория закон на Нютон, вие вероятно знаете, че теглото е задължителен елемент на всяко физическо материално тяло.Това показва колко обекта ще се държат в случай на прилагане на сила към него, независимо от техния произход.
Тъй като цялото тяло (според Нютон) когато е изложена на външна сила ускорен, че масата определя колко голяма е тази ускорение.Помислете ясен пример.Представете си скутер и автобус, ако се приложи към тях точно същия ефект, те достигат различни ставки за неравностойна време.Всичко това се обяснява с теорията за гравитацията.
Каква е връзката на тегло и тежестта?
Говорейки на тежестта на масата на това явление играе роля напълно противоположна на тази, която играе по отношение на сила и ускорение на обекта.Това е основният източник на атракция.Ако да разгледаме двете тела и силата, с която те се привличат трети обект, който се намира на равни разстояния от първите две, съотношението на силите е равен на съотношението на масите на първите две обекти.По този начин, привлекателната сила е пряко пропорционално на телесното тегло.
Ако ние считаме, третия закон на Нютон, можем да се уверете, че той казва точно същото нещо.Гравитационната сила, която действа върху двете тела, разположени на равно разстояние от източника на атракцията е в пряка зависимост от масата на информационни обекти.В ежедневието ние говорим за силата, с която тялото е привлечен към повърхността на планетата, тъй като заглавието му.
обобщим.По този начин, теглото е тясно свързана с властта и ускорение.В същото време, той определя силата, която ще действа по привличането на тялото.
Удобства ускоряване на органи в гравитационно поле
Тази невероятна двойственост е причината, че в една и съща гравитационното поле на ускорение доста различни обекти е равен.Да предположим, че имаме две тела.Присвояване на един от тях много до Я, а друг - Z. И двата обекта са хвърлени на земята, където условията на свободното падане.
Как е отношението на силата на гравитацията?Това показва една проста математическа формула - Z / Z.Тук са само ускоряване, което получават в резултат на силата на гравитацията, ще бъдат едни и същи.Казано по-просто, ускорението, че тялото има поле гравитационното не зависи от неговите свойства.
Какво определя ускорението в случая, описан?
Това зависи само (!) От теглото на предмети, които създават тази област, както и отношението им.Двойната роля на масата и ускорението, равно на различни органи в гравитационно поле вече открих преди известно време.Тези явления имат следното заглавие: ". Принципът на еквивалентност"Този термин се подчертава още веднъж, че ускорението и инерцията често еквивалент (до известна степен, разбира се).
за значението на стойността на G
От училище физика Разбира се, ние не забравяйте, че земното ускорение на повърхността на нашата планета (Земята гравитацията) е 10 m / sek.² (9.8 разбира се, но за простота на изчисленията се използва тази стойност).По този начин, без да се вземат предвид съпротивление на въздуха (в значителна височина, когато разстоянието на падане), тогава ефектът получава, когато тялото се увеличава ускорение от 10 м / сек.всяка секунда.Така че, една книга, която е паднала от втория етаж на къщата, в края на своята мисия ще се движи със скорост от 30-40 м / сек.Казано по-просто, на 10 м / сек - това е "скоростта" на тежестта в рамките на Земята.
земно ускорение в литературата на физиката, посочен от писмо «г».Тъй като формата на земята до известна степен по-скоро като мандарина, от играта, стойността на това количество не е във всички области е същото.Така ускорението на полюсите по-горе, и по върховете на високите планини, тя става по-малък.
Дори и в добивната промишленост значителна роля се играе от гравитацията.Физиката на това явление понякога спестява много време.Така че, геолози са особено заинтересовани от съвършено точно определение на г, тъй като ви позволява да проучи изключителна точност и намирането на минерални залежи.Между другото, това прилича на формулата за гравитацията, в която ние разгледахме стойността играе роля?Ето го:
F = G х M1xM2 / R2
Забележка!В този случай, формулата предполага тежестта G «гравитационната константа", значението на които вече са дали по-горе.
По времето, Нютон формулира принципите, установени по-горе.Той знаеше, и единството и универсалността на гравитационната сила, но всички аспекти на този феномен, той не може да се опише.Тази чест спадна на Алберт Айнщайн, който е бил в състояние да обясни принципа на равностойност.Ето го човечеството дължи съвременното разбиране за природата на пространство-времето континуум.
теория на относителността, работата на Алберт Айнщайн
В момента на Исак Нютон вярвал, че отправна точка може да бъде представена под формата на някои трудни "пръти", чрез която определя позицията на тялото в пространствената координатна система.В същото време се предполага, че всички наблюдатели отбелязват, че тези координати ще бъдат в същия период от време.През тези години, това положение се счита за толкова очевидно, че не е направен опит да оспори или да го допълнят.Това е разбираемо, тъй като в рамките на нашата планета не отклонение в това правило не.
Айнщайн доказа, че точността на измерването ще бъде наистина значително, ако хипотетично часовник се движи много по-бавна скорост на светлината.Казано по-просто, ако един наблюдател, движещ се по-бавно от скоростта на светлината, ще последва двете събития, те се случват за него по същото време.Съответно, за втори наблюдател?чиято скорост е на същите или повече събития, могат да се появят в различни времена.
Но силата на тежестта, свързана с теорията на относителността?Нека отворим въпроса в детайли.
връзка между относителността и гравитационните сили
през последните години направи огромен брой открития в областта на субатомни частици.Все по-голяма увереност, че ние сме на път да открие най-крайната частица отвъд която не може да бъде смачкан нашия свят.Тя става все по-настоятелни нужда да знае как да засегне малките "тухлите" на нашата Вселена са основните сили, които са били отваряни, през миналия век, и дори по-рано.Особено тъжно, че самото естество на гравитацията все още не е обяснено.
Ето защо, след като Айнщайн, който е установил на "неспособността" на класическите Нютоновата механика в разглеждания район, учените са насочени към дадена пълна преосмисляне на предишни данни.До голяма степен претърпял ревизия и самата гравитация.Какво е това на нивото на субатомни частици?Има ли поне някаква стойност в тази невероятна многоизмерен свят?
просто решение?
първата мнозина Предполага се, че гравитацията на несъответствие Нютон и теорията на относителността може да се обясни просто една аналогия от областта на електродинамиката.Това би било възможно да се предположи, че гравитационното поле се разпространява като магнитно поле, то тогава е възможно да се обяви "медиатор" в взаимодействията на небесни тела, обяснява многото противоречия на старата и новата теория.Факт е, че след това ще бъдат разгледани относителната скорост на разпространение сили са били значително по-ниска светлина.Тъй като гравитацията и обвързани във времето?
По принцип самия Айнщайн замалко да се изгради релативистичната теория се основава на такива мнения, че само едно нещо възпрепятстван намеренията му.Никой от учените от онова време не са имали никаква информация, която би биха могли да помогнат определи "скоростта" на тежестта.Но имаше много информация, свързана с движението на големи маси.Както знаете, те просто го е признат източник на мощни гравитационни полета.
Large скорост окажат голямо въздействие върху телесното тегло, и то не ми хареса скоростта на взаимодействие и заряд.Колкото по-висока скорост, по-голяма тежест.Проблемът е, че последният е автоматично ще стане безкрайно, ако скоростта на движение на светлината или по-голяма.Така че Айнщайн до заключението, че не съществува гравитация, и област тензорно да се опише, които трябва да се използва много по-променливо.
Неговите последователи стигна до заключението, че тежестта и на практика не са свързани.Фактът, че тази много поле тензор може да действа от пространството, но в момента на удара, не мога.Въпреки това, блестящ физик Стивън Хокинг модерността има и друга гледна точка.Но това е друга история ...
