mensheid sinds de oudheid om na te denken over hoe de wereld wordt geregeld.Waarom is het gras groeit, waarom de zon schijnt, waarom kunnen we niet vliegen ... De laatste, overigens, is altijd vooral geïnteresseerd in mensen.We weten nu dat de oorzaak van alles - de zwaartekracht.Wat is het en waarom dit fenomeen is zo belangrijk op de schaal van het heelal, zijn we nu herzien.
Inleiding
Onderzoekers ontdekten dat alle massieve lichamen ervaring een wederzijdse aantrekkingskracht op elkaar.Later bleek dat deze mysterieuze kracht zorgt ervoor dat de beweging van de hemellichamen en hun constante banen.Diezelfde theorie van de zwaartekracht door Isaac Newton formuleerde een genie wiens hypothese vooraf de ontwikkeling van de natuurkunde voor vele eeuwen te komen.Hij ontwikkelde en bleef (zij het in een heel andere richting) is de wetenschapper Albert Einstein - is een van de grootste denkers van de vorige eeuw.
Eeuwenlang hebben wetenschappers de aantrekkelijkheid waargenomen, proberen te begrijpen en te meten.Ten slotte is in de laatste decennia is in dienst van de mensheid (in zekere zin, natuurlijk), zelfs zoiets als zwaartekracht.Wat is het, wat is de definitie van dit begrip in de moderne wetenschap?
wetenschappelijke definitie
Als je de werken van oude denkers te bestuderen, is het mogelijk om uit te vinden dat het Latijnse woord «gravitas» betekent "last", "bedrijf".Vandaag de dag hebben wetenschappers van de universele en permanente interactie tussen materiële lichamen genoemd.Als deze kracht is relatief zwak, en werkt alleen op objecten die bewegen veel langzamer snelheid van het licht, het is op hen van toepassing Newton's theorie.Als dat niet het geval is, moet u gebruik maken van de bevindingen van Einstein.
Outset: Op dit moment is de aard van de zwaartekracht niet volledig begrepen in principe.Wat is het, we zijn nog niet volledig aanwezig.
theorieën van Newton en Einstein
Volgens de klassieke leer van Isaac Newton, alle lichamen elkaar aantrekken met een kracht recht evenredig met hun massa, is omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand die ligt tussen hen.Einstein stelde dat de aantrekking tussen objecten weergegeven bij de kromming van ruimte en tijd (en de kromming van de ruimte is alleen mogelijk als het de materie).
dacht dat dit was erg diep, maar modern onderzoek heeft haar ook enige onnauwkeurigheid.Vandaag, wordt aangenomen dat de zwaartekracht buigt ruimte enige ruimte: tijd, kunt u vertragen of zelfs te stoppen, maar de realiteit is het veranderen van de vorm van een theorie tijdelijke kwestie is nog niet bevestigd.Maar omdat klassieke Einstein vergelijking geeft geen zelfs een kans dat het gebied blijft materie invloed op een magnetisch veld.
Hoe meer we weten van de wet van de zwaartekracht (zwaartekracht), de wiskundige uitdrukking van die eigendom is van de tijd van Newton:
\ [F = γ \ frac [-1,2] {M_1 M_2} {r ^ 2} \]
Underγ verwijst naar de valversnelling (soms het symbool G), waarvan de waarde gelijk is aan 6,67545 x 10-11 m³ / (kg · s²).
wisselwerking tussen elementaire deeltjes
ongelooflijke complexiteit van de ruimte om ons heen is grotendeels te wijten aan een oneindig aantal elementaire deeltjes.Tussen hen, zijn er ook verschillende interacties op die niveaus waarover we alleen maar kunnen raden.Echter, alle soorten van de wisselwerkingen van elementaire deeltjes onderling sterk variëren in kracht.
machtigste van alle bekende krachten bindt de onderdelen van de atoomkern.Om ze te scheiden, moet je echt een kolossale hoeveelheid energie te besteden.Als de elektronen, worden ze "gebonden" aan de kernel enige gewone elektromagnetische interactie.Om te stoppen, soms heel de energie die verschijnt als gevolg van de normale chemische reactie.Zwaartekracht is (wat het is, je al weet) in de vorm van atomen en subatomaire deeltjes is de eenvoudigste vorm van interactie.
zwaartekrachtveld in dit geval is zo zwak dat het moeilijk is voor te stellen.Vreemd genoeg, maar de beweging van de hemellichamen, waarvan het gewicht soms onmogelijk voor te stellen, "volgen" degenen.Dit alles is mogelijk dankzij twee kenmerken van de zwaartekracht, die bijzonder uitgesproken in het geval van grote fysieke lichamen:
- tegenstelling atomic force zwaartekracht meer merkbaar op een afstand van het object.Aldus zwaartekracht van de aarde blijft in zijn gebied, zelfs de maan, en een overeenkomstige concentratie van de baan van Jupiter gemakkelijk ondersteunt meerdere satellieten, de massa van elk vergelijkbaar is met de aarde!
- Bovendien zorgt altijd voor de aantrekkingskracht tussen objecten, de afstand, deze kracht wordt verzwakt bij lage snelheid.
vorming van een min of meer samenhangende gravitatietheorie betrekkelijk recent en is het resultaat van eeuwen van observatie van de beweging van de planeten en andere hemellichamen.Het probleem hoofdzaak eenvoudiger doordat zij allen in een vacuüm, waarbij er eenvoudigweg geen andere mogelijke interacties bewegen.Galileo en Kepler - twee prominente astronoom van de tijd zijn de meest waardevolle observaties geholpen om de weg vrij voor nieuwe ontdekkingen effenen.
Maar de grote Isaac Newton was in staat om de eerste theorie van de zwaartekracht te stellen en uit te drukken in wiskundige mapping.Het was de eerste wet van de zwaartekracht, wiskundige mapping waarvan hierboven gegeven.
conclusies van Newton en enkele van zijn voorgangers
tegenstelling tot andere fysische verschijnselen die bestaan in de wereld om ons heen, de zwaartekracht manifesteert zich altijd en overal.Er zij begrepen dat de term "zero gravity", die vaak in de pseudo-wetenschappelijke wereld is niet juist dat zelfs de gewichtloosheid in de ruimte betekent niet dat een persoon of een ruimtevaartuig is ongeldig attractie van een massief object.
Bovendien hoofdzaak lichamen een bepaald gewicht, uitgedrukt als een kracht die werd toegepast op hen en de versnelling bij de impact.
dus de zwaartekracht is evenredig met de massa van objecten.Numeriek, kunnen ze worden uitgedrukt ontvangt het product van de massa van de beide lichamen.Deze kracht is strikt gehoorzaamt het inverse kwadraat van de afstand afhankelijk tussen objecten.Alle andere interactie heel anders, afhankelijk van de afstand tussen de twee organen.
Massa als een hoeksteen van
array van objecten werd bijzonder controversieel punt, dat is opgebouwd rond de hele moderne theorie van de zwaartekracht en Einsteins relativiteitstheorie.Als je tweede wet van Newton herinneren, weet je waarschijnlijk dat het gewicht is een verplicht onderdeel van elke fysieke materiële lichaam.Het laat zien hoe het object zich bij toepassing van kracht daarop, ongeacht de oorsprong.
Aangezien alle lichaam (volgens Newton) bij blootstelling aan een externe kracht versneld, dat de massa bepaalt hoe groot deze versnelling.Overweeg een duidelijk voorbeeld.Stel je een scooter en een bus, indien toegepast om ze precies hetzelfde effect, ze verschillende tarieven voor ongelijke tijd bereikt.Dit alles wordt verklaard door de theorie van de zwaartekracht.
Wat is de relatie van het gewicht en de zwaartekracht?
gesproken zwaartekracht, de massa van dit verschijnsel speelt een rol volledig tegengesteld aan wat speelt met betrekking kracht en versnelling van het object.Dat is de voornaamste bron van aantrekking.Als je je beide organen en de kracht waarmee ze 3 object dat zich op gelijke afstand van de eerste twee trekken neemt de verhouding van de krachten is gelijk aan de verhouding van de massa van de eerste twee objecten.Aldus, de aantrekkingskracht is recht evenredig met het lichaamsgewicht.
Als we kijken naar derde wet van Newton, kunnen we ervoor zorgen dat het precies hetzelfde zegt.De zwaartekracht die inwerkt op de twee organen aangebracht op gelijke afstand van de bron van aantrekking is direct afhankelijk van de hoeveelheid gegevensobjecten.In het dagelijks leven hebben we het over de kracht waarmee een lichaam is aangetrokken tot het oppervlak van de planeet, zoals de titel.
vatten.Aldus wordt het gewicht nauw verbonden met de kracht en versnelling.Tegelijkertijd, bepaalt de kracht die op het lichaam aantrekking.
Kenmerken versnelling van lichamen in een zwaartekrachtveld
Deze verbazingwekkende dualiteit is de reden dat in hetzelfde gravitatieveld versnelling geheel andere objecten gelijk.Stel dat we twee lichamen.Wijs een van hen veel te z, en een ander - Z. Beide objecten op de grond gegooid, waar de vrije val.
Hoe is de verhouding van de zwaartekracht?Het toont een eenvoudige wiskundige formule - z / Z.Hier zijn alleen maar versnellen, krijgen ze als gevolg van de zwaartekracht zal precies hetzelfde zijn.Eenvoudig gezegd, de versnelling die het lichaam een zwaartekrachtveld is niet afhankelijk van de eigenschappen.
Wat bepaalt de versnelling in het geval beschreven?
Het hangt alleen (!) Van het gewicht van voorwerpen die dit terrein, evenals hun houding te creëren.De dubbele rol van de massa en versnelling gelijk aan verschillende instanties in een zwaartekrachtveld al ontdekt enige tijd geleden.Deze verschijnselen hebben de volgende titel: ". Het principe van gelijkwaardigheid"Deze term benadrukt nogmaals dat de versnelling en traagheid vaak equivalent (tot op zekere hoogte, uiteraard).
over het belang van de waarde van G
Van school natuurkunde natuurlijk, herinneren we ons dat de versnelling van de zwaartekracht aan het oppervlak van onze planeet (zwaartekracht van de aarde) is 10 m / sek.² (9.8 natuurlijk, maar voor de eenvoud van de berekeningen van deze waarde wordt gebruikt).Aldus, zonder rekening te houden luchtweerstand (tegen een aanzienlijke hoogte als de afstand van inval), vervolgens het verkregen effect wanneer het lichaam wordt verhoogd versnelling van 10 m / sec.per seconde verwerkt.Dus, een boek dat is gedaald van de tweede verdieping van het huis, aan het einde van haar missie bewegen met een snelheid van 30-40 m / s.Simpel gezegd, 10 m / s - dit is de "snelheid" van de zwaartekracht in de Aarde.
versnelling van de zwaartekracht in de fysica literatuur aangeduid met de letter «g».Aangezien de vorm van de aarde in zekere mate meer een mandarijn, dan de bal, de waarde van deze hoeveelheid niet in al zijn gebieden hetzelfde.Dus de versnelling aan de palen boven en op de toppen van hoge bergen, wordt kleiner.
Zelfs in de mijnbouw een belangrijke rol wordt gespeeld door de zwaartekracht.De fysica van dit verschijnsel scheelt soms veel tijd.Dus, geologen zijn vooral geïnteresseerd in een perfect nauwkeurige definitie van g, omdat het u toestaat om de uitzonderlijke nauwkeurigheid en het vinden van minerale afzettingen te verkennen.By the way, het lijkt erop dat de formule van de zwaartekracht, waarin we onderzochten de waarde een rol speelt?Hier is het:
F = G x M1xM2 / R2
Let op!In dit geval is de formule impliceert zwaartepunt G «valversnelling", waarvan de betekenis we reeds hierboven gegeven.
Destijds Newton formuleerde de principes boven verkondigd.Hij wist, en de eenheid en universaliteit van de zwaartekracht, maar alle aspecten van dit fenomeen, kon hij niet beschrijven.Die eer viel aan Albert Einstein, die in staat zijn om het principe van gelijkwaardigheid te verklaren was.Dat is het de mensheid te danken heeft aan de moderne begrip van de aard van de ruimte-tijd continuüm.
relativiteitstheorie van Albert Einstein's werk
In de tijd van Isaac Newton geloofde dat het uitgangspunt in de vorm van een aantal moeilijke "staven", waarbij bepalend is voor de positie van het lichaam in het ruimtelijk assenstelsel kan worden weergegeven.Tegelijkertijd werd verondersteld dat alle waarnemers mee dat deze coördinaten in hetzelfde tijdsbestek.In die jaren werd deze situatie zo duidelijk dat geen poging werd gedaan om te vechten of aanvullen beschouwd.Dit is begrijpelijk, want binnen onze planeet geen afwijking in de regel niet.
Einstein bewezen dat de nauwkeurigheid van de meting echt groot zou zijn als een hypothetische klok beweegt veel lagere snelheid van het licht.Eenvoudig gezegd, wanneer een waarnemer langzamer dan de lichtsnelheid, de twee gebeurtenissen volgen ze gebeuren voor hem tegelijk.Dienovereenkomstig, voor de tweede waarnemer?waarvan de snelheid gelijk of meer gebeurtenissen kunnen plaatsvinden op verschillende tijdstippen.
Maar de zwaartekracht in verband met de relativiteitstheorie?Laten wij de kwestie in detail te openen.
verbinding tussen de relativiteitstheorie en de zwaartekracht
in de afgelopen jaren een groot aantal ontdekkingen op het gebied van de subatomaire deeltjes.Een groeiende overtuiging dat we op het punt om de laatste deeltje waarboven onze wereld niet kan worden verpletterd vinden.Het wordt meer indringend behoefte om te weten hoe beïnvloeden de kleine "stenen" van ons universum zijn fundamentele krachten die zijn geopend in de vorige eeuw, en zelfs eerder.Bijzonder triest dat de aard van de zwaartekracht nog niet heeft uitgelegd.
Dat is de reden waarom, na Einstein, die de "onmacht" van de klassieke Newtoniaanse mechanica in het gebied in kwestie opgericht, de onderzoekers gericht op een volledige heroverweging van eerdere gegevens.Grotendeels ondergaan revisie en zwaartekracht zelf.Wat is er op het niveau van subatomaire deeltjes?Heeft het tenminste enige waarde in deze geweldige multi-dimensionale wereld?
eenvoudige oplossing?
eerste velen aangenomen dat de discrepantie Newtons zwaartekracht en de relativiteitstheorie kan worden verklaard simpelweg een analogie uit het veld van de elektrodynamica.Het is mogelijk om aan te nemen dat het gravitatieveld verspreidt als een magnetisch veld, dan is het mogelijk om een "mediator" in de interacties van hemellichamen verklaren uitleggen van de vele inconsistenties van de oude en de nieuwe theorie.Het feit is dat dan zou worden beschouwd ten voortplantingssnelheid krachten aanzienlijk minder licht.Aangezien de zwaartekracht en tijdgebonden?
In principe Einstein zelf bijna moet een relativistische theorie te bouwen is gebaseerd op dergelijke opvattingen, dat is nog maar één ding verhinderd zijn bedoelingen.Geen van de wetenschappers van die tijd hadden geen gegevens bij allen die zouden kunnen zou helpen bepalen van de "snelheid" van de zwaartekracht.Maar er was veel informatie met betrekking tot de verplaatsing van grote massa's.Zoals u weet, maar ze deden is een erkende bron van een krachtige zwaartekrachtvelden.
grote snelheid grote invloed hebben op het lichaamsgewicht, en het hield niet van de interactie snelheid en kosten.Hoe hoger de snelheid, hoe groter het gewicht.Het probleem is dat laatstbedoelde automatisch zou oneindig worden als de bewegingssnelheid van licht of hoger.Dus Einstein concludeerde dat er geen zwaartekracht en tensorveld beschrijven die veel variabeler worden gebruikt.
Zijn volgelingen kwamen tot de conclusie dat de zwaartekracht en praktisch niet gerelateerd.Dat dit zeer tensorveld kan inwerken op de ruimte, maar op het moment van de botsing niet kan.Echter, de geniale natuurkundige Stephen Hawking moderniteit is er een ander gezichtspunt.Maar dat is een ander verhaal ...
