mänskligheten sedan urminnes tider att tänka på hur världen är arrangerad.Varför är gräset växer, varför solen skiner, varför kan vi inte flyga ... Den senare är för övrigt alltid särskilt intresserad av människor.Vi vet nu att orsaken till allt - gravitation.Vad är det och varför detta fenomen är så viktigt på skalan av universum, ser vi över i dag.
Inledning
Forskare fann att alla massiva kroppar uppleva en ömsesidig attraktion till varandra.Senare visade det sig att denna mystiska kraft orsakar förflyttning av himlakropparna och deras ständiga banor.Samma teori om gravitation formulerades av Isaac Newton ett geni vars hypotes förutbestämd utveckling av fysik för många århundraden framåt.Han utvecklade och fortsatte (om än i en helt annan riktning) är vetenskapsmannen Albert Einstein - är en av de största hjärnorna av förra seklet.
I århundraden har forskare observerat attraktion, försöka förstå och mäta det.Slutligen, under de senaste decennierna är till gagn för mänskligheten (i någon mening, naturligtvis), även en sådan sak som gravitation.Vad är det, vad är definitionen av detta begrepp i den moderna vetenskapen?
vetenskaplig definition
Om du studerar verk av gamla tänkare, är det möjligt att ta reda på att det latinska ordet «gravitas» betyder "börda", "dragningskraft".Idag har forskare kallat universella och permanent samverkan mellan materiella kroppar.Om denna kraft är relativt svag, och agerar endast på föremål som rör sig mycket långsammare hastighet av ljus, är det som gäller för dem Newtons teori.Om det inte är fallet, bör du använda resultaten av Einstein.
Början: För närvarande är beskaffenheten av tyngdkraften inte helt klarlagda i princip.Vad är det, vi är ännu inte fullt närvarande.
teorier om Newton och Einstein
Enligt den klassiska läran om Isaac Newton, alla kroppar attraherar varandra med en kraft i direkt proportion till deras massa, är omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet som ligger mellan dem.Einstein hävdade att attraktionen mellan objekt visas i fallet med krökning av utrymme och tid (och krökning av rymden är bara möjligt om det har frågan).
trodde att detta var mycket djup, men modern forskning har visat henne lite felaktighet.Idag tror man att gravitationen böjer utrymme bara plats: tid, kan du bromsa och med stoppa, men verkligheten är att ändra formen av en tillfällig materiens teori har inte bekräftats.Men eftersom klassisk Einstein ekvationen inte ger även en chans att området kommer att fortsätta att påverka materien på ett magnetfält.
Ju mer vi vet tyngdlagen (gravitation), den matematiska uttryck som ägs allteftersom tiden Newton:
\ [F = γ \ frac [-1,2] {m_1 m_2} {r ^ 2} \]
Underγ avser gravitationskonstanten (ibland symbolen G), vars värde är lika med 6,67545 x 10-11 m ^ / (kg · s²).
växelverkan mellan elementarpartiklar
orimligt komplicerade situationer av utrymmet som omger oss beror till stor del ett oändligt antal elementarpartiklar.Mellan dem finns också olika interaktioner på dessa nivåer om vilka kan vi bara gissa.Men alla typer av interaktioner av elementarpartiklar sinsemellan varierar kraftigt i styrka.
mäktigaste av alla kända krafter binder komponenterna i atomkärnan.För att skilja dem åt, måste du att tillbringa en verkligt kolossal mängd energi.Som elektronerna, de är "bundna" till kärnan endast vanliga elektromagnetisk växelverkan.För att stoppa den, ibland ganska den energi som uppträder som ett resultat av den normala kemiska reaktionen.Gravity är (vad det är du redan vet) i form av atomer och subatomära partiklar är det enklaste typ av interaktion.
gravitationsfält i detta fall är så svag att det är svårt att föreställa sig.Märkligt nog, men rörelsen av himlakropparna, vars vikt ibland omöjligt att föreställa sig, "följa" de.Allt detta är möjligt tack vare två funktioner i gravitationen, som är särskilt uttalad när det gäller stora fysiska kroppar:
- skillnad atomkrafts dragningskraft mer märkbar på avstånd från objektet.Således håller jordens gravitation inom sitt område, även månen, och en liknande styrka Jupiters bana stöder lätt flera satelliter, är massan av vilka var jämförbar med jorden!
- Dessutom säkerställer det alltid attraktionen mellan föremål, avstånd, denna kraft försvagas vid låg hastighet.
bildandet av en mer eller mindre sammanhängande teori om gravitationen är relativt ny, och det är resultatet av århundraden av observation av planeternas rörelser och andra himlakroppar.Problemet väsentligt lättare av det faktum att de alla rör sig i ett vakuum, där det finns helt enkelt inga andra möjliga interaktioner.Galileo och Kepler - två framstående astronom av tiden, har sina mest värdefulla synpunkter bidragit till att bana väg för nya upptäckter.
Men den stora Isaac Newton kunde fastställa den första gravitationsteori, och uttrycker det i matematisk kartläggning.Det var den första tyngdlagen, matematisk kartläggning återges ovan.
slutsatser från Newton och några av hans föregångare
till skillnad från andra fysikaliska fenomen som finns i vår omvärld, manifesterar gravitationen sig alltid och överallt.Det skall förstås att termen "tyngdlöshet", som ofta förekommer i pseudo-vetenskapliga kretsar, är det inte korrekt att även tyngdlöshet i rymden innebär inte att en person eller en rymdfarkost är ogiltig attraktion av en massiv objekt.
Dessutom är alla materiella kroppar har en viss vikt, uttryckt som en kraft som anbringades på dem, och den fastställda accelerationen vid nedslaget.
Således är tyngdkraften proportionell mot massan av föremål.Numeriskt kan de uttryckas som tar emot produkten från den stora massan av de båda kropparna.Denna kraft är strängt lyder den inversa kvadraten på avståndet beroende på mellan objekt.All annan interaktion helt annorlunda beroende på avståndet mellan de båda organen.
Mass som en hörnsten i
array med objekt blev särskilt kontroversiell punkt, som är uppbyggd kring hela den moderna teorin om gravitation och Einsteins relativitetsteori.Om ni minns Newtons andra lag, vet du förmodligen att vikten är ett obligatoriskt inslag i någon fysisk materialkroppen.Den visar hur objektet kommer att bete sig vid tillämpning av kraft därpå, oavsett dess ursprung.
Eftersom alla kroppens (enligt Newtons) då den utsätts för en yttre kraft accelereras, att massan bestämmer hur stor är denna acceleration.Betrakta ett tydligt exempel.Föreställ dig en skoter och en buss, om den tillämpas på dem exakt samma effekt, nådde de olika skattesatser för olika tid.Allt detta förklaras av teorin om gravitation.
Vad är förhållandet mellan vikt och allvar?
tal om gravitation spelar massan av detta fenomen en roll helt motsatt den som den spelar i samband med force och acceleration av objektet.Att det är den primära källan för attraktion.Om du tar en titt på de två organen och den kraft med vilken de lockar en tredje syfte, som ligger på samma avstånd från de två första, är förhållandet mellan krafter lika med förhållandet mellan massorna av de två första objekten.Således är den attraktiva kraften direkt proportionell mot kroppsvikt.
Om vi betraktar Newtons tredje lag, kan vi se till att det står exakt samma sak.Gravitationskraften, som verkar på de två kropparna är anordnade på lika avstånd från källan för attraktion är direkt beroende på massan av dataobjekt.I vardagen vi talar om den kraft med vilken en kropp attraheras till ytan av planeten, som dess titel.
summera.Således är vikten nära kopplad till kraft och acceleration.Samtidigt, bestämmer den kraft som kommer att verka på kroppen attraktion.
Funktioner acceleration av kroppar i ett gravitationsfält
Denna fantastiska dualitet är anledningen till att i samma gravitationsfält av acceleration helt olika objekt är lika.Antag att vi har två kroppar.Tilldela en av dem en hel del till z, och en annan - Z. Båda föremål kastas på marken, där fritt fall.
Hur är förhållandet mellan gravitationskraften?Det visar en enkel matematisk formel - z / Z.Här är bara accelererar, får de som ett resultat av tyngdkraften kommer att vara exakt samma.Enkelt uttryckt, accelerationen att kroppen har ett gravitationsfält är inte beroende av dess egenskaper.
Vad bestämmer accelerationen i det beskrivna fallet?
Det beror bara (!) Av vikten av föremål som skapar detta område liksom deras attityd.Den dubbla roll av massan och accelerationen som motsvarar olika organ i ett gravitationsfält redan upptäckt en tid sedan.Dessa fenomen har följande rubrik: ". Principen om likvärdighet"Denna term understryker än en gång att acceleration och tröghet ofta motsvarande (till viss del, naturligtvis).
om vikten av det värde på G
Från skolan fysik vi naturligtvis komma ihåg att tyngdaccelerationen vid ytan på vår planet (jordens gravitation) är 10 m / sek.² (9,8 naturligtvis, men för att förenkla beräkningar detta värde används).Sålunda utan att ta hänsyn luftmotstånd (vid en väsentlig höjd när avståndet infalls), då effekten som erhålls när kroppen blir inkrementeras acceleration av 10 m / sek.varje sekund.Så kommer en bok som har fallit från andra våningen i huset, i slutet av sitt uppdrag att rör sig med en hastighet av 30-40 m / s.Enkelt uttryckt, 10 m / s - detta är "hastighet" av gravitationen i jorden.
tyngdkraftsaccelerationen i fysik litteraturen indikeras med bokstaven «g».Eftersom formen av jorden i viss mån mer som en mandarin, än bollen, är värdet av denna kvantitet inte alla sina områden är densamma.Således, accelerationen vid polerna ovan, och på toppen av höga berg, blir det mindre.
Även i gruvindustrin en viktig roll spelas av tyngdkraften.Fysiken av detta fenomen sparar ibland en hel del tid.Så, geologer är särskilt intresserade av en helt exakt definition av g, eftersom det tillåter dig att utforska de exceptionella noggrannhet och hitta mineralfyndigheter.Förresten, det ser ut som formeln för gravitation, där vi undersökte värdet spelar en roll?Här är det:
F = G x M1xM2 / R2
Obs!I det här fallet innebär formeln gravitation G «gravitationskonstanten", vars betydelse vi redan har angivits ovan.
Vid den tiden, Newton formulerade de principer som anges ovan.Han visste, och enighet och universalitet gravitationskraften, men alla aspekter av detta fenomen, kunde han inte beskriva.Den äran sjönk till Albert Einstein, som kunde förklara likvärdighetsprincipen.Det är det människan är skyldig den moderna förståelsen av den typ av rumtiden kontinuum.
relativitetsteorin, Albert Einsteins arbete
I tiden av Isaac Newton trodde att utgångspunkten kan representeras i form av några tuffa "stavar", genom vilken bestämmer positionen av kroppen i den rumsliga koordinatsystemet.Samtidigt antogs det att alla observatörer notera att dessa koordinater kommer att vara i samma tid.Under dessa år, var denna situation ansåg så uppenbart att inga försök gjordes att utmana eller komplettera den.Detta är förståeligt, eftersom inom vår planet ingen avvikelse i regel nr.
Einstein visat att mätningens noggrannhet skulle vara riktigt betydelsefullt om en hypotetisk klocka går mycket långsammare ljusets hastighet.Enkelt uttryckt, om en observatör som rör sig långsammare än ljusets hastighet, kommer att följa de två händelserna, de sker för honom samtidigt.Följaktligen för andra observatör?vars hastighet är samma eller flera händelser kan inträffa vid olika tidpunkter.
Men tyngdkraften relaterad till relativitetsteori?Låt oss öppna frågan i detalj.
anslutning mellan relativitetsteori och gravitationskrafter
på senare år gjort ett stort antal upptäckter inom området för subatomära partiklar.En växande övertygelse om att vi är på väg att hitta den slutliga partikel bortom vilken vår värld inte kan krossas.Det blir mer påträngande behov av att veta hur påverkar de små "tegelstenar" av vårt universum är fundamentala krafter som har öppnats under det senaste århundradet, och ännu tidigare.Särskilt sorgligt att själva karaktären av gravitation ännu inte har förklarats.
Det är därför, efter Einstein, som etablerade "oförmåga" klassiska Newtons mekanik i området i fråga, forskarna fokuserat på en fullständig omprövning av tidigare data.Till stor del genomgått revision och allvar själv.Vad är det i nivå med subatomära partiklar?Har den åtminstone något värde i denna fantastiska flerdimensionella värld?
enkel lösning?
första många antas att skillnaden Newtons gravitation och relativitetsteorin kan förklaras helt enkelt en analogi från fältet av elektro.Det skulle vara möjligt att anta att gravitationsfält sprider sig som ett magnetfält, så är det möjligt att deklarera en "medlare" i samspelet mellan himlakroppar, förklarar de många motsägelser i den gamla och den nya teorin.Faktum är att då det skulle anses relativt utbredningshastighet styrkor var betydligt lägre ljus.Eftersom allvar och tidsbundna?
I princip Einstein själv nästan fick bygga en relativistisk teori bygger på sådana åsikter, är det bara en sak hindrade hans avsikter.Ingen av forskarna på den tiden inte hade någon information alls som kan skulle hjälpa bestämma "hastighet" av tyngdkraften.Men det fanns en hel del information i samband med förflyttning av stora massor.Som ni vet, är att de bara gjorde en erkänd källa till en kraftfull gravitationsfält.
Stor hastighet påverkar i hög grad kroppsvikt, och det gjorde inte gillar samspelet hastighet och laddning.Ju högre hastighet, desto större vikt.Problemet är att den senare automatiskt skulle bli oändlig om rörelsen ljusets hastighet eller mer.Så Einstein kom fram till att det inte finns någon gravitation, och tensor fält för att beskriva som bör användas mycket mer varierande.
Hans efterföljare kom till slutsatsen att allvaret och praktiskt taget inte släkt.Det faktum att denna tensor fält kan verka på plats, men vid tiden för påverkan kan inte.Men den lysande fysikern Stephen Hawking modernitet finns en annan synvinkel.Men det är en annan historia ...
