14. lipnja 2015. 12:24

Svi smo u školi prošli kroz zakon univerzalne gravitacije. Ali što zapravo znamo o gravitaciji, osim informacija koje nam se unose u glavu? profesori u školi? Obnovimo znanje...

Prva činjenica: Newton nije otkrio zakon univerzalne gravitacije

Svi znaju poznatu parabolu o jabuci koja je pala na Newtonovu glavu. Ali činjenica je da Newton nije otkrio zakon univerzalne gravitacije, budući da tog zakona jednostavno nema u njegovoj knjizi "Matematički principi prirodne filozofije". U ovom djelu nema ni formule ni formulacije, u što se svatko može sam uvjeriti. Štoviše, prvi spomen gravitacijske konstante pojavljuje se tek u 19. stoljeću i, sukladno tome, formula se nije mogla pojaviti ranije. Usput, koeficijent G, koji smanjuje rezultat izračuna za 600 milijardi puta, nema fizički smisao, a uveden je kako bi se sakrile nedosljednosti.

Druga činjenica: lažiranje eksperimenta gravitacijske privlačnosti

Vjeruje se da je Cavendish prvi pokazao gravitacijsko privlačenje u laboratorijskim diskovima, koristeći torzijsku vagu - horizontalnu klackalicu s utezima na krajevima obješene na tanku žicu. Klackalica se mogla okrenuti na tanku žicu. Prema službena verzija, Cavendish je sa suprotnih strana donio par praznina od 158 kg na utege klackalice i klackalica se okrenula pod malim kutom. Međutim, metodologija eksperimenta bila je pogrešna, a rezultati krivotvoreni, što je uvjerljivo dokazao fizičar Andrej Albertovič Grišajev. Cavendish je dugo vremena prerađivao i prilagođavao instalaciju tako da rezultati odgovaraju Newtonovoj prosječnoj gustoći Zemlje. Sama metodologija eksperimenta predviđala je pomicanje blankova nekoliko puta, a razlog rotacije klackalice bile su mikrovibracije od kretanja blankova koje su se prenosile na ovjes.

To potvrđuje i činjenica da je takva jednostavna instalacija iz 18. stoljeća u obrazovne svrhe trebala biti, ako ne u svakoj školi, onda barem na odsjecima za fiziku sveučilišta, kako bi studentima u praksi pokazala rezultat zakona univerzalne gravitacije. Međutim, postavka Cavendish se ne koristi u nastavni planovi i programi, i školarci i studenti vjeruju im na riječ da se dva diska privlače.

Treća činjenica: Zakon gravitacije ne djeluje tijekom pomrčine Sunca

Ako referentne podatke za Zemlju, Mjesec i Sunce zamijenimo formulom za zakon univerzalne gravitacije, tada u trenutku kada Mjesec leti između Zemlje i Sunca, na primjer, u trenutku pomrčina Sunca, sila privlačenja između Sunca i Mjeseca je više od 2 puta veća nego između Zemlje i Mjeseca!

Prema formuli, Mjesec bi morao napustiti orbitu Zemlje i početi se okretati oko Sunca.

Gravitacijska konstanta - 6,6725×10−11 m³/(kg s²).
Masa Mjeseca je 7,3477 × 1022 kg.
Masa Sunca je 1,9891 × 1030 kg.
Masa Zemlje je 5,9737 × 1024 kg.
Udaljenost između Zemlje i Mjeseca = 380 000 000 m.
Udaljenost između Mjeseca i Sunca = 149 000 000 000 m.

Zemlja i Mjesec:
6,6725×10-11 x 7,3477×1022 x 5,9737×1024 / 3800000002 = 2,028×1020 H
Mjesec i sunce:
6,6725 x 10-11 x 7,3477 x 1022 x 1,9891 x 1030 / 1490000000002 = 4,39 x 1020 H

2.028×1020H<< 4,39×1020 H
Privlačna sila između Zemlje i Mjeseca<< Сила притяжения между Луной и Солнцем

Ovim se izračunima može zamjeriti činjenica da je Mjesec umjetno šuplje tijelo i da referentna gustoća ovog nebeskog tijela najvjerojatnije nije točno određena.

Doista, eksperimentalni dokazi sugeriraju da Mjesec nije čvrsto tijelo, već ljuska tankih stijenki. Autoritativni časopis Science opisuje rezultate rada seizmičkih senzora nakon što je treći stupanj rakete koja je ubrzala raketu Apollo 13 udario u površinu Mjeseca: “Seizmički poziv detektiran je više od četiri sata. Na Zemlji, kad bi raketa pogodila na jednakoj udaljenosti, signal bi trajao samo nekoliko minuta.”

Seizmičke vibracije koje tako sporo opadaju tipične su za šuplji rezonator, a ne za čvrsto tijelo.
Ali Mjesec, između ostalog, ne pokazuje svoja atraktivna svojstva u odnosu na Zemlju - par Zemlja-Mjesec ne kreće se oko zajedničkog središta mase, kao što bi bilo prema zakonu univerzalne gravitacije, a Zemljin elipsoidna orbita, suprotno ovom zakonu, ne postaje cik-cak.

Štoviše, parametri same Mjesečeve orbite ne ostaju konstantni, orbita "evoluira" u znanstvenoj terminologiji, a to čini suprotno zakonu univerzalne gravitacije.

Četvrta činjenica: apsurdnost teorije plima i oseka

Kako je, prigovorit će neki, jer i školarci znaju za oceanske plime i oseke na Zemlji, koje nastaju zbog privlačenja vode Suncu i Mjesecu.

Prema teoriji, Mjesečeva gravitacija u oceanu oblikuje elipsoid plime i oseke, s dvije plimne grbe, koje se zbog dnevne rotacije kreću po površini Zemlje.

Međutim, praksa pokazuje apsurdnost ovih teorija. Uostalom, prema njima, plimna grba visoka 1 metar za 6 sati trebala bi se kretati kroz Drakeov prolaz iz Pacifika u Atlantik. Budući da je voda nestlačiva, masa vode podigla bi razinu do visine od oko 10 metara, što se u praksi ne događa. U praksi se pojave plime i oseke javljaju autonomno u područjima od 1000-2000 km.

Laplace je također bio zadivljen paradoksom: zašto u francuskim morskim lukama visoka voda dolazi uzastopno, iako bi, prema konceptu plimnog elipsoida, tamo trebala doći istovremeno.

Peta činjenica: Teorija masovne gravitacije ne funkcionira

Princip gravitacijskih mjerenja je jednostavan - gravimetri mjere vertikalne komponente, a devijacija olovnice pokazuje horizontalne komponente.

Prvi pokušaj provjere teorije masovne gravitacije učinili su Britanci sredinom 18. stoljeća na obali Indijskog oceana, gdje se s jedne strane nalazi najviši kameni greben na svijetu Himalaja, a s drugi, oceanska zdjela ispunjena mnogo manje masivnom vodom. Ali, nažalost, visak ne odstupa prema Himalaji! Štoviše, ultraosjetljivi instrumenti - gravimetri - ne detektiraju razliku u gravitaciji ispitnog tijela na istoj visini nad masivnim planinama i nad manje gustim morima dubine od jednog kilometra.

Kako bi spasili naviknutu teoriju, znanstvenici su joj se dosjetili i potporu: razlog tome je, kažu, "izostaza" - gušće stijene nalaze se ispod mora, a rastresite ispod planina, a njihova je gustoća jednaka gustoći namjesti sve na željenu vrijednost.

Također je empirijski utvrđeno da gravimetri u dubokim rudnicima pokazuju da gravitacija ne opada s dubinom. Ona nastavlja rasti, ovisna samo o kvadratu udaljenosti do središta Zemlje.

Šesta činjenica: gravitaciju ne stvaraju materija ili masa

Prema formuli zakona univerzalne gravitacije, dvije mase, m1 i m2, čije se dimenzije mogu zanemariti u usporedbi s udaljenostima između njih, navodno se međusobno privlače silom izravno proporcionalnom umnošku tih masa i obrnuto proporcionalan kvadratu udaljenosti između njih. Međutim, zapravo, ne postoji niti jedan dokaz da tvar ima učinak gravitacijske privlačnosti. Praksa pokazuje da gravitaciju ne stvaraju materija ili mase, ona je neovisna o njima, a masivna tijela se pokoravaju samo gravitaciji.

Neovisnost gravitacije o materiji potvrđuje činjenica da, s najrjeđim izuzetkom, mala tijela Sunčevog sustava uopće nemaju gravitacijsku privlačnost. S izuzetkom Mjeseca, više od šest desetaka satelita planeta ne pokazuju znakove vlastite gravitacije. To je dokazano i neizravnim i izravnim mjerenjima, primjerice, od 2004. godine sonda Cassini u blizini Saturna povremeno proleti u blizini njegovih satelita, ali nisu zabilježene promjene u brzini sonde. Uz pomoć istog Cassinija otkriven je gejzir na Enceladusu, šestom najvećem satelitu Saturna.

Koji se fizikalni procesi moraju odvijati na kozmičkom komadu leda da bi parni mlazovi poletjeli u svemir?
Iz istog razloga, Titan, Saturnov najveći mjesec, ima plinoviti rep kao rezultat atmosferskog tonjenja.

Sateliti predviđeni teorijom asteroida nisu pronađeni, unatoč velikom broju. I u svim izvješćima o dvostrukim, ili uparenim asteroidima, koji se navodno okreću oko zajedničkog središta mase, nije bilo dokaza o kruženju tih parova. Suputnici su se slučajno našli u blizini, krećući se u kvazisinkronim orbitama oko Sunca.

Pokušaji postavljanja umjetnih satelita u orbitu asteroida završili su neuspjehom. Primjeri uključuju sondu NEAR, koju su Amerikanci dotjerali do asteroida Eros, ili sondu Hayabusa, koju su Japanci poslali na asteroid Itokawa.

Sedma činjenica: Saturnovi asteroidi ne poštuju zakon univerzalne gravitacije

Svojedobno je Lagrange, pokušavajući riješiti problem tri tijela, dobio stabilno rješenje za određeni slučaj. Pokazao je da se treće tijelo može kretati u orbiti drugoga, cijelo vrijeme biti u jednoj od dvije točke, od kojih je jedna ispred drugog tijela za 60 °, a druga je iza za isti iznos.

Međutim, dvije skupine pratilaca asteroida, pronađene iza i naprijed u orbiti Saturna, a koje su astronomi radosno nazvali Trojancima, izašle su iz predviđenih područja, a potvrda zakona univerzalne gravitacije pretvorila se u proboj.

Činjenica osam: kontradikcija s općom teorijom relativnosti

Prema modernim konceptima, brzina svjetlosti je konačna, kao rezultat toga, vidimo udaljene objekte ne tamo gdje se trenutno nalaze, već u točki odakle je krenula svjetlosna zraka koju smo vidjeli. Ali koliko brzo putuje gravitacija?

Nakon analize podataka nakupljenih do tog vremena, Laplace je otkrio da se "gravitacija" širi brže od svjetlosti za najmanje sedam redova veličine! Moderna mjerenja primanjem impulsa od pulsara pogurala su brzinu širenja gravitacije još više - najmanje 10 redova veličine brže od brzine svjetlosti. Na ovaj način, eksperimentalna istraživanja u suprotnosti su s općom teorijom relativnosti na koju se službena znanost i dalje oslanja, unatoč potpunom neuspjehu.

Deveta činjenica: Gravitacijske anomalije

Postoje prirodne gravitacijske anomalije, koje također ne nalaze nikakvo razumljivo objašnjenje službene znanosti. Evo nekoliko primjera:

Deseta činjenica: proučavanje vibracijske prirode antigravitacije

Postoji velik broj alternativnih studija s impresivnim rezultatima na području antigravitacije, koji iz temelja pobijaju teorijske proračune službene znanosti.

Neki istraživači analiziraju vibracijsku prirodu antigravitacije. Ovaj efekt je jasno prikazan u suvremenom iskustvu, gdje kapljice vise u zraku zbog akustične levitacije. Ovdje vidimo kako je uz pomoć zvuka određene frekvencije moguće pouzdano držati kapljice tekućine u zraku ...

No učinak na prvi pogled objašnjava se principom rada žiroskopa, ali čak i takav jednostavan eksperiment najvećim je dijelom proturječan gravitaciji u njezinu suvremenom smislu.

Malo ljudi zna da je Viktor Stepanovič Grebennikov, sibirski entomolog koji je proučavao učinak šupljinskih struktura kod insekata, opisao fenomen antigravitacije kod insekata u svojoj knjizi "Moj svijet". Znanstvenici već dugo znaju da masivni kukci, poput kukolja, lete protivno zakonima gravitacije, a ne zbog njih.

Štoviše, na temelju svojih istraživanja Grebennikov je stvorio antigravitacijsku platformu.

Viktor Stepanovič je umro pod prilično čudnim okolnostima i njegova su postignuća djelomično izgubljena, međutim, dio prototipa antigravitacijske platforme je sačuvan i može se vidjeti u Muzeju Grebennikov u Novosibirsku.

Još jedna praktična primjena antigravitacije može se vidjeti u gradu Homesteadu na Floridi, gdje se nalazi čudna struktura od koraljnih monolitnih blokova, koju su ljudi nazvali Coral Castle. Sagradio ga je rođeni Latvijac - Edward Lidskalnin u prvoj polovici 20. stoljeća. Taj čovjek mršave građe nije imao nikakav alat, nije imao čak ni auto, niti bilo kakvu opremu.

Uopće se nije koristio električnom energijom, također zbog njezina nedostatka, ali se ipak nekako spustio do oceana, gdje je klesao višetonske kamene blokove i nekako ih dopremao na svoje mjesto, postavljajući ih savršeno precizno.

Nakon Edove smrti, znanstvenici su počeli pažljivo proučavati njegovu kreaciju. Za potrebe eksperimenta doveden je snažan buldožer, te je pokušan pomaknuti jedan od 30 tona teških blokova koraljnog dvorca. Buldožer je tutnjao, klizio, ali nije pomaknuo golemi kamen.

Unutar dvorca pronađena je čudna naprava koju su znanstvenici nazvali generatorom istosmjerne struje. Bila je to masivna građevina s mnogo metalnih dijelova. 240 trajnih šipkastih magneta ugrađeno je u vanjski dio uređaja. Ali kako je Edward Leedskalnin zapravo pokretao višetonske blokove još uvijek je misterij.

Poznate su studije Johna Searlea u čijim su rukama neobični generatori oživjeli, okretali se i stvarali energiju; diskovi promjera od pola metra do 10 metara dizali su se u zrak i kontrolirano letjeli od Londona do Cornwalla i natrag.

Profesorovi eksperimenti ponovljeni su u Rusiji, SAD-u i Tajvanu. U Rusiji je, primjerice, 1999. pod brojem 99122275/09 registrirana prijava patenta "uređaj za generiranje mehaničke energije". Vladimir Vitalievich Roshchin i Sergey Mikhailovich Godin su zapravo reproducirali SEG (Searl Effect Generator) i proveli niz studija s njim. Rezultat je izjava: možete dobiti 7 kW električne energije bez trošenja; rotirajući generator izgubio je na težini do 40%.

Searleova prva laboratorijska oprema odnesena je na nepoznato mjesto dok je on sam bio u zatvoru. Instalacija Godina i Roshchina jednostavno je nestala; nestale su sve objave o njoj, osim prijave izuma.

Poznat je i Hutchisonov efekt, nazvan po kanadskom inženjeru-izumitelju. Učinak se očituje u levitaciji teških predmeta, legurama različitih materijala (na primjer, metal + drvo), anomalnom zagrijavanju metala u odsutnosti gorućih tvari u njihovoj blizini. Evo videozapisa ovih učinaka:

Kakva god gravitacija zapravo bila, treba priznati da je službena znanost potpuno nesposobna jasno objasniti prirodu ovog fenomena..

Jaroslav Jargin

Po kojem ćeš me zakonu objesiti?
- I vješamo sve po jednom zakonu - zakonu univerzalne gravitacije.

Zakon gravitacije

Fenomen gravitacije je zakon univerzalne gravitacije. Dva tijela djeluju jedno na drugo silom koja je obrnuto razmjerna kvadratu udaljenosti između njih i izravno proporcionalna umnošku njihovih masa.

Matematički, ovaj veliki zakon možemo izraziti formulom

Gravitacija djeluje na golemim udaljenostima u svemiru. Ali Newton je tvrdio da se svi objekti međusobno privlače. Je li istina da se bilo koja dva objekta privlače? Zamislite, poznato je da vas Zemlja privlači dok sjedite na stolici. Ali jeste li ikada razmišljali o tome da se računalo i miš privlače? Ili olovka i pero na stolu? U ovom slučaju, u formulu zamijenimo masu olovke, masu olovke, podijelimo s kvadratom udaljenosti između njih, uzimajući u obzir gravitacijsku konstantu, dobivamo silu njihove međusobne privlačnosti. No, izaći će toliko malen (zbog male mase olovke i olovke) da ne osjetimo njegovu prisutnost. Druga je stvar kada su u pitanju Zemlja i stolica, ili Sunce i Zemlja. Mase su značajne, što znači da već možemo procijeniti učinak sile.

Razmislimo o ubrzanju slobodnog pada. Ovo je djelovanje zakona privlačnosti. Pod djelovanjem sile tijelo mijenja brzinu to sporije što je masa veća. Zbog toga sva tijela padaju na Zemlju istom akceleracijom.

Što je uzrok ove nevidljive jedinstvene moći? Do danas je poznato i dokazano postojanje gravitacijskog polja. Više o prirodi gravitacijskog polja možete saznati u dodatnom materijalu na temu.

Razmislite o tome što je gravitacija. Odakle je? Što to predstavlja? Uostalom, ne može biti da planet gleda u Sunce, vidi koliko je udaljeno, izračunava obrnuti kvadrat udaljenosti u skladu s ovim zakonom?

Smjer gravitacije

Postoje dva tijela, recimo tijelo A i B. Tijelo A privlači tijelo B. Sila kojom tijelo A djeluje počinje na tijelu B i usmjerena je prema tijelu A. Odnosno "uzima" tijelo B i vuče ga prema sebi. . Tijelo B "radi" istu stvar s tijelom A.

Svako tijelo privlači zemlja. Zemlja "uzima" tijelo i vuče ga prema svom središtu. Stoga će ta sila uvijek biti usmjerena okomito prema dolje, a djeluje iz težišta tijela, naziva se gravitacija.

Glavna stvar koju treba zapamtiti

Neke metode geoloških istraživanja, predviđanja plime i oseke te, u novije vrijeme, proračuna kretanja umjetnih satelita i međuplanetarnih postaja. Rani izračun položaja planeta.

Možemo li sami postaviti takav eksperiment, a ne pogađati da li se planeti, objekti privlače?

Takvo izravno iskustvo napravljeno Cavendish (Henry Cavendish (1731-1810) - engleski fizičar i kemičar) pomoću uređaja prikazanog na slici. Ideja je bila objesiti štap s dvije kuglice na vrlo tanku kvarcnu nit, a zatim dvije velike olovne kuglice primaknuti im sa strane. Privlačenje kuglica lagano će uvrtati nit, jer su sile privlačenja između običnih predmeta vrlo slabe. Uz pomoć takvog instrumenta Cavendish je mogao izravno izmjeriti silu, udaljenost i veličinu obiju masa i tako odrediti gravitacijska konstanta G.

Jedinstveno otkriće gravitacijske konstante G, koja karakterizira gravitacijsko polje u svemiru, omogućilo je određivanje mase Zemlje, Sunca i drugih nebeskih tijela. Stoga je Cavendish svoje iskustvo nazvao "vaganjem Zemlje".

Zanimljivo je da različiti zakoni fizike imaju neke zajedničke značajke. Okrenimo se zakonima elektriciteta (Coulombova sila). Električne sile su također obrnuto proporcionalne kvadratu udaljenosti, ali već između naboja, i nehotice se nameće misao da ovaj obrazac ima duboko značenje. Nitko do sada nije uspio gravitaciju i elektricitet prikazati kao dvije različite manifestacije iste esencije.

Sila ovdje također varira obrnuto s kvadratom udaljenosti, ali je razlika u veličini električnih sila i gravitacijskih sila upečatljiva. Pokušavajući utvrditi zajedničku prirodu gravitacije i elektriciteta, nalazimo takvu superiornost električnih sila nad gravitacijskim silama da je teško povjerovati da obje imaju isti izvor. Kako možete reći da je jedan jači od drugog? Uostalom, sve ovisi kolika je masa i koliki je naboj. Raspravljajući o tome kako djeluje jaka gravitacija, nemate pravo reći: "Uzmimo masu takve i takve veličine", jer to sami birate. Ali ako uzmemo ono što nam sama priroda nudi (njene vlastite brojeve i mjere, koje nemaju nikakve veze s našim inčima, godinama, našim mjerama), onda možemo uspoređivati. Uzet ćemo elementarnu nabijenu česticu, kao što je, na primjer, elektron. Dvije elementarne čestice, dva elektrona, zbog električnog naboja odbijaju se silom obrnuto proporcionalnom kvadratu međusobne udaljenosti, a zbog gravitacije se ponovno privlače silom obrnuto proporcionalnom kvadratu udaljenosti između njih. udaljenost.

Pitanje: Koliki je omjer gravitacijske sile i električne sile? Gravitacija je povezana s električnim odbijanjem kao jedan s brojem s 42 nule. Ovo je duboko zbunjujuće. Odakle može doći toliki broj?

Ljudi traže ovaj veliki faktor u drugim prirodnim fenomenima. Prolaze kroz razne velike brojeve, a ako želite veliki broj, zašto ne biste uzeli, recimo, omjer promjera svemira i promjera protona - začudo, i to je broj s 42 nule. I kažu: možda je taj koeficijent jednak omjeru promjera protona i promjera svemira? Ovo je zanimljiva misao, ali kako se svemir postupno širi, konstanta gravitacije također se mora promijeniti. Iako ova hipoteza još nije opovrgnuta, nemamo nikakvih dokaza u njenu korist. Naprotiv, neki dokazi sugeriraju da se konstanta gravitacije nije promijenila na taj način. Ova golema brojka do danas ostaje misterij.

Einstein je morao modificirati zakone gravitacije u skladu s načelima relativnosti. Prvi od ovih principa kaže da se udaljenost x ne može prevladati trenutno, dok prema Newtonovoj teoriji sile djeluju trenutno. Einstein je morao promijeniti Newtonove zakone. Ove promjene, dorade su vrlo male. Jedna od njih je ova: budući da svjetlost ima energiju, energija je ekvivalentna masi, a sve mase se privlače, svjetlost se također privlači i, stoga, prolazeći pored Sunca, mora biti odbijena. Ovako se to zapravo događa. Sila gravitacije također je malo modificirana u Einsteinovoj teoriji. Ali ova vrlo mala promjena u zakonu gravitacije dovoljna je da objasni neke od očitih nepravilnosti u kretanju Merkura.

Fizičke pojave u mikrokozmosu podliježu drugim zakonima nego pojave u svijetu velikih razmjera. Postavlja se pitanje: kako se gravitacija manifestira u svijetu malih razmjera? Odgovor će dati kvantna teorija gravitacije. Ali još ne postoji kvantna teorija gravitacije. Ljudi još uvijek nisu bili vrlo uspješni u stvaranju teorije gravitacije koja je u potpunosti u skladu s kvantnomehaničkim načelima i načelom nesigurnosti.

Između svih materijalnih tijela. U aproksimaciji malih brzina i slabe gravitacijske interakcije opisuje ga Newtonova teorija gravitacije, u općem slučaju opisuje ga Einsteinova opća teorija relativnosti. U kvantnoj granici, gravitacijska interakcija je navodno opisana kvantnom teorijom gravitacije, koja još nije razvijena.

Enciklopedijski YouTube

1 / 5

✪ Vizualizacija gravitacije

✪ ZNANSTVENICI NAS JEBU OD ROĐENJA. 7 SEDITARNIH ČINJENICA O GRAVITACIJI. RAZOTKRIVANJE LAŽI NEWTONA I FIZIČARA

✪ Alexander Chirtsov - Gravitacija: razvoj pogleda od Newtona do Einsteina

✪ 10 zanimljivih činjenica o gravitaciji

✪ Gravitacija

titlovi

Gravitacijsko privlačenje

Zakon univerzalne gravitacije jedna je od primjena zakona obrnutog kvadrata, koji se također susreće u proučavanju zračenja (vidi, na primjer, Tlak svjetlosti), a koji je izravna posljedica kvadratnog povećanja površine sfera s rastućim polumjerom, što dovodi do kvadratnog smanjenja doprinosa bilo koje jedinice površine površini cijele sfere.

Gravitacijsko polje, kao i polje sile gravitacije, potencijalno je . To znači da je moguće uvesti potencijalnu energiju gravitacijske privlačnosti para tijela, a ta se energija neće promijeniti nakon pomicanja tijela duž zatvorene konture. Potencijalnost gravitacijskog polja povlači za sobom zakon održanja zbroja kinetičke i potencijalne energije, a pri proučavanju gibanja tijela u gravitacijskom polju često uvelike pojednostavljuje rješenje. U okviru Newtonove mehanike, gravitacijska interakcija je dugodometna. To znači da bez obzira na to kako se masivno tijelo kreće, u bilo kojoj točki prostora gravitacijski potencijal ovisi samo o položaju tijela u određenom trenutku u vremenu.

Veliki svemirski objekti - planeti, zvijezde i galaksije imaju ogromnu masu i stoga stvaraju značajna gravitacijska polja.

Gravitacija je najslabija sila. No, budući da djeluje na svim udaljenostima i da su sve mase pozitivne, ipak je vrlo važna sila u svemiru. Konkretno, elektromagnetska interakcija između tijela na kozmičkoj razini je mala, budući da je ukupni električni naboj tih tijela jednak nuli (supstanca kao cjelina je električki neutralna).

Također, gravitacija je, za razliku od drugih interakcija, univerzalna u svom djelovanju na svu materiju i energiju. Nisu pronađeni objekti koji uopće nemaju gravitacijsku interakciju.

Zbog svoje globalne prirode, gravitacija je također odgovorna za takve velike učinke kao što su struktura galaksija, crne rupe i širenje svemira, te za elementarne astronomske pojave - orbite planeta, te za jednostavno privlačenje Zemljinoj površini i tijela koja padaju.

Gravitacija je bila prva interakcija koju je opisala matematička teorija. Aristotel (4. st. pr. Kr.) smatrao je da predmeti različite mase padaju različitim brzinama. A tek mnogo kasnije (1589.) Galileo Galilei eksperimentalno je utvrdio da to nije tako - ako se eliminira otpor zraka, sva se tijela jednako ubrzavaju. Zakon gravitacije Isaaca Newtona (1687.) bio je dobar opis općeg ponašanja gravitacije. Godine 1915. Albert Einstein stvorio je Opću teoriju relativnosti, koja točnije opisuje gravitaciju u smislu geometrije prostor-vrijeme.

Nebeska mehanika i neki njezini problemi

Najjednostavniji zadatak nebeske mehanike je gravitacijsko međudjelovanje dva točkasta ili sferna tijela u praznom prostoru. Ovaj problem u okviru klasične mehanike rješava se analitički u zatvorenom obliku; rezultat njegova rješenja često se formulira u obliku triju Keplerovih zakona.

Kako se broj tijela koja međusobno djeluju povećava, problem postaje mnogo kompliciraniji. Dakle, već poznati problem triju tijela (odnosno gibanja triju tijela s masama različitim od nule) ne može se analitički riješiti u općem obliku. Kod numeričkog rješenja, međutim, nestabilnost rješenja u odnosu na početne uvjete nastupa vrlo brzo. Kada se primijeni na Sunčev sustav, ova nestabilnost onemogućuje točno predviđanje kretanja planeta na skalama većim od sto milijuna godina.

U nekim posebnim slučajevima moguće je pronaći približno rješenje. Najvažniji je slučaj kada je masa jednog tijela znatno veća od mase ostalih tijela (primjeri: Sunčev sustav i dinamika Saturnovih prstenova). U ovom slučaju, u prvoj aproksimaciji, možemo pretpostaviti da svjetlosna tijela ne djeluju jedno na drugo i da se kreću Keplerovom putanjom oko masivnog tijela. Interakcije između njih mogu se uzeti u obzir u okviru teorije poremećaja i usrednjeti tijekom vremena. U tom slučaju mogu se pojaviti netrivijalni fenomeni, kao što su rezonancije, atraktori, slučajnost itd. Dobar primjer takvih fenomena je složena struktura Saturnovih prstenova.

Unatoč pokušajima da se točno opiše ponašanje sustava velikog broja privlačnih tijela približno iste mase, to nije moguće zbog fenomena dinamičkog kaosa.

Jaka gravitacijska polja

U jakim gravitacijskim poljima, kao i pri kretanju u gravitacijskom polju relativističkim brzinama, počinju se javljati učinci opće teorije relativnosti (OTO):

• promjena geometrije prostor-vremena;
  • kao posljedica, odstupanje zakona gravitacije od Newtonovog;
  • a u ekstremnim slučajevima - pojava crnih rupa;
• usporavanje potencijala povezanih s ograničenom brzinom prostiranjem gravitacijskim poremećajima ;
  • kao posljedica, pojava gravitacijskih valova;
• nelinearni učinci: gravitacija teži interakciji sama sa sobom, pa princip superpozicije u jakim poljima više ne vrijedi.

Gravitacijsko zračenje

Jedno od važnih predviđanja opće teorije relativnosti je gravitacijsko zračenje, čija je prisutnost potvrđena izravnim promatranjima 2015. godine. Međutim, čak i ranije postojali su značajni neizravni dokazi u korist njegovog postojanja, naime: gubici energije u bliskim binarnim sustavima koji sadrže kompaktne gravitirajuće objekte (kao što su neutronske zvijezde ili crne rupe), posebno u poznatom sustavu PSR B1913 + 16 (Huls pulsar - Taylor) - dobro se slažu s GR modelom, u kojem se ta energija odnosi upravo gravitacijskim zračenjem.

Gravitacijsko zračenje mogu generirati samo sustavi s promjenjivim kvadrupolnim ili višim multipolnim momentima, ova činjenica sugerira da je gravitacijsko zračenje većine prirodnih izvora usmjereno, što znatno otežava njegovu detekciju. Snaga gravitacije n-poli izvor je proporcionalan (v / c) 2 n + 2 (\displaystyle (v/c)^(2n+2)), ako je višepol električnog tipa, i (v / c) 2n + 4 (\displaystyle (v/c)^(2n+4))- ako je multipol magnetskog tipa, gdje v je karakteristična brzina izvora u sustavu zračenja, i c je brzina svjetlosti. Dakle, dominantni moment će biti kvadrupolni moment električnog tipa, a snaga odgovarajućeg zračenja jednaka je:

L = 1 5 G c 5 ⟨ d 3 Q i j d t 3 d 3 Q i j d t 3 ⟩ , (\displaystyle L=(\frac (1)(5))(\frac (G)(c^(5)))\ lijevo\langle (\frac (d^(3)Q_(ij))(dt^(3)))(\frac (d^(3)Q^(ij))(dt^(3)))\desno \rangle ,)

gdje Q i j (\displaystyle Q_(ij)) je tenzor kvadrupolnog momenta raspodjele mase sustava zračenja. Konstantno G c 5 = 2 , 76 × 10 − 53 (\displaystyle (\frac (G)(c^(5)))=2,76\puta 10^(-53))(1/W) omogućuje procjenu reda veličine snage zračenja.

Od 1969. (Weberovi pokusi (Engleski)), pokušava se izravno detektirati gravitacijsko zračenje. U SAD-u, Europi i Japanu trenutno postoji nekoliko operativnih zemaljskih detektora (LIGO, VIRGO, TAMA (Engleski), GEO 600), kao i projekt svemirskog gravitacijskog detektora LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Zemaljski detektor u Rusiji razvija se u Znanstvenom centru za istraživanje gravitacijskih valova "Dulkyn" Republike Tatarstan.

Suptilni učinci gravitacije

Osim klasičnih učinaka gravitacijskog privlačenja i dilatacije vremena, opća teorija relativnosti predviđa postojanje i drugih manifestacija gravitacije, koje su u zemaljskim uvjetima vrlo slabe pa je njihovo otkrivanje i eksperimentalna provjera vrlo teško. Donedavno se činilo da je prevladavanje ovih poteškoća izvan mogućnosti eksperimentatora.

Među njima posebno možemo navesti povlačenje inercijalnih referentnih sustava (ili Lense-Thirring efekt) i gravitomagnetsko polje. Godine 2005. NASA-ina automatizirana svemirska letjelica Gravity Probe B provela je eksperiment neviđene točnosti kako bi izmjerila te učinke u blizini Zemlje. Obrada dobivenih podataka provedena je do svibnja 2011. godine i potvrdila je postojanje i veličinu utjecaja geodetske precesije i otpora inercijskih referentnih okvira, iako s točnošću nešto manjom od prvobitno pretpostavljene.

Nakon intenzivnog rada na analizi i ekstrakciji mjernog šuma, konačni rezultati misije objavljeni su na tiskovnoj konferenciji na NASA-TV 4. svibnja 2011. i objavljeni u Physical Review Letters. Izmjerena vrijednost geodetske precesije bila je −6601,8±18,3 milisekundi lukova godišnje, a učinak otpora - −37,2±7,2 milisekundi luka godišnje (usporedi s teoretskim vrijednostima od −6606,1 mas/godina i −39,2 mas/godina).

Klasične teorije gravitacije

Zbog činjenice da su kvantni učinci gravitacije iznimno mali čak i pod najekstremnijim i vidljivim uvjetima, još uvijek nema pouzdanih promatranja istih. Teorijske procjene pokazuju da se u velikoj većini slučajeva može ograničiti na klasični opis gravitacijske interakcije.

Postoji moderna kanonska klasična teorija gravitacije - opća teorija relativnosti, te mnoge hipoteze i teorije različitog stupnja razvoja koje je dorađuju, natječući se jedna s drugom. Sve te teorije daju vrlo slična predviđanja unutar aproksimacije u kojoj se trenutno provode eksperimentalna ispitivanja. Slijede neke od glavnih, najbolje razvijenih ili poznatih teorija gravitacije.

Opća teorija relativnosti

Međutim, GR je eksperimentalno potvrđen sve do nedavno (2012.). Osim toga, mnogi alternativni Einsteinovom, ali standardni za modernu fiziku, pristupi formuliranju teorije gravitacije dovode do rezultata koji se podudaraju s općom relativnošću u niskoenergetskoj aproksimaciji, koja je jedina sada dostupna za eksperimentalnu provjeru.

Einstein-Cartanova teorija

Slična podjela jednadžbi u dvije klase također se odvija u RTG-u, gdje je druga tenzorska jednadžba uvedena kako bi se uzela u obzir veza između neeuklidskog prostora i prostora Minkowskog. Zbog prisutnosti bezdimenzionalnog parametra u Jordan-Bruns-Dickeovoj teoriji, moguće ga je odabrati tako da se rezultati teorije podudaraju s rezultatima gravitacijskih eksperimenata. Istodobno, kako parametar teži beskonačnosti, predviđanja teorije postaju sve bliža općoj teoriji relativnosti, tako da je Jordan-Brance-Dickeovu teoriju nemoguće opovrgnuti bilo kojim eksperimentom koji potvrđuje opću teoriju relativnosti.

kvantna teorija gravitacije

Unatoč više od pola stoljeća pokušaja, gravitacija je jedina temeljna interakcija za koju još uvijek nije izgrađena općeprihvaćena dosljedna kvantna teorija. Pri niskim energijama, u duhu kvantne teorije polja, gravitacijska interakcija može se prikazati kao izmjena gravitona - kalibriranih bozona sa spinom 2. Međutim, rezultirajuća teorija nije renormalizacijska, te se stoga smatra nezadovoljavajućom.

Posljednjih desetljeća razvijeno je nekoliko obećavajućih pristupa rješavanju problema kvantizacije gravitacije: teorija struna, petljasta kvantna gravitacija i drugi.

Teorija struna

U njemu, umjesto čestica i pozadinskog prostor-vremena, postoje strune i njihovi višedimenzionalni dvojnici -

Don DeYoung

Gravitacija (ili gravitacija) drži nas čvrsto na zemlji i omogućuje zemlji da se okreće oko sunca. Zahvaljujući ovoj nevidljivoj sili, kiša pada na tlo, a razina vode u oceanu raste i opada svaki dan. Gravitacija održava Zemlju u sferičnom obliku i također sprječava našu atmosferu da pobjegne u svemir. Čini se da bi znanstvenici trebali dobro proučiti ovu silu privlačnosti, koja se svakodnevno promatra. Ali ne! Na mnogo načina, gravitacija ostaje najdublja misterija znanosti. Ova misteriozna moć prekrasan je primjer koliko je moderno znanstveno znanje ograničeno.

Što je gravitacija?

Isaac Newton se zainteresirao za ovo pitanje još 1686. godine i došao do zaključka da je gravitacija privlačna sila koja postoji između svih tijela. Shvatio je da se ista sila koja uzrokuje pad jabuke na tlo nalazi u njezinoj orbiti. Zapravo, Zemljina gravitacijska sila uzrokuje odstupanje Mjeseca od svoje ravne putanje za oko jedan milimetar svake sekunde tijekom njegove rotacije oko Zemlje (Slika 1). Newtonov univerzalni zakon gravitacije jedno je od najvećih znanstvenih otkrića svih vremena.

Gravitacija je "niz" koji drži objekte u orbiti

Slika 1. Ilustracija Mjesečeve orbite nije nacrtana u mjerilu. U svakoj sekundi mjesec prijeđe oko 1 km. Na toj udaljenosti odstupa od ravne putanje za oko 1 mm - to je zbog gravitacijske sile Zemlje (isprekidana linija). Čini se da Mjesec stalno pada iza (ili oko) Zemlje, kao što padaju i planeti oko Sunca.

Gravitacija je jedna od četiri temeljne sile prirode (Tablica 1). Imajte na umu da je od četiri sile ova sila najslabija, a ipak je dominantna u odnosu na velike svemirske objekte. Kao što je Newton pokazao, privlačna gravitacijska sila između bilo koje dvije mase postaje sve manja i manja kako udaljenost između njih postaje sve veća i veća, ali nikada u potpunosti ne dosegne nulu (vidi Dizajn gravitacije).

Stoga svaka čestica u cijelom svemiru zapravo privlači svaku drugu česticu. Za razliku od sila slabe i jake nuklearne sile, sila privlačenja je dalekometna (tablica 1). Magnetska sila i električna interakcijska sila također su dalekodometne sile, ali gravitacija je jedinstvena po tome što je i dugodometna i uvijek privlačna, što znači da nikada ne može nestati (za razliku od elektromagnetizma, u kojem sile mogu privlačiti ili otjerati).

Počevši od velikog kreacionističkog znanstvenika Michaela Faradaya 1849. godine, fizičari su neprestano tragali za skrivenom vezom između sile gravitacije i sile elektromagnetske sile. Trenutno znanstvenici pokušavaju spojiti sve četiri temeljne sile u jednu jednadžbu ili takozvanu "Teoriju svega", ali, bezuspješno! Gravitacija ostaje najmisterioznija i najmanje shvaćena sila.

Gravitacija se ne može zaštititi ni na koji način. Kakav god bio sastav barijere, ona nema utjecaja na privlačnost između dva odvojena objekta. To znači da je u laboratoriju nemoguće napraviti antigravitacijsku komoru. Sila gravitacije ne ovisi o kemijskom sastavu predmeta, već ovisi o njihovoj masi, nama poznatoj kao težina (sila gravitacije na neki objekt jednaka je težini tog predmeta – što je veća masa, to je veća sile ili težine.) Blokovi napravljeni od stakla, olova, leda ili čak stiropora, koji imaju istu masu, iskusit će (i djelovati) istu gravitacijsku silu. Ti su podaci dobiveni tijekom pokusa, a znanstvenici još uvijek ne znaju kako ih teorijski objasniti.

Dizajn u gravitaciji

Sila F između dviju masa m 1 i m 2 koje se nalaze na udaljenosti r može se napisati kao formula F = (G m 1 m 2) / r 2

Gdje je G gravitacijska konstanta, koju je prvi izmjerio Henry Cavendish 1798.1

Ova jednadžba pokazuje da gravitacija opada kako udaljenost, r, između dvaju objekata postaje veća, ali nikada u potpunosti ne dosegne nulu.

Inverzno-kvadratna priroda ove jednadžbe jednostavno oduzima dah. Uostalom, ne postoji nužan razlog zašto bi gravitacija djelovala na ovaj način. U neuređenom, nasumičnom svemiru koji se razvija, proizvoljne moći poput r 1,97 ili r 2,3 činile bi se vjerojatnijima. Međutim, točna mjerenja pokazala su točnu snagu na najmanje pet decimala, 2,00000. Kao što je jedan istraživač rekao, ovaj se rezultat čini "pretočno".2 Možemo zaključiti da sila privlačenja ukazuje na točan, kreiran dizajn. Zapravo, ako bi stupanj samo malo odstupao od 2, orbite planeta i cijelog svemira postale bi nestabilne.

Veze i bilješke

1. Tehnički govoreći, G = 6,672 x 10 –11 Nm 2 kg –2
2. Thompsen, D., "Vrlo točno o gravitaciji", znanstvene vijesti 118(1):13, 1980.

Dakle, što je zapravo gravitacija? Kako ta sila može djelovati u tako golemom, praznom svemiru? I zašto uopće postoji? Znanost nikada nije uspjela odgovoriti na ova osnovna pitanja o zakonima prirode. Sila privlačnosti ne može doći sporo putem mutacije ili prirodne selekcije. Djeluje od samog početka postojanja svemira. Kao i svaki drugi fizikalni zakon, gravitacija je nedvojbeno prekrasan dokaz planiranog stvaranja.

Neki su znanstvenici pokušali objasniti gravitaciju u smislu nevidljivih čestica, gravitona, koje se kreću između tijela. Drugi su govorili o kozmičkim strunama i gravitacijskim valovima. Nedavno su znanstvenici uz pomoć posebno stvorenog laboratorija LIGO (engl. Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) uspjeli tek vidjeti učinak gravitacijskih valova. Ali priroda ovih valova, kako fizički objekti međusobno djeluju na velikim udaljenostima, mijenjajući svoj oblik, još uvijek ostaje veliko pitanje za sve. Jednostavno ne znamo prirodu porijekla sile gravitacije i kako ona održava stabilnost cijelog svemira.

Gravitacija i Sveto pismo

Dva odlomka iz Biblije mogu nam pomoći da razumijemo prirodu gravitacije i fizikalne znanosti općenito. Prvi odlomak, Kološanima 1,17, objašnjava da je Krist “Tu je prije svega i sve mu vrijedi”. Grčki glagol stoji (συνισταω sunistao) znači: držati se, držati se ili držati zajedno. Grčka uporaba ove riječi izvan Biblije znači posuda koja sadrži vodu. Riječ korištena u Poslanici Kološanima je u savršenom vremenu, što obično označava sadašnje trajno stanje koje je proizašlo iz dovršene prošle radnje. Jedan od dotičnih fizičkih mehanizama očito je sila privlačenja koju je uspostavio Stvoritelj i koja se nepogrešivo održava i danas. Zamislite samo: kad bi sila gravitacije na trenutak prestala djelovati, nedvojbeno bi nastao kaos. Sva nebeska tijela, uključujući Zemlju, Mjesec i zvijezde, više se ne bi držala zajedno. Cijeli taj sat bio bi podijeljen u zasebne, male dijelove.

Drugi stih iz Pisma, Hebrejima 1,3, izjavljuje da Krist "sve drži riječju svoje moći." Riječ drži (φερω pherō) ponovno opisuje održavanje ili očuvanje svega, uključujući gravitaciju. Riječ drži koji se koristi u ovom stihu znači mnogo više od pukog držanja utega. Uključuje kontrolu nad svim tekućim pokretima i promjenama unutar svemira. Ovaj beskrajni zadatak se provodi kroz svemoguću Riječ Gospodnju, kroz koju je sam svemir nastao. Gravitacija, "tajanstvena sila" koja ostaje slabo shvaćena čak i nakon četiri stotine godina istraživanja, jedna je od manifestacija ove nevjerojatne božanske brige za svemir.

Iskrivljenja vremena i prostora i crne rupe

Einsteinova opća teorija relativnosti ne smatra gravitaciju silom, već zakrivljenošću samog prostora u blizini masivnog objekta. Predviđa se da će se svjetlost, koja tradicionalno prati ravne linije, savijati dok putuje kroz zakrivljeni prostor. To je prvi put pokazano kada je astronom Sir Arthur Eddington promatrao promjenu prividnog položaja zvijezde tijekom potpune pomrčine 1919. godine, vjerujući da su svjetlosne zrake savijene sunčevom gravitacijom.

Opća teorija relativnosti također predviđa da će, ako je tijelo dovoljno gusto, njegova gravitacija toliko iskriviti prostor da svjetlost uopće ne može proći kroz njega. Takvo tijelo upija svjetlost i sve ostalo što je njegova jaka gravitacija zarobila, te se naziva Crna rupa. Takvo se tijelo može otkriti samo po njegovim gravitacijskim učincima na druge objekte, po jakoj zakrivljenosti svjetlosti oko njega i po jakom zračenju koje emitira materija koja pada na njega.

Sva materija unutar crne rupe je komprimirana u središtu, koje ima beskonačnu gustoću. "Veličina" rupe određena je horizontom događaja, tj. granica koja okružuje središte crne rupe i ništa (čak ni svjetlost) ne može pobjeći iz nje. Polumjer rupe naziva se Schwarzschildov radijus, po njemačkom astronomu Karlu Schwarzschildu (1873. – 1916.), a izračunava se kao R S = 2GM/c 2, gdje je c brzina svjetlosti u vakuumu. Kada bi Sunce palo u crnu rupu, njegov Schwarzschildov radijus bio bi samo 3 km.

Postoje čvrsti dokazi da kada se nuklearno gorivo jedne masivne zvijezde potroši, ona više ne može odoljeti kolapsu pod vlastitom ogromnom težinom i pada u crnu rupu. Vjeruje se da crne rupe s masom od milijarde sunaca postoje u središtima galaksija, uključujući našu galaksiju, Mliječnu stazu. Mnogi znanstvenici vjeruju da supersvijetli i vrlo udaljeni objekti zvani kvazari koriste energiju koja se oslobađa kada materija padne u crnu rupu.

Prema predviđanjima opće teorije relativnosti, gravitacija također iskrivljuje vrijeme. To su potvrdili i vrlo precizni atomski satovi, koji na razini mora rade nekoliko mikrosekundi sporije nego u područjima iznad razine mora, gdje je Zemljina gravitacija nešto slabija. U blizini horizonta događaja ovaj je fenomen uočljiviji. Ako promatramo sat astronauta koji se približava horizontu događaja, vidjet ćemo da sat radi sporije. Dok je u horizontu događaja, sat će stati, ali ga nikada nećemo moći vidjeti. Nasuprot tome, astronaut neće primijetiti da njegov sat radi sporije, ali će vidjeti da naš sat radi sve brže.

Glavna opasnost za astronauta u blizini crne rupe bile bi plimne sile, uzrokovane gravitacijom koja je jača na dijelovima tijela koji su bliže crnoj rupi nego na dijelovima dalje od nje. Po svojoj su snazi ​​plimne sile u blizini crne rupe koja ima masu zvijezde jače od bilo kojeg uragana i lako kidaju u sitne komadiće sve što im se nađe. Međutim, dok se gravitacijska privlačnost smanjuje s kvadratom udaljenosti (1/r 2), plimna aktivnost opada s kubom udaljenosti (1/r 3). Stoga je, suprotno uvriježenom mišljenju, gravitacijska sila (uključujući plimnu silu) slabija na horizontu događaja velikih crnih rupa nego na malim crnim rupama. Dakle, plimne sile na horizontu događaja crne rupe u vidljivom prostoru bile bi manje primjetne od najblažeg povjetarca.

Dilatacija vremena gravitacijom u blizini horizonta događaja osnova je novog kozmološkog modela kreacionističkog fizičara dr. Russella Humphreysa, o kojem on govori u svojoj knjizi Starlight and Time. Ovaj model bi mogao pomoći u rješavanju problema kako možemo vidjeti svjetlost dalekih zvijezda u mladom svemiru. Osim toga, danas je to znanstvena alternativa nebiblijskoj, koja se temelji na filozofskim postavkama koje nadilaze okvire znanosti.

Bilješka

Gravitacija, "tajanstvena sila" koja i nakon četiri stotine godina istraživanja ostaje slabo shvaćena...

Isaac Newton (1642. – 1727.)

Fotografija: Wikipedia.org

Isaac Newton (1642. – 1727.)

Isaac Newton objavio je svoja otkrića o gravitaciji i kretanju nebeskih tijela 1687. godine, u svom poznatom djelu " Matematički počeci". Neki su čitatelji brzo zaključili da Newtonov svemir nije ostavio mjesta za Boga, budući da se sada sve može objasniti jednadžbama. Ali Newton uopće nije tako mislio, jer je rekao u drugom izdanju ovog slavnog djela:

"Naš najljepši sunčev sustav, planeti i kometi mogu biti samo rezultat plana i dominacije inteligentnog i jakog bića."

Isaac Newton nije bio samo znanstvenik. Osim znanosti, gotovo cijeli život posvetio je proučavanju Biblije. Njegove omiljene biblijske knjige bile su Daniel i Otkrivenje, koje opisuju Božje planove za budućnost. Zapravo, Newton je napisao više teoloških nego znanstvenih djela.

Newton je poštovao druge znanstvenike kao što je Galileo Galilei. Inače, Newton je rođen iste godine kada je Galileo umro, 1642. godine. Newton je u svom pismu napisao: “Ako sam vidio dalje od drugih, to je bilo zato što sam stajao ramena divovi." Malo prije svoje smrti, vjerojatno razmišljajući o misteriju gravitacije, Newton je skromno napisao: “Ne znam kako me svijet doživljava, ali samome sebi se činim da sam samo dječak koji se igra na morskoj obali, koji se zabavlja tražeći s vremena na vrijeme kamenčić šareniji od ostalih, ili lijepu školjku, ogroman ocean neistražene istine."

Newton je pokopan u Westminsterskoj opatiji. Latinski natpis na njegovom grobu završava riječima: "Neka se raduju smrtnici što je među njima živio takav ukras ljudskog roda".

U prirodi su poznate samo četiri osnovne fundamentalne sile (također se nazivaju glavne interakcije) - gravitacijska interakcija, elektromagnetska interakcija, jaka interakcija i slaba interakcija.

Gravitacijska interakcija je najslabiji od svih.Gravitacijske silepovezuju dijelove zemaljske kugle i ista interakcija određuje događaje velikih razmjera u svemiru.

Elektromagnetsko međudjelovanje drži elektrone u atomima i veže atome u molekule. Posebne manifestacije tih sila suCoulombove silekoji djeluju između fiksnih električnih naboja.

Jaka interakcija veže nukleone u jezgri. Ova interakcija je najjača, ali djeluje samo na vrlo malim udaljenostima.

Slaba interakcija djeluje između elementarnih čestica i ima vrlo mali domet. Očituje se beta raspadom.

4.1. Newtonov zakon univerzalne gravitacije

Između dviju materijalnih točaka postoji sila međusobnog privlačenja, izravno proporcionalna umnošku masa tih točaka ( m i M ) i obrnuto proporcionalan kvadratu udaljenosti između njih ( r2 ) i usmjeren duž prave koja prolazi kroz tijela koja međusobno djelujuF= (GmM/r 2) r o ,(1)

ovdje r o - jedinični vektor nacrtan u smjeru sile F(slika 1a).

Ova sila se zove sila gravitacije(ili sila gravitacije). Gravitacijske sile su uvijek privlačne sile. Jačina međudjelovanja dvaju tijela ne ovisi o okolini u kojoj se tijela nalaze.

g 1 g 2

Sl.1a Sl.1b Sl.1c

Konstanta G naziva se gravitacijska konstanta. Njegova vrijednost se utvrđuje empirijski: G = 6,6720. 10 -11 N. m 2 / kg 2 - t.j. dva točkasta tijela mase po 1 kg, koja se nalaze na udaljenosti od 1 m jedno od drugog, privlače se silom od 6,6720. 10 -11 N. Vrlo mala vrijednost G upravo nam dopušta govoriti o slabosti gravitacijskih sila - treba ih uzeti u obzir samo u slučaju velikih masa.

Mase uključene u jednadžbu (1) nazivaju se gravitacijske mase. Ovo naglašava da su, u načelu, mase uključene u drugi Newtonov zakon ( F=m in a) i u zakon univerzalne gravitacije ( F=(Gm gr M gr /r 2) r o) različite su prirode. Međutim, utvrđeno je da je omjer m gr/m in za sva tijela isti s relativnom greškom do 10 -10 .

4.2. Gravitacijsko polje (gravitacijsko polje) materijalne točke

Vjeruje se da gravitacijska interakcija se odvija uz pomoć gravitacijsko polje (gravitacijsko polje), koju generiraju sama tijela. Uvode se dvije karakteristike ovog polja: vektorska - i skalarna - potencijal gravitacijskog polja.

4.2.1 Jakost gravitacijskog polja

Neka postoji materijalna točka mase M. Vjeruje se da oko te mase nastaje gravitacijsko polje. Karakteristika sile takvog polja je jakost polja gravitacijeg, što je određeno iz zakona univerzalne gravitacije g= (GM/r2) r o ,(2)

gdje r o - jedinični vektor povučen iz materijalne točke u smjeru gravitacijske sile. Jakost gravitacijskog polja gje vektorska veličina i ubrzanje dobiveno masom točke m, doveden u gravitacijsko polje, stvoreno točkastom masom M. Doista, uspoređujući (1) i (2), dobivamo za slučaj jednakosti gravitacijske i inercijske mase F=m g.

To naglašavamo veličina i smjer ubrzanja koje prima tijelo uneseno u gravitacijsko polje ne ovisi o veličini mase unesenog tijela. Budući da je glavna zadaća dinamike odrediti veličinu ubrzanja koje tijelo prima pod djelovanjem vanjskih sila, tada, dakle, intenzitet gravitacijskog polja potpuno i nedvosmisleno određuje karakteristike sila gravitacijskog polja. Ovisnost g(r) prikazana je na slici 2a.

Sl.2a Sl.2b Sl.2c

Polje se zove središnji, ako su u svim točkama polja vektori intenziteta usmjereni duž ravnih linija koje se sijeku u jednoj točki, fiksne u odnosu na bilo koji inercijski referentni okvir. Posebno, gravitacijsko polje materijalne točke središnje je: u svim točkama polja vektori gi F=m g, koje djeluju na tijelo dovedeno u gravitacijsko polje usmjerene su radijalno od mase M , koji stvara polje, do točkaste mase m (Slika 1b).

Zakon univerzalne gravitacije u obliku (1) uspostavljen je za tijela uzeta kao materijalne točke, tj. za takva tijela čije su dimenzije male u usporedbi s udaljenošću između njih. Ako se dimenzije tijela ne mogu zanemariti, tada tijela treba podijeliti na točkaste elemente, prema formuli (1), izračunati sile privlačenja između svih elemenata uzetih u parovima i zatim ih geometrijski zbrojiti. Jakost gravitacijskog polja sustava koji se sastoji od materijalnih točaka s masama M 1 , M 2 , ..., M n , jednaka je zbroju jakosti polja svake od tih masa zasebno ( princip superpozicije gravitacijskih polja ): g=g ja, gdje g ja= (GM i /r i 2) r o i - jakost polja jedne mase M i .

Grafički prikaz gravitacijskog polja pomoću vektora napetosti g na različitim točkama polja vrlo je nezgodno: za sustave koji se sastoje od mnogo materijalnih točaka, vektori intenziteta se superponiraju jedni na druge i dobiva se vrlo zbunjujuća slika. Zato za grafički prikaz gravitacijskog polja koristite linije sile (linije napetosti), koje se provode na način da je vektor intenziteta usmjeren tangencijalno na silnicu. Smatra se da su linije napetosti usmjerene na isti način kao i vektor g(Slika 1c), oni. linije sile završavaju u materijalnoj točki. Budući da u svakoj točki prostora vektor napetosti ima samo jedan smjer, onda linije napetosti nikada ne prelaze. Za materijalnu točku, linije sile su radijalne ravne linije koje ulaze u točku (slika 1b).

Kako bi se uz pomoć napetih linija moglo karakterizirati ne samo smjer, nego i vrijednost jakosti polja, te se linije crtaju određenom gustoćom: broj napetih linija koje prodiru kroz jedinicu površine okomito na zatezne linije moraju biti jednake vektoru modula g.