Հունիսի 14, 2015, 12:24

Մենք բոլորս դպրոցում անցել ենք համընդհանուր ձգողության օրենքի միջով: Բայց ի՞նչ գիտենք մենք իրականում գրավիտացիայի մասին, բացի այն տեղեկատվությունից, որը մենք դնում ենք մեր գլխում: դպրոցի ուսուցիչներ? Թարմացնենք մեր գիտելիքները...

Փաստ առաջին. Նյուտոնը չի հայտնաբերել համընդհանուր ձգողության օրենքը

Բոլորին է հայտնի Նյուտոնի գլխին ընկած խնձորի հայտնի առակը. Բայց փաստն այն է, որ Նյուտոնը չի հայտնաբերել համընդհանուր ձգողության օրենքը, քանի որ այդ օրենքը պարզապես բացակայում է նրա «Բնական փիլիսոփայության մաթեմատիկական սկզբունքները» գրքում։ Այս աշխատանքում չկա ոչ բանաձեւ, ոչ էլ ձեւակերպում, որը յուրաքանչյուրն ինքն իրեն կարող է տեսնել։ Ավելին, գրավիտացիոն հաստատունի մասին առաջին հիշատակումը հայտնվում է միայն 19-րդ դարում և, համապատասխանաբար, բանաձևը չէր կարող ավելի վաղ հայտնվել։ Ի դեպ, G գործակիցը, որը 600 միլիարդ անգամ նվազեցնում է հաշվարկների արդյունքը, չունի. ֆիզիկական զգացողություն, և ներկայացվել է անհամապատասխանությունները թաքցնելու համար:

Փաստ երկրորդ. Կեղծել գրավիտացիոն գրավչության փորձը

Ենթադրվում է, որ Քավենդիշն առաջինն է ցույց տվել գրավիտացիոն գրավչությունլաբորատոր սկավառակների վրա, օգտագործելով ոլորող հավասարակշռություն - հորիզոնական ճոճանակ, ծայրերում կշիռներով, կախված բարակ պարանի վրա: Ռոքերը կարող էր բարակ մետաղալարով միացնել: Համաձայն պաշտոնական տարբերակըՔավենդիշը 158 կգ-անոց զույգ բլանկ է բերել ռոքերի կշիռներին հակառակ կողմերից և ճոճանակը շրջվել է փոքր անկյան տակ։ Սակայն փորձարարական մեթոդոլոգիան սխալ էր, իսկ արդյունքները կեղծվեցին, ինչը համոզիչ կերպով ապացուցեց ֆիզիկոս Անդրեյ Ալբերտովիչ Գրիշաևը։ Քավենդիշը երկար ժամանակ է ծախսել վերամշակելու և տեղադրումը կարգավորելու համար, որպեսզի արդյունքները համապատասխանեն Նյուտոնի երկրի միջին խտությանը: Փորձի մեթոդոլոգիան ինքնին նախատեսում էր բլանկների տեղաշարժը մի քանի անգամ, իսկ ռոքերի պտտման պատճառը բլանկների տեղաշարժից միկրովիբրացիաներն էին, որոնք փոխանցվում էին կախոցին։

Դա հաստատվում է նրանով, որ 18-րդ դարի կրթական նպատակներով նման պարզ ինստալացիա պետք է լիներ, եթե ոչ բոլոր դպրոցներում, ապա գոնե բուհերի ֆիզիկայի բաժիններում, որպեսզի ուսանողներին գործնականում ցույց տան օրենքի արդյունքը։ համընդհանուր ձգողության. Այնուամենայնիվ, Cavendish պարամետրը չի օգտագործվում ուսումնական ծրագրերը, և՛ դպրոցականները, և՛ ուսանողները ընդունում են իրենց խոսքն այն մասին, որ երկու սկավառակներ գրավում են միմյանց։

Փաստ երրորդ. Արեգակի խավարման ժամանակ գրավիտացիայի օրենքը չի գործում

Եթե ​​երկրի, լուսնի և արևի տեղեկատու տվյալները փոխարինենք համընդհանուր ձգողության օրենքի բանաձևով, ապա այն պահին, երբ լուսինը թռչում է երկրի և արևի միջև, օրինակ, տվյալ պահին. Արեւի խավարումԱրեգակի և Լուսնի միջև ներգրավման ուժը ավելի քան 2 անգամ ավելի մեծ է, քան Երկրի և Լուսնի միջև:

Բանաձևի համաձայն՝ լուսինը պետք է լքի երկրի ուղեծրը և սկսեր պտտվել Արեգակի շուրջը։

Գրավիտացիոն հաստատուն – 6,6725×10−11 m³/(kg s²):
Լուսնի զանգվածը 7,3477 × 1022 կգ է։
Արեգակի զանգվածը 1,9891 × 1030 կգ է։
Երկրի զանգվածը 5,9737 × 1024 կգ է։
Երկրի և Լուսնի միջև հեռավորությունը = 380,000,000 մ:
Լուսնի և Արեգակի միջև հեռավորությունը = 149,000,000,000 մ:

Երկիր և Լուսին.
6,6725×10-11 x 7,3477×1022 x 5,9737×1024 / 3800000002 = 2,028×1020 H
Լուսին և արև.
6,6725 x 10-11 x 7,3477 x 1022 x 1,9891 x 1030 / 1490000000002 = 4,39 x 1020 H

2.028 × 1020 H<< 4,39×1020 H
Երկրի և լուսնի միջև ներգրավման ուժը<< Сила притяжения между Луной и Солнцем

Այս հաշվարկները կարող են քննադատվել նրանով, որ լուսինը արհեստական ​​խոռոչ մարմին է, և այս երկնային մարմնի հղման խտությունը, ամենայն հավանականությամբ, ճիշտ չէ որոշված:

Իսկապես, փորձնական ապացույցները ցույց են տալիս, որ Լուսինը ամուր մարմին չէ, այլ բարակ պատերով պատյան։ Հեղինակավոր Science ամսագիրը նկարագրում է սեյսմիկ սենսորների աշխատանքի արդյունքները այն բանից հետո, երբ հրթիռի երրորդ փուլը, որն արագացրել է Apollo 13 հրթիռը, հարվածել է Լուսնի մակերեսին. «Սեյսմիկ կանչը հայտնաբերվել է ավելի քան չորս ժամ: Երկրի վրա, եթե հրթիռը խփի համարժեք հեռավորության վրա, ազդանշանը կտևի ընդամենը մի քանի րոպե»:

Սեյսմիկ թրթռումները, որոնք այնքան դանդաղ են քայքայվում, բնորոշ են ոչ թե պինդ մարմնի, այլ խոռոչ ռեզոնատորին:
Բայց Լուսինը, ի թիվս այլ բաների, չի ցուցադրում իր գրավիչ հատկությունները Երկրի նկատմամբ. Երկիր-Լուսին զույգը չի շարժվում ընդհանուր զանգվածի կենտրոնի շուրջ, ինչպես դա կլիներ համընդհանուր ձգողության օրենքի համաձայն, և Երկրի էլիպսոիդ ուղեծիրը, հակառակ սույն օրենքի, չի դառնում զիգզագ:

Ավելին, ինքնին Լուսնի ուղեծրի պարամետրերը հաստատուն չեն մնում, ուղեծիրը գիտական ​​տերմինաբանությամբ «զարգանում է», և դա անում է համընդհանուր ձգողության օրենքին հակառակ։

Փաստ չորրորդ՝ մակընթացությունների և հոսքերի տեսության անհեթեթություն

Ինչպե՞ս է, ոմանք առարկեն, քանի որ նույնիսկ դպրոցականները գիտեն Երկրի վրա օվկիանոսի մակընթացությունների մասին, որոնք առաջանում են դեպի Արև և Լուսին ջուր ձգելու պատճառով։

Համաձայն տեսության՝ Լուսնի ձգողականությունը օվկիանոսում ձևավորում է մակընթացային էլիպսոիդ՝ երկու մակընթացային կույտերով, որոնք ամենօրյա պտույտի շնորհիվ շարժվում են Երկրի մակերևույթով։

Այնուամենայնիվ, պրակտիկան ցույց է տալիս այս տեսությունների անհեթեթությունը: Ի վերջո, ըստ նրանց, 6 ժամում 1 մետր բարձրությամբ մակընթացային կուզը պետք է տեղափոխվի Դրեյքի նեղուցով Խաղաղ օվկիանոսից դեպի Ատլանտյան օվկիանոս։ Քանի որ ջուրն անսեղմելի է, ջրի զանգվածը մակարդակը կբարձրացնի մոտ 10 մետր բարձրության վրա, ինչը գործնականում չի լինում: Գործնականում մակընթացային երեւույթները տեղի են ունենում ինքնուրույն 1000-2000 կմ տարածքներում։

Լապլասին ապշեցրեց նաև պարադոքսը. ինչու՞ Ֆրանսիայի ծովային նավահանգիստներում ջուրը հաջորդաբար իջնում ​​է, թեև, մակընթացային էլիպսոիդի հայեցակարգի համաձայն, այն պետք է գա այնտեղ միաժամանակ:

Փաստ հինգերորդ. Զանգվածային ձգողության տեսությունը չի գործում

Ձգողականության չափումների սկզբունքը պարզ է. գրավիմետրերը չափում են ուղղահայաց բաղադրիչները, իսկ շեղման գծի շեղումը ցույց է տալիս հորիզոնական բաղադրիչները:

Զանգվածային գրավիտացիայի տեսությունը ստուգելու առաջին փորձը բրիտանացիներն արել են 18-րդ դարի կեսերին Հնդկական օվկիանոսի ափին, որտեղ, մի կողմից, գտնվում է Հիմալայների աշխարհի ամենաբարձր քարե լեռնաշղթան, և մյուսը՝ օվկիանոսային աման, որը լցված է շատ ավելի քիչ զանգվածային ջրով: Բայց, ավա՜ղ, սալիկապատ գիծը չի շեղվում դեպի Հիմալայներ։ Ավելին, գերզգայուն գործիքները՝ գրավիմետրերը, չեն հայտնաբերում նույն բարձրության վրա գտնվող փորձնական մարմնի ձգողության տարբերությունը թե՛ հսկա լեռների և թե՛ մեկ կիլոմետր խորության ավելի քիչ խիտ ծովերի վրա:

Սովորված տեսությունը փրկելու համար գիտնականները հավանություն են տվել դրան. նրանք ասում են, որ դրա պատճառը «իզոստազն» է. ամեն ինչ հարմարեցրեք ցանկալի արժեքին:

Նաև էմպիրիկորեն հաստատվել է, որ խորքային հանքերում գրավիմետրերը ցույց են տալիս, որ ձգողականությունը չի նվազում խորության հետ: Այն շարունակում է աճել՝ կախված լինելով միայն մինչև երկրի կենտրոն հեռավորության քառակուսուց։

Փաստ վեցերորդ. գրավիտացիան չի առաջանում նյութից կամ զանգվածից

Համընդհանուր ձգողության օրենքի բանաձևի համաձայն՝ երկու զանգված՝ m1 և m2, որոնց չափերը կարելի է անտեսել՝ համեմատած նրանց միջև եղած հեռավորությունների հետ, իբր ձգվում են միմյանց նկատմամբ այս զանգվածների արտադրյալին ուղիղ համեմատական ​​ուժով և հակադարձորեն։ համեմատական ​​է նրանց միջև հեռավորության քառակուսու վրա: Այնուամենայնիվ, իրականում չկա որևէ ապացույց, որ նյութն ունի գրավիտացիոն ձգողական ազդեցություն: Պրակտիկան ցույց է տալիս, որ գրավիտացիան չի առաջանում նյութից կամ զանգվածներից, այն անկախ է դրանցից, իսկ զանգվածային մարմինները ենթարկվում են միայն ձգողությանը:

Գրավիտացիայի անկախությունը նյութից հաստատվում է նրանով, որ, ամենահազվագյուտ բացառությամբ, Արեգակնային համակարգի փոքր մարմիններն ընդհանրապես գրավիտացիոն ձգողականություն չունեն։ Բացառությամբ Լուսնի, մոլորակների ավելի քան վեց տասնյակ արբանյակներ սեփական ձգողականության նշաններ ցույց չեն տալիս: Դա ապացուցվել է ինչպես անուղղակի, այնպես էլ ուղղակի չափումներով, օրինակ՝ 2004 թվականից ի վեր Սատուրնի մերձակայքում գտնվող Cassini զոնդը ժամանակ առ ժամանակ թռչում է իր արբանյակներին մոտ, սակայն զոնդի արագության փոփոխություններ չեն գրանցվել։ Նույն Cassini-ի օգնությամբ Էնցելադուսում՝ Սատուրնի մեծությամբ վեցերորդ արբանյակում, հայտնաբերվել է գեյզեր։

Ի՞նչ ֆիզիկական գործընթացներ պետք է տեղի ունենան տիեզերական սառույցի կտորի վրա, որպեսզի գոլորշու շիթերը թռչեն տիեզերք:
Նույն պատճառով Տիտանը` Սատուրնի ամենամեծ արբանյակը, մթնոլորտային խորտակման արդյունքում գազային պոչ ունի:

Աստերոիդների տեսության կողմից կանխատեսված արբանյակները չեն գտնվել՝ չնայած դրանց հսկայական քանակին։ Եվ կրկնակի կամ զույգ աստերոիդների մասին բոլոր զեկույցներում, որոնք, իբր, պտտվում են զանգվածի ընդհանուր կենտրոնի շուրջ, այդ զույգերի շրջանառության մասին որևէ ապացույց չկար: Ուղեկիցները պատահաբար մոտակայքում էին, որոնք շարժվում էին արևի շուրջ գրեթե համաժամանակյա ուղեծրերով:

Արհեստական ​​արբանյակները աստերոիդների ուղեծիր մտցնելու փորձերն ավարտվել են անհաջողությամբ։ Օրինակները ներառում են NEAR զոնդը, որը ամերիկացիները մղեցին դեպի Էրոս աստերոիդ կամ Հայաբուսա զոնդը, որը ճապոնացիներն ուղարկեցին Իտոկավա աստերոիդ:

Փաստ յոթերորդ. Սատուրնի աստերոիդները չեն ենթարկվում համընդհանուր ձգողության օրենքին

Ժամանակին Լագրանժը, փորձելով լուծել երեք մարմնի խնդիրը, որոշակի դեպքի համար կայուն լուծում է ստացել։ Նա ցույց տվեց, որ երրորդ մարմինը կարող է շարժվել երկրորդի ուղեծրով՝ մշտապես գտնվելով երկու կետերից մեկում, որոնցից մեկը 60 °-ով առաջ է երկրորդ մարմնից, իսկ երկրորդը նույնքան հետ է մնում։

Այնուամենայնիվ, աստերոիդների ուղեկիցների երկու խմբեր, որոնք հայտնաբերվել են Սատուրնի ուղեծրի հետևում և առջևում, և որոնց աստղագետները ուրախությամբ անվանել են տրոյացիներ, դուրս են եկել կանխատեսված տարածքներից, և համընդհանուր ձգողության օրենքի հաստատումը վերածվել է պունկցիայի:

Փաստ ութերորդ՝ հակասություն հարաբերականության ընդհանուր տեսության հետ

Ժամանակակից հասկացությունների համաձայն՝ լույսի արագությունը վերջավոր է, արդյունքում մենք տեսնում ենք հեռավոր առարկաներ ոչ թե այնտեղ, որտեղ նրանք գտնվում են տվյալ պահին, այլ այն կետում, որտեղից սկսվել է մեր տեսած լույսի ճառագայթը։ Բայց որքան արագ է շարժվում գրավիտացիան:

Այդ ժամանակվա կուտակած տվյալները վերլուծելուց հետո Լապլասը պարզեց, որ «ձգողականությունը» լույսից ավելի արագ է տարածվում առնվազն յոթ կարգով: Պուլսարներից իմպուլսների ընդունման ժամանակակից չափումները ավելի են մղել գրավիտացիայի տարածման արագությունը՝ լույսի արագությունից առնվազն 10 կարգով ավելի արագ: Այս կերպ, փորձարարական ուսումնասիրությունները հակասում են հարաբերականության ընդհանուր տեսությանը, որի վրա դեռևս հենվում է պաշտոնական գիտությունը՝ չնայած դրա լիակատար ձախողմանը։.

Փաստ իններորդ. ձգողականության անոմալիաներ

Կան բնական ձգողականության անոմալիաներ, որոնք նույնպես պաշտոնական գիտությունից ոչ մի հասկանալի բացատրություն չեն գտնում։ Ահա մի քանի օրինակներ.

Փաստ տասներորդ՝ հակագրավիտացիայի թրթիռային բնույթի ուսումնասիրություններ

Հակագրավիտացիայի ոլորտում կան մեծ թվով այլընտրանքային հետազոտություններ, որոնք տպավորիչ արդյունքներով են, որոնք հիմնովին հերքում են պաշտոնական գիտության տեսական հաշվարկները։

Որոշ հետազոտողներ վերլուծում են հակագրավիտացիայի վիբրացիոն բնույթը։ Այս էֆեկտը հստակորեն ներկայացված է ժամանակակից փորձի մեջ, որտեղ ակուստիկ լևիտացիայի պատճառով կաթիլները կախված են օդում: Այստեղ մենք տեսնում ենք, թե ինչպես է որոշակի հաճախականության ձայնի օգնությամբ հնարավոր է օդում վստահորեն պահել հեղուկի կաթիլները...

Բայց էֆեկտն առաջին հայացքից բացատրվում է գիրոսկոպի սկզբունքով, բայց նույնիսկ նման պարզ փորձը մեծ մասամբ հակասում է գրավիտացիային իր ժամանակակից իմաստով:

Քչերը գիտեն, որ սիբիրցի միջատաբան Վիկտոր Ստեպանովիչ Գրեբեննիկովը, ով ուսումնասիրել է միջատների խոռոչի կառուցվածքների ազդեցությունը, իր «Իմ աշխարհը» գրքում նկարագրել է միջատների հակագրավիտացիայի երևույթները։ Գիտնականները վաղուց գիտեն, որ հսկայական միջատները, ինչպիսին է աքաղաղը, թռչում են ոչ թե իրենց պատճառով, այլ ձգողականության օրենքների դեմ:

Ավելին, Գրեբեննիկովն իր հետազոտությունների հիման վրա ստեղծել է հակագրավիտացիոն հարթակ։

Վիկտոր Ստեպանովիչը մահացել է բավականին տարօրինակ հանգամանքներում, և նրա ձեռքբերումները մասամբ կորել են, սակայն հակագրավիտացիոն հարթակի նախատիպի որոշ հատված պահպանվել է և կարելի է տեսնել Նովոսիբիրսկի Գրեբեննիկովի թանգարանում։.

Հակագրավիտացիայի մեկ այլ գործնական կիրառություն կարելի է նկատել Ֆլորիդայի Հոմսթեդ քաղաքում, որտեղ կա կորալային միաձույլ բլոկների տարօրինակ կառուցվածք, որը ժողովրդականորեն կոչվում է Կորալյան ամրոց: Այն կառուցել է բնիկ լատվիացի Էդվարդ Լիդսկալնինը 20-րդ դարի առաջին կեսին։ Նիհար կազմվածքով այս մարդը ոչ մի գործիք չուներ, նույնիսկ մեքենա ու տեխնիկա չուներ։

Այն ընդհանրապես չէր օգտագործվում էլեկտրականությամբ, նաև դրա բացակայության պատճառով և, այնուամենայնիվ, ինչ-որ կերպ իջավ օվկիանոս, որտեղ փորագրեց բազմատոննանոց քարե բլոկներ և մի կերպ դրանք հասցրեց իր վայր՝ դրանք շարելով կատարյալ ճշգրտությամբ։

Էդի մահից հետո գիտնականները սկսեցին ուշադիր ուսումնասիրել նրա ստեղծագործությունը։ Հանուն փորձի, բերվել է հզոր բուլդոզեր, և փորձ է արվել տեղափոխել կորալային ամրոցի 30 տոննայանոց բլոկներից մեկը։ Բուլդոզերը մռնչաց, սահեց, բայց մի հսկայական քար չշարժեց։

Ամրոցի ներսում հայտնաբերվել է տարօրինակ սարք, որը գիտնականներն անվանել են ուղղակի հոսանքի գեներատոր։ Այն հսկայական կառույց էր՝ բազմաթիվ մետաղական մասերով։ Սարքի արտաքին մասում ներկառուցվել են 240 մշտական ​​ձողային մագնիսներ: Բայց թե ինչպես Էդվարդ Լիդսկալնինը իրականում ստիպեց շարժվել մի քանի տոննա բլոկներ, դեռ առեղծված է:

Հայտնի են Ջոն Սիրլի ուսումնասիրությունները, ում ձեռքում կյանքի են կոչվել անսովոր գեներատորներ, պտտվել և էներգիա առաջացնել. Կես մետրից մինչև 10 մետր տրամագծով սկավառակներ օդ բարձրացան և վերահսկվող թռիչքներ կատարեցին Լոնդոնից Քորնուոլ և հակառակ ուղղությամբ:

Պրոֆեսորի փորձերը կրկնվել են Ռուսաստանում, ԱՄՆ-ում և Թայվանում։ Ռուսաստանում, օրինակ, 1999 թվականին թիվ 99122275/09-ով գրանցվել է «մեխանիկական էներգիա արտադրող սարք» արտոնագրի հայտ։ Վլադիմիր Վիտալիևիչ Ռոշչինը և Սերգեյ Միխայլովիչ Գոդինը, փաստորեն, վերարտադրեցին SEG-ը (Searl Effect Generator) և մի շարք հետազոտություններ անցկացրեցին դրա հետ։ Արդյունքը եղավ հայտարարություն՝ առանց ծախսերի կարելի է ստանալ 7 կՎտ էլեկտրաէներգիա; պտտվող գեներատորը կորցրել է մինչև 40% քաշ:

Սիրլի առաջին լաբորատոր սարքավորումները տարվել են անհայտ ուղղությամբ, երբ նա ինքը բանտում էր: Գոդինի և Ռոշչինի տեղադրումը պարզապես անհետացավ. նրա մասին բոլոր հրապարակումները, բացառությամբ գյուտի դիմումի, անհետացել են.

Հայտնի է նաև Հաթչիսոնի էֆեկտը, որն անվանվել է կանադացի ինժեներ-գյուտարարի պատվին: Ազդեցությունը դրսևորվում է ծանր առարկաների, աննման նյութերի համաձուլվածքի (օրինակ՝ մետաղ + փայտ) լևիտացիայի մեջ, մետաղների անոմալ տաքացում՝ դրանց մոտ այրվող նյութերի բացակայության դեպքում։ Ահա այս էֆեկտների տեսանյութը.

Ինչպիսին էլ որ իրականում լինի ձգողականությունը, պետք է ընդունել, որ պաշտոնական գիտությունը բացարձակապես ի վիճակի չէ հստակ բացատրել այս երևույթի բնույթը:.

Յարոսլավ Յարգին

Ո՞ր օրենքով եք ինձ կախաղան հանելու։
- Եվ մենք բոլորին կախում ենք մեկ օրենքով՝ համընդհանուր ձգողության օրենքով։

Ձգողության օրենքը

Ձգողության ֆենոմենը համընդհանուր ձգողության օրենքն է։ Երկու մարմիններ միմյանց վրա գործում են մի ուժով, որը հակադարձ համեմատական ​​է նրանց միջև տարածության քառակուսուն և ուղիղ համեմատական ​​է նրանց զանգվածների արտադրյալին։

Մաթեմատիկորեն մենք կարող ենք արտահայտել այս մեծ օրենքը բանաձևով

Տիեզերքում գրավիտացիան գործում է հսկայական հեռավորությունների վրա: Բայց Նյուտոնը պնդում էր, որ բոլոր առարկաները փոխադարձաբար ձգվում են: Ճի՞շտ է, որ ցանկացած երկու առարկա գրավում են միմյանց: Պարզապես պատկերացրեք, հայտնի է, որ Երկիրը ձեզ գրավում է աթոռին նստած։ Բայց երբևէ մտածե՞լ եք այն մասին, որ համակարգիչը և մկնիկը գրավում են միմյանց: Թե՞ մատիտ ու գրիչ սեղանին։ Այս դեպքում գրչի զանգվածը, մատիտի զանգվածը փոխարինում ենք բանաձևի մեջ, բաժանում նրանց միջև եղած հեռավորության քառակուսու վրա՝ հաշվի առնելով գրավիտացիոն հաստատունը, ստանում ենք նրանց փոխադարձ ձգողության ուժը։ Բայց, այն այնքան փոքր է դուրս գալու (գրիչի ու մատիտի փոքր զանգվածների պատճառով), որ մենք չենք զգում նրա ներկայությունը։ Ուրիշ բան, երբ խոսքը վերաբերում է Երկրին և աթոռին, կամ Արևին և Երկրին: Զանգվածները նշանակալի են, ինչը նշանակում է, որ մենք արդեն կարող ենք գնահատել ուժի ազդեցությունը։

Եկեք մտածենք ազատ անկման արագացման մասին։ Սա ներգրավման օրենքի գործողությունն է: Ուժի ազդեցության տակ մարմինը փոխում է արագությունը, որքան դանդաղ է, այնքան մեծ է զանգվածը: Արդյունքում բոլոր մարմինները Երկիր են ընկնում նույն արագությամբ։

Ո՞րն է այս անտեսանելի եզակի ուժի պատճառը: Մինչ օրս գրավիտացիոն դաշտի գոյությունը հայտնի և ապացուցված է։ Գրավիտացիոն դաշտի բնույթի մասին ավելին կարող եք իմանալ թեմայի վերաբերյալ լրացուցիչ նյութում։

Մտածեք, թե ինչ է ձգողականությունը: որտեղի՞ց։ Ի՞նչ է այն ներկայացնում: Ի վերջո, չի կարող այնպես լինել, որ մոլորակը նայի Արեգակին, տեսնի, թե որքան հեռու է այն հեռացվել, այս օրենքի համաձայն հաշվարկի հեռավորության հակադարձ քառակուսին:

Ձգողության ուղղությունը

Երկու մարմին կա, ասենք A և B մարմինը: A մարմինը ձգում է B մարմինը: Այն ուժը, որով գործում է A մարմինը, սկսվում է B մարմնի վրա և ուղղված է դեպի A մարմինը: Այսինքն, այն «վերցնում» է B մարմինը և դեպի իրեն ձգում: . Բ մարմինը նույն բանն է «անում» Ա մարմնի հետ։

Յուրաքանչյուր մարմին ձգվում է Երկրի կողմից: Երկիրը «վերցնում» է մարմինը և քաշում դեպի իր կենտրոնը։ Ուստի այս ուժը միշտ ուղղահայաց դեպի ներքև կուղղվի, և այն կիրառվում է մարմնի ծանրության կենտրոնից, այն կոչվում է ձգողականություն։

Հիմնական բանը հիշել

Երկրաբանական հետախուզման, մակընթացության կանխատեսման և, վերջերս, արհեստական ​​արբանյակների և միջմոլորակային կայանների շարժման որոշ մեթոդներ։ Մոլորակների դիրքի վաղ հաշվարկ.

Կարո՞ղ ենք մենք ինքներս ստեղծել նման փորձ և չկռահել, թե մոլորակները, առարկաները ձգվում են:

Այդպիսի անմիջական փորձ արվեց Քավենդիշ (Հենրի Քավենդիշ (1731-1810) - անգլիացի ֆիզիկոս և քիմիկոս)օգտագործելով նկարում ներկայացված սարքը: Գաղափարն այն էր, որ կվարցից շատ բարակ թելից երկու գնդիկներով ձող կախելն էր, որից հետո երկու խոշոր կապարե գնդիկներ բերել նրանց կողքին: Գնդիկների ձգողականությունը թեթևակի կպտտեցնի թելը, քանի որ սովորական առարկաների միջև ձգողական ուժերը շատ թույլ են: Նման գործիքի օգնությամբ Քևենդիշը կարողացավ ուղղակիորեն չափել երկու զանգվածների ուժը, հեռավորությունը և մեծությունը և, այդպիսով, որոշել. գրավիտացիոն հաստատուն Գ.

Տիեզերքում գրավիտացիոն դաշտը բնութագրող G գրավիտացիոն հաստատունի եզակի հայտնաբերումը հնարավորություն տվեց որոշել Երկրի, Արեգակի և այլ երկնային մարմինների զանգվածը։ Ուստի Քավենդիշն իր փորձն անվանեց «Երկիրը կշռելու»։

Հետաքրքիր է, որ ֆիզիկայի տարբեր օրենքներն ունեն որոշ ընդհանուր հատկանիշներ: Անդրադառնանք էլեկտրականության օրենքներին (Կուլոնի ուժ): Էլեկտրական ուժերը նույնպես հակադարձ համեմատական ​​են հեռավորության քառակուսին, բայց արդեն լիցքերի միջև, և ակամա առաջանում է այն միտքը, որ այս օրինաչափությունը խորը նշանակություն ունի։ Մինչ այժմ ոչ ոք չի կարողացել գրավիտացիան և էլեկտրականությունը ներկայացնել որպես նույն էության երկու տարբեր դրսեւորումներ։

Այստեղ ուժը նույնպես հակադարձ է տարբերվում՝ կախված հեռավորության քառակուսուց, սակայն էլեկտրական ուժերի և գրավիտացիոն ուժերի մեծության տարբերությունը ապշեցուցիչ է։ Փորձելով հաստատել ձգողականության և էլեկտրականության ընդհանուր բնույթը, մենք գտնում ենք, որ էլեկտրական ուժերի այնպիսի գերակայություն է գրավիտացիոն ուժերի նկատմամբ, որ դժվար է հավատալ, որ երկուսն էլ ունեն նույն աղբյուրը: Ինչպե՞ս կարող եք ասել, որ մեկը մյուսից ուժեղ է: Ի վերջո, ամեն ինչ կախված է նրանից, թե որն է զանգվածը և ինչ լիցք: Վիճելով այն մասին, թե որքան ուժեղ է գործում գրավիտացիան, դու իրավունք չունես ասելու. «Վերցնենք այսինչ չափի զանգվածը», քանի որ դու ինքդ ես ընտրում այն։ Բայց եթե վերցնենք այն, ինչ Բնությունն ինքն է առաջարկում մեզ (նրա սեփական թվերն ու չափումները, որոնք կապ չունեն մեր սանտիմետրերի, տարիների, մեր չափումների հետ), ապա կարող ենք համեմատել: Մենք կվերցնենք տարրական լիցքավորված մասնիկ, ինչպիսին, օրինակ, էլեկտրոնն է։ Երկու տարրական մասնիկ՝ երկու էլեկտրոն, էլեկտրական լիցքի շնորհիվ իրար են վանում իրենց միջև եղած հեռավորության քառակուսուն հակադարձ ուժով, և ձգողականության պատճառով կրկին դեպի միմյանց ձգվում են քառակուսու հետ հակադարձ համեմատական ​​ուժով։ հեռավորությունը.

Հարց. Որքա՞ն է գրավիտացիոն ուժի հարաբերակցությունը էլեկտրական ուժին: Գրավիտացիան կապված է էլեկտրական վանման հետ, քանի որ մեկը 42 զրո ունեցող թվի հետ է: Սա խորապես տարակուսելի է։ Որտեղի՞ց կարող էր գալ այսքան մեծ թիվ։

Մարդիկ այս հսկայական գործոնը փնտրում են բնական այլ երևույթների մեջ։ Նրանք անցնում են ամենատարբեր մեծ թվերի միջով, իսկ եթե մեծ թիվ ես ուզում, ինչու չվերցնես, ասենք, տիեզերքի տրամագծի հարաբերությունը պրոտոնի տրամագծին - զարմանալիորեն սա նույնպես 42 զրո ունեցող թիվ է։ Եվ ասում են՝ գուցե այս գործակիցը հավասար է պրոտոնի տրամագծի և տիեզերքի տրամագծի հարաբերությանը։ Սա հետաքրքիր միտք է, բայց քանի որ տիեզերքը աստիճանաբար ընդլայնվում է, ձգողականության հաստատունը նույնպես պետք է փոխվի: Չնայած այս վարկածը դեռ չի հերքվել, մենք դրա օգտին ոչ մի ապացույց չունենք։ Ընդհակառակը, որոշ ապացույցներ ցույց են տալիս, որ ձգողականության հաստատունն այս կերպ չի փոխվել։ Այս հսկայական թիվը մինչ օրս մնում է առեղծված:

Էյնշտեյնը ստիպված էր փոփոխել ձգողության օրենքները՝ հարաբերականության սկզբունքներին համապատասխան։ Այս սկզբունքներից առաջինն ասում է, որ x հեռավորությունը հնարավոր չէ հաղթահարել ակնթարթորեն, մինչդեռ Նյուտոնի տեսության համաձայն՝ ուժերը գործում են ակնթարթորեն։ Էյնշտեյնը ստիպված էր փոխել Նյուտոնի օրենքները։ Այս փոփոխությունները, ճշգրտումները շատ փոքր են։ Դրանցից մեկը սա է. քանի որ լույսը էներգիա ունի, էներգիան համարժեք է զանգվածին, և բոլոր զանգվածները ձգում են, լույսը նույնպես ձգում է և, հետևաբար, Արեգակի կողքով անցնելով, պետք է շեղվի։ Ահա թե ինչպես է դա տեղի ունենում իրականում. Ծանրության ուժը նույնպես փոքր-ինչ փոփոխված է Էյնշտեյնի տեսության մեջ։ Բայց ձգողականության օրենքի այս աննշան փոփոխությունը բավական է բացատրելու Մերկուրիի շարժման ակնհայտ անկանոնությունները:

Միկրոտիեզերքի ֆիզիկական երևույթները ենթակա են այլ օրենքների, քան մեծ մասշտաբների աշխարհի երևույթները: Հարց է առաջանում՝ ինչպե՞ս է իրեն դրսևորվում գրավիտացիան փոքր մասշտաբների աշխարհում։ Դրան կպատասխանի ձգողականության քվանտային տեսությունը։ Սակայն ձգողականության քվանտային տեսություն դեռ չկա։ Մարդիկ դեռ այնքան էլ հաջող չեն ստեղծել ձգողականության տեսություն, որը լիովին համապատասխանում է քվանտային մեխանիկական սկզբունքներին և անորոշության սկզբունքին:

Բոլոր նյութական մարմինների միջև: Ցածր արագությունների և թույլ գրավիտացիոն փոխազդեցության մոտավորությամբ այն նկարագրվում է Նյուտոնի ձգողականության տեսությամբ, ընդհանուր դեպքում՝ Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսությամբ։ Քվանտային սահմանում գրավիտացիոն փոխազդեցությունը ենթադրաբար նկարագրվում է քվանտային տեսության ձգողականությամբ, որը դեռևս չի մշակվել։

Հանրագիտարան YouTube

1 / 5

✪ Ձգողականության վիզուալացում

✪ ԳԻՏՆԱԿԱՆՆԵՐԸ ԾՆՈՒՆԴԻՑ ԵՆ ՄԵԶ. 7 Նստակյաց ՓԱՍՏ ՁԳԱՀԻՏՈՒԹՅԱՆ ՄԱՍԻՆ. ԲԱՑԱՀԱՅՏՈՒՄ ՆՅՈՒՏՈՆԻ ԵՎ ՖԻԶԻԿՈՍԻ ՍՏԵՐԸ

✪ Ալեքսանդր Չիրցով - Ձգողականություն. հայացքների զարգացում Նյուտոնից մինչև Էյնշտեյն

✪ 10 հետաքրքիր փաստ գրավիտացիայի մասին

✪ Ձգողականություն

սուբտիտրեր

Գրավիտացիոն ձգում

Համընդհանուր ձգողության օրենքը հակադարձ քառակուսի օրենքի կիրառություններից մեկն է, որը հանդիպում է նաև ճառագայթման ուսումնասիրության մեջ (տե՛ս, օրինակ, լույսի ճնշումը), և որը ուղիղ հետևանք է մակերեսի քառակուսի մեծացման։ աճող շառավղով ոլորտը, որը հանգեցնում է ամբողջ ոլորտի տարածքում ցանկացած միավոր տարածքի ներդրման քառակուսային նվազմանը:

Գրավիտացիոն դաշտը, ինչպես նաև գրավիտացիոն դաշտը, պոտենցիալ է: Սա նշանակում է, որ հնարավոր է ներմուծել զույգ մարմինների գրավիտացիոն ձգողականության պոտենցիալ էներգիան, և այդ էներգիան չի փոխվի մարմինները փակ եզրագծով տեղափոխելուց հետո։ Գրավիտացիոն դաշտի պոտենցիալը ենթադրում է կինետիկ և պոտենցիալ էներգիայի գումարի պահպանման օրենքը, իսկ գրավիտացիոն դաշտում մարմինների շարժումն ուսումնասիրելիս այն հաճախ մեծապես պարզեցնում է լուծումը։ Նյուտոնյան մեխանիկայի շրջանակներում գրավիտացիոն փոխազդեցությունը հեռահար է։ Սա նշանակում է, որ անկախ նրանից, թե ինչպես է շարժվում զանգվածային մարմինը, տիեզերքի ցանկացած կետում գրավիտացիոն պոտենցիալը կախված է միայն մարմնի դիրքից ժամանակի տվյալ պահին:

Խոշոր տիեզերական օբյեկտները՝ մոլորակները, աստղերն ու գալակտիկաներն ունեն հսկայական զանգված և, հետևաբար, ստեղծում են զգալի գրավիտացիոն դաշտեր:

Ձգողականությունը ամենաթույլ ուժն է։ Այնուամենայնիվ, քանի որ այն գործում է բոլոր հեռավորությունների վրա, և բոլոր զանգվածները դրական են, այն, այնուամենայնիվ, շատ կարևոր ուժ է տիեզերքում: Մասնավորապես, տիեզերական մասշտաբով մարմինների էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունը փոքր է, քանի որ այդ մարմինների ընդհանուր էլեկտրական լիցքը զրոյական է (նյութը որպես ամբողջություն էլեկտրականորեն չեզոք է):

Բացի այդ, գրավիտացիան, ի տարբերություն այլ փոխազդեցությունների, ունիվերսալ է իր գործողությամբ ամբողջ նյութի և էներգիայի վրա: Չեն գտնվել այնպիսի առարկաներ, որոնք ընդհանրապես չունեն գրավիտացիոն փոխազդեցություն։

Իր գլոբալ բնույթի պատճառով գրավիտացիան պատասխանատու է այնպիսի լայնածավալ ազդեցությունների համար, ինչպիսիք են գալակտիկաների կառուցվածքը, սև խոռոչները և Տիեզերքի ընդլայնումը, և տարրական աստղագիտական ​​երևույթները՝ մոլորակների ուղեծրերը, ինչպես նաև Երկրի մակերևույթի պարզ գրավչությունը և ընկնող մարմիններ.

Ձգողականությունը մաթեմատիկական տեսության կողմից նկարագրված առաջին փոխազդեցությունն էր: Արիստոտելը (մ.թ.ա. 4-րդ դար) կարծում էր, որ տարբեր զանգվածներով առարկաները տարբեր արագությամբ են ընկնում։ Եվ միայն շատ ավելի ուշ (1589 թ.) Գալիլեո-Գալիլեյը փորձնականորեն որոշեց, որ դա այդպես չէ. եթե օդի դիմադրությունը վերացվի, բոլոր մարմինները հավասարապես արագանում են: Իսահակ Նյուտոնի ձգողության օրենքը (1687) լավ նկարագրում էր ձգողականության ընդհանուր վարքագիծը։ 1915 թվականին Ալբերտ Էյնշտեյնը ստեղծեց Հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը, որն ավելի ճշգրիտ նկարագրում է ձգողականությունը տարածություն-ժամանակի երկրաչափության տեսանկյունից։

Երկնային մեխանիկա և դրա որոշ առաջադրանքներ

Երկնային մեխանիկայի ամենապարզ խնդիրը դատարկ տարածության մեջ երկու կետային կամ գնդաձեւ մարմինների գրավիտացիոն փոխազդեցությունն է։ Դասական մեխանիկայի շրջանակներում այս խնդիրը լուծվում է վերլուծական կերպով փակ ձևով. դրա լուծման արդյունքը հաճախ ձևակերպվում է Կեպլերի երեք օրենքների տեսքով։

Քանի որ փոխազդող մարմինների թիվը մեծանում է, խնդիրը շատ ավելի է բարդանում։ Այսպիսով, արդեն հայտնի երեք մարմինների խնդիրը (այսինքն՝ երեք ոչ զրոյական զանգվածներով մարմինների շարժումը) չի կարող վերլուծական կերպով լուծվել ընդհանուր տեսքով։ Թվային լուծման դեպքում, սակայն, սկզբնական պայմանների նկատմամբ լուծումների անկայունությունը բավականին արագ է դրսևորվում: Երբ կիրառվում է արեգակնային համակարգի վրա, այս անկայունությունը անհնար է դարձնում ճշգրիտ կանխատեսել մոլորակների շարժումը հարյուր միլիոն տարին գերազանցող մասշտաբներով:

Որոշ հատուկ դեպքերում հնարավոր է մոտավոր լուծում գտնել։ Ամենակարևորը այն դեպքն է, երբ մի մարմնի զանգվածը զգալիորեն մեծ է մյուս մարմինների զանգվածից (օրինակ՝ արեգակնային համակարգը և Սատուրնի օղակների դինամիկան)։ Այս դեպքում, որպես առաջին մոտարկում, մենք կարող ենք ենթադրել, որ լույսի մարմինները չեն փոխազդում միմյանց հետ և շարժվում են Կեպլերյան հետագծերով զանգվածային մարմնի շուրջ։ Նրանց միջև փոխազդեցությունները կարելի է հաշվի առնել շեղումների տեսության շրջանակներում և միջինացնել ժամանակի ընթացքում։ Այս դեպքում կարող են առաջանալ ոչ տրիվիալ երևույթներ, ինչպիսիք են ռեզոնանսները, գրավիչները, պատահականությունը և այլն: Նման երևույթների լավ օրինակ է Սատուրնի օղակների բարդ կառուցվածքը:

Չնայած մոտավորապես նույն զանգվածի մեծ թվով ձգող մարմինների համակարգի վարքագիծը ճշգրիտ նկարագրելու փորձերին, դա հնարավոր չէ դինամիկ քաոսի երևույթի պատճառով։

Ուժեղ գրավիտացիոն դաշտեր

Ուժեղ գրավիտացիոն դաշտերում, ինչպես նաև հարաբերական արագություններով գրավիտացիոն դաշտում շարժվելիս սկսում են ի հայտ գալ հարաբերականության ընդհանուր տեսության (GR) հետևանքները.

• տարածություն-ժամանակի երկրաչափության փոփոխություն;
  • որպես հետևանք՝ ձգողականության օրենքի շեղումը Նյուտոնից.
  • իսկ ծայրահեղ դեպքերում՝ սև անցքերի առաջացում;
• պոտենցիալների հետաձգում, որոնք կապված են վերջավոր արագության-տարածման-գրավիտացիոն-խանգարումների հետ.
  • որպես հետևանք, գրավիտացիոն ալիքների տեսք;
• ոչ գծային էֆեկտներ. ձգողականությունը հակված է փոխազդելու ինքն իր հետ, ուստի ուժեղ դաշտերում սուպերպոզիցիոն սկզբունքն այլևս չի գործում:

Գրավիտացիոն ճառագայթում

Հարաբերականության ընդհանուր տեսության կարևոր կանխատեսումներից է գրավիտացիոն ճառագայթումը, որի առկայությունը հաստատվել է ուղիղ դիտարկումներով 2015թ. Այնուամենայնիվ, նույնիսկ ավելի վաղ կային ծանրակշիռ անուղղակի ապացույցներ նրա գոյության օգտին, այն է՝ էներգիայի կորուստներ սերտ երկուական համակարգերում, որոնք պարունակում են կոմպակտ գրավիտացիոն օբյեկտներ (օրինակ՝ նեյտրոնային աստղեր կամ սև խոռոչներ), մասնավորապես՝ հայտնի PSR B1913 + 16 համակարգում (Huls): pulsar - Taylor) - լավ համաձայնություն ունեն GR մոդելի հետ, որում այս էներգիան տարվում է հենց գրավիտացիոն ճառագայթմամբ:

Գրավիտացիոն ճառագայթումը կարող է առաջանալ միայն փոփոխական քառաբևեռ կամ ավելի բարձր բազմաբևեռ մոմենտներով համակարգերով, այս փաստը հուշում է, որ բնական աղբյուրների մեծ մասի գրավիտացիոն ճառագայթումը ուղղորդված է, ինչը զգալիորեն բարդացնում է դրա հայտնաբերումը: Ձգողության ուժ n-պոլի աղբյուրը համաչափ է (v / c) 2 n + 2 (\ցուցադրման ոճ (v/c)^(2n+2)), եթե բազմաբևեռը էլեկտրական տիպի է, և (v / c) 2n + 4 (\ցուցադրման ոճ (v/c)^(2n+4))- եթե բազմաբևեռը մագնիսական է, որտեղ vճառագայթման համակարգում աղբյուրների բնորոշ արագությունն է, և գլույսի արագությունն է։ Այսպիսով, գերիշխող պահը կլինի էլեկտրական տիպի քառաբևեռ մոմենտը, իսկ համապատասխան ճառագայթման հզորությունը հավասար է.

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)))\ ձախ\langle (\frac (d^(3)Q_(ij))(dt^(3)))(\frac (d^(3)Q^(ij))(dt^(3)))\աջ \rangle ,)

որտեղ Q i j (\displaystyle Q_(ij))ճառագայթման համակարգի զանգվածի բաշխման քառաբևեռ մոմենտի տենզորն է։ Մշտական G c 5 = 2, 76 × 10 − 53 (\ցուցադրման ոճ (\frac (G)(c^(5)))=2,76\անգամ 10^(-53))(1/Վտ) հնարավորություն է տալիս գնահատել ճառագայթման հզորության մեծության կարգը։

1969 թվականից (Վեբերի փորձեր (անգլերեն)), փորձեր են արվում ուղղակիորեն հայտնաբերել գրավիտացիոն ճառագայթումը։ ԱՄՆ-ում, Եվրոպայում և Ճապոնիայում ներկայումս գործում են մի քանի գործառնական ցամաքային դետեկտորներ (LIGO, VIRGO, TAMA): (անգլերեն), GEO 600), ինչպես նաև LISA (Laser Interferometer Space Antenna) տիեզերական գրավիտացիոն դետեկտորի նախագիծը): Ռուսաստանում ցամաքային դետեկտորը մշակվում է Թաթարստանի Հանրապետության «Դուլկին» գրավիտացիոն ալիքների հետազոտությունների գիտական ​​կենտրոնում։

Ձգողականության նուրբ ազդեցությունները

Բացի գրավիտացիոն ձգողության և ժամանակի լայնացման դասական ազդեցություններից, հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը կանխատեսում է գրավիտացիոն այլ դրսևորումների առկայությունը, որոնք շատ թույլ են երկրային պայմաններում և, հետևաբար, դրանց հայտնաբերումն ու փորձնական ստուգումը շատ դժվար է: Մինչև վերջերս այդ դժվարությունների հաղթահարումը փորձարարների հնարավորություններից վեր էր թվում։

Դրանցից, մասնավորապես, կարելի է անվանել իներցիալ տեղեկատու համակարգերի (կամ Ոսպնյակ-Thirring էֆեկտ) ներթափանցումը և գրավիտոմագնիսական դաշտը։ 2005 թվականին ՆԱՍԱ-ի Gravity Probe B ավտոմատացված տիեզերանավը աննախադեպ ճշգրտությամբ փորձ կատարեց՝ չափելու այդ ազդեցությունները Երկրի մոտ: Ստացված տվյալների մշակումն իրականացվել է մինչև 2011թ. մայիսը և հաստատել է գեոդեզիական պրեցեսիայի և հղման իներցիոն համակարգերի ձգման հետևանքների առկայությունը և մեծությունը, թեև սկզբնապես ենթադրվածից մի փոքր ավելի փոքր ճշգրտությամբ:

Չափման աղմուկի վերլուծության և արդյունահանման վրա ինտենսիվ աշխատանքից հետո առաքելության վերջնական արդյունքները հայտարարվեցին 2011 թվականի մայիսի 4-ին NASA-TV-ի մամուլի ասուլիսում և հրապարակվեցին Physical Review Lets-ում: Գեոդեզիական պրեցեսիայի չափված արժեքը եղել է −6601,8±18,3 միլիվայրկյանկամարները տարեկան, և ձգման էֆեկտը - −37,2±7,2 միլիվայրկյանՏարեկան աղեղներ (համեմատեք −6606,1 mas/տարի և −39,2 mas/տարի տեսական արժեքների հետ):

Ձգողության դասական տեսություններ

Շնորհիվ այն բանի, որ գրավիտացիայի քվանտային ազդեցությունները չափազանց փոքր են նույնիսկ ամենածայրահեղ և դիտելի պայմաններում, դրանց վերաբերյալ հուսալի դիտարկումներ դեռևս չկան: Տեսական գնահատականները ցույց են տալիս, որ դեպքերի ճնշող մեծամասնությունում կարելի է սահմանափակվել գրավիտացիոն փոխազդեցության դասական նկարագրությամբ։

Գոյություն ունի գրավիտացիայի ժամանակակից կանոնական դասական տեսություն՝ հարաբերականության ընդհանուր տեսություն, և զարգացման տարբեր աստիճանի բազմաթիվ վարկածներ ու տեսություններ, որոնք այն ճշգրտում են՝ մրցելով միմյանց հետ: Այս բոլոր տեսությունները շատ նման կանխատեսումներ են տալիս այն մոտավորության շրջանակներում, որով ներկայումս իրականացվում են փորձարարական թեստեր: Ստորև բերված են գրավիտացիայի հիմնական, առավել լավ զարգացած կամ հայտնի տեսությունները:

Հարաբերականության ընդհանուր տեսություն

Այնուամենայնիվ, GR-ն փորձնականորեն հաստատվել է մինչև վերջերս (2012 թ.): Բացի այդ, Էյնշտեյնյան շատ այլընտրանքներ, բայց ժամանակակից ֆիզիկայի համար ստանդարտ մոտեցումներ, ձգողականության տեսության ձևավորմանը հանգեցնում են մի արդյունքի, որը համընկնում է ընդհանուր հարաբերականության հետ ցածր էներգիայի մոտավորմամբ, որն այժմ միակն է, որը հասանելի է փորձարարական ստուգման համար:

Էյնշտեյն-Կարտանի տեսություն

Հավասարումների նման բաժանումը երկու դասերի տեղի է ունենում նաև RTG-ում, որտեղ երկրորդ տենզորի հավասարումը ներկայացվում է՝ հաշվի առնելու ոչ էվկլիդյան տարածության և Մինկովսկու տարածության միջև կապը։ Ջորդան-Բրունս-Դիկ տեսության մեջ անչափ պարամետրի առկայության շնորհիվ հնարավոր է դառնում ընտրել այնպես, որ տեսության արդյունքները համընկնեն գրավիտացիոն փորձերի արդյունքների հետ։ Միևնույն ժամանակ, քանի որ պարամետրը հակված է դեպի անսահմանություն, տեսության կանխատեսումները ավելի ու ավելի են մոտենում հարաբերականության ընդհանուր տեսությանը, այնպես որ անհնար է հերքել Ջորդան-Բրենս-Դիքեի տեսությունը հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը հաստատող որևէ փորձով։

ձգողականության քվանտային տեսություն

Չնայած ավելի քան կեսդարյա փորձերին, գրավիտացիան միակ հիմնարար փոխազդեցությունն է, որի համար ընդհանուր ընդունված հետևողական քվանտային տեսությունը դեռևս չի ստեղծվել: Ցածր էներգիաների դեպքում, դաշտի քվանտային տեսության ոգով, գրավիտացիոն փոխազդեցությունը կարող է ներկայացվել որպես գրավիտոնների փոխանակում` չափիչ բոզոններ սպին 2-ով: Այնուամենայնիվ, ստացված տեսությունը վերանորմալացվելի չէ և, հետևաբար, համարվում է անբավարար:

Վերջին տասնամյակների ընթացքում մշակվել են գրավիտացիայի քվանտացման խնդրի լուծման մի քանի խոստումնալից մոտեցումներ՝ լարերի տեսություն, օղակի քվանտային գրավիտացիա և այլն։

Լարերի տեսություն

Դրանում մասնիկների և ֆոնային տարածություն-ժամանակի փոխարեն կան լարեր և դրանց բազմաչափ նմանակները.

Դոն ԴեՅանգ

Ձգողականությունը (կամ ձգողականությունը) մեզ ամուր է պահում գետնի վրա և թույլ է տալիս երկրին պտտվել Արեգակի շուրջը: Այս անտեսանելի ուժի շնորհիվ անձրևը ընկնում է գետնին, իսկ օվկիանոսում ջրի մակարդակը բարձրանում և նվազում է ամեն օր: Ձգողության ուժը Երկիրը պահում է գնդաձև վիճակում և նաև թույլ չի տալիս մեր մթնոլորտը տարածություն փախչել: Թվում է, թե այս ձգողական ուժը, որը դիտվում է ամեն օր, պետք է լավ ուսումնասիրվի գիտնականների կողմից: Բայց ոչ! Շատ առումներով ձգողականությունը մնում է գիտության ամենախոր առեղծվածը: Այս խորհրդավոր ուժը հրաշալի օրինակ է այն բանի, թե որքան սահմանափակ են ժամանակակից գիտական ​​գիտելիքները:

Ի՞նչ է ձգողականությունը:

Իսահակ Նյուտոնը հետաքրքրվել է այս հարցով դեռ 1686 թվականին և եկել է այն եզրակացության, որ ձգողականությունը գրավիչ ուժ է, որը գոյություն ունի բոլոր առարկաների միջև։ Նա հասկացավ, որ նույն ուժը, որը ստիպում է խնձորն ընկնել գետնին, նրա ուղեծրում է։ Իրականում, Երկրի ձգողականության ուժը ստիպում է Լուսինը Երկրի շուրջ պտտվելու ընթացքում ամեն վայրկյան մոտ մեկ միլիմետրով շեղվել իր ուղիղ ճանապարհից (Նկար 1): Նյուտոնի ձգողության համընդհանուր օրենքը բոլոր ժամանակների ամենամեծ գիտական ​​հայտնագործություններից մեկն է:

Ձգողականությունը այն «լարն» է, որը մարմինները պահում է ուղեծրում

Նկար 1.Լուսնի ուղեծրի նկարազարդում, որը գծված չէ մասշտաբով: Ամեն վայրկյան լուսինը շարժվում է մոտ 1 կմ։ Այս հեռավորության վրա այն ուղիղ ուղուց շեղվում է մոտ 1 մմ-ով, դա պայմանավորված է Երկրի գրավիտացիոն ձգողականությամբ (ընդհատ գիծ): Լուսինը անընդհատ կարծես թե ընկնում է երկրի հետևում (կամ շուրջը), ինչպես ընկնում են նաև արևի շուրջ մոլորակները:

Ձգողականությունը բնության չորս հիմնարար ուժերից մեկն է (Աղյուսակ 1): Նկատի ունեցեք, որ չորս ուժերից այս ուժը ամենաթույլն է, և այնուամենայնիվ այն գերիշխող է մեծ տիեզերական օբյեկտների նկատմամբ: Ինչպես ցույց տվեց Նյուտոնը, ցանկացած երկու զանգվածների միջև գրավիտացիոն ուժն ավելի ու ավելի փոքրանում է, քանի որ նրանց միջև հեռավորությունը մեծանում է, բայց այն երբեք ամբողջությամբ չի հասնում զրոյի (տես Ձգողության ձևավորումը):

Հետևաբար, ամբողջ տիեզերքի յուրաքանչյուր մասնիկ իրականում գրավում է բոլոր մյուս մասնիկները: Ի տարբերություն թույլ և ուժեղ միջուկային ուժերի, ձգողական ուժը հեռահար է (Աղյուսակ 1): Մագնիսական ուժը և էլեկտրական փոխազդեցության ուժը նույնպես հեռահար ուժեր են, բայց գրավիտացիան եզակի է նրանով, որ այն և՛ հեռահար է, և՛ միշտ գրավիչ, ինչը նշանակում է, որ այն երբեք չի կարող վերջանալ (ի տարբերություն էլեկտրամագնիսականության, որտեղ ուժերը կարող են կամ գրավել կամ գրավել): վանել):

Սկսած 1849թ.-ից մեծ կրեացիոնիստ գիտնական Մայքլ Ֆարադայից՝ ֆիզիկոսները մշտապես որոնել են ձգողության ուժի և էլեկտրամագնիսական ուժի թաքնված կապը: Ներկայումս գիտնականները փորձում են բոլոր չորս հիմնարար ուժերը միավորել մեկ հավասարման կամ այսպես կոչված «Ամեն ինչի տեսության» մեջ, բայց, անհաջող։ Ձգողականությունը մնում է ամենաառեղծվածային և ամենաքիչ հասկացված ուժը:

Ձգողականությունը ոչ մի կերպ չի կարող պաշտպանվել: Ինչպիսին էլ լինի պատնեշի կազմը, այն չի ազդում երկու առանձնացված օբյեկտների միջև ձգողականության վրա: Սա նշանակում է, որ լաբորատորիայում անհնար է հակագրավիտացիոն խցիկ ստեղծել։ Ծանրության ուժը կախված չէ առարկաների քիմիական բաղադրությունից, այլ կախված է նրանց զանգվածից, որը մեզ հայտնի է որպես քաշ (օբյեկտի վրա ձգողական ուժը հավասար է այդ առարկայի քաշին. որքան մեծ է զանգվածը, այնքան մեծ է ուժ կամ քաշ։) Ապակուց, կապարից, սառույցից կամ նույնիսկ պոլիստիրոլից պատրաստված բլոկները, որոնք ունեն նույն զանգվածը, կզգան (և գործադրեն) նույն ձգողական ուժը։ Այս տվյալները ստացվել են փորձերի ժամանակ, և գիտնականները դեռ չգիտեն, թե ինչպես կարելի է դրանք տեսականորեն բացատրել։

Դիզայնը ձգողականության մեջ

F ուժը m 1 և m 2 երկու զանգվածների միջև, որոնք գտնվում են r հեռավորության վրա, կարելի է գրել որպես F = (G m 1 m 2) / r 2 բանաձևով:

Որտեղ G-ը գրավիտացիոն հաստատունն է, որն առաջին անգամ չափվել է Հենրի Քավենդիշի կողմից 1798 թվականին

Այս հավասարումը ցույց է տալիս, որ ձգողականությունը նվազում է, քանի որ R հեռավորությունը երկու առարկաների միջև մեծանում է, բայց երբեք ամբողջությամբ չի հասնում զրոյի:

Այս հավասարման հակադարձ քառակուսի բնույթը պարզապես ցնցող է: Ի վերջո, չկա անհրաժեշտ պատճառ, թե ինչու ձգողականությունը պետք է գործի այս կերպ: Անկանոն, պատահական և զարգացող տիեզերքում կամայական ուժերը, ինչպիսիք են r 1.97 կամ r 2.3, ավելի հավանական են թվում: Այնուամենայնիվ, ճշգրիտ չափումները ցույց են տվել ճշգրիտ հզորություն մինչև առնվազն հինգ տասնորդական տեղ՝ 2.00000: Ինչպես ասաց մի հետազոտող, այս արդյունքը թվում է «չափազանց ճշգրիտ».2 Կարող ենք եզրակացնել, որ ձգողական ուժը ցույց է տալիս ճշգրիտ, ստեղծված դիզայն: Իրականում, եթե աստիճանը նույնիսկ մի փոքր շեղվեր 2-ից, մոլորակների և ամբողջ տիեզերքի ուղեծրերը կդառնան անկայուն:

Հղումներ և նշումներ

1. Տեխնիկապես, G = 6,672 x 10 –11 Նմ 2 կգ –2
2. Թոմփսեն, Դ., «Շատ ճշգրիտ գրավիտացիայի մասին», գիտական ​​նորություններ 118(1):13, 1980.

Այսպիսով, ի՞նչ է կոնկրետ ձգողականությունը: Ինչպե՞ս է այս ուժը կարողանում գործել նման հսկայական, դատարկ արտաքին տարածության մեջ: Իսկ ինչո՞ւ է այն նույնիսկ գոյություն ունի: Գիտությունը երբեք չի կարողացել պատասխանել բնության օրենքների վերաբերյալ այս հիմնական հարցերին: Ներգրավման ուժը չի կարող դանդաղ գալ մուտացիայի կամ բնական ընտրության միջոցով: Այն ակտիվ է եղել տիեզերքի գոյության հենց սկզբից։ Ինչպես ցանկացած այլ ֆիզիկական օրենք, ձգողականությունը, անկասկած, ծրագրված արարման հրաշալի վկայություն է:

Որոշ գիտնականներ փորձել են բացատրել ձգողականությունը անտեսանելի մասնիկների՝ գրավիտոնների միջոցով, որոնք շարժվում են առարկաների միջև։ Մյուսները խոսում էին տիեզերական լարերի և գրավիտացիոն ալիքների մասին։ Վերջերս գիտնականներին հատուկ ստեղծված LIGO լաբորատորիայի (Eng. Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) օգնությամբ հաջողվել է տեսնել միայն գրավիտացիոն ալիքների ազդեցությունը։ Բայց այս ալիքների բնույթը, թե ինչպես են ֆիզիկապես առարկաները փոխազդում միմյանց հետ հսկայական հեռավորությունների վրա՝ փոխելով իրենց ձևը, դեռևս մեծ հարց է մնում բոլորի համար: Մենք պարզապես չգիտենք ձգողականության ուժի ծագման բնույթը և ինչպես է այն պահպանում ողջ տիեզերքի կայունությունը:

Գրավիտացիա և Սուրբ Գիրք

Աստվածաշնչից երկու հատված կարող են օգնել մեզ հասկանալ ձգողականության և ընդհանրապես ֆիզիկական գիտության բնույթը: Առաջին հատվածը՝ Կողոսացիս 1.17, բացատրում է, որ Քրիստոս «Առաջին հերթին կա, և ամեն ինչ արժե Նրան». Հունարեն բայը կանգնած է (συνισταω սունիստաո) նշանակում է՝ կառչել, պահել կամ պահել միասին։ Այս բառի հունարեն օգտագործումը Աստվածաշնչից դուրս նշանակում է ջուր պարունակող անոթ. Կողոսացիներ գրքում օգտագործված բառը կատարյալ ժամանակով է, որը սովորաբար ցույց է տալիս ներկա շարունակական վիճակ, որն առաջացել է ավարտված անցյալ գործողությունից։ Քննարկվող ֆիզիկական մեխանիզմներից մեկն ակնհայտորեն գրավիչ ուժն է, որը հաստատվել է Արարչի կողմից և անվրեպ պահպանվում է այսօր: Պարզապես պատկերացրեք. եթե ձգողության ուժը մի պահ դադարի գործել, անկասկած քաոս կառաջանար: Բոլոր երկնային մարմինները, ներառյալ երկիրը, լուսինը և աստղերը, այլևս միասին չեն պահվի: Այդ ամբողջ ժամը կբաժանվեր առանձին, փոքր մասերի։

Երկրորդ Սուրբ Գիրքը՝ Եբրայեցիս 1։3, հայտարարում է, որ Քրիստոս «ամեն ինչ պահում է իր զորության խոսքով»։Խոսք պահում է (φερω ֆերո) կրկին նկարագրում է ամեն ինչի պահպանումը կամ պահպանումը, ներառյալ ձգողականությունը: Խոսք պահում էԱյս հատվածում օգտագործվածը շատ ավելին է նշանակում, քան պարզապես քաշ պահելը: Այն ներառում է հսկողություն տիեզերքի բոլոր ընթացիկ շարժումների և փոփոխությունների նկատմամբ: Այս անվերջ գործն իրականացվում է Տիրոջ Ամենակարող Խոսքի միջոցով, որի միջոցով ստեղծվել է տիեզերքն ինքը: Ձգողականությունը՝ «առեղծվածային ուժը», որը վատ է ընկալվում նույնիսկ չորս հարյուր տարվա հետազոտություններից հետո, տիեզերքի հանդեպ այս զարմանալի աստվածային հոգածության դրսեւորումներից մեկն է:

Ժամանակի և տարածության աղավաղումներ և սև խոռոչներ

Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը գրավիտացիան դիտարկում է ոչ թե որպես ուժ, այլ որպես զանգվածային օբյեկտի մոտ տարածության կորություն։ Կանխատեսվում է, որ լույսը, որն ավանդաբար հետևում է ուղիղ գծերին, կծկվի կոր տարածության միջով անցնելիս: Սա առաջին անգամ դրսևորվեց, երբ աստղագետ սըր Արթուր Էդինգթոնը հայտնաբերեց աստղի ակնհայտ դիրքի փոփոխություն 1919 թվականին լրիվ խավարման ժամանակ՝ հավատալով, որ լույսի ճառագայթները թեքվել են արևի ձգողականության պատճառով:

Հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը նաև կանխատեսում է, որ եթե մարմինը բավականաչափ խիտ է, նրա ձգողության ուժը այնքան կկործանի տարածությունը, որ լույսն ընդհանրապես չի կարող անցնել դրա միջով: Նման մարմինը կլանում է լույսը և մնացած ամեն ինչ, որ գրավել է նրա ուժեղ ձգողականությունը, և կոչվում է Սև անցք։ Նման մարմինը կարող է հայտնաբերվել միայն այլ առարկաների վրա նրա գրավիտացիոն ազդեցությամբ, նրա շուրջը լույսի ուժեղ կորությամբ և նրա վրա ընկած նյութից արտանետվող ուժեղ ճառագայթմամբ։

Սև խոռոչի ներսում գտնվող ամբողջ նյութը սեղմված է կենտրոնում, որն ունի անսահման խտություն: Փոսի «չափը» որոշվում է իրադարձությունների հորիզոնով, այսինքն. սահման, որը շրջապատում է սև խոռոչի կենտրոնը, և դրանից ոչինչ (նույնիսկ լույսը) չի կարող փախչել: Անցքի շառավիղը կոչվում է Շվարցշիլդի շառավիղ՝ գերմանացի աստղագետ Կարլ Շվարցշիլդի (1873–1916) անունով և հաշվարկվում է որպես R S = 2GM/c 2, որտեղ c-ը լույսի արագությունն է վակուումում։ Եթե ​​արևը ընկներ սև խոռոչի մեջ, ապա նրա Շվարցշիլդյան շառավիղը կլիներ ընդամենը 3 կմ:

Կա հիմնավոր ապացույց, որ երբ զանգվածային աստղի միջուկային վառելիքը սպառվում է, այն այլևս չի կարող դիմակայել իր ահռելի ծանրության տակ փլուզվելուն և ընկնում է սև խոռոչի մեջ: Ենթադրվում է, որ միլիարդավոր արևների զանգված ունեցող սև խոռոչներ գոյություն ունեն գալակտիկաների կենտրոններում, ներառյալ մեր գալակտիկաը՝ Ծիր Կաթինը: Շատ գիտնականներ կարծում են, որ գերպայծառ և շատ հեռավոր օբյեկտները, որոնք կոչվում են քվազարներ, օգտագործում են էներգիան, որն ազատվում է, երբ նյութն ընկնում է սև խոռոչի մեջ:

Համաձայն հարաբերականության ընդհանուր տեսության կանխատեսումների՝ ձգողականությունը նույնպես խեղաթյուրում է ժամանակը։ Սա հաստատվել է նաև շատ ճշգրիտ ատոմային ժամացույցներով, որոնք ծովի մակարդակով մի քանի միկրովայրկյան ավելի դանդաղ են աշխատում, քան ծովի մակարդակից բարձր տարածքներում, որտեղ Երկրի ձգողականությունը մի փոքր ավելի թույլ է: Իրադարձությունների հորիզոնի մոտ այս երեւույթն ավելի նկատելի է։ Եթե ​​դիտենք տիեզերագնացների ժամացույցը, ով մոտենում է իրադարձությունների հորիզոնին, ապա կտեսնենք, որ ժամացույցն ավելի դանդաղ է աշխատում։ Իրադարձությունների հորիզոնում ժամացույցը կկանգնի, բայց մենք երբեք չենք կարողանա տեսնել այն: Ընդհակառակը, տիեզերագնացը չի նկատի, որ իր ժամացույցն ավելի դանդաղ է աշխատում, բայց կտեսնի, որ մեր ժամացույցն ավելի ու ավելի արագ է աշխատում:

Սև խոռոչի մոտ գտնվող տիեզերագնացների համար հիմնական վտանգը կարող է լինել մակընթացային ուժերը, որոնք առաջանում են մարմնի այն մասերի վրա, որոնք ավելի մոտ են գտնվում սև խոռոչին, քան նրանից ավելի հեռու գտնվող մասերի վրա գրավիտացիոն ուժերը: Իրենց հզորությամբ՝ աստղի զանգված ունեցող սև խոռոչի մոտ մակընթացային ուժերն ավելի ուժեղ են, քան ցանկացած փոթորիկ և հեշտությամբ մանր կտորների են բաժանում այն ​​ամենը, ինչ հանդիպում է նրանց: Այնուամենայնիվ, մինչ գրավիտացիոն գրավչությունը նվազում է հեռավորության քառակուսու հետ (1/r 2), մակընթացային ակտիվությունը նվազում է հեռավորության խորանարդի հետ (1/r 3): Հետևաբար, հակառակ տարածված կարծիքի, գրավիտացիոն ուժը (ներառյալ մակընթացային ուժը) ավելի թույլ է մեծ սև խոռոչների իրադարձությունների հորիզոններում, քան փոքր սև խոռոչների վրա։ Այսպիսով, դիտվող տարածության մեջ սև խոռոչի իրադարձությունների հորիզոնում մակընթացային ուժերը ավելի քիչ նկատելի կլինեն, քան ամենամուր քամին:

Իրադարձությունների հորիզոնի մոտ ձգողականության միջոցով ժամանակի ընդլայնումը ստեղծարար ֆիզիկոս դոկտոր Ռասել Համֆրիսի նոր տիեզերաբանական մոդելի հիմքն է, որը նա քննարկում է իր «Աստղային լույսը և ժամանակը» գրքում: Այս մոդելը կարող է օգնել լուծել այն խնդիրը, թե ինչպես մենք կարող ենք տեսնել հեռավոր աստղերի լույսը երիտասարդ տիեզերքում: Բացի այդ, այսօր այն գիտական ​​այլընտրանք է ոչ աստվածաշնչայինին, որը հիմնված է փիլիսոփայական ենթադրությունների վրա, որոնք դուրս են գիտության շրջանակներից։

Նշում

Ձգողականությունը՝ «առեղծվածային ուժը», որը, նույնիսկ չորս հարյուր տարվա հետազոտությունից հետո, մնում է վատ հասկացված...

Իսահակ Նյուտոն (1642–1727)

Լուսանկարը՝ Wikipedia.org

Իսահակ Նյուտոն (1642–1727)

Իսահակ Նյուտոնը հրապարակել է իր հայտնագործությունները գրավիտացիայի և երկնային մարմինների շարժման մասին 1687 թվականին իր հայտնի աշխատության մեջ. Մաթեմատիկական սկիզբ«. Որոշ ընթերցողներ արագ եզրակացրին, որ Նյուտոնի տիեզերքը տեղ չի թողնում Աստծուն, քանի որ այժմ ամեն ինչ կարելի է բացատրել հավասարումներով։ Բայց Նյուտոնն ամենևին այդպես չէր կարծում, ինչպես նա ասաց այս հայտնի աշխատության երկրորդ հրատարակության մեջ.

«Մեր ամենագեղեցիկ արեգակնային համակարգը, մոլորակները և գիսաստղերը կարող են լինել միայն խելացի և ուժեղ էակի պլանի և տիրապետության արդյունք»:

Իսահակ Նյուտոնը միայն գիտնական չէր. Բացի գիտությունից, նա գրեթե ողջ կյանքը նվիրել է Աստվածաշնչի ուսումնասիրությանը։ Նրա սիրելի աստվածաշնչյան գրքերն էին «Դանիել» և «Հայտնություն», որոնք նկարագրում են ապագայի Աստծո ծրագրերը։ Փաստորեն, Նյուտոնն ավելի շատ աստվածաբանական աշխատություններ է գրել, քան գիտական։

Նյուտոնը հարգանքով էր վերաբերվում այլ գիտնականների, օրինակ՝ Գալիլեո Գալիլեյին: Ի դեպ, Նյուտոնը ծնվել է Գալիլեոյի մահվան նույն թվականին՝ 1642 թ. Նյուտոնն իր նամակում գրել է. «Եթե ես տեսա ավելի հեռուն, քան մյուսները, դա այն պատճառով էր, որ ես կանգնած էի ուսերինհսկաներ». Իր մահից կարճ ժամանակ առաջ, հավանաբար անդրադառնալով ձգողության առեղծվածին, Նյուտոնը համեստորեն գրել է. «Ես չգիտեմ, թե աշխարհն ինձ ինչպես է ընկալում, բայց ինքս ինձ թվում է, թե ես միայն ծովափին խաղացող տղա եմ, ով զվարճանում է՝ ժամանակ առ ժամանակ փնտրելով ուրիշներից ավելի գունավոր խճաքար կամ գեղեցիկ պատյան, մինչդեռ. չուսումնասիրված ճշմարտության հսկայական օվկիանոս»:

Նյուտոնը թաղված է Վեսթմինսթերյան աբբայությունում։ Նրա գերեզմանի լատիներեն մակագրությունն ավարտվում է հետևյալ բառերով. «Թող մահկանացուները ուրախանան, որ իրենց մեջ մարդկային ցեղի այդպիսի զարդ է ապրել».

Բնության մեջ հայտնի են միայն չորս հիմնական հիմնարար ուժեր (դրանք նաև կոչվում են հիմնական փոխազդեցությունները) - գրավիտացիոն փոխազդեցություն, էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություն, ուժեղ փոխազդեցություն և թույլ փոխազդեցություն:

Գրավիտացիոն փոխազդեցություն բոլորից թույլն է:Գրավիտացիոն ուժերմիավորել երկրագնդի մասերը և նույն փոխազդեցությունը որոշում է տիեզերքի լայնածավալ իրադարձությունները.

Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություն պահում է էլեկտրոնները ատոմներում և ատոմները կապում մոլեկուլների մեջ: Այս ուժերի առանձնահատուկ դրսեւորումներն ենԿուլոնյան ուժերգործող ֆիքսված էլեկտրական լիցքերի միջև:

Ուժեղ փոխազդեցություն կապում է նուկլոնները միջուկներում: Այս փոխազդեցությունն ամենաուժեղն է, բայց այն գործում է միայն շատ կարճ հեռավորությունների վրա։

Թույլ փոխազդեցություն գործում է տարրական մասնիկների միջև և ունի շատ կարճ տիրույթ։ Այն արտահայտվում է բետա քայքայմամբ։

4.1 Նյուտոնի համընդհանուր ձգողության օրենքը

Երկու նյութական կետերի միջև կա փոխադարձ ձգողականության ուժ, որն ուղիղ համեմատական ​​է այդ կետերի զանգվածների արտադրյալին (մ ևՄ ) և հակադարձ համեմատական ​​է նրանց միջև եղած հեռավորության քառակուսուն ( r2 ) և ուղղված է փոխազդող մարմիններով անցնող ուղիղ գծովՖ= (GmM/r 2) r o ,(1)

այստեղ r o - ուժի ուղղությամբ գծված միավոր վեկտոր Ֆ(նկ. 1ա):

Այս ուժը կոչվում է գրավիտացիոն ուժ(կամ ձգողության ուժ). Գրավիտացիոն ուժերը միշտ գրավիչ ուժեր են. Երկու մարմինների փոխազդեցության ուժգնությունը կախված չէ այն միջավայրից, որտեղ գտնվում են մարմինները.

է 1 է 2

Նկ.1ա Նկ.1բ Նկ.1գ

G հաստատունը կոչվում է գրավիտացիոն հաստատուն. Դրա արժեքը հաստատված է էմպիրիկորեն՝ G = 6.6720: 10 -11 N. մ 2 / կգ 2 - i.e. 1 կգ քաշով երկու կետային մարմիններ, որոնք գտնվում են միմյանցից 1 մ հեռավորության վրա, ձգվում են 6,6720 ուժով։ 10 -11 N. G-ի շատ փոքր արժեքը պարզապես թույլ է տալիս խոսել գրավիտացիոն ուժերի թուլության մասին. դրանք պետք է հաշվի առնել միայն մեծ զանգվածների դեպքում:

(1) հավասարման մեջ ներառված զանգվածները կոչվում են գրավիտացիոն զանգվածներ. Սա ընդգծում է, որ սկզբունքորեն Նյուտոնի երկրորդ օրենքում ներառված զանգվածները ( Ֆ=մ ներս ա) և համընդհանուր ձգողության օրենքի մեջ ( Ֆ=(Գմ գր Մ գր /ր 2) r o) տարբեր բնույթի են. Այնուամենայնիվ, պարզվել է, որ բոլոր մարմինների համար m gr/m հարաբերակցությունը նույնն է՝ մինչև 10 -10 հարաբերական սխալով:

4.2 Նյութական կետի գրավիտացիոն դաշտ (ծանրության դաշտ):

Ենթադրվում է, որ գրավիտացիոն փոխազդեցությունն իրականացվում է օգնությամբ գրավիտացիոն դաշտ (գրավիտացիոն դաշտ), որը ստեղծվում է հենց մարմինների կողմից. Ներկայացված են այս դաշտի երկու բնութագրերը՝ վեկտորային և սկալյար. գրավիտացիոն դաշտի ներուժ.

4.2.1 Գրավիտացիոն դաշտի ուժը

Եկեք ունենանք M զանգվածով նյութական կետ: Ենթադրվում է, որ այս զանգվածի շուրջ առաջանում է գրավիտացիոն դաշտ: Նման դաշտին բնորոշ ուժն է գրավիտացիոն դաշտի ուժըէ, որը որոշվում է համընդհանուր ձգողության օրենքից է= (GM/r2) r o ,(2)

որտեղ r o - միավոր վեկտոր, որը կազմված է նյութական կետից գրավիտացիոն ուժի ուղղությամբ: Գրավիտացիոն դաշտի ուժը էվեկտորային մեծություն է և կետային զանգվածով ստացվող արագացումն էմ, բերվել է գրավիտացիոն դաշտ՝ ստեղծված կետային զանգվածով M. Իրոք, համեմատելով (1) և (2)՝ մենք ստանում ենք գրավիտացիոն և իներցիոն զանգվածների հավասարության դեպքը. Ֆ=մ է.

Մենք դա ենք շեշտում գրավիտացիոն դաշտ մտցված մարմնի կողմից ստացված արագացման մեծությունն ու ուղղությունը կախված չէ ներմուծված մարմնի զանգվածի մեծությունից.. Քանի որ դինամիկայի հիմնական խնդիրն է որոշել արտաքին ուժերի ազդեցության տակ մարմնի ստացած արագացման մեծությունը, հետևաբար, գրավիտացիոն դաշտի ուժգնությունը լիովին և միանշանակ որոշում է գրավիտացիոն դաշտի ուժային բնութագրերը. g(r) կախվածությունը ցույց է տրված Նկար 2ա-ում:

Նկ.2ա Նկ.2բ Նկ.2գ

Դաշտը կոչվում է կենտրոնական, եթե դաշտի բոլոր կետերում ինտենսիվության վեկտորները ուղղված են ուղիղ գծերի վրա, որոնք հատվում են մեկ կետում, ամրագրված ցանկացած իներցիոն հղման համակարգի նկատմամբ.. Մասնավորապես, Նյութական կետի գրավիտացիոն դաշտը կենտրոնական է՝ դաշտի բոլոր կետերում՝ վեկտորները էև Ֆ=մ է, Գործելով գրավիտացիոն դաշտ բերված մարմնի վրա, զանգվածից շառավղով ուղղվում ենՄ , որը ստեղծում է դաշտ՝ մինչև կետային զանգվածմ (նկ. 1բ):

Համընդհանուր ձգողության օրենքը (1) ձևով սահմանված է որպես նյութական կետեր վերցված մարմինների համար, այսինքն. այնպիսի մարմինների համար, որոնց չափերը փոքր են՝ համեմատած նրանց միջև եղած հեռավորության հետ։ Եթե ​​մարմինների չափերը չեն կարող անտեսվել, ապա մարմինները պետք է բաժանել կետային տարրերի, ըստ (1) բանաձևի, պետք է հաշվարկել զույգերով վերցված բոլոր տարրերի միջև ձգողական ուժերը, այնուհետև երկրաչափորեն ավելացնել։ M 1 , M 2 , ..., M n զանգվածներով նյութական կետերից բաղկացած համակարգի գրավիտացիոն դաշտի ուժը հավասար է այս զանգվածներից յուրաքանչյուրից առանձին դաշտի ուժգնության գումարին ( գրավիտացիոն դաշտերի սուպերպոզիցիոն սկզբունքը ): է=է ես, որտեղ է ես= (GM i / r i 2) r o ես - դաշտի ուժը մեկ զանգվածի M i.

Գրավիտացիոն դաշտի գրաֆիկական պատկերը՝ օգտագործելով լարվածության վեկտորները էԴաշտի տարբեր կետերում դա շատ անհարմար է. բազմաթիվ նյութական կետերից բաղկացած համակարգերի համար ինտենսիվության վեկտորները դրվում են միմյանց վրա և ստացվում է շատ շփոթեցնող պատկեր։ Ահա թե ինչու գրավիտացիոն դաշտի գրաֆիկական ներկայացման համար օգտագործել ուժի գծեր (լարվածության գծեր), որոնք իրականացվում են այնպես, որ ինտենսիվության վեկտորը շոշափելիորեն ուղղված է ուժի գծին.. Լարվածության գծերը համարվում են ուղղորդված այնպես, ինչպես վեկտորը է(նկ. 1գ), դրանք. Ուժային գծերն ավարտվում են նյութական կետով. Քանի որ տարածության յուրաքանչյուր կետում լարվածության վեկտորն ունի միայն մեկ ուղղություն, ապա լարվածության գծերը երբեք չեն հատվում. Նյութական կետի համար ուժի գծերը շառավղային ուղիղ գծեր են, որոնք մտնում են կետ (նկ. 1բ):

Որպեսզի լարման գծերի օգնությամբ կարողանանք բնութագրել ոչ միայն ուղղությունը, այլև դաշտի ուժի արժեքը, այս գծերը գծվում են որոշակի խտությամբ. լարվածության գծերը պետք է հավասար լինեն մոդուլի վեկտորին է.