Denne artikkelen vil fokusere på historien til oppdagelsen av loven om universell gravitasjon. Her vil vi bli kjent med den biografiske informasjonen fra livet til vitenskapsmannen som oppdaget dette fysiske dogmet, vurdere dets hovedbestemmelser, forholdet til kvantetyngdekraften, utviklingsforløpet og mye mer.
Genius
Sir Isaac Newton er en vitenskapsmann fra England. På en gang viet han mye oppmerksomhet og innsats til slike vitenskaper som fysikk og matematikk, og brakte også mye nytt til mekanikk og astronomi. Han regnes med rette som en av de første grunnleggerne av fysikk i dens klassiske modell. Han er forfatteren av det grunnleggende verket "Mathematical Principles of Natural Philosophy", hvor han presenterte informasjon om mekanikkens tre lover og loven om universell gravitasjon. Isaac Newton la grunnlaget for klassisk mekanikk med disse verkene. Han utviklet kalkulus for differensial- og integr altype, lysteori. Han ga også store bidrag til fysisk optikk.og utviklet mange andre teorier innen fysikk og matematikk.
Law
Loven om universell gravitasjon og historien til dens oppdagelse går tilbake til 1666. Dens klassiske form er en lov som beskriver samspillet mellom gravitasjonstypen, som ikke går utover mekanikkens rammer.
Dens essens var at indikatoren for kraften F av gravitasjonskraften som oppstår mellom 2 legemer eller punkter m1 og m2, atskilt fra hverandre med en viss avstand r, er proporsjonal med begge masseindikatorene og har en invers proporsjonalitet til kvadratiske avstander mellom legemer:
F=G, der G angir gravitasjonskonstanten lik 6, 67408(31)•10-11 m3 / kgf2.
Newtons gravitasjon
Før vi vurderer historien til oppdagelsen av loven om universell gravitasjon, la oss se nærmere på dens generelle egenskaper.
I teorien laget av Newton, må alle kropper med stor masse generere et spesielt felt rundt seg, som tiltrekker andre objekter til seg selv. Det kalles et gravitasjonsfelt, og det har potensial.
Et legeme med sfærisk symmetri danner et felt utenfor seg selv, lik det som skapes av et materiell punkt med samme masse plassert i midten av kroppen.
Retningen til banen til et slikt punkt i gravitasjonsfeltet, skapt av et legeme med mye større masse, følger Keplers lov. Objekter i universet, som f.eks.planet eller komet, også adlyde ham, beveger seg i en ellipse eller hyperbel. Å gjøre rede for forvrengningen som andre massive kropper skaper, tas i betraktning ved å bruke bestemmelsene i forstyrrelsesteorien.
Nøyaktighet for analysering
Etter at Newton oppdaget loven om universell gravitasjon, måtte den testes og bevises mange ganger. For dette ble det gjort en rekke beregninger og observasjoner. Etter å ha kommet til enighet med bestemmelsene og basert på nøyaktigheten til indikatoren, fungerer den eksperimentelle formen for estimering som en klar bekreftelse på GR. Måling av kvadrupolinteraksjoner til et legeme som roterer, men dets antenner forblir stasjonære, viser oss at prosessen med å øke δ avhenger av potensialet r -(1+δ), i en avstand på flere meter og er plassert i grense (2, 1±6, 2)•10-3. En rekke andre praktiske bekreftelser tillot denne loven å bli etablert og ta en enkelt form, uten noen endringer. I 2007 ble dette dogmet kontrollert på nytt i en avstand mindre enn en centimeter (55 mikron-9,59 mm). Med tanke på de eksperimentelle feilene, undersøkte forskerne avstandsområdet og fant ingen åpenbare avvik i denne loven.
Observasjon av månens bane i forhold til jorden bekreftet også gyldigheten.
Euklidisk rom
Newtons klassiske gravitasjonsteori er knyttet til det euklidiske rom. Den faktiske likheten med en tilstrekkelig høy nøyaktighet (10-9) av avstandsmålene i nevneren for likheten diskutert ovenfor, viser oss det euklidiske grunnlaget for rommet til newtonsk mekanikk, med en tre -dimensjonal fysisk form. PÅtil et slikt punkt av materie er arealet av en sfærisk overflate nøyaktig proporsjonal med verdien av kvadratet av dens radius.
Data fra historikk
La oss vurdere et kort sammendrag av historien til oppdagelsen av loven om universell gravitasjon.
Ideer ble fremmet av andre forskere som levde før Newton. Epicurus, Kepler, Descartes, Roberval, Gassendi, Huygens og andre besøkte refleksjoner rundt det. Kepler foreslo at gravitasjonskraften er omvendt proporsjonal med avstanden fra solstjernen og har distribusjon kun i ekliptikkplanene; ifølge Descartes var det en konsekvens av aktiviteten til virvler i eterens tykkelse. Det var en rekke gjetninger som inneholdt en refleksjon av de riktige gjetningene om avhengigheten av avstand.
Et brev fra Newton til Halley inneholdt informasjon om at forgjengerne til Sir Isaac selv var Hooke, Wren og Buyo Ismael. Imidlertid klarte ingen før ham å tydelig, ved hjelp av matematiske metoder, koble tyngdeloven og planetbevegelsen.
Historien om oppdagelsen av loven om universell gravitasjon er nært knyttet til verket "Mathematical Principles of Natural Philosophy" (1687). I dette arbeidet var Newton i stand til å utlede den aktuelle loven takket være Keplers empiriske lov, som allerede var kjent på den tiden. Han viser oss at:
- bevegelsesformen til enhver synlig planet indikerer tilstedeværelsen av en sentral kraft;
- Traksjonskraften av den sentrale typen danner elliptiske eller hyperbolske baner.
Om Newtons teori
Å gjennomgå den korte historien til oppdagelsen av loven om universell gravitasjon kan også peke oss på en rekke forskjeller som skiller den fra tidligere hypoteser. Newton var ikke bare engasjert i publiseringen av den foreslåtte formelen for fenomenet under vurdering, men foreslo også en modell av en matematisk type i en helhetlig form:
- bestemmelse om tyngdeloven;
- lov om bevegelsesrett;
- systematikk av metoder for matematisk forskning.
Denne triaden var i stand til ganske nøyaktig å undersøke selv de mest komplekse bevegelsene til himmelobjekter, og skapte dermed grunnlaget for himmelmekanikk. Fram til begynnelsen av Einsteins aktivitet i denne modellen var tilstedeværelsen av et grunnleggende sett med korreksjoner ikke nødvendig. Bare det matematiske apparatet måtte forbedres vesentlig.
Objekt for diskusjon
Oppdaget og utprøvd rett gjennom det attende århundre ble et velkjent tema for aktive tvister og samvittighetsfulle kontroller. Men århundret endte med en generell enighet med hans postulater og uttalelser. Ved å bruke lovens beregninger var det mulig å nøyaktig bestemme banene for bevegelse av kropper i himmelen. En direkte sjekk ble utført av Henry Cavendish i 1798. Han gjorde dette ved å bruke en torsjonslignende balanse med stor følsomhet. I historien til oppdagelsen av den universelle gravitasjonsloven, er det nødvendig å tildele en spesiell plass til tolkningene introdusert av Poisson. Han utviklet konseptet om gravitasjonspotensialet og Poisson-ligningen, som det var mulig å beregne dette medpotensiell. Denne typen modeller gjorde det mulig å studere gravitasjonsfeltet i nærvær av en vilkårlig fordeling av materie.
Det var mange vanskeligheter i Newtons teori. Den viktigste kan betraktes som uforklarligheten av langdistansehandling. Det var umulig å svare nøyaktig på spørsmålet om hvordan tiltrekningskreftene sendes gjennom vakuumrommet med en uendelig hastighet.
"Evolusjon" av loven
De neste to hundre årene, og enda mer, ble det gjort forsøk av mange fysikere på å foreslå forskjellige måter å forbedre Newtons teori på. Disse anstrengelsene endte i en triumf i 1915, nemlig opprettelsen av den generelle relativitetsteorien, som ble skapt av Einstein. Han var i stand til å overvinne hele settet med vanskeligheter. I samsvar med korrespondanseprinsippet viste Newtons teori seg å være en tilnærming til begynnelsen av arbeidet med en teori i en mer generell form, som kan brukes under visse betingelser:
- Potensialet til gravitasjonsnatur kan ikke være for stort i systemene som studeres. Solsystemet er et eksempel på overholdelse av alle reglene for bevegelse av himmellegemer. Det relativistiske fenomenet finner seg selv i en merkbar manifestasjon av perihelionskifte.
- Bevegelseshastigheten i denne gruppen av systemer er ubetydelig sammenlignet med lysets hastighet.
Bevis på at GR-beregninger i et svakt stasjonært gravitasjonsfelt har form av Newtonske er tilstedeværelsen av et skalarpotensial for gravitasjon i et stasjonært felt medsvakt uttrykte egenskaper til krefter, som er i stand til å tilfredsstille betingelsene for Poisson-ligningen.
Quanta Scale
I historien vil imidlertid verken den vitenskapelige oppdagelsen av loven om universell gravitasjon eller den generelle relativitetsteorien kunne tjene som den endelige gravitasjonsteorien, siden begge ikke i tilstrekkelig grad beskriver prosessene til gravitasjonstypen på kvantemet. skala. Et forsøk på å lage en kvantegravitasjonsteori er en av de viktigste oppgavene til moderne fysikk.
Fra et synspunkt om kvantetyngdekraft, skapes samspillet mellom objekter ved utveksling av virtuelle gravitoner. I samsvar med usikkerhetsprinsippet er energipotensialet til virtuelle gravitoner omvendt proporsjon alt med tidsintervallet det eksisterte i, fra emisjonspunktet fra ett objekt til tidspunktet da det ble absorbert av et annet punkt.
I lys av dette, viser det seg at på en liten skala av avstander innebærer samspillet mellom kropper utveksling av gravitoner av virtuell type. Takket være disse betraktningene er det mulig å konkludere bestemmelsen om loven om Newtons potensial og dens avhengighet i samsvar med gjensidigheten av proporsjonalitet med hensyn til avstand. Analogien mellom lovene til Coulomb og Newton forklares ved at vekten av gravitons er lik null. Vekten til fotoner har samme betydning.
Bedrag
I skolens læreplan, svaret på et spørsmål fra historien, hvordanNewton oppdaget loven om universell gravitasjon, er historien om en fallende eplefrukt. I følge denne legenden f alt den på hodet til en vitenskapsmann. Dette er imidlertid en utbredt misforståelse, og faktisk klarte alt seg uten et lignende tilfelle av en mulig hodeskade. Newton selv bekreftet noen ganger denne myten, men i virkeligheten var ikke loven en spontan oppdagelse og kom ikke i et utbrudd av øyeblikkelig innsikt. Som det ble skrevet ovenfor, ble det utviklet i lang tid og ble presentert for første gang i arbeidet med "Principles of Mathematics", som ble vist offentlig i 1687.
