Artikel ini akan memfokuskan pada sejarah penemuan hukum graviti sejagat. Di sini kita akan berkenalan dengan maklumat biografi dari kehidupan saintis yang menemui dogma fizikal ini, mempertimbangkan peruntukan utamanya, hubungan dengan graviti kuantum, perjalanan pembangunan, dan banyak lagi.
Genius
Sir Isaac Newton ialah seorang saintis dari England. Pada satu masa, dia menumpukan banyak perhatian dan usaha kepada sains seperti fizik dan matematik, dan juga membawa banyak perkara baru kepada mekanik dan astronomi. Dia berhak dianggap sebagai salah seorang pengasas pertama fizik dalam model klasiknya. Beliau ialah pengarang karya asas "Prinsip Matematik Falsafah Semula Jadi", di mana beliau membentangkan maklumat tentang tiga undang-undang mekanik dan undang-undang graviti sejagat. Isaac Newton meletakkan asas mekanik klasik dengan karya-karya ini. Beliau membangunkan kalkulus jenis pembezaan dan kamiran, teori cahaya. Beliau juga membuat sumbangan besar kepada optik fizikal.dan membangunkan banyak teori lain dalam fizik dan matematik.
Undang-undang
Hukum graviti sejagat dan sejarah penemuannya bermula sejak 1666. Bentuk klasiknya ialah undang-undang yang menerangkan interaksi jenis graviti, yang tidak melampaui kerangka mekanik.
Intipatinya ialah penunjuk daya F tarikan graviti yang timbul di antara 2 jasad atau titik jirim m1 dan m2, dipisahkan antara satu sama lain dengan jarak r tertentu, adalah berkadar dengan kedua-dua penunjuk jisim dan mempunyai perkadaran songsang kepada jarak segi empat sama antara jasad:
F=G, dengan G menandakan pemalar graviti bersamaan dengan 6, 67408(31)•10-11 m3 / kgf2.
graviti Newton
Sebelum mempertimbangkan sejarah penemuan hukum graviti sejagat, mari kita lihat dengan lebih dekat ciri umumnya.
Dalam teori yang dicipta oleh Newton, semua jasad dengan jisim yang besar mesti menghasilkan medan khas di sekelilingnya, yang menarik objek lain kepada dirinya sendiri. Ia dipanggil medan graviti, dan ia mempunyai potensi.
Jasad dengan simetri sfera membentuk medan di luar dirinya, sama seperti yang dicipta oleh titik bahan dengan jisim yang sama yang terletak di tengah badan.
Arah lintasan titik sedemikian dalam medan graviti, yang dicipta oleh jasad dengan jisim yang lebih besar, mematuhi hukum Kepler. Objek alam semesta, seperti, sebagai contoh,planet atau komet, juga mematuhinya, bergerak dalam bentuk elips atau hiperbola. Mengambil kira herotan yang dibuat oleh badan besar lain diambil kira menggunakan peruntukan teori gangguan.
Menganalisis ketepatan
Selepas Newton menemui hukum graviti universal, ia perlu diuji dan dibuktikan berkali-kali. Untuk ini, beberapa pengiraan dan pemerhatian telah dibuat. Setelah bersetuju dengan peruntukannya dan meneruskan dari ketepatan penunjuknya, bentuk percubaan anggaran berfungsi sebagai pengesahan jelas GR. Pengukuran interaksi quadrupole badan yang berputar, tetapi antenanya kekal pegun, menunjukkan kepada kita bahawa proses peningkatan δ bergantung pada potensi r -(1+δ), pada jarak beberapa meter dan terletak dalam had (2, 1±6, 2)•10-3. Sebilangan pengesahan praktikal lain membenarkan undang-undang ini diwujudkan dan mengambil satu bentuk, tanpa sebarang pengubahsuaian. Pada tahun 2007, dogma ini telah disemak semula pada jarak kurang daripada satu sentimeter (55 mikron-9.59 mm). Dengan mengambil kira ralat percubaan, saintis meneliti julat jarak dan tidak menemui penyelewengan yang jelas dalam undang-undang ini.
Pemerhatian terhadap orbit Bulan berhubung dengan Bumi juga mengesahkan kesahihannya.
ruang Euclidean
Teori graviti klasik Newton dikaitkan dengan ruang Euclidean. Kesamaan sebenar dengan ketepatan yang cukup tinggi (10-9) daripada ukuran jarak dalam penyebut kesamaan yang dibincangkan di atas menunjukkan kepada kita asas Euclidean bagi ruang mekanik Newtonian, dengan tiga -bentuk fizikal berdimensi. ATkepada titik jirim sedemikian, luas permukaan sfera adalah berkadar tepat dengan nilai segi empat sama jejarinya.
Data daripada sejarah
Mari kita pertimbangkan ringkasan ringkas tentang sejarah penemuan hukum graviti sejagat.
Idea dikemukakan oleh saintis lain yang hidup sebelum Newton. Epicurus, Kepler, Descartes, Roberval, Gassendi, Huygens dan lain-lain melawat refleksi di atasnya. Kepler mencadangkan bahawa daya graviti adalah berkadar songsang dengan jarak dari bintang Matahari dan mempunyai taburan hanya dalam satah ekliptik; menurut Descartes, ia adalah akibat daripada aktiviti vorteks dalam ketebalan eter. Terdapat satu siri tekaan yang mengandungi gambaran tekaan yang betul tentang pergantungan pada jarak.
Surat daripada Newton kepada Halley mengandungi maklumat bahawa pendahulu Sir Isaac sendiri ialah Hooke, Wren dan Buyo Ismael. Walau bagaimanapun, tiada sesiapa sebelum beliau berjaya dengan jelas, menggunakan kaedah matematik, menghubungkan hukum graviti dan gerakan planet.
Sejarah penemuan hukum graviti sejagat berkait rapat dengan karya "Prinsip Matematik Falsafah Alam" (1687). Dalam karya ini, Newton dapat memperoleh undang-undang yang dipersoalkan berkat undang-undang empirikal Kepler, yang telah diketahui pada masa itu. Dia menunjukkan kepada kita bahawa:
- bentuk pergerakan mana-mana planet yang kelihatan menunjukkan kehadiran daya pusat;
- Daya tarikan jenis pusat membentuk orbit elips atau hiperbolik.
Mengenai teori Newton
Menyemak sejarah ringkas penemuan hukum graviti universal juga boleh menunjukkan kita kepada beberapa perbezaan yang membezakannya daripada hipotesis sebelumnya. Newton terlibat bukan sahaja dalam penerbitan formula cadangan fenomena yang sedang dipertimbangkan, tetapi juga mencadangkan model jenis matematik dalam bentuk holistik:
- peruntukan tentang hukum graviti;
- statut undang-undang usul;
- sistematik kaedah penyelidikan matematik.
Triad ini dapat menyiasat dengan tepat walaupun pergerakan objek angkasa yang paling kompleks, sekali gus mewujudkan asas bagi mekanik cakerawala. Sehingga permulaan aktiviti Einstein dalam model ini, kehadiran set pembetulan asas tidak diperlukan. Hanya radas matematik yang perlu dipertingkatkan dengan ketara.
Objek untuk perbincangan
Undang-undang yang ditemui dan terbukti sepanjang abad kelapan belas menjadi subjek pertikaian aktif dan pemeriksaan teliti yang terkenal. Walau bagaimanapun, abad itu berakhir dengan persetujuan umum dengan postulat dan pernyataannya. Menggunakan pengiraan undang-undang, adalah mungkin untuk menentukan dengan tepat laluan pergerakan badan di syurga. Pemeriksaan langsung telah dibuat oleh Henry Cavendish pada tahun 1798. Dia melakukan ini menggunakan imbangan jenis kilasan dengan kepekaan yang tinggi. Dalam sejarah penemuan undang-undang universal graviti, adalah perlu untuk memperuntukkan tempat khas untuk tafsiran yang diperkenalkan oleh Poisson. Dia membangunkan konsep potensi graviti dan persamaan Poisson, yang dengannya ia adalah mungkin untuk mengira inipotensi. Model jenis ini membolehkan anda mengkaji medan graviti dengan adanya pengagihan jirim yang sewenang-wenangnya.
Terdapat banyak kesukaran dalam teori Newton. Yang utama boleh dianggap sebagai tindakan jarak jauh yang tidak dapat dijelaskan. Adalah mustahil untuk menjawab dengan tepat persoalan bagaimana daya tarikan dihantar melalui ruang hampagas pada kelajuan yang tidak terhingga.
"Evolusi" undang-undang
Dua ratus tahun berikutnya, dan lebih banyak lagi, percubaan telah dibuat oleh ramai ahli fizik untuk mencadangkan pelbagai cara untuk menambah baik teori Newton. Usaha ini berakhir dengan kejayaan pada tahun 1915, iaitu penciptaan Teori Umum Relativiti, yang dicipta oleh Einstein. Dia dapat mengatasi seluruh set kesukaran. Selaras dengan prinsip surat-menyurat, teori Newton ternyata menjadi penghampiran kepada permulaan kerja pada teori dalam bentuk yang lebih umum, yang boleh digunakan dalam keadaan tertentu:
- Potensi sifat graviti tidak boleh terlalu besar dalam sistem yang dikaji. Sistem suria adalah contoh pematuhan kepada semua peraturan untuk pergerakan badan angkasa. Fenomena relativistik mendapati dirinya dalam manifestasi peralihan perihelion yang ketara.
- Kadar pergerakan dalam kumpulan sistem ini boleh diabaikan berbanding dengan kelajuan cahaya.
Bukti bahawa dalam medan graviti pegun yang lemah, pengiraan GR dalam bentuk Newtonian ialah kehadiran potensi skalar graviti dalam medan pegun denganciri daya yang dinyatakan dengan lemah, yang mampu memenuhi syarat persamaan Poisson.
Skala Kuanta
Walau bagaimanapun, dalam sejarah, baik penemuan saintifik undang-undang graviti sejagat, mahupun Teori Umum Relativiti boleh berfungsi sebagai teori graviti terakhir, kerana kedua-duanya tidak menggambarkan proses jenis graviti pada kuantum dengan secukupnya. skala. Percubaan untuk mencipta teori graviti kuantum ialah salah satu tugas terpenting fizik moden.
Dari sudut pandangan graviti kuantum, interaksi antara objek dicipta melalui pertukaran graviti maya. Selaras dengan prinsip ketidakpastian, potensi tenaga graviti maya adalah berkadar songsang dengan selang masa di mana ia wujud, dari titik pancaran oleh satu objek ke titik dalam masa di mana ia diserap oleh titik lain.
Memandangkan perkara ini, ternyata pada skala kecil jarak, interaksi jasad memerlukan pertukaran graviton jenis maya. Terima kasih kepada pertimbangan ini, adalah mungkin untuk menyimpulkan peruntukan mengenai undang-undang potensi Newton dan pergantungannya mengikut timbal balik perkadaran berkenaan dengan jarak. Analogi antara undang-undang Coulomb dan Newton dijelaskan oleh fakta bahawa berat graviti adalah sama dengan sifar. Berat foton mempunyai makna yang sama.
Penipuan
Dalam kurikulum sekolah, jawapan kepada soalan sejarah, bagaimanaNewton menemui hukum graviti sejagat, adalah kisah buah epal yang jatuh. Menurut legenda ini, ia jatuh di atas kepala seorang saintis. Walau bagaimanapun, ini adalah salah tanggapan yang meluas, dan sebenarnya, semuanya dapat dilakukan tanpa kes yang sama mengenai kemungkinan kecederaan kepala. Newton sendiri kadangkala mengesahkan mitos ini, tetapi pada hakikatnya undang-undang itu bukanlah penemuan spontan dan tidak datang dalam cetusan pandangan seketika. Seperti yang ditulis di atas, ia telah dibangunkan untuk masa yang lama dan dipersembahkan buat kali pertama dalam karya "Prinsip Matematik", yang muncul pada paparan umum pada tahun 1687.
