Gravity - ինչ է դա: Ուժը ծանրության: Երկրի ինքնահոս

Մարդկությունը քանի հնագույն ժամանակներից մտածել այն մասին, թե ինչպես են մեզ շրջապատող աշխարհի. Ինչու է խոտ աճում է, թե ինչու է արեւը շողում է, թե ինչու մենք չենք կարող թռչել ... Վերջինս, ի դեպ, միշտ հատկապես հետաքրքրված է մարդկանց. Այժմ մենք գիտենք, որ պատճառը ամեն ինչի `ինքնահոս. Ինչ է դա, եւ ինչու այս երեւույթը այնքան կարեւոր է , որ մասշտաբով տիեզերքի, մենք ուսումնասիրում ենք այսօր:

prodrome

Հետազոտողները պարզել են, որ բոլոր զանգվածային մարմինները փորձի փոխադարձ ներգրավումը միմյանց. Ավելի ուշ պարզվել է, որ այս խորհրդավոր ուժ առաջացնում է շարժումը երկնային մարմինների եւ դրանց մշտական ուղեծրից: Հենց նույն տեսությունը ձգողականություն ձեւակերպված հանճարեղ Իսահակ nyuton, որի վարկածները կանխորոշել զարգացումը ֆիզիկայի երկար դարերի ընթացքում: Մշակվել եւ շարունակվել (թեեւ մի բոլորովին այլ ուղղությամբ) մի գիտնական Ալբերտ Էյնշտեյնը մեկը մեծագույն մտքում անցյալ դարում:

Դարեր շարունակ, գիտնականները նկատել են ներգրավումը, փորձելով հասկանալ եւ չափել այն: Վերջապես, դնում է ծառայությունից մարդկության վերջին մի քանի տասնամյակների ընթացքում (ինչ-որ իմաստով, իհարկե) նույնիսկ նման բան, ինչպես ծանրության: Ինչ է դա, թե ինչ է սահմանումը ժամկետով տակ առնել ժամանակակից գիտությանը.

գիտական սահմանումը

Եթե դուք ուսումնասիրել գրվածքների անտիկ փիլիսոփաների, դա հնարավոր է պարզել, որ լատիներեն բառը "է Gravitas» նշանակում է «ծանրություն», «ներգրավումը»: Այսօր, գիտնականները կոչ են արել համընդհանուր եւ անընդհատ շփման միջեւ նյութական մարմինների: Եթե այդ ուժը համեմատաբար թույլ է, եւ գործում է միայն օբյեկտների, որոնք ընթանում զգալիորեն ավելի դանդաղ, քան լույսի արագությամբ, դա կիրառելի է նրանց Newton- ի տեսությունը. Եթե դա այդպես չէ, ապա պետք է օգտագործել եզրակացությունները Einstein.

Սկզբանե: Ներկայումս, բնույթը ծանրության լիովին հասկանալի չէ սկզբունքորեն: Ինչ է դա, մենք դեռ լիովին չեն ներկայացել.

Տեսությունների Newton եւ Einstein

Ըստ դասական ուսուցումին Isaaka Nyutona, բոլոր մարմինները են ձգվել դեպի միմյանց հետ ուժի ուղղակիորեն համամասնական իրենց զանգվածի հակադարձ համեմատական է հրապարակում հեռավորության վրա, որ ստերի նրանց միջեւ: Այնշտայնը պնդում է, որ ինքնահոս միջեւ օբյեկտների ցուցադրած այն դեպքում, curving ժամանակի եւ տարածության մեջ (մի տարածք կորություննը հնարավոր է միայն, եթե այն պարունակում է մի նյութ,).

Այս գաղափարը շատ խորն էր, բայց վերջին ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ դա որոշ անճշտություններ: Այսօր, ենթադրվում է, որ ինքնահոս warps է տիեզերական միայն տարածության: Ժամանակն կարող դանդաղեցնել եւ նույնիսկ կանգ, սակայն իրականությունը փոխվում է ձեւավորել մի ժամանակավոր տեսության չի հաստատվել: Դա է պատճառը, որ դասական Էյնշտեյնը հավասարումը չի տրամադրում նույնիսկ հնարավորություն է, որ այդ տարածքը կշարունակեն ազդել հարց եւ դրա արդյունքում մագնիսական դաշտը:

Որքան ավելի շատ մենք գիտենք օրենքը ծանրության (ծանրության), մաթեմատիկական արտահայտությունն որը պատկանում է որպես ժամանակի Newton:

\ [F = γ \ frac [-1.2] {m_1 m_2} {r ^ 2} \]

Տակ γ հասկացան, գրավիտացիոն հաստատունը (G խորհրդանիշ երբեմն օգտագործվում), որի արժեքը հավասար է 6.67545 × 10-11 մ ³ / (կգ · s²):

Միջեւ փոխգործակցությունը տարրական մասնիկների

Անհավանական բարդությունը շրջակա տարածքում մեծապես կապված է անսահման թվով տարրական մասնիկների. Նրանց միջեւ, կան նաեւ տարբեր փոխազդեցությունների է նրանց մակարդակներում, որի մասին կարելի է միայն կռահել: Սակայն, բոլոր տեսակի փոխազդեցության տարրական մասնիկների միմյանց հետ զգալիորեն տարբերվում են իրենց ուժի.

Առավել հզոր բոլոր հայտնի ուժերի միանալ միասին բաղադրիչների ատոմային կորիզ: Է առանձնացնել նրանց, դուք պետք է ծախսել իսկապես վիթխարի քանակությամբ էներգիա: Ինչ վերաբերում է էլեկտրոնների, նրանք «կապել» է kernel միայն սովորական էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության. Է դադարեցնել այն, երբեմն բավական է էներգիան, որը հանդես է գալիս որպես արդյունքում ամենատարածված քիմիական ռեակցիայի. Gravity է (թե դա ինչ է, դուք արդեն գիտեք) տարբերակի ատոմների եւ subatomic մասնիկների է ամենահեշտ տեսակ փոխգործակցության:

Գրավիտացիոն դաշտը այս դեպքում այն է, այնքան թույլ է, որ դա դժվար է պատկերացնել: Տարօրինակ կերպով բավարար, բայց շարժումը երկնային մարմինների, որոնց քաշը երբեմն անհնար է պատկերացնել », - հետեւել« նրանք: Այս ամենը հնարավոր է շնորհիվ երկու հատկանիշները ծանրության, որը հատկապես ցայտուն է գործով խոշոր ֆիզիկական օբյեկտների:

• Ի տարբերություն ատոմային ուժային gravitational քաշեք զգալիորեն ավելի հեռու օբյեկտի. Այսպիսով, Երկրի ծանրության պահում է իր ոլորտում, նույնիսկ լուսինը, եւ նման մի ուժ Յուպիտերի ուղեծիր հեշտությամբ աջակցում բազմակի արբանյակները, զանգվածային որոնցից յուրաքանչյուրը կարելի է համեմատել երկրի.
• Բացի այդ, այն միշտ էլ ապահովում է ներգրավման միջեւ օբյեկտների, հեռավորության վրա, այս ուժը թուլացել է ցածր արագությամբ:

Ձեւավորումը ավելի կամ պակաս հաջորդական տեսության ծանրության է համեմատաբար վերջերս, եւ դա հետեւանքով դարավոր դիտարկումներին միջնորդությամբ մոլորակները եւ այլ երկնային մարմինների. Խնդիրն այն զգալիորեն ավելի հեշտ է նրանով, որ նրանք շարժվում են վակուումում, որտեղ կա պարզապես ոչ մի այլ հնարավոր փոխազդեցությունների. Galileo եւ Kepler երկու նշանավոր աստղագետ, այն ժամանակ, նրանց մեծ մասը արժեքավոր դիտարկումները օգնեցին ճանապարհ հարթել համար նոր հայտնագործությունների.

Բայց միայն մեծ Իսահակ nyuton կարողացել է հաստատել առաջին տեսությունը ծանրության եւ արտահայտել այն մաթեմատիկական քարտեզագրման. Այն էր, որ առաջին օրենքն ձգողականություն, մաթեմատիկական քարտեզագրում, որը տրվում է վերեւում.

Նյուտոնի հետեւությունները եւ նրա նախորդները

Ի տարբերություն այլ ֆիզիկական երեւույթների, որոնք առկա են մեզ շրջապատող աշխարհի, ինքնահոս դրսեւորվում միշտ եւ ամենուր: Պետք է հասկանալ, որ տերմինը «Zero Gravity», որը հաճախ հայտնաբերվել է կեղծ-գիտական շրջանակների, դա ճիշտ չէ նույնիսկ weightlessness տարածության չի նշանակում, որ մի անձը կամ մի տիեզերանավ չէ վավեր ներգրավումը զանգվածային օբյեկտ.

Բացի այդ, բոլոր նյութական մարմինները ունեն որոշակի կշիռ, որը արտահայտված է ձեւով ուժի, որը կիրառվել է նրանց, եւ արագացմանը արտադրված շնորհիվ այս բացահայտման.

Այսպիսով, գրավիտացիոն ուժ համամասնական զանգվածի օբյեկտների. Numerically, նրանք կարող են արտահայտել, ստանալով այնպես էլ արդյունք զանգվածների մարմինների: Այդ ուժը ենթարկվում խիստ հակառակ կախվածությունը հրապարակում միջեւ հեռավորությունը օբյեկտների. Բոլոր այլ փոխազդեցություն շատ տարբեր, կախված միջեւ հեռավորությունը երկու մարմինների:

Զանգվածային որպես հիմնաքար տեսության

Օբյեկտների զանգված դարձավ հատկապես հակասական կետ, որի շուրջ կառուցվում է ամբողջ ժամանակակից տեսությունը գրավիտացիայի եւ Էյնշտեյնի հարաբերականության: Եթե հիշում եք, երկրորդ օրենքը Newton, ապա դուք արդեն գիտեք, որ քաշը պարտադիր առանձնահատկությունն ցանկացած ֆիզիկական նյութական մարմնի. Այն ցույց է տալիս, թե ինչպես է օբյեկտը կունենա վարվել այն դեպքում, ենթարկվելու ուժերին, անկախ դրա ծագման:

Քանի որ բոլոր մարմնի (ըստ Newton), երբ ենթարկվում է արտաքին ուժի արագացված, մասնավորապես զանգվածային որոշում, թե ինչպես մեծ է սա արագացումը: Դիտարկենք մի ավելի հստակ օրինակ. Պատկերացրեք մի սկուտեր եւ ավտոբուսը. Եթե կիրառվում է նրանց հենց նույն ազդեցությունը, որ նրանք հասել տարբեր արագություններ համար անհավասար ժամանակ: Այս ամենը բացատրվում է տեսության ձգողականություն:

Որն է հարաբերությունները զանգվածի եւ ծանրության.

Եթե մենք խոսում ենք ծանրության, իսկ զանգվածը այս երեւույթի դեր է խաղում բոլորովին հակառակ է այն, որը նա խաղում է հետ կապված իշխանության եւ արագացման օբյեկտի. Որ դա առաջնային աղբյուր ներգրավման: Եթե դուք վերցնել նայում երկու մարմինների եւ ուժի, որի հետ են գրավել երրորդ օբյեկտ, որը գտնվում է հավասար հեռավորության վրա առաջին երկուսի, ապա հարաբերությունը ուժերի հավասար է հարաբերակցության զանգվածների առաջին երկու օբյեկտների. Այսպիսով, գրավիչ ուժ ուղիղ համեմատական է մարմնի քաշի.

Եթե հաշվի առնենք, որ երրորդ օրենքը Newton, դա հնարավոր է, համոզվեք, որ դա ասում է, թե նույն բանն է: Գրավիտացիոն ուժը, որը գործում է այս երկու մարմինների տրամադրված է հավասար հեռավորության վրա աղբյուր ներգրավման, ուղղակիորեն կախված է զանգվածի տվյալների օբյեկտների. Առօրյա կյանքում մենք խոսում իշխանության հետ, որի մարմինը ձգվել դեպի մակերեսի մոլորակի, քանի որ իր կոչումը:

Եկեք ամփոփենք. Այսպիսով, զանգվածային սերտորեն կապված է իշխանության եւ արագացման: Միեւնույն ժամանակ, այն սահմանում է ուժ, որի մարմինը չի գործելու ներգրավման:

Հատկանիշներ արագացումը մարմիններին gravitational ոլորտում

Սա զարմանալի երկվությունը է պատճառը, որ նույն գրավիտացիոն դաշտի արագացման բոլորովին տարբեր օբյեկտների հավասար կլինի: Ենթադրենք, որ մենք ունենք երկու մարմիններ: Վերագր մեկից z զանգված, իսկ մյուսը `Զ. Երկու օբյեկտներ են նետում գետնին, որն ընկնում ազատ.

Ինչպես սահմանված է հարաբերակցության ուժերի ներգրավման: Այն ցույց է տալիս մի պարզ մաթեմատիկական բանաձեւ - z / Զ. Դա պարզապես արագացում, որ նրանք ստանում են որպես արդյունքում ուժի ծանրության կլինի հենց նույն. Պարզապես, արագացմանը, որ այդ մարմինը գտնվում է gravitational ոլորտում կախված չէ իր հատկություններով.

Ինչ որոշում է արագացումը դեպքում նկարագրված.

Այն կախված է միայն (!) Ծանրությունից օբյեկտների, որոնք առաջացնում այս դաշտը, ինչպես նաեւ դրանց տարածական դիրքորոշումը: Երկակի դերը զանգվածի եւ արագացման հավասար է տարբեր մարմինների մի gravitational ոլորտում արդեն իսկ համեմատաբար բաց երկար ժամանակ: Այս երեւույթները ունեն հետեւյալ տիտղոսը «համարժեքության սկզբունքը»: Այս տերմինը ընդգծում է եւս մեկ անգամ, որ արագացումը եւ իներցիան հաճախ համարժեք (ինչ-որ չափով, իհարկե):

Կարեւորվել է արժեքի G

Մենք հիշում դպրոց ֆիզիկայի իհարկե, որ արագացումը ծանրության է մակերեսի մեր մոլորակի (Երկրի ձգողականության) կազմում է 10 մ / sek.² (9,8 իհարկե, բայց սա արժեք է, օգտագործվում է հեշտ հաշվարկման): Հետեւաբար, ոչ թե հաշվի առնելով օդային դիմադրության (մի էական բարձրության մի կարճ հեռավորության վրա դեպքից), ապա արդյունքը ձեռք բերել, երբ մարմինը ձեռք է բերում աճը արագացման 10 մ / վրկ: ամեն երկրորդ. Օրինակ, մի գիրք, որը ընկել է երկրորդ հարկի տան, մինչեւ տարեվերջ իր առաքելության պետք է շարժվում է արագությամբ 30-40 մ / վրկ: Պարզապես, 10 մ / վ, - սա «արագությունը» ծանրության շրջանակներում երկրի վրա:

Արագացումը ծանրության է գրականության մատնանշում «գ» տառը: Քանի որ այդ վիճակում Երկրի դեպի որոշակի չափով ավելի նման է մանդարինի, քան գնդակը, արժեքը քանակի մեջ չէ իր բոլոր ոլորտներում նույնն է: Այսպես, վերը նշված արագացման բեւեռների, եւ այն դառնում է ավելի փոքր է բարձր գագաթները լեռները.

Նույնիսկ հանքարդյունաբերության ոլորտում դեր չեն խաղում փոքր դեր այդ ծանրության: Ֆիզիկայի Այս երեւույթի երբեմն փրկում է շատ ժամանակ. Այնպես որ, երկրաբանները հատկապես հետաքրքրված է անթերի ճշգրիտ սահմանման գ, քանի որ այն թույլ է տալիս բացառիկ ճշգրտություն ուսումնասիրել եւ գտնելու հանքային ավանդները: Ի դեպ, դա կարծես ինքնահոս բանաձեւով, որի արժեքը դեր համարվում է մեզ համար. Ահա այն.

F = G x M1xM2 / R2

Ուշադրություն Այս դեպքում, ինքնահոս բանաձեւը ենթադրում է G «գրավիտացիոն հաստատունը", արժեքը, որը մենք արդեն տրված վերեւում:

Այն ժամանակ, Newton ձեւակերպեց հռչակած սկզբունքները վերեւում. Նա գիտեր, ու միասնությունը եւ համընդհանրության գրավիտացիոն ուժի, բայց բոլոր ասպեկտները երեւույթի նա չի կարող նկարագրել: Որ պատիվը ընկավ դեպի Alberta Eynshteyna, ով կարողացել է բացատրել սկզբունքը համարժեքության. Որ մարդկությունը պարտական է իր ներկայիս ըմբռնումը բնույթի տիեզերական ժամանակի continuum.

Որ հարաբերականության տեսությունը, Alberta Eynshteyna աշխատանքներ

Ի ժամանակի Isaaka Nyutona հավատում է, որ մեկնարկային կետը կարող է ներկայացված լինել ձեւով որոշ կոշտ «ձողերով», ըստ որի տեղադրվել դիրքորոշումը մարմնի տարածական կոորդինատային համակարգին: Միեւնույն ժամանակ, ենթադրվում էր, որ բոլոր դիտորդները, ովքեր նշում են այդ համակարգում կլինի նույն տարածության ժամանակ: Այդ տարիներին, այս իրավիճակը համարվում էր այնպես, ակնհայտ է, որ ոչ մի փորձ է արվել վիճարկել այն, կամ ավելացնել այն: Սա հասկանալի է, քանի որ սահմանները մեր մոլորակի ոչ մի շեղում այս կանոնի ոչ:

Էյնշտեյնը ապացուցեց, որ ճշգրտությունը չափման կլիներ իսկապես էական, եթե հիպոթետիկ ժամացույցը շարժվում շատ դանդաղ է, քան լույսի արագությամբ: Պարզապես, եթե մեկ դիտորդ շարժվում դանդաղ, քան լույսի արագությամբ, կհետեւի երկու իրադարձությունները, նրանք լինում նրա համար միեւնույն ժամանակ. Ըստ այդմ, արդեն երկրորդ դիտորդի: փոխարժեքը, որը նույն կամ ավելի միջոցառումներ կարող է առաջանալ տարբեր ժամանակներում:

Բայց ուժ ծանրության կապված է հարաբերականության տեսության. Եկեք բացենք հարցը մանրամասնորեն.

Կապը հարաբերականության տեսության եւ գրավիտացիոն ուժերի

Վերջին տարիներին, այն կազմել է մեծ թվով հայտնագործությունների ոլորտում subatomic մասնիկների. Մի աճող համոզմունքը, որ մենք մոտ ենք գտնել վերջնական մասնիկ, որից այն կողմ մեր աշխարհը չի կարող մանրացված. Դառնում է ավելի հաստատակամ անհրաժեշտ է իմանալ, թե թե ինչպես է ազդել փոքր «աղյուսներ» մեր տիեզերքի են հիմնարար ուժերը, որոնք հայտնաբերվել են անցյալ դարի, եւ նույնիսկ ավելի վաղ. Մասնավորապես խանգարում, որ հենց բնույթը ծանրության դեռեւս չի բացատրեց.

Ահա թե ինչու, հետո Այնշտայնը, ով հիմնել է «անկենսունակությունը» դասական Newtonian մեխանիկայի ոլորտում տակ առնելով, որ հետազոտողները կենտրոնացած է ամբողջական վերաիմաստավորումների նախկինում ձեռք բերված տվյալների: Է շատ ձեւերով, այդ վերանայումը է ենթարկվել, լրջությունը: Ինչ է դա մակարդակով subatomic մասնիկների. Արդյոք դա ունենան առնվազն որոշ արժեքը Այս զարմանալի բազմաչափ աշխարհում.

Մի պարզ լուծում:

Առաջին հերթին, շատերը կարծում էին, որ անհամապատասխանությունը Նյուտոնի գրավիտացիոն եւ հարաբերականության տեսությունը կարող է բացատրել բավականին պարզ է, մի անալոգիա է էլեկտրադինամիկայի: Այն հնարավոր կլինի ենթադրել, որ ձգողական դաշտը տարածվում է նման մագնիսական դաշտի, որից հետո հնարավոր է հայտարարի «միջնորդ» է փոխազդեցությունների երկնային մարմինների, բացատրելով բազմաթիվ անհամապատասխանությունների եւ հին ու նոր տեսության: Փաստն այն է, որ, ապա այն կարելի է համարել հարաբերական արագություն տարածման ուժերի զգալիորեն ցածր թեթեւ. Քանի որ ծանրության եւ ժամանակի պարտավորված.

Սկզբունքորեն, Այնշտայնը ինքն է գրեթե ստացել է կառուցել ռելյատիվիստական տեսությունը հիմնված է այնպիսի դիտարկումներ, որ ընդամենը մեկ բան, կանխել իր մտադրությունը: Ոչ մեկը գիտնականների այդ ժամանակ չի ունենա որեւէ տեղեկություն ամենը, ինչը կարող էր օգնել որոշելու «արագությունը» ծանրության: Բայց կար մի շատ տեղեկատվության հետ կապված շարժման խոշոր զանգվածների: Քանի որ դուք գիտեք, որ նրանք պարզապես արել է ճանաչվել աղբյուր հզոր գրավիտացիոն դաշտերում:

Բարձր արագությունների մեծապես ազդում մարմնի քաշը, եւ սա ոչ մի կերպ նման է, որ փոխգործակցության արագությամբ եւ իշխանության. Որքան բարձր է արագությունը, այնքան մեծ է մարմնի քաշը: Խնդիրն այն է, որ վերջինս ինքնաբերաբար պետք է դառնա անսահման այն դեպքում, շարժման արագության լույսի կամ ավելի. Այնպես որ, Այնշտայնը եզրակացրել է, որ չկա ծանրության, եւ tensor դաշտ է նկարագրել, որոնք պետք է օգտագործվեն շատ ավելի փոփոխական.

Նրա հետեւորդները եկել են այն եզրակացության, որ լրջությունը, եւ գործնականում ոչ թե հետ կապված: Այն փաստը, որ սա շատ թենզոր դաշտը կարող է հանդես գալ տարածության վրա, սակայն ժամանակին ազդել ոչ: Սակայն, փայլուն ֆիզիկոս Սթիվեն Հոքինգը արդիականություն ունեն այլ տեսակետ: Բայց դա այլ պատմություն է ...