Hierdie artikel sal fokus op die geskiedenis van die ontdekking van die wet van universele gravitasie. Hier sal ons kennis maak met die biografiese inligting uit die lewe van die wetenskaplike wat hierdie fisiese dogma ontdek het, die hoofbepalings daarvan, die verband met kwantumswaartekrag, die verloop van ontwikkeling, en nog baie meer oorweeg.
Genius
Sir Isaac Newton is 'n wetenskaplike van Engeland. Hy het op 'n tyd baie aandag en moeite gewy aan wetenskappe soos fisika en wiskunde, en ook baie nuwe dinge na meganika en sterrekunde gebring. Hy word met reg beskou as een van die eerste stigters van fisika in sy klassieke model. Hy is die skrywer van die fundamentele werk "Mathematical Principles of Natural Philosophy", waar hy inligting oor die drie wette van meganika en die wet van universele gravitasie aangebied het. Isaac Newton het met hierdie werke die grondslag van klassieke meganika gelê. Hy het die berekening van differensiaal- en integra altipe, ligteorie, ontwikkel. Hy het ook groot bydraes tot fisiese optika gemaak.en het baie ander teorieë in fisika en wiskunde ontwikkel.
Regte
Die wet van universele gravitasie en die geskiedenis van die ontdekking daarvan dateer terug na 1666. Die klassieke vorm daarvan is 'n wet wat die interaksie van die gravitasietipe beskryf, wat nie verder gaan as die raamwerk van meganika nie.
Die essensie daarvan was dat die aanwyser van die krag F van die gravitasietrek wat ontstaan tussen 2 liggame of punte van materie m1 en m2, van mekaar geskei deur 'n sekere afstand r, eweredig is aan beide massa-aanwysers en het 'n omgekeerde eweredigheid tot die vierkante afstande tussen liggame:
F=G, waar G die gravitasiekonstante gelyk aan 6 aandui, 67408(31)•10-11 m3 / kgf2.
Newton se swaartekrag
Voordat ons die geskiedenis van die ontdekking van die wet van universele gravitasie oorweeg, kom ons kyk eers na die algemene kenmerke daarvan.
In die teorie wat deur Newton geskep is, moet alle liggame met 'n groot massa 'n spesiale veld rondom hulle genereer, wat ander voorwerpe na hulself aantrek. Dit word 'n gravitasieveld genoem, en dit het potensiaal.
'n Liggaam met sferiese simmetrie vorm 'n veld buite homself, soortgelyk aan dié wat geskep word deur 'n materiële punt van dieselfde massa wat in die middel van die liggaam geleë is.
Die rigting van die trajek van so 'n punt in die gravitasieveld, geskep deur 'n liggaam met 'n baie groter massa, gehoorsaam Kepler se wet. Voorwerpe van die heelal, soos bv.planeet of komeet, gehoorsaam hom ook, beweeg in 'n ellips of hiperbool. Verrekening van die vervorming wat ander massiewe liggame skep, word in ag geneem deur die bepalings van die versteuringsteorie te gebruik.
Analiseer akkuraatheid
Nadat Newton die wet van universele gravitasie ontdek het, moes dit baie keer getoets en bewys word. Hiervoor is 'n aantal berekeninge en waarnemings gemaak. Nadat met sy bepalings ooreengekom en uitgegaan het van die akkuraatheid van sy aanwyser, dien die eksperimentele vorm van skatting as 'n duidelike bevestiging van GR. Meting van kwadrupoolinteraksies van 'n liggaam wat roteer, maar sy antennas bly stilstaan, wys vir ons dat die proses van verhoging van δ afhang van die potensiaal r -(1+δ), op 'n afstand van verskeie meters en is geleë in limiet (2, 1±6, 2)•10-3. 'n Aantal ander praktiese bevestigings het toegelaat dat hierdie wet ingestel word en 'n enkele vorm aanneem, sonder enige wysigings. In 2007 is hierdie dogma weer nagegaan op 'n afstand van minder as 'n sentimeter (55 mikron-9,59 mm). Met inagneming van die eksperimentele foute, het die wetenskaplikes die afstandsreeks ondersoek en geen ooglopende afwykings in hierdie wet gevind nie.
Waarneming van die Maan se wentelbaan in verhouding tot die Aarde het ook die geldigheid daarvan bevestig.
Euklidiese ruimte
Newton se klassieke teorie van swaartekrag is gekoppel aan Euklidiese ruimte. Die werklike gelykheid met 'n voldoende hoë akkuraatheid (10-9) van die afstandmate in die noemer van die gelykheid wat hierbo bespreek is, wys vir ons die Euklidiese basis van die ruimte van Newtoniaanse meganika, met 'n drie -dimensionele fisiese vorm. BYtot so 'n punt van materie is die oppervlakte van 'n sferiese oppervlak presies eweredig aan die waarde van die vierkant van sy radius.
Data uit geskiedenis
Kom ons kyk na 'n kort opsomming van die geskiedenis van die ontdekking van die wet van universele gravitasie.
Idees is voorgehou deur ander wetenskaplikes wat voor Newton gewoon het. Epicurus, Kepler, Descartes, Roberval, Gassendi, Huygens en andere het besinning daaroor besoek. Kepler het voorgestel dat die gravitasiekrag omgekeerd eweredig is aan die afstand vanaf die ster van die Son en verspreiding net in die ekliptiese vlakke het; volgens Descartes was dit 'n gevolg van die aktiwiteit van draaikolke in die dikte van die eter. Daar was 'n reeks raaiskote wat 'n weerspieëling bevat het van die korrekte raaiskote oor die afhanklikheid van afstand.
'n Brief van Newton aan Halley het inligting bevat dat die voorgangers van sir Isaac self Hooke, Wren en Buyo Ismael was. Niemand voor hom het dit egter reggekry om, met behulp van wiskundige metodes, die wet van swaartekrag en planetêre beweging duidelik te verbind nie.
Die geskiedenis van die ontdekking van die wet van universele gravitasie is nou verbind met die werk "Mathematical Principles of Natural Philosophy" (1687). In hierdie werk kon Newton die betrokke wet aflei danksy Kepler se empiriese wet, wat toe reeds bekend was. Hy wys ons dat:
- die vorm van beweging van enige sigbare planeet dui op die teenwoordigheid van 'n sentrale krag;
- Die aantrekkingskrag van die sentrale tipe vorm elliptiese of hiperboliese bane.
Oor Newton se teorie
Die hersiening van die kort geskiedenis van die ontdekking van die wet van universele gravitasie kan ons ook wys op 'n aantal verskille wat dit van vorige hipoteses onderskei. Newton was nie net besig met die publikasie van die voorgestelde formule van die verskynsel wat oorweeg word nie, maar het ook 'n model van 'n wiskundige tipe in 'n holistiese vorm voorgestel:
- bepaling oor die wet van swaartekrag;
- wet op die wet van beweging;
- sistematiek van metodes van wiskundige navorsing.
Hierdie drietal was in staat om selfs die mees komplekse bewegings van hemelse voorwerpe redelik akkuraat te ondersoek, en sodoende die basis vir hemelmeganika geskep. Tot aan die begin van Einstein se aktiwiteit in hierdie model was die teenwoordigheid van 'n fundamentele stel regstellings nie nodig nie. Slegs die wiskundige apparaat moes aansienlik verbeter word.
Voorwerp vir bespreking
Ontdekte en bewese reg deur die agtiende eeu het 'n bekende onderwerp van aktiewe dispute en noukeurige kontrole geword. Die eeu het egter geëindig met 'n algemene ooreenkoms met sy postulate en stellings. Deur die berekeninge van die wet te gebruik, was dit moontlik om die paaie van die beweging van liggame in die hemel akkuraat te bepaal. 'n Direkte kontrole is in 1798 deur Henry Cavendish gemaak. Hy het dit met 'n torsie-tipe balans met groot sensitiwiteit gedoen. In die geskiedenis van die ontdekking van die universele wet van gravitasie, is dit nodig om 'n spesiale plek toe te ken aan die interpretasies wat deur Poisson ingevoer is. Hy het die konsep van die gravitasiepotensiaal en die Poisson-vergelyking ontwikkel, waarmee dit moontlik was om dit te berekenpotensiaal. Hierdie tipe model het dit moontlik gemaak om die gravitasieveld te bestudeer in die teenwoordigheid van 'n arbitrêre verspreiding van materie.
Daar was baie probleme in Newton se teorie. Die belangrikste een kan beskou word as die onverklaarbaarheid van langafstand-aksie. Dit was onmoontlik om die vraag akkuraat te beantwoord hoe die aantrekkingskragte teen 'n oneindige spoed deur vakuumruimte gestuur word.
"Evolusie" van die wet
Die volgende tweehonderd jaar, en selfs meer, is pogings deur baie fisici aangewend om verskeie maniere voor te stel om Newton se teorie te verbeter. Hierdie pogings het in 1915 op 'n triomf geëindig, naamlik die skepping van die Algemene Relatiwiteitsteorie, wat deur Einstein geskep is. Hy was in staat om die hele stel probleme te oorkom. In ooreenstemming met die korrespondensiebeginsel het Newton se teorie geblyk 'n benadering te wees tot die begin van werk aan 'n teorie in 'n meer algemene vorm, wat onder sekere voorwaardes toegepas kan word:
- Die potensiaal van gravitasie-aard kan nie te groot wees in die sisteme wat bestudeer word nie. Die sonnestelsel is 'n voorbeeld van voldoening aan al die reëls vir die beweging van hemelliggame. Die relativistiese verskynsel bevind hom in 'n merkbare manifestasie van perihelionverskuiwing.
- Die bewegingstempo in hierdie groep stelsels is weglaatbaar in vergelyking met die spoed van lig.
Bewys dat in 'n swak stilstaande gravitasieveld, GR-berekeninge die vorm van Newtonse aanneem, is die teenwoordigheid van 'n skalêre potensiaal van gravitasie in 'n stilstaande veld metswak uitgedrukte eienskappe van kragte, wat in staat is om die voorwaardes van die Poisson-vergelyking te bevredig.
Quanta Scale
In die geskiedenis kon egter nóg die wetenskaplike ontdekking van die wet van universele gravitasie, nóg die Algemene Relatiwiteitsteorie as die finale gravitasieteorie dien, aangesien albei nie die prosesse van die gravitasietipe op die kwantum voldoende beskryf nie. skaal. 'n Poging om 'n kwantumgravitasieteorie te skep is een van die belangrikste take van moderne fisika.
Vanuit die oogpunt van kwantumswaartekrag word die interaksie tussen voorwerpe geskep deur die uitruiling van virtuele gravitone. In ooreenstemming met die onsekerheidsbeginsel is die energiepotensiaal van virtuele gravitone omgekeerd eweredig aan die tydsinterval waarin dit bestaan het, vanaf die punt van emissie deur een voorwerp tot die tydstip waarop dit deur 'n ander punt geabsorbeer is.
In die lig hiervan, blyk dit dat op 'n klein skaal van afstande, die interaksie van liggame die uitruil van virtuele tipe gravitone behels. Danksy hierdie oorwegings is dit moontlik om die bepaling oor die reg van Newton se potensiaal en die afhanklikheid daarvan af te sluit in ooreenstemming met die wederkerigheid van proporsionaliteit met betrekking tot afstand. Die analogie tussen die wette van Coulomb en Newton word verklaar deur die feit dat die gewig van gravitone gelyk is aan nul. Die gewig van fotone het dieselfde betekenis.
Deception
In die skoolkurrikulum, die antwoord op 'n vraag uit die geskiedenis, hoeNewton het die wet van universele gravitasie ontdek, is die verhaal van 'n vallende appelvrug. Volgens hierdie legende het dit op die kop van 'n wetenskaplike geval. Dit is egter 'n wydverspreide wanopvatting, en eintlik kon alles klaarkom sonder 'n soortgelyke geval van 'n moontlike kopbesering. Newton self het soms hierdie mite bevestig, maar in werklikheid was die wet nie 'n spontane ontdekking nie en het nie in 'n sarsie van kortstondige insig gekom nie. Soos dit hierbo geskryf is, is dit lank ontwikkel en is dit vir die eerste keer aangebied in die werke oor die "Beginsels van Wiskunde", wat in 1687 op die publiek verskyn het.
