Ky artikull do të fokusohet në historinë e zbulimit të ligjit të gravitetit universal. Këtu do të njihemi me informacionin biografik nga jeta e shkencëtarit që zbuloi këtë dogmë fizike, do të shqyrtojmë dispozitat kryesore të saj, marrëdhënien me gravitetin kuantik, rrjedhën e zhvillimit dhe shumë më tepër.
Gjeniu
Sir Isaac Newton është një shkencëtar nga Anglia. Në një kohë, ai i kushtoi shumë vëmendje dhe përpjekje shkencave të tilla si fizika dhe matematika, dhe gjithashtu solli shumë gjëra të reja në mekanikë dhe astronomi. Ai konsiderohet me të drejtë një nga themeluesit e parë të fizikës në modelin e saj klasik. Ai është autor i veprës themelore “Parimet matematikore të filozofisë natyrore”, ku paraqiti informacione për tre ligjet e mekanikës dhe ligjin e gravitetit universal. Isak Njutoni hodhi themelet e mekanikës klasike me këto vepra. Ai zhvilloi llogaritjen e tipit diferencial dhe integral, teorinë e dritës. Ai gjithashtu dha një kontribut të madh në optikën fizike.dhe zhvilloi shumë teori të tjera në fizikë dhe matematikë.
Ligji
Ligji i gravitetit universal dhe historia e zbulimit të tij datojnë që nga viti 1666. Forma e tij klasike është një ligj që përshkruan ndërveprimin e tipit gravitacional, i cili nuk shkon përtej kornizës së mekanikës.
Thelbi i tij ishte se treguesi i forcës F të tërheqjes gravitacionale që lind midis 2 trupave ose pikave të materies m1 dhe m2, të ndara nga njëri-tjetri me një distancë të caktuar r, është në proporcion me të dy treguesit e masës dhe ka një proporcionaliteti i anasjelltë me distancat katrore ndërmjet trupave:
F=G, ku G tregon konstanten gravitacionale të barabartë me 6, 67408(31)•10-11 m3 / kgf2.
Graviteti i Njutonit
Para se të shqyrtojmë historinë e zbulimit të ligjit të gravitetit universal, le të hedhim një vështrim më të afërt në karakteristikat e tij të përgjithshme.
Në teorinë e krijuar nga Njutoni, të gjithë trupat me një masë të madhe duhet të krijojnë një fushë të veçantë rreth tyre, e cila tërheq objekte të tjera drejt vetes. Quhet fushë gravitacionale dhe ka potencial.
Një trup me simetri sferike formon një fushë jashtë vetes, e ngjashme me atë të krijuar nga një pikë materiale me të njëjtën masë që ndodhet në qendër të trupit.
Drejtimi i trajektores së një pike të tillë në fushën gravitacionale, i krijuar nga një trup me masë shumë më të madhe, i bindet ligjit të Keplerit. Objektet e universit, si p.sh.planet ose kometë, gjithashtu bindjuni atij, duke lëvizur në një elips ose hiperbolë. Llogaritja e shtrembërimit që krijojnë trupa të tjerë masivë merret parasysh duke përdorur dispozitat e teorisë së shqetësimit.
Analiza e saktësisë
Pasi Njutoni zbuloi ligjin e gravitetit universal, ai duhej të testohej dhe vërtetohej shumë herë. Për këtë janë bërë një sërë llogaritjesh dhe vëzhgimesh. Duke rënë dakord me dispozitat e tij dhe nisur nga saktësia e treguesit të tij, forma eksperimentale e vlerësimit shërben si një konfirmim i qartë i GR. Matja e ndërveprimeve katërpolëshe të një trupi që rrotullohet, por antenat e tij mbeten të palëvizshme, na tregon se procesi i rritjes së δ varet nga potenciali r -(1+δ), në një distancë prej disa metra dhe ndodhet në kufi (2, 1±6, 2)•10-3. Një sërë konfirmimesh të tjera praktike lejuan që ky ligj të krijohej dhe të merrte një formë të vetme, pa asnjë modifikim. Në vitin 2007, kjo dogmë u rishikua në një distancë më të vogël se një centimetër (55 mikron-9,59 mm). Duke marrë parasysh gabimet eksperimentale, shkencëtarët ekzaminuan rrezen e distancës dhe nuk gjetën devijime të dukshme në këtë ligj.
Vëzhgimi i orbitës së Hënës në lidhje me Tokën konfirmoi gjithashtu vlefshmërinë e saj.
Hapësira Euklidiane
Teoria klasike e gravitetit të Njutonit është e lidhur me hapësirën Euklidiane. Barazia aktuale me një saktësi mjaft të lartë (10-9) e matjeve të distancës në emëruesin e barazisë së diskutuar më sipër na tregon bazën Euklidiane të hapësirës së mekanikës Njutoniane, me një tre -forma fizike dimensionale. ATnë një pikë të tillë të materies, sipërfaqja e një sipërfaqe sferike është saktësisht proporcionale me vlerën e katrorit të rrezes së saj.
Të dhënat nga historia
Le të shqyrtojmë një përmbledhje të shkurtër të historisë së zbulimit të ligjit të gravitetit universal.
Ide u parashtruan nga shkencëtarë të tjerë që jetuan para Njutonit. Epicurus, Kepler, Descartes, Roberval, Gassendi, Huygens dhe të tjerë vizituan reflektimet mbi të. Kepleri sugjeroi se forca gravitacionale është në përpjesëtim të zhdrejtë me distancën nga ylli i Diellit dhe ka shpërndarje vetëm në rrafshet ekliptike; sipas Dekartit ishte pasojë e aktivitetit të vorbullave në trashësinë e eterit. Kishte një sërë supozimesh që përmbanin një pasqyrim të supozimeve të sakta në lidhje me varësinë nga distanca.
Një letër nga Njutoni drejtuar Halley-t përmbante informacione se paraardhësit e vetë Sir Isaac ishin Hooke, Wren dhe Buyo Ismael. Megjithatë, askush para tij nuk arriti të lidhë qartë, duke përdorur metoda matematikore, ligjin e gravitetit dhe lëvizjen planetare.
Historia e zbulimit të ligjit të gravitetit universal është e lidhur ngushtë me veprën "Parimet Matematikore të Filozofisë Natyrore" (1687). Në këtë vepër, Njutoni ishte në gjendje të nxirrte ligjin në fjalë falë ligjit empirik të Keplerit, i cili ishte i njohur tashmë në atë kohë. Ai na tregon se:
- forma e lëvizjes së çdo planeti të dukshëm tregon praninë e një force qendrore;
- Forca e tërheqjes së tipit qendror formon orbita eliptike ose hiperbolike.
Rreth teorisë së Njutonit
Shqyrtimi i historisë së shkurtër të zbulimit të ligjit të gravitetit universal mund të na tregojë gjithashtu për një sërë ndryshimesh që e veçojnë atë nga hipotezat e mëparshme. Njutoni u angazhua jo vetëm në botimin e formulës së propozuar të fenomenit në shqyrtim, por gjithashtu propozoi një model të një lloji matematikor në një formë holistik:
- dispozitë mbi ligjin e gravitetit;
- statut mbi ligjin e lëvizjes;
- sistematika e metodave të kërkimit matematik.
Kjo treshe ishte në gjendje të hetonte me mjaft saktësi edhe lëvizjet më komplekse të objekteve qiellore, duke krijuar kështu bazën për mekanikën qiellore. Deri në fillimin e veprimtarisë së Ajnshtajnit në këtë model, nuk kërkohej prania e një grupi themelor korrigjimesh. Vetëm aparati matematikor duhej të përmirësohej ndjeshëm.
Objekt për diskutim
Ligji i zbuluar dhe i provuar gjatë gjithë shekullit të tetëmbëdhjetë u bë një subjekt i njohur i mosmarrëveshjeve aktive dhe kontrolleve të përpikta. Megjithatë, shekulli përfundoi me një marrëveshje të përgjithshme me postulatet dhe deklaratat e tij. Duke përdorur llogaritjet e ligjit, ishte e mundur të përcaktoheshin me saktësi shtigjet e lëvizjes së trupave në parajsë. Një kontroll i drejtpërdrejtë u bë nga Henry Cavendish në 1798. Ai e bëri këtë duke përdorur një ekuilibër të tipit rrotullues me ndjeshmëri të madhe. Në historinë e zbulimit të ligjit universal të gravitetit, është e nevojshme t'i kushtohet një vend i veçantë interpretimeve të paraqitura nga Poisson. Ai zhvilloi konceptin e potencialit gravitacional dhe ekuacionin Poisson, me të cilin ishte e mundur të llogaritet kjopotencial. Ky lloj modeli bëri të mundur studimin e fushës gravitacionale në prani të një shpërndarje arbitrare të materies.
Kishte shumë vështirësi në teorinë e Njutonit. Kryesorja mund të konsiderohet pashpjegueshmëria e veprimit me rreze të gjatë. Ishte e pamundur t'i përgjigjesh me saktësi pyetjes se si forcat e tërheqjes dërgohen përmes hapësirës së vakumit me një shpejtësi të pafundme.
"Evolucioni" i ligjit
Dyqind vitet e ardhshme dhe akoma më shumë, u bënë përpjekje nga shumë fizikanë për të propozuar mënyra të ndryshme për të përmirësuar teorinë e Njutonit. Këto përpjekje përfunduan me një triumf në vitin 1915, përkatësisht krijimin e Teorisë së Përgjithshme të Relativitetit, e cila u krijua nga Ajnshtajni. Ai ishte në gjendje të kapërcejë të gjithë grupin e vështirësive. Në përputhje me parimin e korrespondencës, teoria e Njutonit doli të ishte një përafrim me fillimin e punës në një teori në një formë më të përgjithshme, e cila mund të zbatohet në kushte të caktuara:
- Potenciali i natyrës gravitacionale nuk mund të jetë shumë i madh në sistemet në studim. Sistemi diellor është një shembull i pajtueshmërisë me të gjitha rregullat për lëvizjen e trupave qiellorë. Fenomeni relativist e gjen veten në një manifestim të dukshëm të zhvendosjes së perihelionit.
- Shpejtësia e lëvizjes në këtë grup sistemesh është e papërfillshme në krahasim me shpejtësinë e dritës.
Dëshmi se në një fushë të dobët të palëvizshme gravitacionale, llogaritjet GR marrin formën e atyre njutoniane është prania e një potenciali skallar të gravitetit në një fushë të palëvizshme mekarakteristika të shprehura dobët të forcave, e cila është në gjendje të plotësojë kushtet e ekuacionit Poisson.
Shkalla kuantike
Megjithatë, në histori, as zbulimi shkencor i ligjit të gravitetit universal, as Teoria e Përgjithshme e Relativitetit nuk mund të shërbenin si teoria përfundimtare gravitacionale, pasi që të dyja nuk përshkruajnë në mënyrë adekuate proceset e tipit gravitacional në kuantikë. shkallë. Përpjekja për të krijuar një teori gravitacionale kuantike është një nga detyrat më të rëndësishme të fizikës moderne.
Nga pikëpamja e gravitetit kuantik, ndërveprimi ndërmjet objekteve krijohet nga shkëmbimi i gravitoneve virtuale. Në përputhje me parimin e pasigurisë, potenciali energjetik i gravitoneve virtuale është në përpjesëtim të zhdrejtë me intervalin kohor në të cilin ai ekzistonte, nga pika e emetimit nga një objekt deri në pikën kohore në të cilën ai u përthit nga një pikë tjetër.
Në funksion të kësaj, rezulton se në një shkallë të vogël distancash, ndërveprimi i trupave përfshin shkëmbimin e gravitoneve të tipit virtual. Falë këtyre konsideratave, është e mundur të konkludohet dispozita mbi ligjin e potencialit të Njutonit dhe varësinë e tij në përputhje me reciprocitetin e proporcionalitetit në lidhje me distancën. Analogjia midis ligjeve të Kulombit dhe Njutonit shpjegohet me faktin se pesha e gravitoneve është e barabartë me zero. Pesha e fotoneve ka të njëjtin kuptim.
Mashtrim
Në kurrikulën shkollore, përgjigja e një pyetjeje nga historia, siNjutoni zbuloi ligjin e gravitetit universal, është historia e një fruti molle që bie. Sipas kësaj legjende, ajo ra mbi kokën e një shkencëtari. Sidoqoftë, ky është një keqkuptim i përhapur, dhe në fakt, gjithçka ishte në gjendje të bënte pa një rast të ngjashëm të një dëmtimi të mundshëm të kokës. Vetë Njutoni ndonjëherë e konfirmoi këtë mit, por në realitet ligji nuk ishte një zbulim spontan dhe nuk erdhi në një shpërthim të depërtimit të çastit. Siç u shkrua më lart, ajo u zhvillua për një kohë të gjatë dhe u prezantua për herë të parë në punimet mbi "Parimet e Matematikës", të cilat u shfaqën në ekspozitë publike në 1687.
