Tento článek se zaměří na historii objevu zákona univerzální gravitace. Zde se seznámíme s biografickými informacemi ze života vědce, který toto fyzikální dogma objevil, zvážíme jeho hlavní ustanovení, vztah s kvantovou gravitací, průběh vývoje a mnoho dalšího.
Genius
Sir Isaac Newton je vědec z Anglie. Svého času věnoval velkou pozornost a úsilí takovým vědám, jako je fyzika a matematika, a také přinesl mnoho nového do mechaniky a astronomie. Je právem považován za jednoho z prvních zakladatelů fyziky v jejím klasickém modelu. Je autorem zásadního díla „Matematické principy přírodní filozofie“, kde podal informace o třech zákonech mechaniky a zákonu univerzální gravitace. Isaac Newton těmito díly položil základy klasické mechaniky. Vyvinul počet diferenciálního a integrálního typu, teorii světla. Významně přispěl také k fyzikální optice.a vyvinul mnoho dalších teorií ve fyzice a matematice.
Právo
Zákon univerzální gravitace a historie jeho objevu sahá až do roku 1666. Jeho klasickou formou je zákon popisující interakci gravitačního typu, který nepřekračuje rámec mechaniky.
Jeho podstatou bylo, že indikátor síly F gravitační síly vznikající mezi 2 tělesy nebo body hmoty m1 a m2, oddělenými od sebe určitou vzdáleností r, je úměrný oběma hmotnostním indikátorům a má nepřímá úměrnost ke čtvercovým vzdálenostem mezi tělesy:
F=G, kde G označuje gravitační konstantu rovnou 6, 67408(31)•10-11 m3 / kgf2.
Newtonova gravitace
Než se budeme zabývat historií objevu zákona univerzální gravitace, podívejme se blíže na jeho obecnou charakteristiku.
V teorii vytvořené Newtonem musí všechna tělesa o velké hmotnosti kolem sebe generovat speciální pole, které k sobě přitahuje další objekty. Říká se tomu gravitační pole a má potenciál.
Těleso se sférickou symetrií tvoří vně sebe pole, podobné tomu, které vytváří hmotný bod stejné hmotnosti umístěný ve středu tělesa.
Směr trajektorie takového bodu v gravitačním poli, vytvořeného tělesem s mnohem větší hmotností, se řídí Keplerovu zákonu. Předměty vesmíru, jako např.planeta nebo kometa, také ho poslechněte, pohybující se po elipse nebo hyperbole. Zohlednění zkreslení, které vytvářejí jiná masivní tělesa, je vzato v úvahu pomocí ustanovení teorie poruch.
Analýza přesnosti
Poté, co Newton objevil zákon univerzální gravitace, musel být mnohokrát testován a prokázán. Za tímto účelem byla provedena řada výpočtů a pozorování. Po souhlasu s jeho ustanoveními a na základě přesnosti jeho indikátoru slouží experimentální forma odhadu jako jasné potvrzení GR. Měření kvadrupólových interakcí tělesa, které rotuje, ale jeho antény zůstávají stacionární, nám ukazuje, že proces zvyšování δ závisí na potenciálu r -(1+δ), ve vzdálenosti několik metrů a nachází se v limitu (2, 1±6, 2)•10-3. Řada dalších praktických potvrzení umožnila vznik tohoto zákona v jednotné podobě bez jakýchkoliv úprav. V roce 2007 bylo toto dogma překontrolováno na vzdálenost menší než centimetr (55 mikronů-9,59 mm). S přihlédnutím k experimentálním chybám vědci zkoumali vzdálenost a nenašli žádné zjevné odchylky v tomto zákoně.
Pozorování oběžné dráhy Měsíce ve vztahu k Zemi také potvrdilo svou platnost.
Euklidovský prostor
Newtonova klasická teorie gravitace je spojena s euklidovským prostorem. Skutečná rovnost s dostatečně vysokou přesností (10-9) měr vzdáleností ve jmenovateli výše diskutované rovnosti nám ukazuje euklidovský základ prostoru newtonovské mechaniky se třemi -rozměrná fyzická forma. Vk takovému hmotnému bodu je plocha kulového povrchu přesně úměrná hodnotě druhé mocniny jeho poloměru.
Data z historie
Uvažujme o krátkém shrnutí historie objevu zákona univerzální gravitace.
Nápady předložili jiní vědci, kteří žili před Newtonem. Úvahy o ní navštívili Epicurus, Kepler, Descartes, Roberval, Gassendi, Huygens a další. Kepler navrhl, že gravitační síla je nepřímo úměrná vzdálenosti od hvězdy Slunce a má rozložení pouze v rovinách ekliptiky; podle Descarta to byl důsledek činnosti vírů v tloušťce éteru. Existovala řada odhadů, které obsahovaly odraz správných odhadů o závislosti na vzdálenosti.
Dopis od Newtona Halleymu obsahoval informaci, že předchůdci samotného sira Isaaca byli Hooke, Wren a Buyo Ismael. Nikomu před ním se však nepodařilo pomocí matematických metod jasně propojit zákon gravitace a planetární pohyb.
Historie objevu zákona univerzální gravitace je úzce spjata s dílem „Mathematical Principles of Natural Philosophy“(1687). V této práci byl Newton schopen odvodit dotyčný zákon díky Keplerovu empirickému zákonu, který byl již v té době znám. Ukazuje nám, že:
- forma pohybu jakékoli viditelné planety naznačuje přítomnost centrální síly;
- Přitažlivá síla centrálního typu tvoří eliptické nebo hyperbolické dráhy.
O Newtonově teorii
Přezkoumání stručné historie objevu zákona univerzální gravitace nás může také upozornit na řadu rozdílů, které jej odlišují od předchozích hypotéz. Newton se zabýval nejen zveřejněním navrhovaného vzorce uvažovaného jevu, ale také navrhl model matematického typu v holistické podobě:
- ustanovení o zákonu gravitace;
- zákon o zákonu pohybu;
- systematika metod matematického výzkumu.
Tato triáda dokázala poměrně přesně prozkoumat i ty nejsložitější pohyby nebeských objektů a vytvořila tak základ pro nebeskou mechaniku. Až do začátku Einsteinovy aktivity v tomto modelu nebyla nutná přítomnost základní sady korekcí. Pouze matematický aparát musel být výrazně vylepšen.
Předmět k diskusi
Objevené a osvědčené právo v průběhu osmnáctého století se stalo známým předmětem aktivních sporů a svědomitých kontrol. Století však skončilo všeobecným souhlasem s jeho postuláty a výroky. Pomocí výpočtů zákona bylo možné přesně určit dráhy pohybu těles v nebi. Přímou kontrolu provedl Henry Cavendish v roce 1798. Dělal to pomocí torzní váhy s velkou citlivostí. V historii objevu univerzálního gravitačního zákona je nutné přidělit zvláštní místo výkladům zavedeným Poissonem. Vyvinul koncepci gravitačního potenciálu a Poissonovu rovnici, pomocí které to bylo možné vypočítatpotenciál. Tento typ modelu umožnil studovat gravitační pole v přítomnosti libovolného rozložení hmoty.
V Newtonově teorii bylo mnoho obtíží. Za hlavní by se dala považovat nevysvětlitelnost akce na velké vzdálenosti. Nebylo možné přesně odpovědět na otázku, jak jsou přitažlivé síly posílány nekonečnou rychlostí vakuovým prostorem.
"Vývoj" práva
Příštích dvě stě let a ještě více se mnoho fyziků pokusilo navrhnout různé způsoby, jak zlepšit Newtonovu teorii. Tyto snahy skončily triumfem v roce 1915, konkrétně vytvořením Obecné teorie relativity, kterou vytvořil Einstein. Dokázal překonat celou řadu obtíží. V souladu s principem korespondence se Newtonova teorie ukázala být aproximací začátku práce na teorii v obecnější podobě, kterou lze za určitých podmínek aplikovat:
- Potenciál gravitační povahy nemůže být ve studovaných systémech příliš velký. Sluneční soustava je příkladem dodržování všech pravidel pro pohyb nebeských těles. Relativistický fenomén se nachází ve znatelném projevu posunu perihelia.
- Rychlost pohybu v této skupině systémů je zanedbatelná ve srovnání s rychlostí světla.
Důkazem toho, že ve slabém stacionárním gravitačním poli mají výpočty GR podobu newtonovských výpočtů, je přítomnost skalárního potenciálu gravitace ve stacionárním poli sslabě vyjádřené charakteristiky sil, které jsou schopny splnit podmínky Poissonovy rovnice.
Quanta Scale
V historii však ani vědecký objev zákona univerzální gravitace, ani Obecná teorie relativity nemohly sloužit jako konečná gravitační teorie, protože obě dostatečně nepopisují procesy gravitačního typu na kvantu měřítko. Pokus o vytvoření kvantové gravitační teorie je jedním z nejdůležitějších úkolů moderní fyziky.
Z hlediska kvantové gravitace je interakce mezi objekty vytvářena výměnou virtuálních gravitonů. V souladu s principem neurčitosti je energetický potenciál virtuálních gravitonů nepřímo úměrný časovému intervalu, ve kterém existoval, od bodu emise jedním objektem do bodu v čase, kdy byl absorbován jiným bodem.
S ohledem na to se ukazuje, že na malém měřítku vzdáleností vyžaduje interakce těles výměnu gravitonů virtuálního typu. Díky těmto úvahám je možné uzavřít ustanovení o zákoně Newtonova potenciálu a jeho závislosti v souladu s reciproční proporcionalitou vzhledem ke vzdálenosti. Analogii mezi Coulombovými a Newtonovými zákony vysvětluje skutečnost, že hmotnost gravitonů je rovna nule. Hmotnost fotonů má stejný význam.
Podvod
Ve školních osnovách odpověď na otázku z dějepisu, jakNewton objevil zákon univerzální gravitace, je příběhem padajícího jablka. Podle této legendy spadl na hlavu vědce. To je ovšem rozšířený omyl a ve skutečnosti se vše dokázalo obejít bez podobného případu možného poranění hlavy. Sám Newton tento mýtus někdy potvrdil, ale ve skutečnosti zákon nebyl spontánním objevem a nepřišel v návalu chvilkového vhledu. Jak bylo napsáno výše, vyvíjel se dlouhou dobu a poprvé byl představen v dílech o "Principech matematiky", které se objevily na veřejné výstavě v roce 1687.
