Gravite - sa ki sa li ye? Fòs la nan gravite. gravite Latè

Limanite depi tan lontan te panse sou ki jan mond lan bò kote nou. Poukisa se zèb a ap grandi, poukisa solèy la klere, poukisa nou pa ka vole ... Lèt la, fortwit, se toujou patikilyèman enterese nan moun. Koulye a, nou konnen ke kòz la nan tout bagay - gravite. Ki sa li, e poukisa fenomèn sa a se konsa enpòtan nan echèl la nan linivè a, nou ap revize jodi a.

prodrome

Chèchè yo te jwenn ke tout kò masiv eksperyans yon atraksyon mityèl youn ak lòt. Apre sa li te tounen soti ke fòs sa a misterye lakòz mouvman an nan kò selès ak òbit pèmanan yo. Teyori a trè menm nan atraksyon formul jeni Isaak Nyuton, ki gen ipotèz te Predetermined devlopman nan fizik pou anpil syèk ap vini yo. Devlope ak kontinye (kwake nan yon direksyon ki konplètman diferan) se yon syantis Albert Einstein - youn nan lespri yo pi gran nan dènye syèk lan.

Pandan plizyè syèk, gen savan ki obsève atraksyon nan, ap eseye konprann epi mezire li. Finalman, mete nan sèvis la nan limanite nan deseni ki sot pase yo kèk (nan kèk sans, nan kou) menm tankou yon bagay tankou gravite. Ki sa li, ki sa ki definisyon an nan tèm nan anba konsiderasyon nan syans modèn?

definisyon syantifik

Si ou egzaminen ekri yo nan filozòf ansyen yo, li se posib jwenn ke pawòl Bondye a Latin nan "gravitas yo" vle di "lapenn", "atraksyon". Jodi a, syantis yo te rele entèraksyon an inivèsèl ak konstan ant kò materyèl. Si fòs sa a se relativman fèb ak sa a valab sèlman pou objè ki yo ap deplase anpil pi dousman pase vitès la nan limyè, li se aplikab a yo teyori Newton a. Si li se pa ka a, ou ta dwe itilize sa yo jwenn nan Einstein.

Kòmansman: Kounye a, nati a nan gravite se pa sa konprann li konplètman nan prensip. Ki sa ki li se, nou toujou pa fè sa konplètman prezan.

teyori yo nan Newton ak Einstein

Dapre ansèyman an klasik nan Isaaka Nyutona, tout kò yo te atire nan chak lòt ak yon fòs pwopòsyonèl dirèkteman avèk mas yo se envers pwopòsyonèl nan kare a nan distans la ki bay manti ant yo. Einstein te deklare ke gravite ant objè yo montre nan ka a nan kourb tan ak espas (yon deviation espas se sèlman posib si li gen yon sibstans ki sou).

Lide sa a te trè gwo twou san fon, men dènye etid yo montre li kèk enfidelite. Jodi a, li se kwè ke gravite warps nan espas espas sèlman: tan ka ralanti epi menm sispann, men reyalite a ap chanje fòm nan yon teyori pwoblèm pou yon ti tan pa te konfime. Se pou rezon sa klasik Einstein ekwasyon an pa bay menm yon chans ke zòn lan ap kontinye afekte pwoblèm ak ki kapab lakòz jaden an mayetik.

Plis nan nou konnen lalwa Moyiz la nan gravite (gravite), ekspresyon ki matematik nan ki se posede kòm tan Newton:

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

Anba γ konprann gravitasyonèl konstan (G senbòl pafwa itilize), valè a nan ki se egal a 6,67545 × 10-11 èm / (kg · s²).

Entèraksyon ant patikil elemantè

se Konpleksite a enkwayab nan zòn nan vwazinaj la lajman ki asosye ak yon nonb infini nan patikil elemantè. Ant yo menm, genyen tou divès kalite entèraksyon nan sa yo nivo sou ki nou ka sèlman devine. Sepandan, tout kalite entèraksyon nan patikil elemantè youn ak lòt diferan siyifikativman nan efè yo.

ki pi pwisan an nan tout fòs li te ye mete tèt yo ansanm eleman yo nan nwayo a atomik. Separe yo, ou bezwen yo ap depanse yon kantite lajan se vre wi: Colosseo nan enèji. Kòm nan elektwon yo, yo se "mare" nan Kernel a sèlman òdinè entèraksyon elektwomayetik. Yo sispann li, pafwa byen enèji nan ki parèt kòm yon rezilta nan reyaksyon an pwodui chimik pi komen. Gravite se (sa li ye, ou deja konnen) nan vèsyon an nan atòm ak patikil sibatomik se kalite ki pi fasil nan entèraksyon.

Jaden an gravitasyonèl nan ka sa a se konsa fèb ke li se difisil a imajine. Etranj ase, men mouvman an nan kò selès, ki gen pwa pafwa enposib imajine, "swiv" yo. Tout sa a se posib gras a de karakteristik nan gravite ki se sitou pwononse nan ka a nan objè gwo fizik:

• Kontrèman ak atomik gravitasyonèl fòs rale siyifikativman plis byen lwen soti nan objè a. Kidonk, gravite Latè a kenbe nan jaden l ', menm lalin lan, ak yon fòs menm jan an nan òbit Jipitè nan fasil sipòte satelit miltip, mas la nan chak nan yo ki se konparab ak tè a!
• Anplis de sa, li toujou asire atraksyon ki genyen ant objè, distans la, se fòs sa a febli nan vitès ki ba.

Fòmasyon nan yon plis oswa mwens aderan teyori nan gravite se relativman resan yo, epi li se kòm yon rezilta nan obsèvasyon syèk-fin vye granmoun nan mouvman an nan planèt yo ak lòt kò selès. Travay la anpil pi fasil pa lefèt ke yo yo ap deplase nan yon vid, kote ki gen tou senpleman pa gen okenn lòt entèraksyon posib. Galileo ak Kepler - de enpòtan astwonòm nan tan an, obsèvasyon ki gen plis valè yo te ede ale wout la pou dekouvèt nouvo.

Men, se sèlman gwo Isaak Nyuton la te kapab etabli teyori an premye nan gravite ak eksprime li nan kat matematik. Li te lalwa Moyiz la premye nan atraksyon, kat matematik ki se bay pi wo a.

konklizyon Newton a ak kèk nan chèf anvan l '

Kontrèman ak lòt fenomèn fizik ki egziste nan mond lan bò kote nou, gravite manifeste poukont li toujou ak tout kote. Li ta dwe konprann ke tèm nan "zewo gravite", ki se souvan yo te jwenn nan ti sèk yo pseudo-syantifik, li se pa kòrèk: menm enpezanteur nan espas pa vle di ke yon moun oswa yon yon veso se pa atraksyon ki valab nan yon objè masiv.

Anplis de sa, tout kò materyèl gen yon pwa sèten, ki se ki eksprime nan fòm lan nan yon fòs ki te aplike yo: ak akselerasyon yo ki te pwodwi akòz ekspoze sa a.

Se konsa, fòs la gravitasyonèl se pwopòsyonèl nan mas la nan objè yo. Numériquement yo, yo ka eksprime, k ap resevwa tou de pwodwi a nan mas yo nan kò yo. fòs sa a obeyi entèdi envès depandans sou kare a nan distans ki genyen ant objè yo. Tout lòt entèraksyon trè diferan depann sou distans ki genyen ant de kò yo.

Mass kòm yon poto nan teyori a

Yon etalaj de objè te vin pwen patikilyèman kontwovèsyal alantou ki se bati tout teyori a modèn nan atraksyon ak relativite Einstein lan. Si ou sonje dezyèm lalwa Moyiz la nan Newton, Lè sa a, ou deja konnen ke pwa se yon karakteristik obligatwa nan nenpòt ki kò materyèl fizik. Li montre ki jan objè a ap konpòte nan ka a nan ke yo te sibi fòs, kèlkeswa orijin li yo.

Depi tout (dapre Newton) lè ekspoze a yon fòs ekstèn akselere nan kò a, sètadi mas detèmine ki jan gwo se akselerasyon sa a. Konsidere yon egzanp plis klè. Imajine yon scooter ak otobis: si aplike nan yo egzakteman efè lan menm, yo rive vitès diferan pou inegal tan. Tout bagay sa a se eksplike pa teyori a nan atraksyon.

Ki sa ki se relasyon ki genyen ant mas ak gravite?

Si nou pale sou gravite a, mas la nan sa a fenomèn jwe yon wòl konplètman opoze ak sa ki li jwe nan relasyon ak yon pouvwa ak akselerasyon nan objè a. Ke li se yon sous prensipal nan atraksyon. Si ou pran yon gade nan de kò yo ak fòs la ak kote yo atire yon objè twazyèm, ki se ki sitiye nan yon distans egal soti nan de a an premye, Lè sa a, relasyon an nan fòs ki egal a rapò a nan mas yo nan de premye objè yo. Se konsa, fòs la atire se pwopòsyonèl dirèkteman avèk pwa kò.

Si nou konsidere lalwa Moyiz la tyè nan Newton, li se posib yo asire w ke li di egzakteman menm bagay la. Fòs la gravitasyonèl ki aji sou de kò yo nan dispoze a yon distans ki egal soti nan sous la nan atraksyon, dirèkteman depann sou mas la nan done objè yo. Nan lavi chak jou nou ap pale sou pouvwa a ak ki se kò a atire nan sifas la nan planèt la, kòm tit li yo.

Se pou nou sòm moute. Kidonk, se mas la ak anpil atansyon ki gen rapò ak pouvwa a ak akselerasyon. An menm tan an li detèmine fòs la ak ki kò a ap aji sou atraksyon a.

Features akselerasyon nan kò nan yon jaden gravitasyonèl

Sa a Duality etonan se rezon ki fè nan jaden an menm gravitasyonèl nan akselerasyon byen diferan objè yo pral egal-ego. Sipoze ke nou gen de nan kò nou. Bay youn nan yo z mas, ak lòt - Z. nan Tou de objè yo jete sou tè a, ki tonbe tout libète.

Jan yo detèmine pa rapò a nan fòs yo nan atraksyon? Li montre yon senp fòmil matematik - z / Z. Se jis akselerasyon an yo resevwa kòm yon rezilta nan fòs gravite yo pral egzakteman menm bagay la. Senpleman mete, akselerasyon an nan kò a ki se nan yon jaden gravitasyonèl pa depann de pwopriyete li yo.

Ki sa ki detèmine akselerasyon an nan ka a dekri?

Sa depann sèlman (!) Nan pwa a nan objè ki kreye jaden sa a, osi byen ke pozisyon espasyal yo. Wòl nan doub nan mas la ak akselerasyon egal a kò yo diferan nan yon jaden gravitasyonèl se deja relativman louvri pou yon tan long. fenomèn sa yo gen tit ki anba la a: "prensip ekivalans". Tèm sa a mete aksan sou ankò ke akselerasyon an ak inèsi souvan ekivalan (nan yon sèten mezi, nan kou).

Enpòtans ki genyen nan valè a nan G

nou sonje soti nan kou fizik lekòl, ki akselerasyon an nan gravite nan sifas la nan planèt nou an (gravite Latè a) se 10 m / sek.² (9.8 nan kou, men se valè sa a itilize pou fasilite nan kalkil). Se poutèt sa, pa pran an rezistans kont lè (nan yon wotè konsiderab nan yon ti distans nan ensidans), Lè sa a, efè yo jwenn lan pou lè kò a achte yon kantite nan akselerasyon nan 10 m / sec. chak dezyèm. Pou egzanp, yon liv ki tonbe soti nan dezyèm etaj la nan kay la, nan fen misyon li ap deplase nan yon vitès nan 30-40 m / s. Senpleman mete, 10 m / s - sa a se "vitès la" nan gravite nan Latè a.

Akselerasyon nan gravite nan literati a fizik deziye «g» lèt. Depi fòm nan sou Latè a nan yon sèten limit plis tankou yon Tangerine pase boul la, valè a nan sa a kantite se pa nan tout nan zòn li yo se menm bagay la. Kidonk, nan poto yo akselerasyon pi wo a, epi li vin pi piti sou tèt ki pi wo nan mòn yo.

Menm nan endistri min jwe pa gen okenn wòl ti ke gravite. fizik la nan sa a fenomèn pafwa sove yon anpil tan. Se konsa, jeolog yo patikilyèman enterese nan yon definisyon parfe egzak nan g, paske li pèmèt eksepsyonèl presizyon eksplore ak jwenn depo mineral. By wout la, li sanble fòmil gravite nan ki valè jwe yon wòl konsidere pa nou? Isit la li se:

F = G x M1xM2 / R2

Peye atansyon! Nan ka sa a, fòmil gravite implique G «gravitasyonèl konstan", valè a nan ki nou te deja bay pi wo a.

Nan moman an, Newton formul prensip yo pwoklame pi wo a. Li te konnen, ak inite a ak inivèsalite a fòs la gravitasyonèl, men tout aspè nan fenomèn nan li pa t 'kapab dekri. Sa onè te tonbe nan Alberta Eynshteyna, ki moun ki te kapab eksplike prensip la nan ekivalans. Sa limanite dwe konprann aktyèl l 'nan lanati a nan espas nan tan Continuum.

Teyori a nan relativite, Alberta Eynshteyna travay

Nan moman sa a nan Isaaka Nyutona kwè ki ka pwen an kòmanse dwe reprezante nan fòm lan nan kèk "branch bwa" difisil, pa ki pozisyon nan enstale nan kò a nan espasyal nan kowòdone sistèm. An menm tan an li te sipoze ke tout obsèvatè, ki moun ki sonje kowòdone sa yo pral nan espas ki la menm nan tan. Nan moun ane, yo te sitiyasyon sa a konsidere kòm se konsa evidan ke te gen okenn tantativ te fè nan defi li oswa ajoute nan li. Sa a se konprann, paske limit yo nan planèt nou an pa gen okenn devyasyon nan règleman sa-a pa gen okenn.

Einstein pwouve ke presizyon nan mezi a ta dwe vrèman enpòtan si revèy la ipotetik ap deplase anpil pi dousman pase vitès limyè. Senpleman mete, si yon sèl obsèvatè k ap deplase pi dousman pase vitès la nan limyè, yo pral swiv de evènman yo, yo rive pou l 'nan menm tan an. An konsekans, pou obsèvatè a dezyèm? to a nan ki se evènman yo menm oswa plis ka rive nan diferan moman.

Men, se fòs gravite ki gen rapò ak teyori a nan relativite? Se pou nou louvri pwoblèm nan an detay.

koneksyon ki genyen ant teyori a nan relativite ak gravitasyonèl fòs

Nan dènye ane yo, li te fè yon nimewo gwo dekouvèt nan jaden an nan patikil sibatomik. Yon kondanasyon ap grandi ke nou se sou yo jwenn patikil final la, pi lwen pase ki mond nou an pa ka kraze. Vin pi ensiste bezwen konnen egzakteman ki jan gen enfliyans sou ti "brik yo" nan linivè nou yo fòs fondamantal ki te dekouvri nan dènye syèk lan, e menm pi bonè. Patikilyèman fè mal ke nati la anpil nan gravite pa gen ankò te eksplike.

Se pou rezon sa, apre yo fin Einstein, ki moun ki etabli "enkapasite a" nan mekanik klasik Newton nan zòn nan anba konsiderasyon, chèchè yo te konsantre sou yon Nouvo konplè sou deja jwenn done. Nan plizyè fason, li te dat revizyon an sibi, gravite a. Ki sa ki li se nan nivo a nan patikil sibatomik? li gen omwen kèk valè nan etonan mond sa a milti-dimansyon?

Yon solisyon senp?

Nan premye fwa, anpil te panse ke ka atraksyon erè Newton a ak teyori a nan relativite dwe eksplike byen tou senpleman, yon analoji soti nan elèktrodinamik. Li ta dwe posib yo asime ke jaden an gravitasyonèl pwopaje tankou yon jaden mayetik, apre yo fin ki li se posib yo deklare yon "medyatè" nan entèraksyon yo nan kò selès, ki eksplike enkonsistans yo anpil nan fin vye granmoun nan ak teyori a nouvo. Reyalite a se ke lè sa a li ta dwe konsidere kòm vitès la relatif nan pwopagasyon nan fòs yo te siyifikativman pi ba limyè. Depi gravite ak ki lè mare?

Nan prensip, Einstein tèt li prèske te rive nan bati yon teyori relativistic se ki baze sou opinyon sa yo, sa se sèlman yon sèl bagay anpeche entansyon l 'yo. Okenn nan syantis yo nan tan sa a pa t 'gen nenpòt enfòmasyon nan tout sa ki kapab te ede detèmine "vitès la" nan gravite. Men, te gen yon anpil nan enfòmasyon ki gen rapò ak mouvman an nan mas gwo. Kòm ou konnen, yo jis te fè se yon sous rekonèt nan yon jaden pwisan gravitasyonèl.

vitès segondè anpil afekte pwa kò, ak sa a se nan okenn fason ki sanble ak entèraksyon an nan vitès ak pouvwa. Vitès la pi wo, pi gwo a pwa a nan kò moun. Pwoblèm lan se ke lèt la se otomatikman ta vin enfini nan ka a nan mouvman ak vitès la nan limyè oswa pi plis. Se konsa, Einstein konkli ke pa gen okenn gravite a, ak jaden tensor a dekri ki ta dwe itilize pi plis varyab.

disip li yo te vini ak konklizyon an ki gravite ak pratikman pa gen rapò. Lefèt ke sa jaden trè tensor ka aji sou espas ki la, men nan tan yo afekte pa. Sepandan, briyan fizisyen Stephen Hawking modern lan gen yon lòt pwen de vi. Men, sa a yon lòt istwa ...