Gravedad. Gravedad Prueba experimental de la teoría de Einstein.

En general, está descrito por la teoría general de la relatividad de Einstein. En el límite cuántico, la interacción gravitacional supuestamente se describe mediante una teoría cuántica de la gravedad, que aún no ha sido desarrollada.

La gravedad juega un papel extremadamente importante en la estructura y evolución del Universo (estableciendo una conexión entre la densidad del Universo y la velocidad de su expansión), determinando las condiciones clave para el equilibrio y la estabilidad de los sistemas astronómicos. Sin gravedad no habría planetas, estrellas, galaxias ni agujeros negros en el Universo.

Atracción gravitacional

Ley de la gravedad

La ley de la gravitación universal es una de las aplicaciones de la ley del cuadrado inverso, que también se encuentra en el estudio de la radiación (ver, por ejemplo, Presión de la luz), y es consecuencia directa del aumento cuadrático del área de la esfera con radio creciente, lo que conduce a una disminución cuadrática en la contribución de cualquier unidad de área al área de toda la esfera.

El campo gravitacional, al igual que el campo gravitatorio, es potencial. Esto significa que se puede introducir la energía potencial de atracción gravitacional de un par de cuerpos, y esta energía no cambiará después de mover los cuerpos a lo largo de un circuito cerrado. La potencialidad del campo gravitacional implica la ley de conservación de la suma de la energía cinética y potencial y, al estudiar el movimiento de los cuerpos en un campo gravitacional, a menudo simplifica significativamente la solución. En el marco de la mecánica newtoniana, la interacción gravitacional es de largo alcance. Esto significa que, no importa cuán masivo se mueva un cuerpo, en cualquier punto del espacio el potencial gravitacional depende únicamente de la posición del cuerpo en un momento dado en el tiempo.

Los grandes objetos espaciales (planetas, estrellas y galaxias) tienen una masa enorme y, por tanto, crean importantes campos gravitacionales.

La gravedad es la interacción más débil. Sin embargo, dado que actúa a todas las distancias y todas las masas son positivas, sigue siendo una fuerza muy importante en el Universo. En particular, la interacción electromagnética entre cuerpos a escala cósmica es pequeña, ya que la carga eléctrica total de estos cuerpos es cero (la materia en su conjunto es eléctricamente neutra).

Además, la gravedad, a diferencia de otras interacciones, tiene un efecto universal sobre toda la materia y la energía. No se han descubierto objetos que no tengan ninguna interacción gravitacional.

Debido a su naturaleza global, la gravedad es responsable de efectos a gran escala como la estructura de las galaxias, los agujeros negros y la expansión del Universo, así como de fenómenos astronómicos elementales (las órbitas de los planetas) y de la simple atracción hacia la superficie del planeta. La Tierra y la caída de los cuerpos.

La gravedad fue la primera interacción descrita por la teoría matemática. Aristóteles (siglo IV a. C.) creía que objetos con diferentes masas caen a diferentes velocidades. Y solo mucho más tarde (1589) Galileo Galilei determinó experimentalmente que esto no es así: si se elimina la resistencia del aire, todos los cuerpos aceleran por igual. La ley de gravitación universal de Isaac Newton (1687) describió bien el comportamiento general de la gravedad. En 1915, Albert Einstein creó la Teoría General de la Relatividad, que describe con mayor precisión la gravedad en términos de la geometría del espacio-tiempo.

Vídeo sobre el tema.

La mecánica celeste y algunas de sus tareas.

El problema más simple de la mecánica celeste es la interacción gravitacional de dos cuerpos puntuales o esféricos en el espacio vacío. Este problema en el marco de la mecánica clásica se resuelve analíticamente de forma cerrada; el resultado de su solución suele formularse en forma de las tres leyes de Kepler.

A medida que aumenta el número de cuerpos que interactúan, la tarea se vuelve dramáticamente más complicada. Por tanto, el ya famoso problema de los tres cuerpos (es decir, el movimiento de tres cuerpos con masas distintas de cero) no puede resolverse analíticamente de forma general. Con una solución numérica, la inestabilidad de las soluciones con respecto a las condiciones iniciales ocurre con bastante rapidez. Cuando se aplica al sistema solar, esta inestabilidad no nos permite predecir con precisión el movimiento de los planetas en escalas superiores a cien millones de años.

En algunos casos especiales es posible encontrar una solución aproximada. El más importante es el caso cuando la masa de un cuerpo es significativamente mayor que la masa de otros cuerpos (ejemplos: el sistema Solar y la dinámica de los anillos de Saturno). En este caso, como primera aproximación, podemos suponer que los cuerpos luminosos no interactúan entre sí y se mueven a lo largo de trayectorias keplerianas alrededor del cuerpo masivo. Las interacciones entre ellos pueden tenerse en cuenta en el marco de la teoría de la perturbación y promediarse en el tiempo. En este caso pueden surgir fenómenos no triviales, como resonancias, atractores, caos, etc. Un claro ejemplo de este tipo de fenómenos es la compleja estructura de los anillos de Saturno.

A pesar de los intentos de describir con precisión el comportamiento de un sistema formado por un gran número de cuerpos atractivos de aproximadamente la misma masa, esto no es posible debido al fenómeno del caos dinámico.

Fuertes campos gravitacionales

En campos gravitacionales fuertes (así como cuando se mueve en un campo gravitacional a velocidades relativistas), comienzan a aparecer los efectos de la teoría general de la relatividad (GTR):

• cambiar la geometría del espacio-tiempo;
  • como consecuencia, la desviación de la ley de gravedad de la newtoniana;
  • y en casos extremos, la aparición de agujeros negros;
• retraso de potenciales asociados con la velocidad finita de propagación de perturbaciones gravitacionales;
  • como consecuencia, la aparición de ondas gravitacionales;
• Efectos de no linealidad: la gravedad tiende a interactuar consigo misma, por lo que el principio de superposición en campos fuertes ya no se cumple.

Radiación gravitacional

Una de las predicciones importantes de la Relatividad General es la radiación gravitacional, cuya presencia fue confirmada mediante observaciones directas en 2015. Sin embargo, anteriormente existían fuertes pruebas indirectas a favor de su existencia, a saber: pérdidas de energía en sistemas binarios cercanos que contienen objetos gravitantes compactos (como estrellas de neutrones o agujeros negros), en particular, descubierto en 1979 en el famoso sistema PSR B1913+16. (Púlsar de Hulse-Taylor) - están de acuerdo con el modelo de la relatividad general, en el que esta energía es transportada precisamente por la radiación gravitacional.

La radiación gravitacional solo puede ser generada por sistemas con momentos cuadripolares variables o multipolares superiores; este hecho sugiere que la radiación gravitacional de la mayoría de las fuentes naturales es direccional, lo que complica significativamente su detección. poder de gravedad norte (\ Displaystyle n)-la fuente del campo es proporcional (v/c) 2 norte + 2 (\displaystyle (v/c)^(2n+2)), si el multipolo es de tipo eléctrico, y (v/c) 2 n + 4 (\displaystyle (v/c)^(2n+4))- si el multipolo es de tipo magnético, donde v (\displaystyle v) es la velocidad característica de movimiento de las fuentes en el sistema radiante, y c (displaystyle c)- velocidad de la luz en el vacío. Así, el momento dominante será el momento cuadrupolar del tipo eléctrico, y la potencia de la radiación correspondiente es igual a:

Dónde Q i j (\displaystyle Q_(ij))- tensor de momento cuadripolar de la distribución de masa del sistema radiante. Constante G c 5 = 2,76 × 10 − 53 (\displaystyle (\frac (G)(c^(5)))=2,76\times 10^(-53))(1/W) nos permite estimar el orden de magnitud de la potencia de radiación.

Efectos sutiles de la gravedad.

Medición de la curvatura del espacio en la órbita de la Tierra (dibujo del artista)

Además de los efectos clásicos de la atracción gravitacional y la dilatación del tiempo, la teoría general de la relatividad predice la existencia de otras manifestaciones de la gravedad, que en condiciones terrestres son muy débiles y por tanto su detección y verificación experimental resultan muy difíciles. Hasta hace poco, superar estas dificultades parecía estar fuera del alcance de los experimentadores.

Entre ellos, en particular, podemos nombrar el arrastre de los sistemas de referencia inerciales (o efecto Lense-Thirring) y el campo gravitomagnético. En 2005, la sonda robótica Gravity Probe B de la NASA llevó a cabo un experimento de precisión sin precedentes para medir estos efectos cerca de la Tierra. El procesamiento de los datos obtenidos se llevó a cabo hasta mayo de 2011 y confirmó la existencia y magnitud de los efectos de la precesión geodésica y el arrastre de los sistemas de referencia inerciales, aunque con una precisión algo menor de la supuesta originalmente.

Después de un intenso trabajo para analizar y extraer mediciones de ruido, los resultados finales de la misión se anunciaron en una conferencia de prensa en NASA-TV el 4 de mayo de 2011 y se publicaron en Physical Review Letters. El valor medido de la precesión geodésica fue −6601,8±18,3 milisegundos arcos por año, y el efecto de arrastre - −37,2 ± 7,2 milisegundos arcos por año (compárese con valores teóricos de −6606,1 mas/año y −39,2 mas/año).

Teorías clásicas de la gravedad.

Debido a que los efectos cuánticos de la gravedad son extremadamente pequeños incluso en las condiciones de observación más extremas, todavía no existen observaciones fiables de ellos. Las estimaciones teóricas muestran que en la gran mayoría de los casos uno puede limitarse a la descripción clásica de la interacción gravitacional.

Existe una teoría clásica canónica moderna de la gravedad: la teoría general de la relatividad, y muchas hipótesis y teorías aclaratorias de diversos grados de desarrollo, que compiten entre sí. Todas estas teorías hacen predicciones muy similares dentro de la aproximación en la que se llevan a cabo actualmente las pruebas experimentales. Las siguientes son varias teorías de la gravedad básicas, mejor desarrolladas o conocidas.

Teoría general de la relatividad

Sin embargo, la relatividad general ha sido confirmada experimentalmente hasta hace muy poco (2012). Además, muchos enfoques alternativos a los de Einstein, pero estándar para la física moderna, para la formulación de la teoría de la gravedad conducen a un resultado que coincide con la relatividad general en la aproximación de baja energía, que es la única ahora accesible a la verificación experimental.

Teoría de Einstein-Cartan

Una división similar de ecuaciones en dos clases también ocurre en el RTG, donde se introduce la segunda ecuación tensorial para tener en cuenta la conexión entre el espacio no euclidiano y el espacio de Minkowski. Gracias a la presencia de un parámetro adimensional en la teoría de Jordan-Brans-Dicke, es posible elegirlo de modo que los resultados de la teoría coincidan con los resultados de los experimentos gravitacionales. Además, a medida que el parámetro tiende al infinito, las predicciones de la teoría se acercan cada vez más a la relatividad general, por lo que es imposible refutar la teoría de Jordan-Brans-Dicke mediante ningún experimento que confirme la teoría general de la relatividad.

Teoría cuántica de la gravedad

A pesar de más de medio siglo de intentos, la gravedad es la única interacción fundamental para la cual aún no se ha construido una teoría cuántica consistente y generalmente aceptada. A bajas energías, en el espíritu de la teoría cuántica de campos, la interacción gravitacional puede considerarse como un intercambio de gravitones (bosones de calibre de espín 2. Sin embargo, la teoría resultante no es renormalizable y, por lo tanto, se considera insatisfactoria.

En las últimas décadas se han desarrollado varios enfoques prometedores para resolver el problema de la cuantificación de la gravedad: la teoría de cuerdas, la gravedad cuántica de bucles y otras.

Teoria de las cuerdas

En él, en lugar de partículas y el espacio-tiempo de fondo, aparecen cuerdas y sus análogos multidimensionales: las branas. Para problemas de alta dimensión, las branas son partículas de alta dimensión, pero desde el punto de vista de las partículas en movimiento adentro Estas branas, son estructuras espacio-temporales. Una variante de la teoría de cuerdas es la teoría M.

Gravedad cuántica de bucle

Intenta formular una teoría cuántica de campos sin referencia al trasfondo del espacio-tiempo; según esta teoría, el espacio y el tiempo constan de partes discretas. Estas pequeñas células cuánticas del espacio están conectadas entre sí de cierta manera, de modo que en pequeñas escalas de tiempo y longitud crean una estructura espacial discreta y abigarrada, y en grandes escalas se transforman suavemente en un espacio-tiempo continuo y fluido. Mientras que muchos modelos cosmológicos sólo pueden describir el comportamiento del universo desde la época de Planck después del Big Bang, la gravedad cuántica de bucles puede describir el proceso de explosión en sí, e incluso mirar más atrás. La gravedad cuántica de bucles nos permite describir todas las partículas del modelo estándar sin necesidad de la introducción del bosón de Higgs para explicar sus masas.

Triangulación dinámica causal

Triangulación dinámica causal: la variedad espacio-temporal que contiene se construye a partir de simples euclidianos elementales (triángulo, tetraedro, pentacore) de dimensiones del orden de las de Planck, teniendo en cuenta el principio de causalidad. La tetradimensionalidad y el carácter pseudoeuclidiano del espacio-tiempo a escalas macroscópicas no se postulan en él, sino que son una consecuencia de la teoría.

Gravedad en microcosmos

La gravedad en el microcosmos a bajas energías de partículas elementales es muchos órdenes de magnitud más débil que otras interacciones fundamentales. Por tanto, la relación entre la fuerza de interacción gravitacional de dos protones en reposo y la fuerza de interacción electrostática es igual a 10 − 36 (\displaystyle 10^(-36)).

Para comparar la ley de gravitación universal con la ley de Coulomb, el valor GRAMO norte m (\displaystyle (\sqrt (G_(N)))m) llamada carga gravitacional. Debido al principio de equivalencia de masa y energía. carga gravitacional es igual GRAMO norte mi c 2 (\displaystyle (\sqrt (G_(N)))(\frac (E)(c^(2)))). La interacción gravitacional se vuelve igual en fuerza a la electromagnética cuando la carga gravitacional es igual a la carga eléctrica. GRAMO norte mi c 2 = e (\displaystyle (\sqrt (G_(N)))(\frac (E)(c^(2)))=e), es decir, en energías E = e c 2 G N = 10 18 (\displaystyle E=(\frac (ec^(2))(\sqrt (G_(N))))=10^(18)) GeV, hasta ahora inalcanzable en aceleradores de partículas elementales.

Gravedad

Gravedad (gravitación universal, gravitación)(del latín gravitas - "gravedad") - una interacción fundamental de largo alcance en la naturaleza, a la que están sujetos todos los cuerpos materiales. Según los datos modernos, se trata de una interacción universal en el sentido de que, a diferencia de otras fuerzas, imparte la misma aceleración a todos los cuerpos sin excepción, independientemente de su masa. Principalmente la gravedad juega un papel decisivo a escala cósmica. Término gravedad También se utiliza como nombre de la rama de la física que estudia la interacción gravitacional. La teoría física moderna de mayor éxito en la física clásica que describe la gravedad es la teoría general de la relatividad; la teoría cuántica de la interacción gravitacional aún no se ha construido.

Interacción gravitacional

La interacción gravitacional es una de las cuatro interacciones fundamentales en nuestro mundo. En el marco de la mecánica clásica, se describe la interacción gravitacional. ley de gravitación universal Newton, quien afirma que la fuerza de atracción gravitacional entre dos puntos materiales de masa metro 1 y metro 2 separados por distancia R, es proporcional a ambas masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, es decir

Aquí GRAMO- constante gravitacional, igual a aproximadamente m³/(kg·s²). El signo menos significa que la fuerza que actúa sobre un cuerpo siempre es igual en dirección al radio vector dirigido al cuerpo, es decir, la interacción gravitacional siempre conduce a la atracción de cualquier cuerpo.

La ley de la gravitación universal es una de las aplicaciones de la ley del cuadrado inverso, que también se da en el estudio de la radiación (ver, por ejemplo, Presión de la luz), y es consecuencia directa del aumento cuadrático del área de la esfera con radio creciente, lo que conduce a una disminución cuadrática en la contribución de cualquier unidad de área al área de toda la esfera.

El problema más simple de la mecánica celeste es la interacción gravitacional de dos cuerpos en el espacio vacío. Este problema se resuelve analíticamente hasta el final; el resultado de su solución suele formularse en forma de las tres leyes de Kepler.

A medida que aumenta el número de cuerpos que interactúan, la tarea se vuelve dramáticamente más complicada. Por tanto, el ya famoso problema de los tres cuerpos (es decir, el movimiento de tres cuerpos con masas distintas de cero) no puede resolverse analíticamente de forma general. Con una solución numérica, la inestabilidad de las soluciones con respecto a las condiciones iniciales ocurre con bastante rapidez. Cuando se aplica al Sistema Solar, esta inestabilidad hace imposible predecir el movimiento de los planetas en escalas superiores a cien millones de años.

En algunos casos especiales es posible encontrar una solución aproximada. El caso más importante es cuando la masa de un cuerpo es significativamente mayor que la masa de otros cuerpos (ejemplos: el sistema solar y la dinámica de los anillos de Saturno). En este caso, como primera aproximación, podemos suponer que los cuerpos luminosos no interactúan entre sí y se mueven a lo largo de trayectorias keplerianas alrededor del cuerpo masivo. Las interacciones entre ellos pueden tenerse en cuenta en el marco de la teoría de la perturbación y promediarse en el tiempo. En este caso pueden surgir fenómenos no triviales, como resonancias, atractores, caos, etc. Un claro ejemplo de este tipo de fenómenos es la estructura no trivial de los anillos de Saturno.

A pesar de los intentos de describir el comportamiento de un sistema formado por un gran número de cuerpos atractivos de aproximadamente la misma masa, esto no es posible debido al fenómeno del caos dinámico.

Fuertes campos gravitacionales

En campos gravitacionales fuertes, cuando se mueve a velocidades relativistas, comienzan a aparecer los efectos de la relatividad general:

• desviación de la ley de la gravedad de la de Newton;
• retraso de potenciales asociados con la velocidad finita de propagación de perturbaciones gravitacionales; la aparición de ondas gravitacionales;
• efectos de no linealidad: las ondas gravitacionales tienden a interactuar entre sí, por lo que el principio de superposición de ondas en campos fuertes ya no es válido;
• cambiar la geometría del espacio-tiempo;
• la aparición de agujeros negros;

Radiación gravitacional

Una de las predicciones importantes de la relatividad general es la radiación gravitacional, cuya presencia aún no ha sido confirmada mediante observaciones directas. Sin embargo, existen pruebas observacionales indirectas a favor de su existencia, a saber: las pérdidas de energía en el sistema binario con el púlsar PSR B1913+16 -el púlsar Hulse-Taylor- concuerdan bien con un modelo en el que esta energía es arrastrada por radiación gravitacional.

La radiación gravitacional solo puede ser generada por sistemas con momentos cuadripolares variables o multipolares superiores; este hecho sugiere que la radiación gravitacional de la mayoría de las fuentes naturales es direccional, lo que complica significativamente su detección. poder de gravedad yo-la fuente del campo es proporcional (v / C) 2yo + 2 , si el multipolo es de tipo eléctrico, y (v / C) 2yo + 4 - si el multipolo es de tipo magnético, donde v es la velocidad característica de movimiento de las fuentes en el sistema radiante, y C- velocidad de la luz. Así, el momento dominante será el momento cuadrupolar del tipo eléctrico, y la potencia de la radiación correspondiente es igual a:

Dónde q ij- tensor de momento cuadripolar de la distribución de masa del sistema radiante. Constante (1/W) nos permite estimar el orden de magnitud de la potencia de radiación.

Desde 1969 (experimentos de Weber) hasta la actualidad (febrero de 2007), se ha intentado detectar directamente la radiación gravitacional. En EE.UU., Europa y Japón hay actualmente en funcionamiento varios detectores terrestres (GEO 600), así como un proyecto de detector gravitacional espacial de la República de Tartaristán.

Efectos sutiles de la gravedad.

Además de los efectos clásicos de la atracción gravitacional y la dilatación del tiempo, la teoría general de la relatividad predice la existencia de otras manifestaciones de la gravedad, que en condiciones terrestres son muy débiles y, por tanto, su detección y verificación experimental son muy difíciles. Hasta hace poco, superar estas dificultades parecía estar fuera del alcance de los experimentadores.

Entre ellos, en particular, podemos nombrar el arrastre de sistemas de referencia inerciales (o efecto Lense-Thirring) y el campo gravitomagnético. En 2005, la Gravity Probe B no tripulada de la NASA llevó a cabo un experimento de precisión sin precedentes para medir estos efectos cerca de la Tierra, pero sus resultados completos aún no se han publicado.

Teoría cuántica de la gravedad

A pesar de más de medio siglo de intentos, la gravedad es la única interacción fundamental para la cual aún no se ha construido una teoría cuántica renormalizable consistente. Sin embargo, a bajas energías, en el espíritu de la teoría cuántica de campos, la interacción gravitacional se puede representar como un intercambio de gravitones: bosones de calibre con espín 2.

Teorías estándar de la gravedad.

Debido a que los efectos cuánticos de la gravedad son extremadamente pequeños incluso en las condiciones experimentales y de observación más extremas, todavía no existen observaciones fiables de ellos. Las estimaciones teóricas muestran que en la gran mayoría de los casos uno puede limitarse a la descripción clásica de la interacción gravitacional.

Existe una teoría clásica canónica moderna de la gravedad: la teoría general de la relatividad, y muchas hipótesis y teorías de diversos grados de desarrollo que la aclaran, compitiendo entre sí (ver el artículo Teorías alternativas de la gravedad). Todas estas teorías hacen predicciones muy similares dentro de la aproximación en la que se llevan a cabo actualmente las pruebas experimentales. Las siguientes son varias teorías de la gravedad básicas, mejor desarrolladas o conocidas.

• La gravedad no es un campo geométrico, sino un campo de fuerza físico real descrito por un tensor.

• Los fenómenos gravitacionales deben considerarse en el marco del espacio plano de Minkowski, en el que las leyes de conservación de la energía-momento y del momento angular se cumplen inequívocamente. Entonces el movimiento de los cuerpos en el espacio de Minkowski es equivalente al movimiento de estos cuerpos en el espacio de Riemann efectivo.

• En las ecuaciones tensoriales para determinar la métrica, se debe tener en cuenta la masa del gravitón y se deben utilizar las condiciones de calibre asociadas con la métrica espacial de Minkowski. Esto no permite destruir el campo gravitacional ni siquiera localmente eligiendo un marco de referencia adecuado.

Como en la relatividad general, en RTG materia se refiere a todas las formas de materia (incluido el campo electromagnético), con excepción del propio campo gravitacional. Las consecuencias de la teoría RTG son las siguientes: los agujeros negros como objetos físicos predichos en la Relatividad General no existen; El universo es plano, homogéneo, isotrópico, estacionario y euclidiano.

Por otro lado, los oponentes de RTG también tienen argumentos no menos convincentes, que se reducen a los siguientes puntos:

Algo similar ocurre en RTG, donde se introduce la segunda ecuación tensorial para tener en cuenta la conexión entre el espacio no euclidiano y el espacio de Minkowski. Debido a la presencia de un parámetro de ajuste adimensional en la teoría de Jordan-Brans-Dicke, es posible elegirlo de modo que los resultados de la teoría coincidan con los resultados de los experimentos gravitacionales.

Fuentes y notas

Literatura

• Vizgin V. P. Teoría relativista de la gravedad (orígenes y formación, 1900-1915). M.: Nauka, 1981. - 352c.
• Vizgin V. P. Teorías unificadas en el 1er tercio del siglo XX. M.: Nauka, 1985. - 304c.
• Ivanenko D. D., Sardanashvili G. A. Gravedad, 3ª ed. Moscú: URSS, 2008. - 200 p.

ver también

• Gravímetro

Enlaces

• La ley de gravitación universal o “¿Por qué la Luna no cae a la Tierra?” - Sólo sobre cosas difíciles.

Fundación Wikimedia. 2010.

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Soluciones aproximadas:
Formalismo posnewtoniano · Teoría de la perturbación covariante ·
Relatividad numérica

Gravedad (atracción, gravedad universal, gravedad) (del lat. gravedad- “gravedad”) es la interacción fundamental universal entre todos los cuerpos materiales. En la aproximación de bajas velocidades e interacción gravitacional débil, se describe mediante la teoría de la gravedad de Newton; en el caso general, se describe mediante la teoría general de la relatividad de Einstein. Gravedad es el más débil de los cuatro tipos de interacciones fundamentales. En el límite cuántico, la interacción gravitacional debe describirse mediante una teoría cuántica de la gravedad, que aún no ha sido desarrollada.

Atracción gravitacional

La ley de la gravitación universal es una de las aplicaciones de la ley del cuadrado inverso, que también se encuentra en el estudio de la radiación (ver, por ejemplo, Presión de la luz), y es consecuencia directa del aumento cuadrático del área de la esfera con radio creciente, lo que conduce a una disminución cuadrática en la contribución de cualquier unidad de área al área de toda la esfera.

El campo gravitacional, al igual que el campo gravitatorio, es potencial. Esto significa que se puede introducir la energía potencial de atracción gravitacional de un par de cuerpos, y esta energía no cambiará después de mover los cuerpos a lo largo de un circuito cerrado. La potencialidad del campo gravitacional implica la ley de conservación de la suma de la energía cinética y potencial y, al estudiar el movimiento de los cuerpos en un campo gravitacional, a menudo simplifica significativamente la solución. En el marco de la mecánica newtoniana, la interacción gravitacional es de largo alcance. Esto significa que no importa cómo se mueva un cuerpo masivo, en cualquier punto del espacio el potencial gravitacional depende únicamente de la posición del cuerpo en un momento dado.

Los grandes objetos espaciales (planetas, estrellas y galaxias) tienen una masa enorme y, por tanto, crean importantes campos gravitacionales.

La gravedad es la interacción más débil. Sin embargo, dado que actúa a todas las distancias y todas las masas son positivas, sigue siendo una fuerza muy importante en el Universo. En particular, la interacción electromagnética entre cuerpos a escala cósmica es pequeña, ya que la carga eléctrica total de estos cuerpos es cero (la materia en su conjunto es eléctricamente neutra).

Además, la gravedad, a diferencia de otras interacciones, tiene un efecto universal sobre toda la materia y la energía. No se han descubierto objetos que no tengan ninguna interacción gravitacional.

Debido a su naturaleza global, la gravedad es responsable de efectos a gran escala como la estructura de las galaxias, los agujeros negros y la expansión del Universo, así como de fenómenos astronómicos elementales (las órbitas de los planetas) y de la simple atracción hacia la superficie del planeta. La Tierra y la caída de los cuerpos.

La gravedad fue la primera interacción descrita por la teoría matemática. Aristóteles (siglo IV a. C.) creía que objetos con diferentes masas caen a diferentes velocidades. Solo mucho más tarde (1589) Galileo Galilei determinó experimentalmente que esto no es así: si se elimina la resistencia del aire, todos los cuerpos aceleran por igual. La ley de gravitación universal de Isaac Newton (1687) describió bien el comportamiento general de la gravedad. En 1915, Albert Einstein creó la Teoría General de la Relatividad, que describe con mayor precisión la gravedad en términos de la geometría del espacio-tiempo.

La mecánica celeste y algunas de sus tareas.

El problema más simple de la mecánica celeste es la interacción gravitacional de dos cuerpos puntuales o esféricos en el espacio vacío. Este problema en el marco de la mecánica clásica se resuelve analíticamente de forma cerrada; el resultado de su solución suele formularse en forma de las tres leyes de Kepler.

A medida que aumenta el número de cuerpos que interactúan, la tarea se vuelve dramáticamente más complicada. Por tanto, el ya famoso problema de los tres cuerpos (es decir, el movimiento de tres cuerpos con masas distintas de cero) no puede resolverse analíticamente de forma general. Con una solución numérica, la inestabilidad de las soluciones con respecto a las condiciones iniciales ocurre con bastante rapidez. Cuando se aplica al sistema solar, esta inestabilidad no nos permite predecir con precisión el movimiento de los planetas en escalas superiores a cien millones de años.

En algunos casos especiales es posible encontrar una solución aproximada. El más importante es el caso cuando la masa de un cuerpo es significativamente mayor que la masa de otros cuerpos (ejemplos: el sistema Solar y la dinámica de los anillos de Saturno). En este caso, como primera aproximación, podemos suponer que los cuerpos luminosos no interactúan entre sí y se mueven a lo largo de trayectorias keplerianas alrededor del cuerpo masivo. Las interacciones entre ellos pueden tenerse en cuenta en el marco de la teoría de la perturbación y promediarse en el tiempo. En este caso pueden surgir fenómenos no triviales, como resonancias, atractores, caos, etc. Un claro ejemplo de este tipo de fenómenos es la compleja estructura de los anillos de Saturno.

A pesar de los intentos de describir con precisión el comportamiento de un sistema formado por un gran número de cuerpos atractivos de aproximadamente la misma masa, esto no es posible debido al fenómeno del caos dinámico.

Fuertes campos gravitacionales

En campos gravitacionales fuertes, así como cuando se mueve en un campo gravitacional a velocidades relativistas, comienzan a aparecer los efectos de la teoría general de la relatividad (GTR):

• cambiar la geometría del espacio-tiempo;
  • como consecuencia, la desviación de la ley de gravedad de la newtoniana;
  • y en casos extremos, la aparición de agujeros negros;
• retraso de potenciales asociados con la velocidad finita de propagación de perturbaciones gravitacionales;
  • como consecuencia, la aparición de ondas gravitacionales;
• Efectos de no linealidad: la gravedad tiende a interactuar consigo misma, por lo que el principio de superposición en campos fuertes ya no se cumple.

Radiación gravitacional

Una de las predicciones importantes de la Relatividad General es la radiación gravitacional, cuya presencia fue confirmada mediante observaciones directas en 2015. Sin embargo, antes había fuertes pruebas indirectas a favor de su existencia, a saber: pérdidas de energía en sistemas binarios cercanos que contienen objetos gravitantes compactos (como estrellas de neutrones o agujeros negros), en particular, en el famoso sistema PSR B1913+16 (Hals pulsar - Taylor) - están de acuerdo con el modelo de la relatividad general, en el que esta energía es transportada precisamente por la radiación gravitacional.

La radiación gravitacional solo puede ser generada por sistemas con momentos cuadripolares variables o multipolares superiores; este hecho sugiere que la radiación gravitacional de la mayoría de las fuentes naturales es direccional, lo que complica significativamente su detección. poder de gravedad norte-la fuente del campo es proporcional texvc extraviado; Consulte matemáticas/README para obtener ayuda con la configuración): (v/c)^(2n + 2), si el multipolo es de tipo eléctrico, y No se puede analizar la expresión (archivo ejecutable texvc extraviado; Consulte matemáticas/README para obtener ayuda con la configuración): (v/c)^(2n + 4)- si el multipolo es de tipo magnético, donde v es la velocidad característica de movimiento de las fuentes en el sistema radiante, y C- velocidad de la luz. Así, el momento dominante será el momento cuadrupolar del tipo eléctrico, y la potencia de la radiación correspondiente es igual a:

Dónde No se puede analizar la expresión (archivo ejecutable texvc extraviado; Ver matemáticas/README - ayuda con la configuración.): Q_(ij)- tensor de momento cuadripolar de la distribución de masa del sistema radiante. Constante No se puede analizar la expresión (archivo ejecutable texvc extraviado; Consulte matemáticas/README para obtener ayuda con la configuración): \frac(G)(c^5) = 2,76 \times 10^(-53)(1/W) nos permite estimar el orden de magnitud de la potencia de radiación.

Efectos sutiles de la gravedad.

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Medición de la curvatura del espacio en la órbita de la Tierra (dibujo del artista)

Además de los efectos clásicos de la atracción gravitacional y la dilatación del tiempo, la teoría general de la relatividad predice la existencia de otras manifestaciones de la gravedad, que en condiciones terrestres son muy débiles y por tanto su detección y verificación experimental resultan muy difíciles. Hasta hace poco, superar estas dificultades parecía estar fuera del alcance de los experimentadores.

Entre ellos, en particular, podemos nombrar el arrastre de los sistemas de referencia inerciales (o efecto Lense-Thirring) y el campo gravitomagnético. En 2005, la sonda robótica Gravity Probe B de la NASA llevó a cabo un experimento de precisión sin precedentes para medir estos efectos cerca de la Tierra. El procesamiento de los datos obtenidos se llevó a cabo hasta mayo de 2011 y confirmó la existencia y magnitud de los efectos de la precesión geodésica y el arrastre de los sistemas de referencia inerciales, aunque con una precisión algo menor de la supuesta originalmente.

Después de un intenso trabajo para analizar y extraer mediciones de ruido, los resultados finales de la misión se anunciaron en una conferencia de prensa en NASA-TV el 4 de mayo de 2011 y se publicaron en Physical Review Letters. El valor medido de la precesión geodésica fue −6601,8±18,3 milisegundos arcos por año, y el efecto de arrastre - −37,2 ± 7,2 milisegundos arcos por año (compárese con valores teóricos de −6606,1 mas/año y −39,2 mas/año).

Teorías clásicas de la gravedad.

Debido a que los efectos cuánticos de la gravedad son extremadamente pequeños incluso en las condiciones de observación más extremas, todavía no existen observaciones fiables de ellos. Las estimaciones teóricas muestran que en la gran mayoría de los casos uno puede limitarse a la descripción clásica de la interacción gravitacional.

Existe una teoría clásica canónica moderna de la gravedad: la teoría general de la relatividad, y muchas hipótesis y teorías aclaratorias de diversos grados de desarrollo, que compiten entre sí. Todas estas teorías hacen predicciones muy similares dentro de la aproximación en la que se llevan a cabo actualmente las pruebas experimentales. Las siguientes son varias teorías de la gravedad básicas, mejor desarrolladas o conocidas.

Teoría general de la relatividad

En el enfoque estándar de la teoría general de la relatividad (GTR), la gravedad no se considera inicialmente como una interacción de fuerzas, sino como una manifestación de la curvatura del espacio-tiempo. Así, en la relatividad general, la gravedad se interpreta como un efecto geométrico y el espacio-tiempo se considera en el marco de la geometría riemanniana no euclidiana (más precisamente pseudoriemanniana). El campo gravitacional (una generalización del potencial gravitacional newtoniano), a veces también llamado campo gravitacional, en la relatividad general se identifica con el campo métrico tensorial, la métrica del espacio-tiempo de cuatro dimensiones, y la fuerza del campo gravitacional, con la conectividad afín del espacio-tiempo determinada por la métrica.

La tarea estándar de la relatividad general es determinar los componentes del tensor métrico, que juntos definen las propiedades geométricas del espacio-tiempo, a partir de la distribución conocida de las fuentes de energía y momento en el sistema de coordenadas tetradimensional considerado. A su vez, el conocimiento de la métrica permite calcular el movimiento de las partículas de prueba, lo que equivale al conocimiento de las propiedades del campo gravitacional en un sistema determinado. Debido a la naturaleza tensorial de las ecuaciones de la relatividad general, así como a la justificación fundamental estándar para su formulación, se cree que la gravedad también es de naturaleza tensorial. Una consecuencia es que la radiación gravitacional debe ser al menos del orden de los cuadripolos.

Se sabe que en la relatividad general existen dificultades debido a la no invariancia de la energía del campo gravitacional, ya que esta energía no está descrita por un tensor y teóricamente puede determinarse de diferentes formas. En la relatividad general clásica, también surge el problema de describir la interacción espín-órbita (ya que el espín de un objeto extendido tampoco tiene una definición inequívoca). Se cree que existen ciertos problemas con la falta de ambigüedad de los resultados y la justificación de la coherencia (el problema de las singularidades gravitacionales).

Sin embargo, la relatividad general ha sido confirmada experimentalmente hasta hace muy poco (2012). Además, muchos enfoques alternativos a los de Einstein, pero estándar para la física moderna, para la formulación de la teoría de la gravedad conducen a un resultado que coincide con la relatividad general en la aproximación de baja energía, que es la única ahora accesible a la verificación experimental.

Teoría de Einstein-Cartan

Una división similar de ecuaciones en dos clases también ocurre en el RTG, donde se introduce la segunda ecuación tensorial para tener en cuenta la conexión entre el espacio no euclidiano y el espacio de Minkowski. Gracias a la presencia de un parámetro adimensional en la teoría de Jordan-Brans-Dicke, es posible elegirlo de modo que los resultados de la teoría coincidan con los resultados de los experimentos gravitacionales. Además, a medida que el parámetro tiende al infinito, las predicciones de la teoría se acercan cada vez más a la relatividad general, por lo que es imposible refutar la teoría de Jordan-Brans-Dicke mediante ningún experimento que confirme la teoría general de la relatividad.

Teoría cuántica de la gravedad

A pesar de más de medio siglo de intentos, la gravedad es la única interacción fundamental para la cual aún no se ha construido una teoría cuántica consistente y generalmente aceptada. A bajas energías, en el espíritu de la teoría cuántica de campos, la interacción gravitacional puede considerarse como un intercambio de gravitones (bosones de calibre de espín 2. Sin embargo, la teoría resultante no es renormalizable y, por lo tanto, se considera insatisfactoria.

En las últimas décadas se han desarrollado tres enfoques prometedores para resolver el problema de la cuantificación de la gravedad: la teoría de cuerdas, la gravedad cuántica de bucles y la gravedad cuántica de bucles. triangulación dinámica causal[[K:Wikipedia:Artículos sin fuentes (país: Error de Lua: callParserFunction: no se encontró la función "#property". )]][[K:Wikipedia:Artículos sin fuentes (país: Error de Lua: callParserFunction: no se encontró la función "#property". )]] [ ] .

Teoria de las cuerdas

En él, en lugar de partículas y el espacio-tiempo de fondo, aparecen cuerdas y sus análogos multidimensionales: las branas. Para problemas de alta dimensión, las branas son partículas de alta dimensión, pero desde el punto de vista de las partículas en movimiento adentro Estas branas, son estructuras espacio-temporales. Una variante de la teoría de cuerdas es la teoría M.

Gravedad cuántica de bucle

Intenta formular una teoría cuántica de campos sin referencia al trasfondo del espacio-tiempo; según esta teoría, el espacio y el tiempo constan de partes discretas. Estas pequeñas células cuánticas del espacio están conectadas entre sí de cierta manera, de modo que en pequeñas escalas de tiempo y longitud crean una estructura espacial discreta y abigarrada, y en grandes escalas se transforman suavemente en un espacio-tiempo continuo y fluido. Mientras que muchos modelos cosmológicos sólo pueden describir el comportamiento del universo desde la época de Planck después del Big Bang, la gravedad cuántica de bucles puede describir el proceso de explosión en sí, e incluso mirar más atrás. La gravedad cuántica de bucles nos permite describir todas las partículas del modelo estándar sin necesidad de la introducción del bosón de Higgs para explicar sus masas.

Triangulación dinámica causal

En él, la variedad espacio-temporal se construye a partir de simples euclidianos elementales (triángulo, tetraedro, pentacore) de dimensiones del orden de las planckianas, teniendo en cuenta el principio de causalidad. La tetradimensionalidad y el carácter pseudoeuclidiano del espacio-tiempo a escalas macroscópicas no se postulan en él, sino que son una consecuencia de la teoría.

Decidí, lo mejor que pude, detenerme en la iluminación con más detalle. patrimonio científico Académico Nikolai Viktorovich Levashov, porque veo que sus obras hoy aún no tienen la demanda que deberían tener en una sociedad de personas verdaderamente libres y razonables. La gente todavía está no entiendo el valor y la importancia de sus libros y artículos, porque no se dan cuenta del grado de engaño en el que hemos estado viviendo durante los últimos dos siglos; No entendemos que la información sobre la naturaleza, que consideramos familiar y por tanto cierta, es 100% falso; y nos fueron impuestas deliberadamente para ocultar la verdad e impedirnos desarrollarnos en la dirección correcta...

Ley de la gravedad

¿Por qué necesitamos lidiar con esta gravedad? ¿No hay algo más que sepamos sobre ella? ¡Vamos! ¡Ya sabemos mucho sobre la gravedad! Por ejemplo, Wikipedia amablemente nos dice que « Gravedad (atracción, mundial, gravedad) (del latín gravitas - "gravedad") - la interacción fundamental universal entre todos los cuerpos materiales. En la aproximación de bajas velocidades y interacción gravitacional débil, se describe por la teoría de la gravedad de Newton, en el caso general se describe por la teoría general de la relatividad de Einstein...” Aquellos. En pocas palabras, esta charla en Internet dice que la gravedad es la interacción entre todos los cuerpos materiales, y en palabras aún más simples: Atracción mútua cuerpos materiales entre sí.

La aparición de tal opinión se la debemos al camarada. Isaac Newton, a quien se le atribuye el descubrimiento en 1687. "La ley de la gravitación universal", según el cual todos los cuerpos supuestamente se atraen entre sí en proporción a sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos. La buena noticia es que camarada. Isaac Newton se describe en Pedia como un científico altamente educado, a diferencia de Comrade. , a quien se le atribuye el descubrimiento electricidad…

Es interesante observar la dimensión de la “Fuerza de Atracción” o “Fuerza de Gravedad”, que se desprende de Camarada. Isaac Newton, teniendo la siguiente forma: F=metro 1 *metro 2 /r 2

El numerador es el producto de las masas de dos cuerpos. Esto da la dimensión “kilogramos al cuadrado” - kilos 2. El denominador es “distancia” al cuadrado, es decir metros cuadrados - metros 2. Pero la fuerza no se mide en extraños. kg 2 /m 2, y de forma no menos extraña kg*m/s2! Resulta ser una inconsistencia. Para eliminarlo, los "científicos" idearon un coeficiente, el llamado. "constante gravitacional" GRAMO , igual a aproximadamente 6,67545×10 −11 m³/(kg·s²). Si ahora multiplicamos todo, obtenemos la dimensión correcta de "Gravedad" en kg*m/s2, y este abracadabra se llama en física "newtón", es decir. La fuerza en la física actual se mide en "".

Me pregunto que significado fisico tiene un coeficiente GRAMO , por algo que reduce el resultado en 600 miles de millones de veces? ¡Ninguno! Los "científicos" lo llamaron el "coeficiente de proporcionalidad". Y lo presentaron para ajuste dimensiones y resultados a la medida de lo más deseable! Este es el tipo de ciencia que tenemos hoy... Cabe señalar que, para confundir a los científicos y ocultar contradicciones, los sistemas de medición en física se cambiaron varias veces: los llamados. "sistemas de unidades". Aquí tenéis los nombres de algunos de ellos, que se fueron sustituyendo a medida que iba surgiendo la necesidad de crear nuevos camuflajes: MTS, MKGSS, SGS, SI...

Sería interesante preguntarle al camarada. isaac: un ¿Cómo adivinó?¿Que existe un proceso natural de atracción de cuerpos entre sí? ¿Cómo adivinó?, que la “Fuerza de atracción” es proporcional precisamente al producto de las masas de dos cuerpos, y no a su suma o diferencia? Cómo¿Comprendió con tanto éxito que esta Fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los cuerpos, y no al cubo, duplicando o fraccionando la potencia? Dónde en camarada ¿Conjeturas tan inexplicables aparecieron hace 350 años? ¡Después de todo, él no realizó ningún experimento en esta área! Y, si crees en la versión tradicional de la historia, en aquellos días ni siquiera los gobernantes eran completamente rectos, ¡pero he aquí una idea tan inexplicable y simplemente fantástica! Dónde?

Sí de la nada! Camarada Isaac no tenía idea de nada de eso y no investigó nada de eso y no abrió. ¿Por qué? Porque en realidad el proceso físico " atracción teléfono" el uno al otro no existe, y, en consecuencia, ¡no existe ninguna ley que describa este proceso (esto se demostrará convincentemente a continuación)! En realidad, camarada Newton en nuestro inarticulado, simplemente atribuido el descubrimiento de la ley de la “Gravedad Universal”, otorgándole simultáneamente el título de “uno de los creadores de la física clásica”; de la misma manera que alguna vez se lo atribuyeron al camarada. bene franklin, que tuvo 2 clases educación. En la “Europa medieval” este no era el caso: había una gran tensión no sólo con las ciencias, sino simplemente con la vida...

Pero, afortunadamente para nosotros, a finales del siglo pasado, el científico ruso Nikolai Levashov escribió varios libros en los que daba "el alfabeto y la gramática". conocimiento no distorsionado; devolvió a los terrícolas el paradigma científico previamente destruido, con la ayuda del cual explicado facilmente casi todos los misterios "irresolubles" de la naturaleza terrenal; explicó los conceptos básicos de la estructura del Universo; mostró bajo qué condiciones en todos los planetas aparecen las condiciones necesarias y suficientes, Vida- la materia viva. Explicó qué tipo de materia se puede considerar viva y qué significado fisico proceso natural llamado vida" Explicó además cuándo y bajo qué condiciones la “materia viva” adquiere Inteligencia, es decir. se da cuenta de su existencia, se vuelve inteligente. Nikolay Viktorovich Levashov transmitió mucho a la gente en sus libros y películas conocimiento no distorsionado. Entre otras cosas, explicó lo que "gravedad", de dónde viene, cómo funciona, cuál es su significado físico real. Sobre todo esto está escrito en libros y. Ahora veamos la “Ley de Gravitación Universal”...

¡La “ley de la gravitación universal” es una ficción!

¿Por qué critico con tanta audacia y confianza la física, el "descubrimiento" del camarada? ¿Isaac Newton y la “gran” “Ley de Gravitación Universal” misma? ¡Sí, porque esta “Ley” es una ficción! ¡Engaño! ¡Ficción! ¡Una estafa a escala global para llevar la ciencia terrenal a un callejón sin salida! La misma estafa con los mismos objetivos que la famosa “Teoría de la Relatividad” de Camarada. Einstein.

¿Prueba? Si lo desea, aquí los tiene: muy precisos, estrictos y convincentes. Fueron magníficamente descritos por el autor O.Kh. Derevensky en su maravilloso artículo. Debido a que el artículo es bastante extenso, daré aquí una versión muy breve de algunas pruebas de la falsedad de la "Ley de Gravitación Universal", y los ciudadanos interesados ​​en los detalles leerán el resto ellos mismos.

1. en nuestro solar sistema Sólo los planetas y la Luna, satélite de la Tierra, tienen gravedad. Los satélites de los demás planetas, que son más de seis docenas, ¡no tienen gravedad! Esta información es completamente abierta, pero no publicitada por los "científicos", porque es inexplicable desde el punto de vista de su "ciencia". Aquellos. b oh La mayoría de los objetos de nuestro sistema solar no tienen gravedad: ¡no se atraen entre sí! Y esto refuta completamente la “Ley de Gravitación Universal”.

2. La experiencia de Henry Cavendish la atracción de lingotes masivos entre sí se considera una prueba irrefutable de la presencia de atracción entre cuerpos. Sin embargo, a pesar de su sencillez, esta experiencia no se ha reproducido abiertamente en ningún lugar. Al parecer, porque no da el efecto que alguna vez anunciaron algunas personas. Aquellos. Hoy, con la posibilidad de una verificación estricta, ¡la experiencia no muestra ninguna atracción entre cuerpos!

3. Lanzamiento de un satélite artificial en órbita alrededor de un asteroide. Mediados de febrero 2000 Los estadounidenses enviaron una sonda espacial. CERCA lo suficientemente cerca del asteroide Eros, niveló la velocidad y comenzó a esperar a que la sonda fuera capturada por la gravedad de Eros, es decir. cuando el satélite es atraído suavemente por la gravedad del asteroide.

Pero por alguna razón la primera cita no salió bien. El segundo intento y los siguientes de rendirse a Eros tuvieron exactamente el mismo efecto: Eros no quería atraer la sonda estadounidense. CERCA, y sin soporte adicional del motor, la sonda no permaneció cerca de Eros . Esta cita cósmica terminó en nada. Aquellos. sin atracción entre sonda y tierra 805 kg y un asteroide que pesa más de 6 billones No se pudieron encontrar toneladas.

Aquí no podemos dejar de notar la inexplicable tenacidad de los estadounidenses de la NASA, porque el científico ruso Nikolai Levashov, que vivía en ese momento en Estados Unidos, que entonces consideraba un país completamente normal, escribió, tradujo al inglés y publicó en 1994 año, su famoso libro, en el que explicaba “con los dedos” todo lo que los especialistas de la NASA necesitaban saber para que su sonda CERCA no permaneció como una pieza de hierro inútil en el espacio, pero trajo al menos algún beneficio a la sociedad. Pero, al parecer, una presunción exorbitante les jugó una mala pasada a los “científicos” de allí.

4. Próximo intento decidió repetir el experimento erótico con un asteroide japonés. Eligieron un asteroide llamado Itokawa y lo enviaron el 9 de mayo. 2003 año, se le añadió una sonda llamada (“Falcon”). En septiembre 2005 año, la sonda se acercó al asteroide a una distancia de 20 km.

Teniendo en cuenta la experiencia de los "estadounidenses tontos", los inteligentes japoneses equiparon su sonda con varios motores y un sistema de navegación autónomo de corto alcance con telémetros láser, para que pudiera acercarse al asteroide y moverse alrededor de él automáticamente, sin la participación de operadores terrestres. “El primer número de este programa resultó ser una comedia con el aterrizaje de un pequeño robot de investigación en la superficie de un asteroide. La sonda descendió a la altura calculada y dejó caer con cuidado el robot, que debía caer lenta y suavemente a la superficie. Pero... no se cayó. Lento y suave él fue llevado en algún lugar lejos del asteroide. Allí desapareció sin dejar rastro... El siguiente número del programa resultó ser, nuevamente, un truco cómico con un breve aterrizaje de una sonda en la superficie "para tomar una muestra del suelo". Se volvió cómico porque, para garantizar el mejor rendimiento de los telémetros láser, se dejó caer una bola marcadora reflectante sobre la superficie del asteroide. Tampoco había motores en esta bola y... en resumen, la bola no estaba en el lugar correcto... Por lo tanto, se desconoce si el "Halcón" japonés aterrizó en Itokawa y qué hizo con él si se sentaba. a la ciencia..." Conclusión: el milagro japonés que Hayabusa no pudo descubrir sin atracción entre tierra de la sonda 510 kg y la masa de un asteroide 35 000 montones

Por otra parte, me gustaría señalar que una explicación exhaustiva de la naturaleza de la gravedad por parte del científico ruso Nikolai Levashov dio en su libro, que publicó por primera vez en 2002 año, casi un año y medio antes del lanzamiento del Falcon japonés. Y, a pesar de esto, los "científicos" japoneses siguieron exactamente los pasos de sus colegas estadounidenses y repitieron cuidadosamente todos sus errores, incluido el aterrizaje. Esta es una continuidad tan interesante del “pensamiento científico”...

5. ¿De dónde vienen las mareas? Un fenómeno muy interesante descrito en la literatura, por decirlo suavemente, no es del todo correcto. “...Hay libros de texto sobre física, donde está escrito lo que deberían ser, de acuerdo con la "ley de la gravitación universal". También hay tutoriales sobre oceanografía, donde está escrito cuáles son, las mareas, De hecho.

Si aquí opera la ley de la gravitación universal y el agua del océano es atraída, entre otras cosas, por el Sol y la Luna, entonces los patrones de mareas "físicos" y "oceanográficos" deberían coincidir. Entonces ¿coinciden o no? Resulta que decir que no coinciden es no decir nada. Porque las imágenes “físicas” y “oceanográficas” no tienen ninguna relación entre sí nada en común... La imagen real de los fenómenos de las mareas difiere tanto de la teórica, tanto cualitativa como cuantitativamente, que sobre la base de tal teoría es imposible precalcular las mareas. imposible. Sí, nadie está intentando hacer esto. No es una locura después de todo. Así lo hacen: para cada puerto u otro punto de interés, la dinámica del nivel del océano se modela mediante la suma de oscilaciones con amplitudes y fases que se encuentran puramente empíricamente. Y luego extrapolan esta cantidad de fluctuaciones hacia adelante y se obtienen cálculos previos. Los capitanes de los barcos están contentos - ¡bueno, está bien!...” Todo esto significa que nuestras mareas terrestres también están no obedecer"La ley de la gravitación universal".

¿Qué es realmente la gravedad?

La verdadera naturaleza de la gravedad fue descrita claramente por primera vez en la historia moderna por el académico Nikolai Levashov en un trabajo científico fundamental. Para que el lector pueda comprender mejor lo escrito respecto a la gravedad, daré una pequeña explicación preliminar.

El espacio que nos rodea no está vacío. Está completamente lleno de muchos asuntos diferentes, que el académico N.V. Levashov nombrado "asuntos primordiales". Anteriormente, los científicos llamaban a todo este alboroto de materia. "éter" e incluso recibió pruebas convincentes de su existencia (los famosos experimentos de Dayton Miller, descritos en el artículo de Nikolai Levashov "La teoría del universo y la realidad objetiva"). Los “científicos” modernos han ido mucho más lejos y ahora "éter" llamado "materia oscura". ¡Un progreso colosal! Algunas materias en el “éter” interactúan entre sí en un grado u otro, otras no. Y algunas materias primarias comienzan a interactuar entre sí, cayendo en condiciones externas modificadas en ciertas curvaturas espaciales (inhomogeneidades).

Las curvaturas espaciales aparecen como resultado de diversas explosiones, incluidas las "explosiones de supernovas". « Cuando una supernova explota, surgen fluctuaciones en la dimensionalidad del espacio, similares a las ondas que aparecen en la superficie del agua después de arrojar una piedra. Las masas de materia expulsadas durante la explosión llenan estas faltas de homogeneidad en la dimensión del espacio alrededor de la estrella. A partir de estas masas de materia, los planetas (y) comienzan a formarse..."

Aquellos. Los planetas no se forman a partir de desechos espaciales, como afirman por alguna razón los "científicos" modernos, sino que se sintetizan a partir de la materia de las estrellas y otras materias primarias, que comienzan a interactuar entre sí en adecuadas faltas de homogeneidad del espacio y forman los llamados. "materia híbrida". Es a partir de estas "materias híbridas" que se forman los planetas y todo lo demás en nuestro espacio. nuestro planeta, al igual que los demás planetas, no es sólo un “pedazo de piedra”, sino un sistema muy complejo que consta de varias esferas encajadas una dentro de otra (ver). La esfera más densa se llama "nivel físicamente denso"; esto es lo que vemos, el llamado. mundo físico. Segundo en términos de densidad, una esfera un poco más grande es la llamada “nivel material etéreo” del planeta. Tercero esfera – “nivel material astral”. Cuatro La esfera es el “primer nivel mental” del planeta. Quinto La esfera es el “segundo nivel mental” del planeta. Y sexto La esfera es el “tercer nivel mental” del planeta.

Nuestro planeta debe ser considerado sólo como la totalidad de estos seis esferas– seis niveles materiales del planeta, anidados uno dentro del otro. Sólo así se podrá obtener una comprensión completa de la estructura y propiedades del planeta y de los procesos que ocurren en la naturaleza. El hecho de que todavía no podamos observar los procesos que ocurren fuera de la esfera físicamente densa de nuestro planeta no indica que "allí no haya nada", sino sólo que actualmente nuestros sentidos no están adaptados por naturaleza para estos fines. Y una cosa más: nuestro Universo, nuestro planeta Tierra y todo lo demás en nuestro Universo está formado a partir de Siete varios tipos de materia primordial se fusionaron en seis Asuntos híbridos. Y este no es un fenómeno divino ni único. Ésta es simplemente la estructura cualitativa de nuestro Universo, determinada por las propiedades de la heterogeneidad en la que se formó.

Sigamos: los planetas se forman por la fusión de la correspondiente materia primaria en zonas de inhomogeneidad del espacio que tienen propiedades y cualidades adecuadas para ello. Pero éstas, como todas las demás áreas del espacio, contienen una gran cantidad de materia primordial(formas libres de materia) de varios tipos que no interactúan o interactúan muy débilmente con la materia híbrida. Al encontrarse en un área de heterogeneidad, muchas de estas materias primarias se ven afectadas por esta heterogeneidad y se precipitan hacia su centro, de acuerdo con el gradiente (diferencia) del espacio. Y, si ya se ha formado un planeta en el centro de esta heterogeneidad, entonces la materia primaria, moviéndose hacia el centro de la heterogeneidad (y el centro del planeta), crea flujo direccional, que crea el llamado. campo gravitacional. Y, en consecuencia, bajo gravedad Usted y yo debemos comprender el impacto del flujo dirigido de materia primaria en todo lo que encuentra a su paso. Es decir, en pocas palabras, la gravedad está presionando objetos materiales a la superficie del planeta por el flujo de materia primaria.

No es, realidad muy diferente de la ley ficticia de “atracción mutua”, que supuestamente existe en todas partes por una razón que nadie entiende. La realidad es mucho más interesante, mucho más compleja y mucho más simple al mismo tiempo. Por tanto, la física de los procesos naturales reales es mucho más fácil de entender que los ficticios. Y el uso del conocimiento real conduce a descubrimientos reales y al uso efectivo de estos descubrimientos, y no a descubrimientos inventados.

Anti gravedad

Como ejemplo de la ciencia actual profanación Podemos analizar brevemente la explicación de los "científicos" del hecho de que "los rayos de luz se curvan cerca de grandes masas" y, por lo tanto, podemos ver lo que las estrellas y los planetas nos ocultan.

De hecho, podemos observar objetos en el espacio que otros objetos nos ocultan, pero este fenómeno no tiene nada que ver con las masas de objetos, porque el fenómeno "universal" no existe, es decir. sin estrellas, sin planetas NO¡No atraigan rayos hacia sí mismos y no desvíen su trayectoria! ¿Por qué entonces se “doblan”? Hay una respuesta muy simple y convincente a esta pregunta: los rayos no están doblados! son solo no se extienda en línea recta, como estamos acostumbrados a entender, pero de acuerdo con forma del espacio. Si consideramos un rayo que pasa cerca de un gran cuerpo cósmico, debemos tener en cuenta que el rayo se curva alrededor de este cuerpo porque se ve obligado a seguir la curvatura del espacio, como un camino de la forma adecuada. Y simplemente no hay otro camino para el rayo. La viga no puede evitar doblarse alrededor de este cuerpo, porque el espacio en esta zona tiene una forma tan curva... Una pequeña adición a lo dicho.

Ahora, volviendo a anti gravedad, queda claro por qué la Humanidad es incapaz de captar esta desagradable “antigravedad” o de lograr al menos algo de lo que los astutos funcionarios de la fábrica de sueños nos muestran en la televisión. Estamos deliberadamente obligados Desde hace más de cien años, los motores de combustión interna o motores a reacción se utilizan en casi todas partes, aunque distan mucho de ser perfectos en términos de principio de funcionamiento, diseño y eficiencia. Estamos deliberadamente obligados extraer utilizando varios generadores de tamaños ciclópeos, y luego transmitir esta energía a través de cables, donde b oh la mayor parte se disipa¡en el espacio! Estamos deliberadamente obligados vivir la vida de seres irracionales, por lo tanto no tenemos por qué sorprendernos de que no estemos logrando nada significativo ni en ciencia, ni en tecnología, ni en economía, ni en medicina, ni en la organización de una vida digna en la sociedad.

Ahora les daré varios ejemplos de la creación y uso de la antigravedad (también conocida como levitación) en nuestras vidas. Pero lo más probable es que estos métodos para lograr la antigravedad se hayan descubierto por casualidad. Y para crear conscientemente un dispositivo verdaderamente útil que implemente la antigravedad, es necesario saber la verdadera naturaleza del fenómeno de la gravedad, estudiar ello, analizarlo y entender toda su esencia! Sólo así podremos crear algo sensato, eficaz y verdaderamente útil para la sociedad.

El dispositivo más común en nuestro país que utiliza antigravedad es globo y sus múltiples variaciones. Si está llena de aire caliente o de un gas más ligero que la mezcla de gases atmosféricos, la bola tenderá a volar hacia arriba en lugar de hacia abajo. Este efecto es conocido por la gente desde hace mucho tiempo, pero aún no tiene una explicación completa– uno que ya no plantearía nuevas preguntas.

Una breve búsqueda en YouTube permitió descubrir una gran cantidad de vídeos que mostraban ejemplos muy reales de antigravedad. Enumeraré algunos de ellos aquí para que puedas ver que la antigravedad ( levitación) realmente existe, pero... aún no ha sido explicado por ninguno de los “científicos”, aparentemente el orgullo no lo permite...

El contenido del artículo.

GRAVEDAD (GRAVEDAD), Propiedad de la materia que establece que existen fuerzas de atracción entre dos partículas cualesquiera. La gravedad es una interacción universal que cubre todo el Universo observable y por eso se llama universal. Como veremos más adelante, la gravedad juega un papel primordial a la hora de determinar la estructura de todos los cuerpos astronómicos del Universo, excepto los más pequeños. Organiza los cuerpos astronómicos en sistemas como nuestro Sistema Solar o la Vía Láctea, y es la base de la estructura del Universo mismo.

Generalmente se entiende por “gravedad” la fuerza creada por la gravedad de un cuerpo masivo, y “aceleración de la gravedad” es la aceleración creada por esta fuerza. (La palabra “masivo” se usa aquí en el sentido de “tener masa”, pero el cuerpo en cuestión no necesariamente tiene que tener una masa muy grande). En un sentido aún más estricto, la aceleración de la gravedad se refiere a la aceleración de Un cuerpo que cae libremente (ignorando la resistencia del aire) sobre la superficie de la Tierra. En este caso, como todo el sistema “Tierra más cuerpo que cae” gira, entran en juego fuerzas de inercia. La fuerza centrífuga contrarresta la fuerza gravitacional y reduce el peso efectivo del cuerpo en una cantidad pequeña pero mensurable. Este efecto cae a cero en los polos, a través de los cuales pasa el eje de rotación de la Tierra, y alcanza un máximo en el ecuador, donde la superficie de la Tierra está a mayor distancia del eje de rotación. En cualquier experimento realizado localmente, el efecto de esta fuerza es indistinguible de la verdadera fuerza de gravedad. Por tanto, la expresión “gravedad en la superficie de la Tierra” suele significar la acción combinada de la gravedad verdadera y la reacción centrífuga. Conviene extender el término “gravedad” a otros cuerpos celestes, diciendo, por ejemplo, “gravedad en la superficie del planeta Marte”.

La aceleración de la gravedad en la superficie de la Tierra es de 9,81 m/s 2 . Esto significa que cualquier cuerpo que cae libremente cerca de la superficie de la Tierra aumenta su velocidad (acelera) en 9,81 m/s por cada segundo de caída. Si el cuerpo comenzó en caída libre desde un estado de reposo, al final del primer segundo tendrá una velocidad de 9,81 m/s, al final del segundo, 18,62 m/s, etc.

La gravedad como factor más importante en la estructura del Universo.

En la estructura del mundo que nos rodea, la gravedad juega un papel fundamental y extremadamente importante. En comparación con las fuerzas eléctricas de atracción y repulsión entre dos partículas elementales cargadas, la gravedad es muy débil. La relación entre la fuerza electrostática y la fuerza gravitacional que actúa entre dos electrones es aproximadamente 4H 10 46, es decir 4 seguido de 46 ceros. La razón por la que no se encuentra una diferencia de magnitud tan grande en cada paso de la vida cotidiana es que la parte predominante de la materia en su forma ordinaria es eléctricamente casi neutra, ya que el número de cargas positivas y negativas en su volumen es el mismo. Por lo tanto, las enormes fuerzas eléctricas del volumen simplemente no tienen la oportunidad de desarrollarse completamente. Incluso en "trucos" como pegar un globo deshilachado al techo y levantar el cabello al peinarlo en un día seco, las cargas eléctricas se separan sólo ligeramente, pero esto ya es suficiente para vencer las fuerzas de la gravedad. La fuerza de atracción gravitacional es tan débil que medir su efecto entre cuerpos de tamaño normal en condiciones de laboratorio sólo es posible si se toman precauciones especiales. Por ejemplo, la fuerza de atracción gravitacional entre dos personas que pesan 80 kg, de pie, de espaldas entre sí, es de varias décimas de dina (menos de 10 -5 N). Las mediciones de fuerzas tan débiles se complican por la necesidad de aislarlas del contexto de diversos tipos de fuerzas extrañas que pueden exceder la que se está midiendo.

A medida que aumenta la masa, los efectos gravitacionales se vuelven más notorios y eventualmente comienzan a dominar a todos los demás. Imaginemos las condiciones que prevalecen en uno de los pequeños asteroides del Sistema Solar, en un bloque de roca esférico con un radio de 1 km. La fuerza de gravedad sobre la superficie de dicho asteroide es 1/15.000 de la fuerza de gravedad sobre la superficie de la Tierra, donde la aceleración debida a la gravedad es 9,81 m/s 2 . Una masa que pesa una tonelada en la superficie de la Tierra pesaría unos 50 g en la superficie de un asteroide de este tipo. La velocidad de despegue (a la que el cuerpo, moviéndose radialmente desde el centro del asteroide, supera el campo gravitacional creado por esta última) sería de sólo 1,2 m/s, o 4 km/h (la velocidad de un peatón que camina no muy rápido), por lo que al caminar sobre la superficie de un asteroide habría que evitar movimientos bruscos y no exceder la velocidad especificada. velocidad, para no volar para siempre al espacio exterior. El papel de la autogravedad crece a medida que nos desplazamos hacia cuerpos cada vez más grandes: la Tierra, grandes planetas como Júpiter y, finalmente, estrellas como el Sol. Así, la autogravedad mantiene la forma esférica del núcleo líquido de la Tierra y su manto sólido que rodea este núcleo, así como la atmósfera terrestre. Las fuerzas de cohesión intermolecular que mantienen unidas las partículas sólidas y líquidas ya no son efectivas a escala cósmica, y sólo la autogravedad permite que bolas de gas gigantes como las estrellas existan en su conjunto. Sin gravedad, estos cuerpos simplemente no existirían, así como no habría mundos adecuados para la vida.

Cuando se pasa a escalas aún mayores, la gravedad organiza los cuerpos celestes individuales en sistemas. Los tamaños de estos sistemas varían: desde sistemas relativamente pequeños (desde un punto de vista astronómico) y simples, como el sistema Tierra-Luna, el sistema solar y las estrellas dobles o múltiples, hasta grandes cúmulos estelares que suman cientos de miles de estrellas. La “vida” o evolución de un cúmulo estelar individual puede verse como un acto de equilibrio entre la divergencia mutua de las estrellas y la gravedad, que tiende a mantener unido al cúmulo como un todo. De vez en cuando, una estrella, que se mueve en dirección a otras estrellas, adquiere impulso y velocidad de ellas, lo que le permite salir volando del cúmulo y abandonarlo para siempre. Las estrellas restantes forman un cúmulo aún más compacto y la gravedad las une aún más estrechamente que antes. La gravedad también ayuda a mantener juntas las nubes de gas y polvo en el espacio exterior y, a veces, incluso las comprime en grupos de materia compactos y más o menos esféricos. Las siluetas oscuras de muchos de estos objetos se pueden ver sobre el fondo más brillante de la Vía Láctea. Según la teoría de la formación de estrellas aceptada hoy en día, si la masa de un objeto de este tipo es lo suficientemente grande, entonces la presión en sus profundidades alcanza un nivel en el que las reacciones nucleares se vuelven posibles y una densa masa de materia se convierte en una estrella. Los astrónomos pudieron obtener imágenes que confirman la formación de estrellas en aquellos lugares del espacio exterior donde hasta ahora sólo se observaban nubes de materia, lo que demuestra a favor de la teoría existente.

La gravedad juega un papel vital en todas las teorías sobre el origen, desarrollo y estructura del Universo en su conjunto. Casi todos ellos se basan en la teoría general de la relatividad. En esta teoría, creada por Einstein a principios del siglo XX, la gravedad es considerada como una propiedad de la geometría tetradimensional del espacio-tiempo, como algo parecido a la curvatura de una superficie esférica, generalizada a un número mayor de dimensiones. . La “curvatura” del espacio-tiempo está estrechamente relacionada con la distribución de la materia en él.

Todas las teorías cosmológicas aceptan que la gravedad es una propiedad de cualquier tipo de materia, manifestándose en todas partes del Universo, aunque de ninguna manera se supone que los efectos creados por la gravedad sean los mismos en todas partes. Por ejemplo, la constante gravitacional GRAMO(que discutiremos más adelante) puede variar según el lugar y la hora, aunque todavía no hay datos de observación directa que lo confirmen. Constante gravitacional GRAMO- una de las constantes físicas de nuestro mundo, al igual que la velocidad de la luz o la carga eléctrica de un electrón o un protón. Con la precisión con la que los métodos experimentales modernos permiten medir esta constante, su valor no depende del tipo de materia que crea la gravedad. Sólo importa la masa. La masa se puede entender de dos maneras: como una medida de la capacidad de atraer otros cuerpos (se entiende esta propiedad cuando se habla de masa pesada (gravitacional)) o como una medida de la resistencia de un cuerpo a los intentos de acelerarlo (para ponerlo en movimiento si el cuerpo está en reposo, detenerse si el cuerpo se mueve o cambiar su trayectoria), se refiere a esta propiedad de la masa cuando se habla de masa inercial. Intuitivamente, estos dos tipos de masa no parecen ser la misma propiedad de la materia, pero la teoría general de la relatividad postula su identidad y construye una imagen del mundo basada en este postulado.

La gravedad tiene otra característica; No parece haber manera concebible de librarse de los efectos de la gravedad excepto alejándose una distancia infinita de toda materia. Ninguna sustancia conocida tiene masa negativa, es decir propiedad de ser repelido por un campo gravitacional. Incluso la antimateria (positrones, antiprotones, etc.) tiene masa positiva. Es imposible deshacerse de la gravedad con la ayuda de algún tipo de pantalla, como con un campo eléctrico. Durante los eclipses lunares, la Luna está “protegida” por la Tierra de la atracción del Sol, y el efecto de tal protección se acumularía de un eclipse a otro, pero este no es el caso.

Historia de las ideas sobre la gravedad.

Como se muestra arriba, la gravedad es una de las interacciones más comunes de materia con materia y al mismo tiempo una de las más misteriosas y enigmáticas. Las teorías modernas no se han acercado mucho a explicar el fenómeno de la gravedad.

Sin embargo, la gravedad siempre ha estado explícita o implícitamente entrelazada con la cosmología, de modo que ambas son inseparables. Las primeras cosmologías, como las de Aristóteles y Ptolomeo, perduraron hasta el siglo XVIII. Debido en gran parte a la autoridad de estos pensadores, no eran más que una sistematización de las ideas ingenuas de los antiguos. En estas cosmologías, la materia se dividía en cuatro clases o "elementos": tierra, agua, aire y fuego (en orden de más pesado a más ligero). La palabra "gravedad" originalmente significaba simplemente "pesadez"; Los objetos compuestos por el elemento "tierra" tenían la propiedad de "pesadez" en mayor medida que los objetos compuestos por otros elementos. La ubicación natural de los objetos pesados ​​era el centro de la Tierra, que se consideraba el centro del universo. El elemento “fuego” fue el que tuvo la menor cantidad de “pesadez”; Además, el fuego se caracterizaba por una especie de gravedad negativa, cuyo efecto no se manifestaba en gravedad, sino en “levitación”. El lugar natural del fuego eran los límites exteriores de la parte terrestre del mundo. Versiones recientes de esta teoría postulaban la existencia de una quinta entidad (la "quintaesencia", a veces llamada "éter", que estaba libre de los efectos de la gravedad). También se postuló que los cuerpos celestes están compuestos de quintaesencia. Si el cuerpo terrenal de alguna manera no se encontraba en su lugar natural, entonces buscaba regresar allí a través del movimiento natural, que le es característico de la misma manera que un animal se caracteriza por un movimiento intencionado con la ayuda de sus piernas o alas. Lo anterior se aplica al movimiento de una piedra en el espacio, una burbuja en el agua y una llama en el aire.

Galileo (1564-1642), al estudiar el movimiento de los cuerpos bajo la influencia de la gravedad, descubrió que el período de oscilación de un péndulo no depende de si la desviación inicial del péndulo de la posición de equilibrio era grande o pequeña. Galileo también estableció experimentalmente que, en ausencia de resistencia del aire, los cuerpos ligeros y pesados ​​caen al suelo con la misma aceleración. (Aristóteles argumentó que los cuerpos pesados ​​caen más rápido que los ligeros, y cuanto más rápidos, más pesados ​​​​son). Finalmente, Galileo expresó la idea de la constancia de la aceleración de la gravedad y formuló afirmaciones que son esencialmente las predecesoras de las leyes de Newton. de movimiento. Fue Galileo el primero en comprender que para un cuerpo sobre el que no actúan fuerzas, el movimiento lineal uniforme es tan natural como el estado de reposo.

Le correspondió al brillante matemático inglés I. Newton (1643-1727) unir los fragmentos dispares y construir una teoría lógica y consistente. Estos fragmentos dispersos fueron creados gracias al esfuerzo de muchos investigadores. Aquí está la teoría heliocéntrica de Copérnico, percibida por Galileo, Kepler y otros como un modelo físico genuino del mundo; y las detalladas y precisas observaciones astronómicas de Brahe; y la expresión concentrada de estas observaciones en las tres leyes del movimiento planetario de Kepler; y el trabajo iniciado por Galileo para formular las leyes de la mecánica a partir de conceptos claramente definidos, así como de hipótesis y soluciones parciales a problemas encontrados por contemporáneos de Newton como H. Huygens, R. Hooke y E. Halley. Para lograr su magnífica síntesis, Newton necesitaba completar la creación de una nueva matemática, llamada cálculo diferencial e integral. Paralelamente a Newton, su contemporáneo G. Leibniz trabajó de forma independiente en la creación del cálculo diferencial e integral.

Aunque la anécdota de Voltaire sobre la manzana que cayó sobre la cabeza de Newton probablemente sea falsa, caracteriza hasta cierto punto el tipo de pensamiento que Newton demostró al abordar el problema de la gravedad. Newton planteó persistentemente las preguntas: “¿Es la fuerza que mantiene a la Luna en su órbita mientras se mueve alrededor de la Tierra la misma fuerza que hace que los cuerpos caigan a la superficie de la Tierra? ¿Qué intensidad tendría que ser la gravedad de la Tierra para doblar la órbita de la Luna como realmente lo hace? Para encontrar una respuesta a estas preguntas, Newton necesitaba, en primer lugar, definir el concepto de fuerza, que también abarcaría el factor que hace que un cuerpo se desvíe de su trayectoria de movimiento original, y no solo acelere o desacelere cuando se mueve hacia arriba o hacia abajo. . Newton también necesitaba saber exactamente el tamaño de la Tierra y la distancia entre la Tierra y la Luna. Supuso que la atracción creada por la gravedad disminuye al aumentar la distancia desde el cuerpo atractivo como el inverso del cuadrado de la distancia, es decir a medida que aumenta la distancia. La verdad de esta conclusión para las órbitas circulares puede deducirse fácilmente de las leyes de Kepler sin recurrir al cálculo diferencial. Finalmente, cuando en la década de 1660 Piccard realizó un estudio geodésico de las regiones del norte de Francia (uno de los primeros estudios geodésicos), pudo aclarar el valor de la longitud de un grado de latitud en la superficie terrestre, lo que lo convirtió en posible determinar con mayor precisión el tamaño de la Tierra y la distancia de la Tierra a la Luna. Las mediciones de Picard reforzaron aún más la creencia de Newton de que estaba en el camino correcto. Finalmente, en 1686-1687, en respuesta a una petición de la recién formada Royal Society, Newton publicó su famoso Principios matemáticos de la filosofía natural. (Philosophiae naturalis principio matemático), que marcó el nacimiento de la mecánica moderna. En esta obra, Newton formuló su famosa ley de gravitación universal; en notación algebraica moderna esta ley se expresa mediante la fórmula

Dónde F– la fuerza de atracción entre dos cuerpos materiales con masas METRO 1 y METRO 2, un R– la distancia entre estos cuerpos. Coeficiente GRAMO llamada constante gravitacional. En el sistema métrico, la masa se mide en kilogramos, la distancia en metros y la fuerza en newtons y la constante gravitacional. GRAMO tiene el significado GRAMO= 6,67259H 10 –11 m 3 H kg –1 H s –2 . La pequeñez de la constante gravitacional explica el hecho de que los efectos gravitacionales sólo se notan con una gran masa de cuerpos.

Utilizando métodos de análisis matemático, Newton demostró que un cuerpo esférico, por ejemplo la Luna, el Sol o un planeta, crea gravedad del mismo modo que un punto material situado en el centro de la esfera y que tiene una masa equivalente. El cálculo diferencial e integral permitió tanto al propio Newton como a sus seguidores resolver con éxito nuevas clases de problemas, por ejemplo, el problema inverso de determinar la fuerza a partir del movimiento desigual o curvilíneo de un cuerpo que se mueve bajo su influencia; predecir la velocidad y la posición de un cuerpo en cualquier momento del futuro, si se conoce la fuerza en función de la posición; resolver el problema de la fuerza total de atracción de cualquier cuerpo (no necesariamente esférico) en cualquier punto dado del espacio. Nuevas y potentes herramientas matemáticas han abierto el camino para resolver muchos problemas complejos que antes no tenían solución, no sólo en el campo gravitacional, sino también en otros campos.

Newton también demostró que, debido al período de rotación de 24 horas alrededor de su propio eje, la Tierra no debería tener una forma estrictamente esférica, sino algo aplanada. Las implicaciones de la investigación de Newton en esta área nos llevan al campo de la gravimetría, la ciencia que se ocupa de medir e interpretar la fuerza de gravedad en la superficie de la Tierra.

Acción de largo alcance.

Sin embargo, en newtoniano Principios hay un espacio. El hecho es que, habiendo definido la fuerza de la gravedad y dado una expresión matemática que la describe, Newton no explicó qué es la gravedad y cómo actúa. Preguntas que han causado y siguen causando mucha controversia desde el siglo XVIII. hasta hace poco, es la siguiente: ¿cómo un cuerpo situado en un lugar (por ejemplo, el Sol) atrae a un cuerpo (por ejemplo, la Tierra) situado en otro lugar, si no existe conexión material entre los cuerpos? ¿A qué velocidad viajan los efectos gravitacionales? ¿Instantáneamente? ¿A la velocidad de la luz y otras oscilaciones electromagnéticas o a alguna otra velocidad? Newton no creía en la posibilidad de acción a distancia; simplemente hacía cálculos como si la ley de la proporción inversa al cuadrado de la distancia fuera un hecho aceptado. Muchos, incluidos Leibniz, el obispo Berkeley y los seguidores de Descartes, estuvieron de acuerdo con el punto de vista newtoniano, pero estaban convencidos de que los fenómenos separados en el espacio de las causas que los causan son impensables sin algún tipo de agente físico mediador que complete la causa y -efecto relación entre ellos.

Posteriormente, todas estas y otras cuestiones fueron heredadas por teorías similares que explicaban la propagación de la luz. El medio luminoso se llamó éter y, siguiendo a los filósofos anteriores, en particular a Descartes, los físicos llegaron a la conclusión de que las fuerzas gravitacionales (así como las eléctricas y magnéticas) se transmiten como una especie de presión en el éter. Y sólo cuando todos los intentos de formular una teoría coherente del éter fracasaron, quedó claro que, aunque el éter proporcionaba una respuesta a la pregunta de cómo se lleva a cabo la acción a distancia, esta respuesta no era correcta.

Teoría de campos y relatividad.

A A. ​​Einstein (1879-1955) le tocó reunir fragmentos dispersos de teorías, expulsar el éter y postular que en realidad no existe ni el espacio absoluto ni el tiempo absoluto, ya que ningún experimento confirma su existencia. En esto su papel fue similar al de Newton. Para crear su teoría, Einstein, como alguna vez Newton, necesitaba nuevas matemáticas: el análisis tensorial.

Lo que Einstein pudo hacer es, en cierta medida, consecuencia de la nueva forma de pensar que se desarrolló a lo largo del siglo XIX. y asociado con el surgimiento del concepto de campo. Un campo, en el sentido en que un físico teórico moderno usa este término, es una región del espacio idealizado en la que, al indicar un determinado sistema de coordenadas, se especifican las posiciones de los puntos junto con una cantidad física o algún conjunto de cantidades dependiendo de estas posiciones. Al pasar de un punto en el espacio a otro vecino, debe disminuir o aumentar suavemente (continuamente), y también puede cambiar con el tiempo. Por ejemplo, la velocidad del agua en un río varía tanto con la profundidad como de una orilla a otra; la temperatura en la habitación cerca de la estufa es más alta; la intensidad (brillo) de la iluminación disminuye al aumentar la distancia desde la fuente de luz. Todos estos son ejemplos de campos. Los físicos consideran que los campos son cosas reales. En apoyo de su punto de vista, apelan al argumento físico: la percepción de la luz, el calor o la carga eléctrica es tan real como la percepción de un objeto físico, de cuya existencia todo el mundo está convencido porque puede ser tocado, sentido o visto. Además, experimentos, por ejemplo, con limaduras de hierro esparcidas cerca de un imán, su alineación según un determinado sistema de líneas curvas hace que el campo magnético sea directamente perceptible hasta tal punto que nadie dudará de que hay "algo" alrededor del imán incluso después de retirar las limaduras de hierro. Las “líneas de campo magnético”, como las llamó Faraday, forman un campo magnético.

Hasta ahora hemos evitado mencionar el campo gravitacional. Aceleración de la gravedad gramo en la superficie de la Tierra, que cambia de un punto a otro de la superficie de la Tierra y disminuye con la altura, se encuentra dicho campo. Pero el gran avance que hizo Einstein no fue manipular el campo gravitacional de nuestra experiencia cotidiana.

En lugar de seguir a Fitzgerald y Lorentz y considerar la interacción entre el ubicuo éter y las varas de medir y los relojes que se mueven a través de él, Einstein introdujo un postulado físico según el cual cualquier observador A Quien mide la velocidad de la luz con varas de medir y un reloj que lleva consigo obtendrá invariablemente el mismo resultado. C= 3H 10 8 m/s no importa qué tan rápido se mueva el observador; las varas de medir de cualquier otro observador EN, en movimiento relativo A con velocidad v, mirará al observador A reducido por tiempos; reloj de observador EN mirará al observador A caminar varias veces más lento; relaciones entre observadores A Y EN son exactamente recíprocos, por lo que las varas de medir del observador A y su reloj será para el observador EN respectivamente, igualmente más cortos y moviéndose más lentamente; Cada uno de los observadores puede considerarse inmóvil y el otro en movimiento. Otra consecuencia de la teoría parcial (especial) de la relatividad fue que la masa metro cuerpo moviéndose a gran velocidad v en relación con el observador, aumenta (para el observador) y se vuelve igual a , donde metro 0 – masa del mismo cuerpo, que se mueve muy lentamente con respecto al observador. El aumento de la masa inercial de un cuerpo en movimiento significó que no sólo la energía del movimiento (energía cinética), sino toda la energía tiene masa inercial y que si la energía tiene masa inercial, entonces también tiene masa pesada y, por tanto, está sujeta a efectos gravitacionales. Además, como ya es bien sabido, en determinadas condiciones la masa puede convertirse en energía en procesos nucleares. (Probablemente sería más exacto hablar de liberación de energía). Si las suposiciones aceptadas son correctas (y ahora tenemos todas las razones para tal confianza), entonces, por lo tanto, masa y energía son aspectos diferentes de la misma esencia más fundamental. .

La fórmula anterior también indica que ni un solo cuerpo material ni un solo objeto portador de energía (por ejemplo, una onda) puede moverse en relación con el observador más rápido que la velocidad de la luz. Con, porque de lo contrario, tal movimiento requeriría infinitamente más energía. En consecuencia, los efectos gravitacionales deben propagarse a la velocidad de la luz (los argumentos a favor de esto se dieron incluso antes de la creación de la teoría de la relatividad). Posteriormente se descubrieron ejemplos de tales fenómenos gravitacionales y se incluyeron en la teoría general.

En el caso del movimiento relativo uniforme y rectilíneo, las contracciones observadas de las varillas de medición y la desaceleración del reloj conducen a la teoría de la relatividad especial. Posteriormente, los conceptos de esta teoría se generalizaron al movimiento relativo acelerado, lo que requirió la introducción de otro postulado: el llamado principio de equivalencia, que permitió incluir en el modelo la gravedad, que estaba ausente en la teoría de la relatividad parcial.

Durante mucho tiempo se creyó y a finales del siglo XIX se hicieron mediciones muy cuidadosas. El físico húngaro L. Eotvos confirmó que, dentro de los límites del error experimental, las masas pesadas e inertes son numéricamente iguales. (Recuerde que la masa pesada de un cuerpo sirve como medida de la fuerza con la que este cuerpo atrae a otros cuerpos, mientras que la masa inercial es una medida de la resistencia del cuerpo a la aceleración). Al mismo tiempo, la aceleración de los cuerpos en caída libre sería No serían completamente independientes de su masa si la inercia y los pesos corporales elevados no fueran absolutamente iguales. Einstein postuló que estos dos tipos de masa, que parecen diferentes porque se miden en experimentos diferentes, en realidad son la misma cosa. De ello se deduce inmediatamente que no existe diferencia física entre la fuerza de gravedad, que sentimos en las plantas de nuestros pies, y la fuerza de inercia, que nos arroja hacia atrás en el asiento cuando un automóvil acelera, o nos lanza hacia adelante cuando presionamos. los frenos. Imaginemos mentalmente (como lo hizo Einstein) una habitación cerrada, como un ascensor o una nave espacial, dentro de la cual podemos estudiar el movimiento de los cuerpos. En el espacio exterior, a una distancia suficientemente grande de cualquier estrella o planeta masivo para que su gravedad no afecte a los cuerpos en esta habitación cerrada, cualquier objeto liberado de las manos no caería al suelo, sino que continuaría flotando en el aire. , moviéndose en la misma dirección en la que se movía cuando fue liberado de sus manos. Todos los objetos tendrían masa pero no peso. En un campo gravitacional cerca de la superficie de la Tierra, los cuerpos tienen masa y peso. Si los sueltas, caen al suelo. Pero si, por ejemplo, el ascensor cayera libremente, sin encontrar ninguna resistencia, entonces los objetos en el ascensor le parecerían ingrávidos al observador en el ascensor, y si soltara algún objeto, no caería al suelo. El resultado sería el mismo que si todo sucediera en el espacio exterior lejos de atraer cuerpos, y ningún experimento pudiera mostrar al observador que se encuentra en estado de caída libre. Al mirar por la ventana y ver la Tierra en algún lugar muy por debajo de él, el observador podría decir que la Tierra corre hacia él. Sin embargo, desde el punto de vista de un observador en la Tierra, tanto el ascensor como todos los objetos que contiene caen con la misma rapidez, por lo que los objetos que caen no se quedan atrás ni delante del ascensor y, por lo tanto, no se acercan a su piso, hacia el cual ellos caen.

Ahora imaginemos una nave espacial que es elevada al espacio por un vehículo de lanzamiento a una velocidad cada vez mayor. Si un astronauta en una nave espacial suelta un objeto de sus manos, entonces el objeto (como antes) continuará moviéndose por el espacio a la velocidad con la que fue liberado, pero como el piso de la nave espacial ahora se mueve acelerado hacia el objeto, Todo parecerá como si el objeto fuera a caer. Además, el astronauta sentiría una fuerza actuando sobre sus piernas y podría interpretarla como la fuerza de la gravedad, y ningún experimento que pudiera realizar mientras estuviera en una nave espacial en ascenso contradiría tal interpretación.

El principio de equivalencia de Einstein simplemente equipara estas dos situaciones aparentemente completamente diferentes y establece que la gravedad y las fuerzas de inercia son la misma cosa. La principal diferencia es que en una región suficientemente grande, la fuerza de inercia (como la fuerza centrífuga) puede eliminarse mediante una transformación adecuada del sistema de referencia (por ejemplo, la fuerza centrífuga sólo actúa en un sistema de coordenadas giratorio y puede eliminarse mediante moverse a un sistema de referencia no giratorio). En cuanto a la fuerza de gravedad, al pasar a otro sistema de referencia (caída libre), solo es posible deshacerse de ella localmente. Al imaginar mentalmente toda la Tierra como un todo, preferimos considerarla inmóvil, creyendo que los cuerpos ubicados en la superficie de la Tierra se ven afectados por fuerzas gravitacionales y no por fuerzas de inercia. De lo contrario, tendríamos que suponer que la superficie de la Tierra se acelera hacia afuera en todos sus puntos y que la Tierra, al expandirse como un globo inflado, presiona las plantas de nuestros pies. Este punto de vista, bastante aceptable desde el punto de vista de la dinámica, es incorrecto desde el punto de vista de la geometría ordinaria. Sin embargo, en el marco de la teoría general de la relatividad, ambos puntos de vista son igualmente aceptables.

La geometría resultante de la medición de longitudes e intervalos de tiempo, libremente transformable de un marco de referencia acelerado a otro, resulta ser una geometría curva, muy similar a la geometría de las superficies esféricas, pero generalizada al caso de cuatro dimensiones -tres espacial y un tiempo, de la misma manera que en la teoría especial de la relatividad. La curvatura o deformación del espacio-tiempo no es solo una figura retórica, sino algo más, ya que está determinada por el método de medir distancias entre puntos y la duración de los intervalos de tiempo entre eventos en estos puntos. La mejor manera de demostrar que la curvatura del espacio-tiempo es un efecto físico real es con algunos ejemplos.

Según la teoría de la relatividad, un rayo de luz que pasa cerca de una gran masa se desvía. Esto sucede, por ejemplo, cuando un rayo de luz procedente de una estrella lejana pasa cerca del borde del disco solar. Pero un rayo de luz curvo sigue siendo la distancia más corta desde la estrella hasta el ojo del observador. Esta afirmación es cierta en dos sentidos. En la notación tradicional de las matemáticas relativistas, un segmento de recta dS, que separa dos puntos vecinos, se calcula utilizando el teorema de Pitágoras de la geometría euclidiana ordinaria, es decir según la fórmula dS 2 = dx 2 + dy 2 + dz 2. Un punto en el espacio junto con un momento en el tiempo se llama evento, y la distancia en el espacio-tiempo que separa dos eventos se llama intervalo. Para determinar el intervalo entre dos eventos, la dimensión del tiempo t se combina con tres coordenadas espaciales X, y, z de la siguiente manera. Diferencia horaria entre dos eventos. dt convertido a distancia espacial Con h dt multiplicado por la velocidad de la luz Con(constante para todos los observadores). El resultado obtenido debería ser compatible con la transformación de Lorentz, de la que se deduce que la vara de medir de un observador en movimiento se contrae y el reloj se ralentiza según la expresión . La transformación de Lorentz también debería ser aplicable en el caso límite en el que el observador se mueve con la onda de luz y su reloj está detenido (es decir, dt= 0), y él mismo no se considera en movimiento (es decir, dS= 0), entonces

(Intervalo) 2 = dS 2 = dx 2 + dy 2 + dz 2 – (C h dt) 2 .

La característica principal de esta fórmula es que el signo del término temporal es opuesto al signo de los términos espaciales. Además, a lo largo del haz de luz para todos los observadores que se mueven junto con el haz, tenemos dS 2 = 0 y, según la teoría de la relatividad, todos los demás observadores deberían haber obtenido el mismo resultado. En este primer sentido (espacio-temporal) dS– distancia mínima espacio-temporal. Pero en el segundo sentido, dado que la luz viaja por el camino que requiere menos tiempo para llegar a su destino final según cualquier horas, los valores numéricos de los intervalos espaciales y temporales son mínimos para el haz de luz.

Todas las consideraciones anteriores se refieren a acontecimientos separados sólo por pequeñas distancias y tiempos; en otras palabras, dx, dy, dz Y dt– pequeñas cantidades. Pero los resultados se pueden generalizar fácilmente a trayectorias extendidas utilizando el método de cálculo integral, cuya esencia es la suma de todos estos intervalos infinitesimales a lo largo de todo el camino de un punto a otro.

Razonando más, imaginemos mentalmente el espacio-tiempo dividido en celdas de cuatro dimensiones, del mismo modo que un mapa bidimensional se divide en cuadrados bidimensionales. El lado de una celda de cuatro dimensiones es igual a una unidad de tiempo o distancia. En un espacio libre de campo, la cuadrícula está formada por líneas rectas que se cruzan en ángulo recto, pero en un campo gravitacional cerca de la masa, las líneas de la cuadrícula están dobladas, aunque también se cruzan en ángulo recto, como los paralelos y meridianos de un globo terráqueo. En este caso, las líneas de la cuadrícula aparecen curvadas sólo para un observador externo cuyo número de dimensiones es mayor que el número de mediciones de la cuadrícula. Existimos en un espacio tridimensional y cuando miramos un mapa o diagrama, podemos percibirlo en tres dimensiones. Un sujeto situado en esta cuadrícula, por ejemplo una criatura microscópica sobre un globo, que no tiene idea de lo que es arriba o abajo, no puede percibir la curvatura del globo directamente y tendría que tomar medidas y ver qué tipo de geometría surge de la totalidad de las dimensiones resultantes, ya sea geometría euclidiana, correspondiente a una hoja de papel plana, o geometría curva, correspondiente a la superficie de una esfera o alguna otra superficie curva. De la misma manera, no podemos ver la curvatura del espacio-tiempo que nos rodea, pero analizando los resultados de nuestras mediciones podemos descubrir propiedades geométricas especiales que son exactamente similares a la curvatura real.

Ahora imagina un enorme triángulo en el espacio libre, cuyos lados son tres líneas rectas. Si se coloca una masa dentro de dicho triángulo, entonces el espacio (es decir, la cuadrícula de coordenadas de cuatro dimensiones que revela su estructura geométrica) se inflará ligeramente de modo que la suma de los ángulos interiores del triángulo será mayor que en ausencia de masa. De manera similar, puedes imaginar un círculo gigante en el espacio libre, cuya longitud y diámetro has medido con mucha precisión. Descubriste que la relación entre la circunferencia y el diámetro es igual al número pag(si el espacio libre es euclidiano). Coloca una masa grande en el centro del círculo y repite las medidas. La relación entre la circunferencia y el diámetro se hará más pequeña. pag, aunque la varilla de medición (si se ve desde cierta distancia) parecerá contraerse tanto cuando se coloca a lo largo de la circunferencia como cuando se coloca a lo largo del diámetro, la magnitud de las contracciones en sí será diferente.

En geometría curvilínea, una curva que conecta dos puntos y es la más corta entre todas las curvas de este tipo se llama geodésica. En la geometría curvilínea de cuatro dimensiones de la relatividad general, las trayectorias de los rayos de luz forman una clase de geodésicas. Resulta que la trayectoria de cualquier partícula libre (que no se ve afectada por ninguna fuerza de contacto) también es geodésica, pero de una clase más general. Por ejemplo, un planeta que se mueve libremente en su órbita alrededor del Sol se mueve a lo largo de una geodésica de la misma manera que el ascensor en caída libre del ejemplo analizado anteriormente. Las geodésicas son los análogos espacio-temporales de las líneas rectas en la mecánica newtoniana. Los cuerpos simplemente se mueven a lo largo de sus trayectorias curvas naturales (las líneas de menor resistencia), de modo que no hay necesidad de invocar la "fuerza" para explicar este comportamiento del cuerpo. Los cuerpos ubicados en la superficie de la Tierra están sujetos a la fuerza del contacto directo con la Tierra, y desde este punto de vista podemos suponer que la Tierra los empuja fuera de las órbitas geodésicas. En consecuencia, las trayectorias de los cuerpos en la superficie terrestre no son geodésicas.

Así, la gravedad se redujo a una propiedad geométrica del espacio físico y el campo gravitacional fue reemplazado por un "campo métrico". Como otros campos, un campo métrico es un conjunto de números (diez en total) que varían de un punto a otro y juntos describen la geometría local. En particular, utilizando estos números se puede determinar cómo y en qué dirección se curva el campo métrico.

Consecuencias de la teoría general de la relatividad.

Otra predicción de la relatividad general resultante del principio de equivalencia es el llamado corrimiento al rojo gravitacional, es decir una disminución en la frecuencia de la radiación que nos llega desde un área con un potencial gravitacional más bajo. Aunque existen numerosas sugerencias en la literatura de que la luz desplazada al rojo fue emitida desde la superficie de estrellas superdensas, todavía no hay pruebas convincentes de ello y la cuestión sigue abierta. El efecto de tal desplazamiento se observó realmente en condiciones de laboratorio, entre la cima y la base de la torre. Estos experimentos utilizaron el campo gravitacional de la Tierra y la radiación gamma estrictamente monocromática emitida por átomos unidos en una red cristalina (el efecto Mössbauer). Para explicar este fenómeno, la forma más sencilla es recurrir a un hipotético ascensor, en el que se coloca una fuente de luz en la parte superior y un receptor en la parte inferior, o viceversa. El desplazamiento observado coincide exactamente con el desplazamiento Doppler, correspondiente a la velocidad adicional del receptor en el momento de la llegada de la señal en comparación con la velocidad de la fuente en el momento de la emisión de la señal. Esta velocidad extra se debe a la aceleración mientras la señal está en tránsito.

Otra predicción de la relatividad general aceptada casi de inmediato se refiere al movimiento del planeta Mercurio alrededor del Sol (y, en menor medida, al movimiento de otros planetas). Perihelio de la órbita de Mercurio, es decir el punto de su órbita en el que el planeta está más cerca del Sol se desplaza 574I por siglo, completando una revolución completa en 226.000 años. La mecánica newtoniana, teniendo en cuenta la acción gravitacional de todos los planetas conocidos, pudo explicar el desplazamiento del perihelio en sólo 532І por siglo. La diferencia de 42 segundos de arco, aunque pequeña, sigue siendo mucho mayor que cualquier posible error y ha atormentado a los astrónomos durante casi un siglo. La relatividad general predijo este efecto casi exactamente.

Renacimiento de las opiniones de Mach sobre la inercia.

E. Mach (1838-1916), al igual que Berkeley, el joven contemporáneo de Newton, se planteó repetidamente la siguiente pregunta: “¿Qué explica la inercia? ¿Por qué ocurre una reacción centrífuga cuando un cuerpo gira? En busca de una respuesta a estas preguntas, Mach sugirió que la inercia se debe a la coherencia gravitacional del Universo. Cada partícula de materia está unida a todas las demás materias del Universo mediante enlaces gravitacionales, cuya intensidad es proporcional a su masa. Por tanto, cuando una fuerza aplicada a una partícula la acelera, los enlaces gravitacionales del Universo en su conjunto resisten esta fuerza, creando una fuerza de inercia de igual magnitud y dirección opuesta. Posteriormente, la cuestión planteada por Mach revivió y adquirió un nuevo giro: si no hay movimiento absoluto ni aceleración lineal absoluta, ¿es posible entonces excluir la rotación absoluta? La situación es tal que la rotación relativa al mundo exterior puede detectarse en un laboratorio aislado sin referencia directa al mundo exterior. Esto se puede hacer mediante fuerzas centrífugas (que obligan a la superficie del agua en un cubo giratorio a adoptar una forma cóncava) y fuerzas de Coriolis (que crean una curvatura aparente de la trayectoria del cuerpo en un sistema de coordenadas giratorio. Por supuesto, imaginando un pequeño cuerpo giratorio "Es incomparablemente más fácil que un universo en rotación. Pero la pregunta es la siguiente: si el resto del universo desapareciera, ¿cómo podríamos juzgar si un cuerpo gira "absolutamente"? ¿Permanecería cóncava la superficie del agua en el cubo? ¿Seguiría siendo cóncava la superficie del agua en el cubo? ¿El peso crea tensión en la cuerda? Mach creía que las respuestas a estas preguntas debían ser negativas. Dado que la gravedad y la inercia están interrelacionadas, uno esperaría que los cambios en la densidad o distribución de la materia distante afectaran de alguna manera el valor de la constante gravitacional. GRAMO. Por ejemplo, si el Universo se está expandiendo, entonces el valor GRAMO debería cambiar lentamente con el tiempo. Cambio de valor GRAMO podría afectar los períodos de oscilación del péndulo y la revolución de los planetas alrededor del Sol. Estos cambios sólo pueden detectarse midiendo intervalos de tiempo utilizando relojes atómicos, cuya velocidad no depende de GRAMO.

Medición de la constante gravitacional.

Determinación experimental de la constante gravitacional. GRAMO nos permite establecer un puente entre los aspectos teóricos y abstractos de la gravedad como atributo universal de la materia y la cuestión más terrenal de su localización y evaluación de la masa de materia que crea efectos gravitacionales. La última operación a veces se llama pesaje. Desde un punto de vista teórico, ya hemos visto que GRAMO Es una de las constantes fundamentales de la naturaleza y, por lo tanto, es de suma importancia para la teoría física. Pero la magnitud GRAMO También hay que saberlo si queremos detectar y “pesar” la materia en función del efecto gravitacional que crea.

Según la ley de gravitación universal de Newton, la aceleración de cualquier cuerpo de prueba en el campo gravitacional de otro cuerpo con masa metro viene dada por la fórmula gramo = GM/r 2 donde r– distancia del cuerpo con masa metro. Factores en ecuaciones astronómicas de movimiento. GRAMO Y metro incluido sólo en forma de obra GM, pero nunca se incluyen por separado. Esto significa que la masa metro, que crea aceleración, sólo puede estimarse si se conoce el valor GRAMO. Pero a partir de las relaciones de masa es posible, comparando las aceleraciones que producen, expresar las masas de los planetas y del Sol en masas terrestres. De hecho, si dos cuerpos crean aceleraciones gramo 1 y gramo 2, entonces la relación de sus masas es metro 1 /metro 2 = gramo 1 r 1 2 /gramo 2 r 2 2 . Esto permite expresar las masas de todos los cuerpos celestes a través de la masa de un cuerpo seleccionado, por ejemplo la Tierra. Este procedimiento equivale a elegir la masa de la Tierra como estándar de masa. Para pasar de este procedimiento al sistema de unidades centímetro-gramo-segundo, es necesario conocer la masa de la Tierra en gramos. Si se conoce, entonces podemos calcular GRAMO, habiendo encontrado el trabajo GM de cualquier ecuación que describa los efectos gravitacionales creados por la Tierra (por ejemplo, el movimiento de la Luna o de un satélite artificial de la Tierra, las oscilaciones de un péndulo, la aceleración de un cuerpo en caída libre). Y viceversa, si GRAMO se puede medir de forma independiente, entonces el producto GM, incluido en todas las ecuaciones de movimiento de cuerpos celestes, dará la masa de la Tierra. Estas consideraciones permitieron estimar experimentalmente GRAMO. Un ejemplo es el famoso experimento de Cavendish con balanzas de torsión, llevado a cabo en 1798. La instalación consistía en dos pequeñas masas en los extremos de una varilla equilibrada, unidas en el medio a un largo hilo de suspensión de barra de torsión. Otras dos masas más grandes se montan sobre un soporte giratorio para poder acercarlas a las masas pequeñas. La atracción que actúan las masas más grandes sobre las más pequeñas, aunque mucho más débil que la atracción de una masa tan grande como la Tierra, hace girar la varilla sobre la que están fijadas las masas pequeñas y tuerce el hilo de la suspensión hasta un ángulo que puede medirse. Luego, acercando masas más grandes a masas más pequeñas en el otro lado (de modo que cambie la dirección de la atracción), se puede duplicar el desplazamiento y, por tanto, aumentar la precisión de la medición. Se supone que el módulo de elasticidad torsional del hilo es conocido, ya que puede medirse fácilmente en el laboratorio. Por tanto, midiendo el ángulo de torsión del hilo, es posible calcular la fuerza de atracción entre las masas.

Literatura:

Fock V.A. Teoría del espacio, tiempo y gravedad.. Moscú, 1961.
Zeldovich Ya.B., Novikov I.D. La teoría de la gravedad y la evolución de las estrellas.. Moscú, 1971.
Weiskopf W. La física en el siglo XX.. Moscú, 1977.
Albert Einstein y la teoría de la gravedad.. Moscú, 1979.