Gravitáció. Gravitáció Einstein elméletének kísérleti tesztje

Általában Einstein általános relativitáselmélete írja le. A kvantumhatárban a gravitációs kölcsönhatást állítólag a gravitáció kvantumelmélete írja le, amelyet még nem fejlesztettek ki.

A gravitáció rendkívül fontos szerepet játszik az Univerzum szerkezetében és evolúciójában (kapcsolatot teremt az Univerzum sűrűsége és tágulási sebessége között), meghatározza a csillagászati ​​rendszerek egyensúlyának és stabilitásának kulcsfontosságú feltételeit. Gravitáció nélkül nem lennének bolygók, csillagok, galaxisok vagy fekete lyukak az Univerzumban.

Gravitációs vonzás

A gravitáció törvénye

Az univerzális gravitáció törvénye az inverz négyzettörvény egyik alkalmazása, amely a sugárzás tanulmányozásában is megtalálható (lásd például a Fénynyomást), és egyenes következménye a sugárzás területének kvadratikus növekedésének. a növekvő sugarú gömb, ami bármely egységnyi terület hozzájárulásának négyzetes csökkenéséhez vezet a teljes gömb területéhez.

A gravitációs tér, akárcsak a gravitációs tér, potenciális. Ez azt jelenti, hogy bevezetheti egy pár test gravitációs vonzásának potenciális energiáját, és ez az energia nem változik a testek zárt hurok mentén történő mozgatása után. A gravitációs tér potenciálja magába foglalja a kinetikus és potenciális energia összegének megmaradásának törvényét, és a testek gravitációs térben történő mozgásának vizsgálatakor gyakran jelentősen leegyszerűsíti a megoldást. A newtoni mechanika keretein belül a gravitációs kölcsönhatás nagy hatótávolságú. Ez azt jelenti, hogy bármilyen tömegű test is mozog, a gravitációs potenciál a tér bármely pontján csak a test adott pillanatban elfoglalt helyzetétől függ.

A nagy űrobjektumok - bolygók, csillagok és galaxisok hatalmas tömeggel rendelkeznek, és ezért jelentős gravitációs mezőket hoznak létre.

A gravitáció a leggyengébb kölcsönhatás. Mivel azonban minden távolságra hat, és minden tömeg pozitív, ennek ellenére nagyon fontos erő az Univerzumban. Különösen kicsi a kozmikus léptékű testek közötti elektromágneses kölcsönhatás, mivel ezeknek a testeknek a teljes elektromos töltése nulla (az anyag egésze elektromosan semleges).

Ezenkívül a gravitáció, más kölcsönhatásoktól eltérően, univerzális hatást gyakorol minden anyagra és energiára. Nem fedeztek fel olyan objektumot, amelynek egyáltalán nem lenne gravitációs kölcsönhatása.

Globális jellegéből adódóan a gravitáció felelős olyan nagy léptékű hatásokért, mint a galaxisok felépítése, a fekete lyukak és az Univerzum tágulása, valamint az elemi csillagászati ​​jelenségekért - a bolygók keringése, valamint a bolygó felszínéhez való egyszerű vonzásért. A Föld és a testek bukása.

A gravitáció volt az első kölcsönhatás, amelyet a matematikai elmélet ír le. Arisztotelész (Kr. e. IV. század) úgy vélte, hogy a különböző tömegű tárgyak különböző sebességgel esnek. És csak jóval később (1589) Galileo Galilei kísérletileg megállapította, hogy ez nem így van - ha megszűnik a légellenállás, minden test egyformán gyorsul. Isaac Newton egyetemes gravitációs törvénye (1687) jól leírta a gravitáció általános viselkedését. 1915-ben Albert Einstein megalkotta az általános relativitáselméletet, amely pontosabban írja le a gravitációt a téridő geometriájával.

Videó a témáról

Az égi mechanika és néhány feladata

Az égi mechanika legegyszerűbb problémája két pont vagy gömb alakú test gravitációs kölcsönhatása üres térben. Ezt a problémát a klasszikus mechanika keretein belül analitikusan, zárt formában oldják meg; megoldásának eredményét gyakran Kepler három törvénye formájában fogalmazzák meg.

A kölcsönható testek számának növekedésével a feladat drámaian bonyolultabbá válik. Így a már híres háromtest-probléma (vagyis három nem nulla tömegű test mozgása) általános formában nem oldható meg analitikusan. Numerikus megoldásnál a megoldások instabilitása a kezdeti feltételekhez képest elég gyorsan fellép. Ha a Naprendszerre alkalmazzuk, ez az instabilitás nem teszi lehetővé, hogy pontosan megjósoljuk a bolygók mozgását százmillió évnél nagyobb léptékben.

Egyes speciális esetekben közelítő megoldást találhatunk. A legfontosabb az az eset, amikor egy test tömege lényegesen nagyobb, mint a többi test tömege (például a Naprendszer és a Szaturnusz gyűrűinek dinamikája). Ebben az esetben első közelítésként feltételezhetjük, hogy a fénytestek nem lépnek kölcsönhatásba egymással, és Kepleri pályákon mozognak a hatalmas test körül. A köztük lévő kölcsönhatások a perturbációelmélet keretein belül figyelembe vehetőek és időbeli átlagolhatók. Ebben az esetben nem triviális jelenségek léphetnek fel, mint például rezonanciák, attraktorok, káosz stb. Az ilyen jelenségek egyértelmű példája a Szaturnusz gyűrűinek összetett szerkezete.

Annak ellenére, hogy megpróbálták pontosan leírni egy nagyszámú, megközelítőleg azonos tömegű vonzó testből álló rendszer viselkedését, ez a dinamikus káosz jelensége miatt nem valósítható meg.

Erős gravitációs mezők

Erős gravitációs mezőkben (valamint a gravitációs térben relativisztikus sebességgel történő mozgáskor) kezdenek megjelenni az általános relativitáselmélet (GTR) hatásai:

• a téridő geometriájának megváltoztatása;
  • ennek következtében a gravitációs törvény eltérése a newtonitól;
  • és szélsőséges esetekben - fekete lyukak megjelenése;
• a gravitációs zavarok véges terjedési sebességével összefüggő potenciálok késése;
  • ennek következtében a gravitációs hullámok megjelenése;
• nemlinearitási hatások: a gravitáció hajlamos önmagával kölcsönhatásba lépni, így az erős mezők szuperpozíciójának elve már nem állja meg a helyét.

Gravitációs sugárzás

Az általános relativitáselmélet egyik fontos előrejelzése a gravitációs sugárzás, amelynek jelenlétét 2015-ben közvetlen megfigyelések is megerősítették. Korábban azonban komoly közvetett bizonyítékok szóltak a létezéséről, nevezetesen: energiaveszteség kompakt gravitációs objektumokat (például neutroncsillagokat vagy fekete lyukakat) tartalmazó közeli kettős rendszerekben, amelyeket 1979-ben fedeztek fel a híres PSR B1913+16 rendszerben. (Hulse-Taylor pulzár) - jó összhangban vannak az általános relativitáselmélet modelljével, amelyben ezt az energiát pontosan a gravitációs sugárzás viszi el.

Gravitációs sugárzást csak változó kvadrupol vagy annál nagyobb többpólusú nyomatékú rendszerek képesek előállítani, ez a tény arra utal, hogy a legtöbb természetes forrás gravitációs sugárzása irányított, ami jelentősen megnehezíti annak észlelését. Gravitációs erő n (\displaystyle n)-mezőforrás arányos (v / c) 2 n + 2 (\displaystyle (v/c)^(2n+2)), ha a többpólus elektromos típusú, és (v / c) 2 n + 4 (\displaystyle (v/c)^(2n+4))- ha a multipólus mágneses típusú, hol v (\displaystyle v) a források jellemző mozgási sebessége a sugárzó rendszerben, és c (\displaystyle c)- fénysebesség vákuumban. Így a domináns momentum az elektromos típusú kvadrupólmomentum lesz, és a megfelelő sugárzás teljesítménye egyenlő:

Ahol Q i j (\displaystyle Q_(ij))- a sugárzó rendszer tömegeloszlásának kvadrupolmomentumtenzora. Állandó G c 5 = 2,76 × 10 − 53 (\displaystyle (\frac (G)(c^(5)))=2,76\x10^(-53))(1/W) lehetővé teszi a sugárzási teljesítmény nagyságrendjének becslését.

A gravitáció finom hatásai

A tér görbületének mérése a Föld pályáján (művész rajza)

A gravitációs vonzás és az idődilatáció klasszikus hatásai mellett az általános relativitáselmélet a gravitáció egyéb megnyilvánulásainak létezését is előrevetíti, amelyek földi körülmények között nagyon gyengék, ezért kimutatásuk és kísérleti igazolásuk nagyon nehézkes. Egészen a közelmúltig úgy tűnt, hogy e nehézségek leküzdése meghaladja a kísérletezők képességeit.

Közülük különösen az inerciális referenciakeretek ellenállását (vagy a Lense-Thirring effektust) és a gravitomágneses teret nevezhetjük meg. 2005-ben a NASA robotizált Gravity Probe B egy példátlan precíziós kísérletet hajtott végre, hogy megmérje ezeket a hatásokat a Föld közelében. A kapott adatok feldolgozása 2011 májusáig megtörtént, és megerősítette az inerciális vonatkoztatási rendszerek geodéziai precessziója és légellenállási hatásainak fennállását és nagyságát, bár az eredetileg feltételezettnél valamivel kisebb pontossággal.

A mérési zaj elemzésére és kivonására irányuló intenzív munka után a küldetés végeredményét a NASA-TV 2011. május 4-i sajtótájékoztatóján jelentették be, majd a Physical Review Letters-ben tették közzé. A geodéziai precesszió mért értéke az volt −6601,8±18,3 ezredmásodpercívek évente, és az elragadó hatás - −37,2±7,2 ezredmásodpercívek évente (hasonlítsa össze a −6606,1 mas/év és −39,2 mas/év elméleti értékekkel).

Klasszikus gravitációs elméletek

Tekintettel arra, hogy a gravitáció kvantumhatásai a legszélsőségesebb és legszélsőségesebb megfigyelési körülmények között is rendkívül kicsik, még mindig nincsenek megbízható megfigyelések róluk. Az elméleti becslések azt mutatják, hogy az esetek túlnyomó többségében a gravitációs kölcsönhatás klasszikus leírására szorítkozhatunk.

Létezik egy modern kanonikus klasszikus gravitációs elmélet - az általános relativitáselmélet, és számos tisztázó hipotézis és elmélet, amelyek különböző fejlettségűek, és versengenek egymással. Mindezek az elméletek nagyon hasonló előrejelzéseket adnak azon a közelítésen belül, amelyben a kísérleti teszteket jelenleg végzik. Az alábbiakban bemutatunk néhány alapvető, leginkább kidolgozott vagy ismert gravitációs elméletet.

Általános relativitáselmélet

Az általános relativitáselméletet azonban egészen a közelmúltig (2012-ig) kísérletileg megerősítették. Ezen túlmenően a gravitációelmélet megfogalmazásának Einstein-féle, de a modern fizika szabványos megközelítése számos alternatív megközelítése olyan eredményhez vezet, amely egybeesik az általános relativitáselmélettel az alacsony energiájú közelítésben, amely jelenleg az egyetlen, amely kísérleti igazolásra hozzáférhető.

Einstein-Cartan elmélet

Az egyenletek hasonló két osztályra osztása az RTG-ben is előfordul, ahol a második tenzoregyenletet vezetik be, hogy figyelembe vegyék a nemeuklideszi tér és a Minkowski-tér közötti kapcsolatot. A Jordan-Brans-Dicke elméletben a dimenzió nélküli paraméter jelenlétének köszönhetően lehetővé válik annak kiválasztása, hogy az elmélet eredményei egybeesjenek a gravitációs kísérletek eredményeivel. Sőt, mivel a paraméter a végtelenbe hajlik, az elmélet előrejelzései egyre közelebb kerülnek az általános relativitáselmélethez, így a Jordan-Brans-Dicke elméletet lehetetlen bármilyen, az általános relativitáselméletet megerősítő kísérlettel megcáfolni.

A gravitáció kvantumelmélete

A több mint fél évszázados próbálkozások ellenére a gravitáció az egyetlen olyan alapvető kölcsönhatás, amelyre általánosan elfogadott következetes kvantumelmélet még nem készült. Alacsony energiáknál a kvantumtérelmélet szellemében a gravitációs kölcsönhatás a gravitonok – spin 2 gauge bozonok – kicserélődéseként fogható fel, azonban az így kapott elmélet nem renormálható, ezért nem tekinthető kielégítőnek.

Az elmúlt évtizedekben számos ígéretes megközelítés született a gravitáció kvantálási problémájának megoldására: a húrelmélet, a hurokkvantumgravitáció és mások.

Húrelmélet

Ebben a részecskék és a háttértér-idő helyett húrok és többdimenziós analógjaik - bránok jelennek meg. A nagydimenziós problémáknál a bránok nagydimenziós részecskék, de a mozgó részecskék szempontjából belül ezek a bránok, tér-idő struktúrák. A húrelmélet egyik változata az M-elmélet.

Hurok kvantumgravitáció

Kvantumtérelméletet próbál megfogalmazni a tér-idő háttérre való hivatkozás nélkül, e szerint a tér és az idő diszkrét részekből áll. Ezek a tér kis kvantumcellái bizonyos módon kapcsolódnak egymáshoz, így kis idő- és hosszléptékben tarka, diszkrét térszerkezetet hoznak létre, nagy léptékben pedig simán alakulnak át folyamatos sima téridővé. Míg sok kozmológiai modell csak az ősrobbanás utáni Planck-időszakból képes leírni az univerzum viselkedését, a hurokkvantumgravitáció magát a robbanási folyamatot írja le, sőt, még távolabbra is tekinthet vissza. A hurokkvantumgravitáció lehetővé teszi számunkra, hogy a szabványos modell összes részecskéjét leírjuk anélkül, hogy szükség lenne a Higgs-bozon bevezetésére a tömegük magyarázatához.

Oksági dinamikus háromszögelés

Kauzális dinamikus háromszögelés - a benne lévő tér-idő sokaság elemi euklideszi szimplexekből (háromszög, tetraéder, pentachore) épül fel a plancki nagyságrendű dimenziókból, figyelembe véve az okság elvét. A téridő négydimenziós és makroszkopikus léptékű pszeudoeuklideszi jellege nem posztulált benne, hanem az elmélet következménye.

Gravitáció a mikrokozmoszban

A mikrokozmoszban a gravitáció az elemi részecskék alacsony energiái mellett sok nagyságrenddel gyengébb, mint más alapvető kölcsönhatások. Így két nyugalmi proton gravitációs kölcsönhatási erejének az elektrosztatikus kölcsönhatás erejéhez viszonyított aránya egyenlő 10–36 (\displaystyle 10^(-36)).

Összehasonlítani az egyetemes gravitáció törvényét Coulomb törvényével, az értékkel G N m (\displaystyle (\sqrt (G_(N)))m) gravitációs töltésnek nevezzük. A tömeg és az energia egyenértékűségének elve miatt gravitációs töltés egyenlő G N E c 2 (\displaystyle (\sqrt (G_(N)))(\frac (E)(c^(2)))). A gravitációs kölcsönhatás akkor válik egyenlővé az elektromágnesessel, ha a gravitációs töltés egyenlő az elektromos töltéssel G N E c 2 = e (\displaystyle (\sqrt (G_(N)))(\frac (E)(c^(2)))=e), vagyis energiákon E = e c 2 G N = 10 18 (\displaystyle E=(\frac (ec^(2))(\sqrt (G_(N))))=10^(18)) GeV, elemi részecskegyorsítókban eddig elérhetetlen.

Gravitáció

Gravitáció (univerzális gravitáció, gravitáció)(a latin gravitas - „gravitáció”) - egy hosszú távú alapvető kölcsönhatás a természetben, amelynek minden anyagi test ki van téve. A modern adatok szerint univerzális kölcsönhatás abban az értelemben, hogy minden más erőtől eltérően kivétel nélkül minden testnek azonos gyorsulást kölcsönöz, függetlenül azok tömegétől. Főleg a gravitáció játszik meghatározó szerepet kozmikus léptékben. Term gravitáció a gravitációs kölcsönhatást vizsgáló fizikaág neveként is használatos. A gravitációt leíró klasszikus fizika legsikeresebb modern fizikai elmélete az általános relativitáselmélet, a gravitációs kölcsönhatás kvantumelmélete még nem készült el.

Gravitációs kölcsönhatás

A gravitációs kölcsönhatás világunk négy alapvető kölcsönhatása egyike. A klasszikus mechanika keretein belül a gravitációs kölcsönhatást írják le az egyetemes gravitáció törvénye Newton, aki kijelenti, hogy a gravitációs vonzás ereje két anyagi tömegpont között m 1 és m 2 távolság választja el egymástól R, arányos mindkét tömeggel és fordítottan arányos a távolság négyzetével – vagyis

Itt G- gravitációs állandó, megközelítőleg egyenlő m³/(kg s²). A mínusz jel azt jelenti, hogy a testre ható erő irányában mindig egyenlő a testre irányuló sugárvektorral, vagyis a gravitációs kölcsönhatás mindig bármely test vonzásához vezet.

Az univerzális gravitáció törvénye az inverz négyzettörvény egyik alkalmazása, amely a sugárzás tanulmányozásában is előfordul (lásd például a fénynyomást), és egyenes következménye a sugárzás területének kvadratikus növekedésének. növekvő sugarú gömb, ami bármely egységnyi terület hozzájárulásának négyzetes csökkenéséhez vezet a teljes gömb területéhez.

Az égi mechanika legegyszerűbb problémája két test gravitációs kölcsönhatása az üres térben. Ezt a problémát analitikusan a végéig megoldják; megoldásának eredményét gyakran Kepler három törvénye formájában fogalmazzák meg.

A kölcsönható testek számának növekedésével a feladat drámaian bonyolultabbá válik. Így a már híres háromtest-probléma (vagyis három nem nulla tömegű test mozgása) általános formában nem oldható meg analitikusan. Numerikus megoldásnál a megoldások instabilitása a kezdeti feltételekhez képest elég gyorsan fellép. A Naprendszerre alkalmazva ez az instabilitás lehetetlenné teszi a bolygók mozgásának előrejelzését százmillió évnél nagyobb léptékben.

Egyes speciális esetekben közelítő megoldást találhatunk. A legfontosabb eset az, amikor egy test tömege lényegesen nagyobb, mint a többi test tömege (például a Naprendszer és a Szaturnusz gyűrűinek dinamikája). Ebben az esetben első közelítésként feltételezhetjük, hogy a fénytestek nem lépnek kölcsönhatásba egymással, és Kepleri pályákon mozognak a hatalmas test körül. A köztük lévő kölcsönhatások a perturbációelmélet keretein belül figyelembe vehetők, és időbeli átlagolhatók. Ebben az esetben nem triviális jelenségek léphetnek fel, mint például rezonanciák, attraktorok, káosz stb. Az ilyen jelenségek egyértelmű példája a Szaturnusz gyűrűinek nem triviális szerkezete.

Annak ellenére, hogy megpróbálták leírni egy nagyszámú, megközelítőleg azonos tömegű vonzó testből álló rendszer viselkedését, ez a dinamikus káosz jelensége miatt nem valósítható meg.

Erős gravitációs mezők

Erős gravitációs mezőben, ha relativisztikus sebességgel mozogunk, az általános relativitáselmélet hatásai kezdenek megjelenni:

• a gravitációs törvény eltérése Newton törvényétől;
• a gravitációs zavarok véges terjedési sebességével összefüggő potenciálok késése; a gravitációs hullámok megjelenése;
• nemlinearitási hatások: a gravitációs hullámok hajlamosak kölcsönhatásba lépni egymással, így az erős mezőkben a hullámok szuperpozíciójának elve már nem állja meg a helyét;
• a téridő geometriájának megváltoztatása;
• fekete lyukak megjelenése;

Gravitációs sugárzás

Az általános relativitáselmélet egyik fontos előrejelzése a gravitációs sugárzás, amelynek jelenlétét közvetlen megfigyelések még nem erősítették meg. Vannak azonban közvetett megfigyelési bizonyítékok a létezése mellett, nevezetesen: az energiaveszteség a bináris rendszerben a PSR B1913+16 pulzárral - a Hulse-Taylor pulzárral - jó összhangban van egy olyan modellel, amelyben ezt az energiát gravitációs sugárzás.

Gravitációs sugárzást csak változó kvadrupol vagy annál nagyobb többpólusú nyomatékú rendszerek képesek előállítani, ez a tény arra utal, hogy a legtöbb természetes forrás gravitációs sugárzása irányított, ami jelentősen megnehezíti annak észlelését. Gravitációs erő l-mezőforrás arányos (v / c) 2l + 2 , ha a többpólus elektromos típusú, és (v / c) 2l + 4 - ha a multipólus mágneses típusú, hol v a források jellemző mozgási sebessége a sugárzó rendszerben, és c- fénysebesség. Így a domináns momentum az elektromos típusú kvadrupólmomentum lesz, és a megfelelő sugárzás teljesítménye egyenlő:

Ahol K énj- a sugárzó rendszer tömegeloszlásának kvadrupolmomentumtenzora. Állandó (1/W) lehetővé teszi a sugárzási teljesítmény nagyságrendjének becslését.

1969-től (Weber kísérletei) napjainkig (2007. februárig) történtek kísérletek a gravitációs sugárzás közvetlen kimutatására. Az USA-ban, Európában és Japánban jelenleg több földi detektor működik (GEO 600), valamint egy projekt a Tatár Köztársaság űrgravitációs detektorára.

A gravitáció finom hatásai

A gravitációs vonzás és az idődilatáció klasszikus hatásai mellett az általános relativitáselmélet a gravitáció egyéb megnyilvánulásainak létezését is előrevetíti, amelyek szárazföldi körülmények között nagyon gyengék, ezért kimutatásuk és kísérleti igazolásuk igen nehézkes. Egészen a közelmúltig úgy tűnt, hogy e nehézségek leküzdése meghaladja a kísérletezők képességeit.

Közülük különösen az inerciális vonatkoztatási rendszerek (illetve a Lense-Thirring effektus) és a gravitomágneses tér elragadását nevezhetjük meg. 2005-ben a NASA pilóta nélküli gravitációs szondája B példátlan precíziós kísérletet végzett ezen hatások mérésére a Föld közelében, de teljes eredményét még nem tették közzé.

A gravitáció kvantumelmélete

A több mint fél évszázados próbálkozások ellenére a gravitáció az egyetlen olyan alapvető kölcsönhatás, amelyre még nem sikerült konzisztens renormalizálható kvantumelméletet felépíteni. Alacsony energiáknál azonban a kvantumtérelmélet szellemében a gravitációs kölcsönhatás a gravitonok cseréjeként ábrázolható - 2-es spinnel mérhető bozonok.

Standard gravitációs elméletek

Tekintettel arra, hogy a gravitáció kvantumhatásai a legszélsőségesebb kísérleti és megfigyelési körülmények között is rendkívül kicsik, még mindig nincs megbízható megfigyelésük. Az elméleti becslések azt mutatják, hogy az esetek túlnyomó többségében a gravitációs kölcsönhatás klasszikus leírására szorítkozhatunk.

Létezik egy modern kanonikus klasszikus gravitációs elmélet - általános relativitáselmélet, és számos hipotézis és különböző fejlettségű elmélet, amelyek ezt tisztázzák, versenyeznek egymással (lásd az Alternatív gravitációs elméletek című cikket). Mindezek az elméletek nagyon hasonló előrejelzéseket adnak azon a közelítésen belül, amelyben a kísérleti teszteket jelenleg végzik. Az alábbiakban bemutatunk néhány alapvető, leginkább kidolgozott vagy ismert gravitációs elméletet.

• A gravitáció nem geometriai mező, hanem egy tenzorral leírt valós fizikai erőtér.

• A gravitációs jelenségeket a lapos Minkowski tér keretein belül kell figyelembe venni, amelyben az energia-impulzus és a szögimpulzus megmaradásának törvényei egyértelműen teljesülnek. Ekkor a testek mozgása a Minkowski-térben ekvivalens ezeknek a testeknek a tényleges Riemann-térben történő mozgásával.

• A metrika meghatározásához szükséges tenzoregyenleteknél figyelembe kell venni a graviton tömegét, és a Minkowski térmetrikához kapcsolódó mérőviszonyokat kell használni. Ez nem teszi lehetővé, hogy a gravitációs mezőt még lokálisan is megsemmisítsék valamilyen megfelelő referenciakeret kiválasztásával.

Az általános relativitáselmélethez hasonlóan az RTG-ben az anyag az anyag minden formájára vonatkozik (beleértve az elektromágneses teret is), magát a gravitációs mezőt kivéve. Az RTG elmélet következményei a következők: az általános relativitáselméletben megjósolt fekete lyukak mint fizikai objektumok nem léteznek; Az univerzum lapos, homogén, izotróp, álló és euklideszi.

Másrészt az RTG ellenzőinek nem kevésbé meggyőző érvei vannak, amelyek a következő pontokra csapódnak le:

Hasonló dolog történik az RTG-ben, ahol a második tenzoregyenletet vezetik be, hogy figyelembe vegyék a nem-euklideszi tér és a Minkowski-tér közötti kapcsolatot. A Jordan-Brans-Dicke elméletben a dimenzió nélküli illesztési paraméter jelenléte miatt lehetővé válik annak kiválasztása, hogy az elmélet eredményei egybeesjenek a gravitációs kísérletek eredményeivel.

Források és jegyzetek

Irodalom

• Vizgin V. P. A gravitáció relativisztikus elmélete (eredet és kialakulás, 1900-1915). M.: Nauka, 1981. - 352c.
• Vizgin V. P. Egységes elméletek a huszadik század 1. harmadában. M.: Nauka, 1985. - 304c.
• Ivanenko D.D., Sardanasvili G.A. Gravitáció, 3. kiadás. M.: URSS, 2008. - 200 p.

Lásd még

• Graviméter

Linkek

• Az egyetemes gravitáció törvénye vagy „Miért nem esik le a Hold a Földre?” - Csak nehéz dolgokról

Wikimédia Alapítvány. 2010.

·
Reissner - Nordström · Kerr ·
Kerr - Newman ·
Gödel · Kasner ·
Friedman - Lemaitre - Robertson - Walker
Hozzávetőleges megoldások:
Poszt-newtoni formalizmus · Kovariáns perturbáció elmélet ·
A numerikus relativitáselmélet

Gravitáció (vonzerő, egyetemes gravitáció, gravitáció) (a lat. gravitas- „gravitáció”) az összes anyagi test közötti egyetemes alapvető kölcsönhatás. Kis sebesség és gyenge gravitációs kölcsönhatás közelítésében Newton gravitációelmélete írja le, általános esetben Einstein általános relativitáselmélete írja le. Gravitáció az alapvető kölcsönhatások négy típusa közül a leggyengébb. A kvantumhatárban a gravitációs kölcsönhatást a gravitáció kvantumelméletével kell leírni, amelyet még nem fejlesztettek ki.

Gravitációs vonzás

Az univerzális gravitáció törvénye az inverz négyzettörvény egyik alkalmazása, amely a sugárzás tanulmányozásában is megtalálható (lásd például a Fénynyomást), és egyenes következménye a sugárzás területének kvadratikus növekedésének. a növekvő sugarú gömb, ami bármely egységnyi terület hozzájárulásának négyzetes csökkenéséhez vezet a teljes gömb területéhez.

A gravitációs tér, akárcsak a gravitációs tér, potenciális. Ez azt jelenti, hogy bevezetheti egy pár test gravitációs vonzásának potenciális energiáját, és ez az energia nem változik a testek zárt hurok mentén történő mozgatása után. A gravitációs tér potenciálja magába foglalja a kinetikus és potenciális energia összegének megmaradásának törvényét, és a testek gravitációs térben történő mozgásának vizsgálatakor gyakran jelentősen leegyszerűsíti a megoldást. A newtoni mechanika keretein belül a gravitációs kölcsönhatás nagy hatótávolságú. Ez azt jelenti, hogy bárhogyan is mozog egy nagy tömegű test, a gravitációs potenciál a tér bármely pontján csak a test helyzetétől függ egy adott időpillanatban.

A nagy űrobjektumok - bolygók, csillagok és galaxisok hatalmas tömeggel rendelkeznek, és ezért jelentős gravitációs mezőket hoznak létre.

A gravitáció a leggyengébb kölcsönhatás. Mivel azonban minden távolságra hat, és minden tömeg pozitív, ennek ellenére nagyon fontos erő az Univerzumban. Különösen kicsi a kozmikus léptékű testek közötti elektromágneses kölcsönhatás, mivel ezeknek a testeknek a teljes elektromos töltése nulla (az anyag egésze elektromosan semleges).

Ezenkívül a gravitáció, más kölcsönhatásoktól eltérően, univerzális hatást gyakorol minden anyagra és energiára. Nem fedeztek fel olyan objektumot, amelynek egyáltalán nem lenne gravitációs kölcsönhatása.

Globális jellegéből adódóan a gravitáció felelős olyan nagy léptékű hatásokért, mint a galaxisok felépítése, a fekete lyukak és az Univerzum tágulása, valamint az elemi csillagászati ​​jelenségekért - a bolygók keringése, valamint a bolygó felszínéhez való egyszerű vonzásért. A Föld és a testek bukása.

A gravitáció volt az első kölcsönhatás, amelyet a matematikai elmélet ír le. Arisztotelész (Kr. e. IV. század) úgy vélte, hogy a különböző tömegű tárgyak különböző sebességgel esnek. Csak jóval később (1589) Galileo Galilei kísérletileg megállapította, hogy ez nem így van – ha megszűnik a légellenállás, minden test egyformán gyorsul. Isaac Newton egyetemes gravitációs törvénye (1687) jól leírta a gravitáció általános viselkedését. 1915-ben Albert Einstein megalkotta az általános relativitáselméletet, amely pontosabban írja le a gravitációt a téridő geometriájával.

Az égi mechanika és néhány feladata

Az égi mechanika legegyszerűbb problémája két pont vagy gömb alakú test gravitációs kölcsönhatása üres térben. Ezt a problémát a klasszikus mechanika keretein belül analitikusan, zárt formában oldják meg; megoldásának eredményét gyakran Kepler három törvénye formájában fogalmazzák meg.

A kölcsönható testek számának növekedésével a feladat drámaian bonyolultabbá válik. Így a már híres háromtest-probléma (vagyis három nem nulla tömegű test mozgása) általános formában nem oldható meg analitikusan. Numerikus megoldásnál a megoldások instabilitása a kezdeti feltételekhez képest elég gyorsan fellép. Ha a Naprendszerre alkalmazzuk, ez az instabilitás nem teszi lehetővé, hogy pontosan megjósoljuk a bolygók mozgását százmillió évnél nagyobb léptékben.

Egyes speciális esetekben közelítő megoldást találhatunk. A legfontosabb az az eset, amikor egy test tömege lényegesen nagyobb, mint a többi test tömege (például a Naprendszer és a Szaturnusz gyűrűinek dinamikája). Ebben az esetben első közelítésként feltételezhetjük, hogy a fénytestek nem lépnek kölcsönhatásba egymással, és Kepleri pályákon mozognak a hatalmas test körül. A köztük lévő kölcsönhatások a perturbációelmélet keretein belül figyelembe vehetőek és időbeli átlagolhatók. Ebben az esetben nem triviális jelenségek léphetnek fel, mint például rezonanciák, attraktorok, káosz stb. Az ilyen jelenségek egyértelmű példája a Szaturnusz gyűrűinek összetett szerkezete.

Annak ellenére, hogy megpróbálták pontosan leírni egy nagyszámú, megközelítőleg azonos tömegű vonzó testből álló rendszer viselkedését, ez a dinamikus káosz jelensége miatt nem valósítható meg.

Erős gravitációs mezők

Erős gravitációs mezőkben, valamint gravitációs térben relativisztikus sebességgel történő mozgáskor az általános relativitáselmélet (GTR) hatásai kezdenek megjelenni:

• a téridő geometriájának megváltoztatása;
  • ennek következtében a gravitációs törvény eltérése a newtonitól;
  • és szélsőséges esetekben - fekete lyukak megjelenése;
• a gravitációs zavarok véges terjedési sebességével összefüggő potenciálok késése;
  • ennek következtében a gravitációs hullámok megjelenése;
• nemlinearitási hatások: a gravitáció hajlamos önmagával kölcsönhatásba lépni, így az erős mezők szuperpozíciójának elve már nem állja meg a helyét.

Gravitációs sugárzás

Az általános relativitáselmélet egyik fontos előrejelzése a gravitációs sugárzás, amelynek jelenlétét 2015-ben közvetlen megfigyelések is megerősítették. Korábban azonban komoly közvetett bizonyítékok szóltak a létezése mellett, nevezetesen: energiaveszteség kompakt gravitációs objektumokat (például neutroncsillagokat vagy fekete lyukakat) tartalmazó, szoros kettős rendszerekben, különösen a híres PSR B1913+16 rendszerben (Hals pulsar). - Taylor) - jó összhangban vannak az általános relativitáselmélet modelljével, amelyben ezt az energiát pontosan a gravitációs sugárzás viszi el.

Gravitációs sugárzást csak változó kvadrupol vagy annál nagyobb többpólusú nyomatékú rendszerek képesek előállítani, ez a tény arra utal, hogy a legtöbb természetes forrás gravitációs sugárzása irányított, ami jelentősen megnehezíti annak észlelését. Gravitációs erő n-mezőforrás arányos texvc nem található; A beállítási segítségért lásd a math/README oldalt.): (v/c)^(2n + 2), ha a többpólus elektromos típusú, és Nem sikerült elemezni a kifejezést (végrehajtható fájl texvc nem található; A beállítási segítségért lásd a math/README oldalt.): (v/c)^(2n + 4)- ha a multipólus mágneses típusú, hol v a források jellemző mozgási sebessége a sugárzó rendszerben, és c- fénysebesség. Így a domináns momentum az elektromos típusú kvadrupólmomentum lesz, és a megfelelő sugárzás teljesítménye egyenlő:

Ahol Nem sikerült elemezni a kifejezést (végrehajtható fájl texvc nem található; Lásd math/README – segítség a beállításhoz.): Q_(ij)- a sugárzó rendszer tömegeloszlásának kvadrupolmomentumtenzora. Állandó Nem sikerült elemezni a kifejezést (végrehajtható fájl texvc nem található; A beállítási súgóért lásd a math/README részt.): \frac(G)(c^5) = 2,76 \times 10^(-53)(1/W) lehetővé teszi a sugárzási teljesítmény nagyságrendjének becslését.

A gravitáció finom hatásai

Hiba az indexkép létrehozásakor: A fájl nem található

A tér görbületének mérése a Föld pályáján (művész rajza)

A gravitációs vonzás és az idődilatáció klasszikus hatásai mellett az általános relativitáselmélet a gravitáció egyéb megnyilvánulásainak létezését is előrevetíti, amelyek földi körülmények között nagyon gyengék, ezért kimutatásuk és kísérleti igazolásuk nagyon nehézkes. Egészen a közelmúltig úgy tűnt, hogy e nehézségek leküzdése meghaladja a kísérletezők képességeit.

Közülük különösen az inerciális referenciakeretek ellenállását (vagy a Lense-Thirring effektust) és a gravitomágneses teret nevezhetjük meg. 2005-ben a NASA robotizált Gravity Probe B egy példátlan precíziós kísérletet hajtott végre, hogy megmérje ezeket a hatásokat a Föld közelében. A kapott adatok feldolgozása 2011 májusáig megtörtént, és megerősítette az inerciális vonatkoztatási rendszerek geodéziai precessziója és légellenállási hatásainak fennállását és nagyságát, bár az eredetileg feltételezettnél valamivel kisebb pontossággal.

A mérési zaj elemzésére és kivonására irányuló intenzív munka után a küldetés végeredményét a NASA-TV 2011. május 4-i sajtótájékoztatóján jelentették be, majd a Physical Review Letters-ben tették közzé. A geodéziai precesszió mért értéke az volt −6601,8±18,3 ezredmásodpercívek évente, és az elragadó hatás - −37,2±7,2 ezredmásodpercívek évente (hasonlítsa össze a −6606,1 mas/év és −39,2 mas/év elméleti értékekkel).

Klasszikus gravitációs elméletek

Tekintettel arra, hogy a gravitáció kvantumhatásai a legszélsőségesebb és legszélsőségesebb megfigyelési körülmények között is rendkívül kicsik, még mindig nincsenek megbízható megfigyelések róluk. Az elméleti becslések azt mutatják, hogy az esetek túlnyomó többségében a gravitációs kölcsönhatás klasszikus leírására szorítkozhatunk.

Létezik egy modern kanonikus klasszikus gravitációs elmélet - az általános relativitáselmélet, és számos tisztázó hipotézis és elmélet, amelyek különböző fejlettségűek, és versengenek egymással. Mindezek az elméletek nagyon hasonló előrejelzéseket adnak azon a közelítésen belül, amelyben a kísérleti teszteket jelenleg végzik. Az alábbiakban bemutatunk néhány alapvető, leginkább kidolgozott vagy ismert gravitációs elméletet.

Általános relativitáselmélet

Az általános relativitáselmélet (GTR) standard megközelítésében a gravitációt kezdetben nem erőkölcsönhatásnak, hanem a téridő görbületének megnyilvánulásának tekintik. Így az általános relativitáselméletben a gravitációt geometriai hatásként értelmezik, a téridőt pedig a nem euklideszi Riemann (pontosabban pszeudo-riemann) geometria keretein belül tekintik. A gravitációs teret (a newtoni gravitációs potenciál általánosítása), amelyet néha gravitációs térnek is neveznek, az általános relativitáselméletben a tenzormetrikus mezővel - a négydimenziós téridő metrikájával, a gravitációs tér erősségével - azonosítják. a metrika által meghatározott téridő affin összekapcsolhatósága.

Az általános relativitáselmélet standard feladata, hogy a vizsgált négydimenziós koordinátarendszerben az energia-impulzus források ismert eloszlásából meghatározza a metrikus tenzor azon összetevőit, amelyek együttesen határozzák meg a téridő geometriai tulajdonságait. A metrika ismerete viszont lehetővé teszi a tesztrészecskék mozgásának kiszámítását, ami egyenértékű a gravitációs mező tulajdonságainak ismeretével egy adott rendszerben. Az általános relativitáselméleti egyenletek tenzoros jellege, valamint megfogalmazásának standard alapvető indoklása miatt úgy gondolják, hogy a gravitáció is tenzor jellegű. Az egyik következmény az, hogy a gravitációs sugárzásnak legalább kvadrupól rendűnek kell lennie.

Ismeretes, hogy az általános relativitáselméletben nehézségek adódnak a gravitációs tér energiájának változatlansága miatt, mivel ezt az energiát nem tenzor írja le, és elméletileg többféleképpen határozható meg. A klasszikus általános relativitáselméletben a spin-pálya kölcsönhatás leírásának problémája is felmerül (hiszen egy kiterjesztett objektum spinje sem rendelkezik egyértelmű definícióval). Úgy gondolják, hogy vannak bizonyos problémák az eredmények egyértelműségével és a konzisztencia igazolásával (a gravitációs szingularitások problémája).

Az általános relativitáselméletet azonban egészen a közelmúltig (2012-ig) kísérletileg megerősítették. Ezen túlmenően a gravitációelmélet megfogalmazásának Einstein-féle, de a modern fizika szabványos megközelítése számos alternatív megközelítése olyan eredményhez vezet, amely egybeesik az általános relativitáselmélettel az alacsony energiájú közelítésben, amely jelenleg az egyetlen, amely kísérleti igazolásra hozzáférhető.

Einstein-Cartan elmélet

Az egyenletek hasonló két osztályra osztása az RTG-ben is előfordul, ahol a második tenzoregyenletet vezetik be, hogy figyelembe vegyék a nemeuklideszi tér és a Minkowski-tér közötti kapcsolatot. A Jordan-Brans-Dicke elméletben a dimenzió nélküli paraméter jelenlétének köszönhetően lehetővé válik annak kiválasztása, hogy az elmélet eredményei egybeesjenek a gravitációs kísérletek eredményeivel. Sőt, mivel a paraméter a végtelenbe hajlik, az elmélet előrejelzései egyre közelebb kerülnek az általános relativitáselmélethez, így a Jordan-Brans-Dicke elméletet lehetetlen bármilyen, az általános relativitáselméletet megerősítő kísérlettel megcáfolni.

A gravitáció kvantumelmélete

A több mint fél évszázados próbálkozások ellenére a gravitáció az egyetlen olyan alapvető kölcsönhatás, amelyre általánosan elfogadott következetes kvantumelmélet még nem készült. Alacsony energiáknál a kvantumtérelmélet szellemében a gravitációs kölcsönhatás a gravitonok – spin 2 gauge bozonok – kicserélődéseként fogható fel, azonban az így kapott elmélet nem renormálható, ezért nem tekinthető kielégítőnek.

Az elmúlt évtizedekben három ígéretes megközelítés született a gravitáció kvantálási problémájának megoldására: a húrelmélet, a hurokkvantumgravitáció és kauzális dinamikus háromszögelés[[K:Wikipédia:Forrás nélküli cikkek (ország: Lua hiba: callParserFunction: a "#property" függvény nem található. )]][[K:Wikipédia:Cikkek forrás nélkül (ország: Lua hiba: callParserFunction: a "#property" függvény nem található. )]] [ ] .

Húrelmélet

Ebben a részecskék és a háttértér-idő helyett húrok és többdimenziós analógjaik - bránok jelennek meg. A nagydimenziós problémáknál a bránok nagydimenziós részecskék, de a mozgó részecskék szempontjából belül ezek a bránok, tér-idő struktúrák. A húrelmélet egyik változata az M-elmélet.

Hurok kvantumgravitáció

Kvantumtérelméletet próbál megfogalmazni a tér-idő háttérre való hivatkozás nélkül, e szerint a tér és az idő diszkrét részekből áll. Ezek a tér kis kvantumcellái bizonyos módon kapcsolódnak egymáshoz, így kis idő- és hosszléptékben tarka, diszkrét térszerkezetet hoznak létre, nagy léptékben pedig simán alakulnak át folyamatos sima téridővé. Míg sok kozmológiai modell csak az ősrobbanás utáni Planck-időszakból képes leírni az univerzum viselkedését, a hurokkvantumgravitáció magát a robbanási folyamatot írja le, sőt, még távolabbra is tekinthet vissza. A hurokkvantumgravitáció lehetővé teszi számunkra, hogy a szabványos modell összes részecskéjét leírjuk anélkül, hogy szükség lenne a Higgs-bozon bevezetésére a tömegük magyarázatához.

Oksági dinamikus háromszögelés

Ebben a tér-idő sokaság a plancki nagyságrendű dimenziójú elemi euklideszi szimplexekből (háromszög, tetraéder, pentachore) épül fel, az oksági elv figyelembevételével. A téridő négydimenziós és makroszkopikus léptékű pszeudoeuklideszi jellege nem posztulált benne, hanem az elmélet következménye.

Lehetőségeim szerint úgy döntöttem, hogy részletesebben foglalkozom a világítással. tudományos örökség Nyikolaj Viktorovics Levashov akadémikus, mert úgy látom, hogy műveire ma még nincs olyan kereslet, mint kellene az igazán szabad és ésszerű emberek társadalmában. Az emberek még mindig nem értem könyveinek és cikkeinek értékét és fontosságát, mert nem veszik észre, hogy milyen mértékű megtévesztésben élünk az elmúlt pár évszázadban; nem értik, hogy a természettel kapcsolatos információk, amelyeket ismerősnek és ezért igaznak tartunk, az 100% hamis; és szándékosan kényszerítették ránk, hogy eltitkolják az igazságot, és megakadályozzák, hogy jó irányba fejlődjünk...

A gravitáció törvénye

Miért kell foglalkoznunk ezzel a gravitációval? Nincs még valami, amit tudunk róla? Gyerünk! Sokat tudunk már a gravitációról! Például a Wikipédia kedvesen közli velünk « Gravitáció (vonzerő, világszerte, gravitáció) (a latin gravitas - "gravitáció") - az egyetemes alapvető kölcsönhatás minden anyagi test között. Az alacsony sebesség és a gyenge gravitációs kölcsönhatás közelítésében Newton gravitációelmélete írja le, általános esetben Einstein általános relativitáselmélete... Azok. Egyszerűen fogalmazva, ez az internetes csevegés azt mondja, hogy a gravitáció az összes anyagi test közötti kölcsönhatás, és még egyszerűbben fogalmazva: kölcsönös vonzalom anyagi testek egymásnak.

Az ilyen vélemény látszatát elvtársnak köszönhetjük. Isaac Newton, akinek tulajdonítják az 1687-es felfedezést "Az egyetemes gravitáció törvénye", amely szerint állítólag minden test tömegével arányosan és fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével vonzódik egymáshoz. A jó hír az, hogy elvtárs. Isaac Newtont a Pedia magasan képzett tudósként írja le, ellentétben elvtárssal. , akinek tulajdonítják a felfedezést elektromosság…

Érdekes megnézni a „vonzóerő” vagy a „gravitációs erő” dimenzióját, ami az elvtársból következik. Isaac Newton, a következő formában: F=m 1 *m 2 /r 2

A számláló két test tömegének szorzata. Ez adja a „kilogramm négyzet” dimenziót - kg 2. A nevező a „távolság” négyzetes, azaz. négyzetméter - m 2. De az erőt nem furcsaságban mérik kg 2 /m 2, és nem kevésbé furcsa kg*m/s 2! Kiderül, hogy ez egy következetlenség. Ennek eltávolítására a „tudósok” egy együtthatóval, az ún. "gravitációs állandó" G , körülbelül egyenlő 6,67545 × 10 −11 m³/(kg s²). Ha most mindent megszorozunk, megkapjuk a „gravitáció” megfelelő dimenzióját kg*m/s 2, és ezt az abrakadabrát a fizikában hívják "newton", azaz Az erőt a mai fizikában ""-ben mérik.

Vajon mit fizikai jelentése együtthatója van G , valamiért, ami csökkenti az eredményt 600 milliárdszor? Egyik sem! A „tudósok” ezt „arányossági együtthatónak” nevezték. És bemutatták beállításhoz méretek és eredmények a legkívánatosabbnak! Ilyen a tudomány ma is... Megjegyzendő, hogy a tudósok megzavarása és az ellentmondások elrejtése érdekében a fizikában a mérési rendszereket többször is megváltoztatták - az ún. "egységrendszerek". Íme néhány neve, amelyek felváltották egymást, amikor felmerült az igény új álcák létrehozására: MTS, MKGSS, SGS, SI...

Érdekes lenne megkérdezni elvtársat. Izsák: a hogyan sejtette hogy a testek egymáshoz vonzódásának természetes folyamata van? Hogyan sejtette, hogy a „vonzóerő” pontosan két test tömegének szorzatával arányos, nem pedig azok összegével vagy különbségével? Hogyan vajon ilyen sikeresen felfogta, hogy ez az Erő fordítottan arányos a testek közötti távolság négyzetével, és nem a kockával, a megkettőződéssel vagy a töredékes erővel? Ahol elvtársnál ilyen megmagyarázhatatlan találgatások jelentek meg 350 évvel ezelőtt? Hiszen nem végzett kísérleteket ezen a téren! És ha hiszel a történelem hagyományos változatában, akkoriban még az uralkodók sem voltak teljesen egyenesek, de itt van egy ilyen megmagyarázhatatlan, egyszerűen fantasztikus meglátás! Ahol?

Igen a semmiből! Elvtárs Isaacnak fogalma sem volt ilyesmiről és nem vizsgált semmi ilyesmit és nem nyílt ki. Miért? Mert a valóságban a fizikai folyamat vonzerő tel" egymáshoz nem létezik,és ennek megfelelően nincs olyan törvény, amely leírná ezt a folyamatot (ezt alább meggyőzően bebizonyítjuk)! A valóságban elvtárs Newton a mi tagolatlanságunkban, egyszerűen tulajdonított az „egyetemes gravitáció” törvényének felfedezése, ezzel egyidejűleg „a klasszikus fizika egyik alkotója” címmel; ugyanúgy, ahogy egy időben elvtársnak tulajdonították. Bene Franklin, aminek volt 2 osztály oktatás. A „középkori Európában” ez nem így volt: nemcsak a tudományokkal, hanem egyszerűen az élettel is nagy volt a feszültség...

Szerencsére azonban a múlt század végén Nikolai Levashov orosz tudós több könyvet írt, amelyekben megadta az „ábécét és nyelvtant”. torzítatlan tudás; visszaadta a földlakóknak a korábban lerombolt tudományos paradigmát, melynek segítségével könnyen megmagyarázható a földi természet szinte minden „megfejthetetlen” rejtélye; elmagyarázta az Univerzum felépítésének alapjait; megmutatta, hogy minden bolygón milyen körülmények között jelennek meg a szükséges és elégséges feltételek, Élet- élő anyag. Elmagyarázta, milyen anyag tekinthető élőnek, és mit fizikai jelentése természetes folyamat ún élet" Kifejtette továbbá, hogy mikor és milyen feltételek mellett szerzi meg az „élő anyag”. Intelligencia, azaz felismeri létezését – intelligenssé válik. Nikolaj Viktorovics Levashov könyveiben és filmjeiben sokat üzent az embereknek torzítatlan tudás. Többek között elmagyarázta, mit "gravitáció", honnan származik, hogyan működik, mi a tényleges fizikai jelentése. Leginkább ez könyvekben és. Most pedig nézzük az "Univerzális Gravitáció Törvényét"...

Az „egyetemes gravitáció törvénye” egy fikció!

Miért kritizálom olyan merészen és magabiztosan a fizikát, elvtárs „felfedezését”. Isaac Newton és maga a „nagy” „az egyetemes gravitáció törvénye”? Igen, mert ez a „Törvény” egy fikció! Megtévesztés! Kitaláció! Világméretű átverés, amely zsákutcába juttatja a földi tudományt! Ugyanaz az átverés ugyanazokkal a célokkal, mint az elvtárs hírhedt „relativitáselmélete”. Einstein.

Bizonyíték? Ha kérem, itt vannak: nagyon pontosak, szigorúak és meggyőzőek. Remekül leírta őket a szerző, O.Kh. Derevensky csodálatos cikkében. Tekintettel arra, hogy a cikk meglehetősen terjedelmes, itt adok egy nagyon rövid változatot az „Univerzális Gravitációs Törvény” hamisságának néhány bizonyítékáról, és a részletek iránt érdeklődő állampolgárok maguk olvassák el a többit.

1. A mi Napelemünkben rendszer Csak a bolygóknak és a Holdnak, a Föld egyik műholdjának van gravitációja. A többi bolygó műholdjaiban, és több mint hat tucat van belőlük, nincs gravitáció! Ez az információ teljesen nyílt, de a „tudományos” emberek nem hirdetik, mert az ő „tudományuk” szempontjából megmagyarázhatatlan. Azok. b O Naprendszerünk legtöbb objektumának nincs gravitációja – nem vonzzák egymást! Ez pedig teljesen megcáfolja az „Univerzális Gravitáció Törvényét”.

2. Henry Cavendish tapasztalata a hatalmas tömbök egymáshoz való vonzódását a testek közötti vonzalom meglétének cáfolhatatlan bizonyítékának tekintik. Ezt az élményt azonban egyszerűsége ellenére sehol sem reprodukálták nyíltan. Nyilván azért, mert nem kelti azt a hatást, amit egyesek egyszer bejelentettek. Azok. Ma a szigorú ellenőrzés lehetőségével a tapasztalat nem mutat vonzalmat a testek között!

3. Mesterséges műhold felbocsátása egy aszteroida körüli pályára. Február közepe 2000 Az amerikaiak űrszondát küldtek KÖZEL elég közel az aszteroidához Eros, kiegyenlítette a sebességet és elkezdte várni, hogy a szondát befogja Eros gravitációja, azaz. amikor a műholdat finoman vonzza az aszteroida gravitációja.

De valamiért az első randevú nem sikerült jól. A második és az azt követő kísérlet, hogy megadja magát Erosnak, pontosan ugyanazt a hatást érte el: Eros nem akarta magához vonzani az amerikai szondát KÖZEL, és további motortámogatás nélkül a szonda nem maradt Eros közelében . Ennek a kozmikus dátumnak semmi sem lett vége. Azok. semmi vonzalom a szonda és a föld között 805 kg és egy aszteroida súlya több mint 6 billió tonnát nem találtak.

Itt nem hagyhatjuk figyelmen kívül a NASA amerikaiak megmagyarázhatatlan szívósságát, mert az orosz tudós Nyikolaj Levasov, akkoriban az USA-ban élt, amelyet akkor teljesen normális országnak tartott, írt, angolra fordított és publikált 1994 évben megjelent a híres könyve, amelyben „ujjakon” elmagyarázta mindazt, amit a NASA szakembereinek tudniuk kellett a szondájukhoz. KÖZEL nem lógott haszontalan vasdarabként az űrben, de legalább valami hasznot hozott a társadalomnak. De úgy tűnik, a túlzott önteltség kijátszotta az ottani „tudósokat”.

4. Következő próbálkozásúgy döntött, hogy megismétli az erotikus kísérletet egy aszteroidával japán. Kiválasztottak egy Itokawa nevű aszteroidát, és május 9-én küldték el 2003 évben egy („Sólyom”) nevű szondát adtak hozzá. Szeptemberben 2005 évben a szonda 20 km távolságra megközelítette az aszteroidát.

A „hülye amerikaiak” tapasztalatait figyelembe véve az okos japánok több hajtóművel és egy autonóm, lézeres távolságmérőkkel ellátott, rövid hatótávolságú navigációs rendszerrel szerelték fel szondájukat, hogy az aszteroidát automatikusan megközelíthesse és körüljárhassa, anélkül, földi operátorok. „A program első száma egy komikus mutatvány volt, egy kis kutatórobot leszállásával egy aszteroida felszínén. A szonda leereszkedett a számított magasságra, és óvatosan leejtette a robotot, amelynek lassan és simán kellett volna a felszínre esnie. De... nem esett el. Lassú és sima elhurcolták valahol messze az aszteroidától. Ott nyomtalanul eltűnt... A program következő száma ismét egy vígjáték lett, egy szonda rövid távú landolásával a felszínen „talajminta vételére”. Komikussá vált, mert a lézeres távolságmérők legjobb teljesítményének biztosítása érdekében egy fényvisszaverő jelölőgolyót dobtak az aszteroida felszínére. Ezen a labdán sem voltak motorok és... egyszóval nem a megfelelő helyen volt a labda... Szóval, hogy a japán "Sólyom" leszállt-e Itokawára, és mit csinált rajta, ha leült, nem tudni. a tudománynak..." Következtetés: azt a japán csodát, amelyet Hayabusa nem tudott felfedezni semmi vonzalom szonda föld között 510 kg és egy aszteroida tömege 35 000 tonna

Külön szeretném megjegyezni, hogy az orosz tudós átfogó magyarázata a gravitáció természetéről Nyikolaj Levasov könyvében adta át, amelyet először publikált 2002 évben - csaknem másfél évvel a japán Falcon indulása előtt. És ennek ellenére a japán „tudósok” pontosan követték amerikai kollégáik nyomdokait, és gondosan megismételték minden hibájukat, beleértve a leszállást is. Ez a „tudományos gondolkodás” olyan érdekes folytonossága...

5. Honnan jönnek az árapályok? Egy nagyon érdekes, a szakirodalomban leírt jelenség enyhén szólva sem teljesen helytálló. „...Vannak tankönyvek fizika, ahol le van írva, hogy mik legyenek – az „egyetemes gravitáció törvényének” megfelelően. Vannak oktatóanyagok is óceántan, ahol le van írva, hogy mik ezek, az árapály, Valójában.

Ha itt az egyetemes gravitáció törvénye működik, és az óceán vizét többek között a Nap és a Hold vonzza, akkor az árapály „fizikai” és „óceánográfiai” mintázatának egybe kell esnie. Tehát egyeznek vagy sem? Kiderült, hogy ha azt mondjuk, hogy nem esnek egybe, akkor nem mondunk semmit. Mert a „fizikai” és az „oceanográfiai” képeknek semmi köze egymáshoz semmi közös... Az árapály-jelenségek tényleges képe minőségileg és mennyiségileg is annyira eltér az elméletitől, hogy egy ilyen elmélet alapján lehetetlen előre kiszámítani az árapályt. lehetetlen. Igen, ezt senki sem próbálja megtenni. Végül is nem őrült. Így csinálják: minden érdekes kikötőnél vagy más pontnál az óceán szintjének dinamikáját a tisztán megtalálható amplitúdójú és fázisú rezgések összege modellezi. empirikusan. Aztán extrapolálják ezt az ingadozási mennyiséget előre – és megkapod az előzetes számításokat. A hajók kapitányai örülnek – na jó!...” Mindez azt jelenti, hogy a mi földi dagályunk is ne engedelmeskedj– Az egyetemes gravitáció törvénye.

Mi is a gravitáció valójában?

A gravitáció valódi természetét a modern történelemben először Nyikolaj Levasov akadémikus írta le egy alapvető tudományos munkában. Hogy az olvasó jobban megértse a gravitációról írottakat, adok egy kis előzetes magyarázatot.

A körülöttünk lévő tér nem üres. Teljesen tele van sok különféle kérdéssel, amelyet N.V. akadémikus. Levashov nevezte "elsődleges dolgok". Korábban a tudósok ezt az egészet anyagi lázadásnak nevezték "éter"és még meggyőző bizonyítékot is kapott a létezésére (Dayton Miller híres kísérletei, amelyeket Nikolai Levashov „Az Univerzum elmélete és az objektív valóság” című cikkében ír le). A modern „tudósok” sokkal tovább mentek, és most "éter" hívott "sötét anyag". Óriási előrelépés! Az „éter” egyes anyagai ilyen vagy olyan mértékben kölcsönhatásba lépnek egymással, mások nem. És néhány elsődleges anyag elkezd kölcsönhatásba lépni egymással, és bizonyos térgörbületekben (inhomogenitásokban) megváltozott külső feltételekbe kerül.

A térgörbületek különféle robbanások eredményeként jelennek meg, beleértve a „szupernóva-robbanásokat”. « Amikor egy szupernóva felrobban, a tér dimenzióiban ingadozások lépnek fel, hasonlóan a víz felszínén egy kő eldobása után megjelenő hullámokhoz. A robbanás során kilökődő anyagtömegek kitöltik ezeket az inhomogenitásokat a csillag körüli tér dimenziójában. Ezekből az anyagtömegekből bolygók (és) kezdenek kialakulni..."

Azok. a bolygók nem űrtörmelékből jönnek létre, ahogy azt a modern „tudósok” valamiért állítják, hanem a csillagok anyagából és más elsődleges anyagokból szintetizálódnak, amelyek a tér megfelelő inhomogenitásaiban kezdenek kölcsönhatásba lépni egymással és kialakítják az ún. "hibrid anyag". Ezekből a „hibrid anyagokból” jönnek létre a bolygók és minden más az űrünkben. a bolygónk A többi bolygóhoz hasonlóan nem csak egy „kődarab”, hanem egy nagyon összetett rendszer, amely több, egymásba ágyazott gömbből áll (lásd). A legsűrűbb gömböt „fizikailag sűrű szintnek” nevezzük – ezt látjuk, az ún. fizikai világ. Második sűrűségét tekintve valamivel nagyobb gömb az ún a bolygó „éterikus anyagi szintje”. Harmadik szféra – „asztrális anyagi szint”. Negyedik a szféra a bolygó „első mentális szintje”. Ötödik a szféra a bolygó „második mentális szintje”. ÉS hatodik a szféra a bolygó „harmadik mentális szintje”.

Bolygónkat csak úgy kell tekinteni ennek a hatnak az összessége gömbök– a bolygó hat anyagi szintje, egymásba ágyazva. Csak ebben az esetben kaphat teljes megértést a bolygó szerkezetéről és tulajdonságairól, valamint a természetben előforduló folyamatokról. Az, hogy még nem tudjuk megfigyelni a bolygónk fizikailag sűrű szféráján kívül zajló folyamatokat, nem azt jelzi, hogy „nincs ott semmi”, csak azt, hogy jelenleg érzékszerveink a természettől nem alkalmasak ezekre a célokra. És még valami: az Univerzumunk, a Föld bolygónk és minden más az Univerzumunkban ebből keletkezik hét különféle típusú ősanyag olvadt be hat hibrid ügyek. És ez sem nem isteni, sem nem egyedi jelenség. Ez egyszerűen az Univerzumunk minőségi szerkezete, amelyet annak a heterogenitásnak a tulajdonságai határoznak meg, amelyben létrejött.

Folytassuk: a bolygók a megfelelő elsődleges anyag összeolvadásával jönnek létre a tér inhomogenitású területein, amelyek erre alkalmas tulajdonságokkal és tulajdonságokkal rendelkeznek. De ezek, csakúgy, mint az űr minden más területe, hatalmas számban tartalmaznak ősanyag(az anyag szabad formái) különféle típusúak, amelyek nem vagy nagyon gyengén lépnek kölcsönhatásba a hibrid anyaggal. A heterogenitás területén találva sok ilyen elsődleges ügyet érint ez a heterogenitás, és a tér gradiensének (különbségének) megfelelően a középpontjába rohannak. És ha már kialakult egy bolygó ennek a heterogenitásnak a középpontjában, akkor az elsődleges anyag a heterogenitás középpontja (és a bolygó közepe) felé haladva létrehozza irányított áramlás, amely létrehozza az ún. gravitációs mező. És ennek megfelelően alatt gravitáció Neked és nekem meg kell értenünk az elsődleges anyag irányított áramlásának hatását mindenre, ami az útjába kerül. Vagyis leegyszerűsítve a gravitáció nyomaszt anyagi tárgyak a bolygó felszínére az elsődleges anyag áramlásával.

Nem, valóság nagyon különbözik a „kölcsönös vonzás” fiktív törvényétől, amely állítólag mindenhol létezik olyan okból, amelyet senki sem ért. A valóság sokkal érdekesebb, sokkal összetettebb és sokkal egyszerűbb, ugyanakkor. Ezért a valódi természeti folyamatok fizikája sokkal könnyebben érthető, mint a fiktívek. A valódi tudás felhasználása pedig valódi felfedezésekhez és e felfedezések hatékony felhasználásához vezet, nem pedig kiagyalthoz.

Anti gravitáció

Példaként a mai tudományos profanizálás röviden elemezhetjük a „tudósok” magyarázatát, hogy „a fénysugarak nagy tömegek közelében hajlanak meg”, és ezért láthatjuk, mit rejtenek el előlünk a csillagok és a bolygók.

Valóban megfigyelhetünk olyan tárgyakat a Térben, amelyeket más objektumok rejtenek el előlünk, de ennek a jelenségnek semmi köze a tárgyak tömegéhez, mert az „univerzális” jelenség nem létezik, i. nincsenek csillagok, nincsenek bolygók NEM ne vonzzák magukhoz a sugarakat, és ne hajlítsák meg a pályájukat! Akkor miért „hajolnak”? Erre a kérdésre van egy nagyon egyszerű és meggyőző válasz: sugarak nem hajlottak! Ők csak ne terjesszen egyenes vonalban, ahogy azt megszoktuk érteni, de összhangban tér alakja. Ha egy nagy kozmikus test közelében elhaladó sugarat tekintünk, akkor szem előtt kell tartanunk, hogy a sugár e test köré hajlik, mert kénytelen követni a tér görbületét, mint egy megfelelő alakú út. És egyszerűen nincs más út a gerendához. A gerenda nem tud nem meghajolni ezen a testen, mert ezen a területen a tér olyan ívelt alakú... Egy kis kiegészítés az elmondottakhoz.

Most visszatérve anti gravitáció, világossá válik, hogy az emberiség miért nem képes elkapni ezt a csúnya „antigravitációt”, vagy legalább valamit elérni abból, amit az álomgyár ügyes funkcionáriusai mutatnak nekünk a tévében. Szándékosan kényszerülünk Több mint száz éve szinte mindenhol használnak belső égésű motorokat vagy sugárhajtóműveket, bár működési elvét, kialakítását és hatékonyságát tekintve nagyon távol állnak a tökéletestől. Szándékosan kényszerülünk Különböző ciklop méretű generátorok segítségével extraháljuk, majd ezt az energiát vezetékeken továbbítjuk, ahol b O nagy része eloszlikűrben! Szándékosan kényszerülünk az irracionális lények életét élni, ezért nincs okunk csodálkozni azon, hogy semmi értelmes nem sikerül sem a tudományban, sem a technikában, sem a gazdaságban, sem az orvostudományban, sem a tisztességes élet megszervezésében a társadalomban.

Most néhány példát adok az antigravitáció (más néven levitáció) létrehozására és felhasználására az életünkben. De az antigravitáció elérésének ezeket a módszereit nagy valószínűséggel véletlenül fedezték fel. Ahhoz pedig, hogy tudatosan hozzon létre egy valóban hasznos, antigravitációt megvalósító eszközt, szüksége van rá tudni a gravitáció jelenségének valódi természete, tanulmány azt, elemezze és megért az egész lényege! Csak így tudunk valami értelmeset, hatékonyat és a társadalom számára valóban hasznosat alkotni.

Hazánkban a legelterjedtebb antigravitációt alkalmazó eszköz az ballonés számos változata. Ha meg van töltve meleg levegővel vagy gázzal, amely könnyebb, mint a légköri gázkeverék, akkor a labda hajlamos felfelé, nem pedig lefelé repülni. Ezt a hatást nagyon régóta ismerik az emberek, de még mindig nincs átfogó magyarázata– amelyik már nem vetne fel új kérdéseket.

A YouTube-on végzett rövid keresés nagyszámú videó felfedezéséhez vezetett, amelyek az antigravitáció nagyon valós példáit mutatják be. Felsorolok néhányat itt, hogy lásd az antigravitációt ( lebegés) valóban létezik, de... még nem magyarázta meg egyik „tudós” sem, láthatóan a büszkeség nem engedi...

A cikk tartalma

GRAVITÁCIÓ (GRAVITÁS), az anyag azon tulajdonsága, amely kimondja, hogy bármely két részecske között vonzóerők léteznek. A gravitáció egy univerzális kölcsönhatás, amely az egész megfigyelhető Univerzumot lefedi, ezért univerzálisnak nevezik. Amint később látni fogjuk, a gravitáció elsődleges szerepet játszik az Univerzum összes csillagászati ​​testének szerkezetének meghatározásában, kivéve a legkisebbeket. A csillagászati ​​testeket olyan rendszerekbe szervezi, mint a Naprendszerünk vagy a Tejútrendszer, és magának az Univerzumnak az alapja.

A „gravitáció” alatt általában azt az erőt értjük, amelyet egy hatalmas test gravitációja hoz létre, a „gravitációs gyorsulás” pedig az ezen erő által létrehozott gyorsulást. (A „tömeges” szót itt a „tömeggel rendelkező” értelemben használjuk, de a szóban forgó testnek nem feltétlenül kell nagyon nagy tömegűnek lennie.) Még szűkebb értelemben a gravitációs gyorsulás a test gyorsulását jelenti. szabadon zuhanó test (figyelmen kívül hagyva a légellenállást) a Föld felszínén . Ebben az esetben, mivel az egész „Föld plusz zuhanó test” rendszer forog, tehetetlenségi erők lépnek működésbe. A centrifugális erő ellensúlyozza a gravitációs erőt, és kicsi, de mérhető mértékben csökkenti a test effektív súlyát. Ez a hatás azokon a pólusokon, amelyeken a Föld forgástengelye áthalad, nullára csökken, maximumát az Egyenlítőnél éri el, ahol a Föld felszíne a legnagyobb távolságra van a forgástengelytől. Bármely helyben végzett kísérletben ennek az erőnek a hatása megkülönböztethetetlen a valódi gravitációs erőtől. Ezért a „gravitáció a Föld felszínén” kifejezés általában a valódi gravitáció és a centrifugális reakció együttes hatását jelenti. Kényelmes a „gravitáció” kifejezést kiterjeszteni más égitestekre, mondván például „gravitáció a Mars bolygó felszínén”.

A gravitáció gyorsulása a Föld felszínén 9,81 m/s 2. Ez azt jelenti, hogy bármely test, amely szabadon esik a Föld felszínéhez közel, 9,81 m/s-al növeli (gyorsul) sebességét minden esés másodpercében. Ha a test szabadesésbe kezdett nyugalmi állapotból, akkor az első másodperc végére 9,81 m/s, a második végére 18,62 m/s stb.

A gravitáció, mint az Univerzum szerkezetének legfontosabb tényezője.

A minket körülvevő világ felépítésében a gravitáció rendkívül fontos, alapvető szerepet játszik. A két töltött elemi részecske közötti elektromos vonzás és taszítás erőihez képest a gravitáció nagyon gyenge. Az elektrosztatikus erő és a két elektron között ható gravitációs erő aránya körülbelül 4H 10 46, azaz. 4, majd 46 nulla. Ennek oka, hogy a mindennapi életben nem minden lépésnél található ekkora nagyságrendi különbség, az az oka, hogy az anyag túlnyomó része közönséges formájában elektromosan majdnem semleges, mivel térfogatában a pozitív és negatív töltések száma azonos. Ezért a térfogat hatalmas elektromos erőinek egyszerűen nincs lehetőségük teljesen kifejlődni. Még az olyan „trükköknél” is, mint egy kopott léggömb felragasztása a mennyezetre, és a haj felemelése fésülködéskor egy száraz napon, az elektromos töltések csak kismértékben válnak el egymástól, de ez már elegendő a gravitációs erők leküzdéséhez. A gravitációs vonzás ereje olyan kicsi, hogy a hatását normál méretű testek között laboratóriumi körülmények között csak speciális óvintézkedések megtételével lehet mérni. Például két, egymásnak háttal szorosan álló, 80 kg súlyú ember között a gravitációs vonzás ereje több tized din (kevesebb, mint 10-5 N). Az ilyen gyenge erők mérését bonyolítja, hogy el kell különíteni azokat a különféle külső erők hátterétől, amelyek meghaladhatják a mért erőt.

A tömeg növekedésével a gravitációs hatások egyre észrevehetőbbé válnak, és végül elkezdenek uralni az összes többit. Képzeljük el, milyen körülmények uralkodnak a Naprendszer egyik kis aszteroidáján - egy 1 km-es sugarú gömb alakú sziklatömbön. Egy ilyen aszteroida felszínén a gravitációs erő 1/15 000-e a Föld felszínén jelentkező gravitációs erőnek, ahol a nehézségi gyorsulás 9,81 m/s 2 . Egy tonnás tömeg a Föld felszínén körülbelül 50 g-ot nyomna egy ilyen aszteroida felszínén A felszállási sebesség (amelynél a test az aszteroida középpontjából sugárirányban elmozdulva legyőzi az általa létrehozott gravitációs teret). ez utóbbi) csak 1,2 m/s, vagyis 4 km/h lenne (egy nem túl gyorsan sétáló gyalogos sebessége), így egy aszteroida felszínén sétálva kerülni kell a hirtelen mozgásokat, és nem lépni túl a megadott értéket. sebességgel, hogy ne repüljön el örökre a világűrbe. Az öngravitáció szerepe növekszik, ahogy egyre nagyobb testek felé haladunk – a Föld, a nagy bolygók, mint a Jupiter, és végül az olyan csillagok felé, mint a Nap. Így az öngravitáció fenntartja a Föld folyékony magjának gömb alakú formáját és a magot körülvevő szilárd köpenyét, valamint a föld légkörét. A szilárd és folyékony részecskéket összetartó molekulák közötti kohéziós erők kozmikus léptékben már nem hatékonyak, és csak az öngravitáció teszi lehetővé az ilyen óriási gázgömbök, mint a csillagok egészének létezését. Gravitáció nélkül ezek a testek egyszerűen nem léteznének, mint ahogy nem léteznének életre alkalmas világok sem.

Még nagyobb léptékre való áttéréskor a gravitáció az egyes égitesteket rendszerekbe szervezi. Az ilyen rendszerek mérete változó - a viszonylag kicsi (csillagászati ​​szempontból) és egyszerű rendszerektől, mint például a Föld-Hold rendszer, a Naprendszer és a kettős vagy többszörös csillagok, a nagy, több százezer csillagot számláló csillaghalmazokig. Az egyes csillaghalmazok „élete” vagy evolúciója a csillagok kölcsönös eltérése és a gravitáció közötti egyensúlyozásnak tekinthető, amely a halmazt mint egészet tartja össze. Időről időre egy csillag, amely más csillagok irányába mozog, lendületet és sebességet kap tőlük, lehetővé téve, hogy kirepüljön a halmazból, és örökre elhagyja azt. A megmaradt csillagok még szorosabb halmazt alkotnak, és a gravitáció még erősebben köti össze őket, mint korábban. A gravitáció emellett segít a gáz- és porfelhők egyben tartásában a világűrben, sőt néha tömör és többé-kevésbé gömb alakú anyagcsomókká tömöríti őket. Sok ilyen objektum sötét sziluettje látható a Tejút világosabb hátterében. A ma elfogadott csillagkeletkezési elmélet szerint, ha egy ilyen objektum tömege elég nagy, akkor a mélységében a nyomás eléri azt a szintet, amelynél a magreakciók lehetségessé válnak, és egy sűrű anyagcsomó csillaggá változik. A csillagászoknak sikerült olyan képeket készíteni, amelyek megerősítik a csillagok kialakulását a világűr azon helyein, ahol korábban csak anyagfelhőket figyeltek meg, ami a létező elmélet mellett tanúskodik.

A gravitáció létfontosságú szerepet játszik az Univerzum egészének eredetére, fejlődésére és szerkezetére vonatkozó összes elméletben. Szinte mindegyik az általános relativitáselméletre épül. Ebben az Einstein által a 20. század elején megalkotott elméletben a gravitációt a téridő négydimenziós geometriájának sajátosságaként tekintik, mint valami gömbfelület görbületéhez hasonlót, nagyobb számú dimenzióra általánosítva. . A téridő „görbülete” szorosan összefügg a benne lévő anyag eloszlásával.

Minden kozmológiai elmélet elfogadja, hogy a gravitáció bármely típusú anyag sajátja, amely az Univerzumban mindenhol megnyilvánul, bár semmi esetre sem feltételezik, hogy a gravitáció által keltett hatások mindenhol azonosak. Például a gravitációs állandó G(amiről a továbbiakban még szó lesz) helytől és időponttól függően változhat, bár ennek megerősítésére még nincsenek közvetlen megfigyelési adatok. Gravitációs állandó G- világunk egyik fizikai állandója, akárcsak a fénysebesség, vagy egy elektron vagy proton elektromos töltése. Azzal a pontossággal, amellyel a modern kísérleti módszerek lehetővé teszik ennek az állandónak a mérését, értéke nem függ attól, hogy milyen típusú anyag hozza létre a gravitációt. Csak a tömeg számít. A tömeget kétféleképpen lehet felfogni: más testek vonzásának mértékeként – ez a tulajdonság akkor értendő, amikor nehéz (gravitációs) tömegről beszélnek – vagy a test ellenállásának mértéke a gyorsítási (beállítási) kísérletekkel szemben. mozgásban, ha a test nyugalomban van, megállni, ha a test mozog, vagy megváltoztatni a pályáját), - a tömegnek ezt a tulajdonságát értjük, amikor tehetetlenségi tömegről beszélnek. Intuitív módon úgy tűnik, hogy ez a két tömegtípus nem ugyanaz az anyag tulajdonsága, de az általános relativitáselmélet feltételezi azonosságukat, és ennek alapján épít fel képet a világról.

A gravitációnak van egy másik tulajdonsága is; úgy tűnik, hogy a gravitáció hatásaitól való megszabadulásra nincs más elképzelhető mód, csak ha végtelen távolságra távolodunk minden anyagtól. Egyetlen ismert anyagnak sincs negatív tömege, pl. tulajdonsága, hogy a gravitációs tér taszítja. Még az antianyag (pozitronok, antiprotonok stb.) is pozitív tömegű. Valamilyen képernyő segítségével lehetetlen megszabadulni a gravitációtól, például elektromos térrel. Holdfogyatkozáskor a Holdat a Föld „leárnyékolja” a Nap vonzása elől, és az ilyen árnyékolás hatása egyik napfogyatkozásról a másikra halmozódna fel, de ez nem így van.

A gravitációról alkotott elképzelések története.

Amint fentebb látható, a gravitáció az egyik leggyakoribb kölcsönhatás az anyag és az anyag között, ugyanakkor az egyik legtitokzatosabb és legrejtélyesebb. A modern elméletek nem jutottak lényegesen közelebb a gravitáció jelenségének magyarázatához.

Ennek ellenére a gravitáció mindig is kimondottan vagy implicit módon összefonódott a kozmológiával, így a kettő elválaszthatatlan. Az első kozmológiák, mint például Arisztotelészé és Ptolemaioszé, egészen a 18. századig tartottak. nagyrészt e gondolkodók tekintélyének köszönhetően aligha voltak mások, mint a régiek naiv nézeteinek rendszerezése. Ezekben a kozmológiákban az anyagot négy osztályra vagy "elemekre" osztották: földre, vízre, levegőre és tűzre (a legnehezebbtől a legkönnyebbig). A "gravitáció" szavak eredetileg egyszerűen "nehézséget" jelentenek; a „föld” elemből álló tárgyak nagyobb mértékben rendelkeztek „nehézség” tulajdonsággal, mint a más elemekből álló tárgyak. A nehéz tárgyak természetes elhelyezkedése a Föld középpontja volt, amelyet az univerzum középpontjának tekintettek. A „tűz” elem volt felruházva a legkevesebb „nehézséggel”; Ezenkívül a tüzet egyfajta negatív gravitáció jellemezte, amelynek hatása nem a gravitációban, hanem a „levitációban” nyilvánult meg. A tűz természetes helye a világ földi részének külső határa volt. Ennek az elméletnek a legújabb verziói egy ötödik entitás létezését feltételezték (a „kvintesszencia”, amelyet néha „éternek” is neveznek, és amely mentes volt a gravitáció hatásaitól). Azt is feltételezték, hogy az égitestek kvintesszenciákból állnak. Ha a földi test valahogy nem a természetes helyén találta magát, akkor természetes mozgással igyekezett oda visszatérni, ami ugyanúgy jellemző rá, mint az állatra a láb vagy szárny segítségével történő céltudatos mozgás. A fentiek a kő térben, a buborék a vízben és a láng a levegőben való mozgására vonatkoznak.

Galilei (1564–1642) a testek gravitáció hatására történő mozgását tanulmányozva felfedezte, hogy az inga lengési periódusa nem függ attól, hogy az inga kezdeti eltérése az egyensúlyi helyzettől nagy vagy kicsi volt. Galileo kísérletileg azt is megállapította, hogy légellenállás hiányában a nehéz és könnyű testek ugyanolyan gyorsulással esnek a földre. (Arisztotelész amellett érvelt, hogy a nehéz testek gyorsabban esnek, mint a könnyűek, és minél gyorsabbak, annál nehezebbek.) Végül Galilei kifejtette a gravitációs gyorsulás állandóságának gondolatát, és olyan kijelentéseket fogalmazott meg, amelyek lényegében Newton törvényeinek elődjei. a mozgás. Galilei volt az első, aki megértette, hogy egy olyan test számára, amelyre semmilyen erő nem hat, az egyenletes lineáris mozgás ugyanolyan természetes, mint a nyugalmi állapot.

A briliáns angol matematikus, I. Newton (1643–1727) feladata az eltérő töredékek egyesítése és egy logikus és következetes elmélet felépítése. Ezek a szétszórt töredékek sok kutató erőfeszítésével jöttek létre. Íme Kopernikusz heliocentrikus elmélete, amelyet Galilei, Kepler és mások a világ valódi fizikai modelljeként érzékeltek; és Brahe részletes és pontos csillagászati ​​megfigyelései; és ezeknek a megfigyeléseknek koncentrált kifejezése Kepler három bolygómozgási törvényében; valamint a Galilei által megkezdett munka a mechanika törvényeinek világosan meghatározott fogalmak alapján történő megfogalmazása, valamint Newton kortársai, például H. Huygens, R. Hooke és E. Halley hipotézisei és részleges megoldásai. Csodálatos szintézisének eléréséhez Newtonnak be kellett fejeznie egy új matematika, az úgynevezett differenciál- és integrálszámítás létrehozását. Newtonnal párhuzamosan kortársa, G. Leibniz önállóan dolgozott a differenciál- és integrálszámítás megalkotásán.

Bár Voltaire Newton fejére hulló almáról szóló anekdotája nagy valószínűséggel nem igaz, bizonyos mértékig mégis jellemzi azt a gondolkodásmódot, amelyet Newton a gravitáció problémájának megközelítése során mutatott be. Newton kitartóan feltette a kérdéseket: „Vajon az az erő, amely a Holdat a pályáján tartja, miközben a Föld körül mozog, ugyanaz az erő, amely a testeket a Föld felszínére zuhan? Milyen erősnek kell lennie a Föld gravitációjának ahhoz, hogy a Hold keringését úgy tudja meghajlítani, ahogy az valójában teszi? Ahhoz, hogy ezekre a kérdésekre választ találjon, Newtonnak mindenekelőtt meg kellett határoznia az erő fogalmát, amely magában foglalja azt a tényezőt is, amely miatt a test eltér az eredeti mozgási pályától, és nem csak felfelé vagy lefelé haladva gyorsul vagy lassul. . Newtonnak pontosan tudnia kellett a Föld méretét és a Föld és a Hold távolságát is. Feltételezte, hogy a gravitáció által keltett vonzás a vonzó testtől való távolság növekedésével a távolság fordított négyzeteként csökken, i.e. ahogy a távolság növekszik. A körpályákra vonatkozó következtetés igazsága könnyen levezethető Kepler törvényeiből differenciálszámítás nélkül. Végül, amikor az 1660-as években Piccard elvégezte Franciaország északi régióinak geodéziai felmérését (az egyik első geodéziai felmérés), sikerült tisztáznia egy szélességi fok hosszának értékét a Föld felszínén, ami pontosabban meghatározható a Föld mérete és a Föld és a Hold távolsága. Picard mérései tovább erősítették Newton meggyőződését, hogy jó úton halad. Végül 1686–1687-ben a nemrégiben megalakult Royal Society kérésére Newton kiadta híres A természetfilozófia matematikai alapelvei (Philosophiae naturalis principia mathematica), amely a modern mechanika születését jelentette. Ebben a művében Newton megfogalmazta az egyetemes gravitáció híres törvényét; a modern algebrai jelölésben ezt a törvényt a képlet fejezi ki

Ahol F– két tömegű anyagi test közötti vonzási erő M 1 és M 2, a R– a testek közötti távolság. Együttható G gravitációs állandónak nevezzük. A metrikus rendszerben a tömeget kilogrammban, a távolságot méterben, az erőt pedig newtonban és a gravitációs állandót mérik. G jelentése van G= 6,67259H 10 –11 m 3 H kg –1 H s –2. A gravitációs állandó kicsinysége magyarázza azt a tényt, hogy a gravitációs hatások csak nagy tömegű testek esetén válnak észrevehetővé.

A matematikai elemzés módszereivel Newton kimutatta, hogy egy gömb alakú test, például a Hold, a Nap vagy egy bolygó, ugyanúgy gravitációt hoz létre, mint egy anyagi pont, amely a gömb közepén helyezkedik el és egyenértékű tömeggel rendelkezik. A differenciál- és integrálszámítás lehetővé tette magának Newtonnak és követőinek, hogy sikeresen oldjanak meg új problémaosztályokat, például az erő meghatározásának inverz problémáját a hatása alatt mozgó test egyenetlen vagy görbe vonalú mozgásából; megjósolni egy test sebességét és helyzetét bármikor a jövőben, ha ismert az erő a helyzet függvényében; oldja meg bármely (nem feltétlenül gömb alakú) test teljes vonzási erejének problémáját a tér bármely pontjában. Az új, hatékony matematikai eszközök megnyitották az utat számos bonyolult, korábban megoldhatatlan probléma megoldásához nemcsak a gravitációs, hanem más területeken is.

Newton azt is megmutatta, hogy a saját tengelye körüli 24 órás forgási periódus miatt a Földnek nem szigorúan gömb alakúnak, hanem kissé lapítottnak kell lennie. Newton ezen a területen végzett kutatásainak következményei a gravimetria területére vezetnek bennünket, amely a Föld felszínén jelentkező gravitációs erő mérésével és értelmezésével foglalkozó tudomány.

Hosszú távú akció.

Newtoni nyelven azonban Kezdetek van egy hely. A helyzet az, hogy miután meghatározta a gravitációs erőt és adott egy matematikai kifejezést, amely leírja, Newton nem magyarázta el, mi a gravitáció és hogyan működik. A 18. század óta sok vitát kiváltó és okozó kérdések. egészen a közelmúltig a következőképpen hangzik: hogyan vonz egy test (például a Nap) egy másik helyen található testet (például a Földet), ha a testek között nincs anyagi kapcsolat? Milyen gyorsan terjednek a gravitációs hatások? Azonnal? Fénysebességgel és egyéb elektromágneses rezgésekkel vagy más sebességgel? Newton nem hitt a távoli cselekvés lehetőségében, egyszerűen számításokat végzett, mintha a távolság négyzetével fordított arányosság törvénye elfogadott tény lenne. Sokan, köztük Leibniz, Berkeley püspök és Descartes követői egyetértettek a newtoni állásponttal, de meg voltak győződve arról, hogy az azokat kiváltó okoktól térben elkülönülő jelenségek elképzelhetetlenek valamiféle fizikai közvetítő nélkül, amely kiegészíti az okot és -hatás kapcsolat közöttük.

Később mindezeket és más kérdéseket a fény terjedését magyarázó hasonló elméletek örökölték. A világító közeget éternek nevezték, és a korábbi filozófusok, különösen Descartes nyomán a fizikusok arra a következtetésre jutottak, hogy az éterben a gravitációs (valamint az elektromos és mágneses) erők egyfajta nyomásként közvetítődnek. És csak akkor, amikor az éter következetes elméletének megfogalmazására tett kísérletek sikertelenek voltak, világossá vált, hogy bár az éter választ adott arra a kérdésre, hogy hogyan történik a cselekvés távolról, ez a válasz nem volt helyes.

Mezőelmélet és relativitáselmélet.

A. Einstein (1879–1955) feladata az elméletek szétszórt töredékeinek összegyűjtése, az éter kiszorítása és az a feltételezés, hogy a valóságban nincs sem abszolút tér, sem abszolút idő, hiszen egyetlen kísérlet sem erősíti meg létezésüket. Ebben a szerepe hasonló volt Newtonéhoz. Elméletének megalkotásához Einsteinnek, akárcsak egykor Newtonnak, új matematikára – tenzoranalízisre – volt szüksége.

Amire Einstein képes volt, az bizonyos mértékig a 19. század során kialakult új gondolkodásmód következménye. és a mező fogalmának megjelenéséhez kapcsolódik. A mező abban az értelemben, ahogy a modern elméleti fizikus ezt a kifejezést használja, az idealizált tér olyan tartománya, amelyben egy bizonyos koordináta-rendszer megjelölésével a pontok helyzete egy fizikai mennyiséggel vagy mennyiségek halmazával együtt megadható. ezeket a pozíciókat. Amikor a tér egyik pontjáról a másikba, a szomszédba haladunk, simán (folyamatosan) csökkennie vagy növekednie kell, és idővel változhat is. Például egy folyóban a víz sebessége a mélységtől függően és partról partra is változik; a helyiség hőmérséklete magasabb a tűzhely közelében; a megvilágítás intenzitása (fényereje) a fényforrástól való távolság növekedésével csökken. Ezek mind példák a mezőkre. A fizikusok a mezőket valódi dolgoknak tekintik. Álláspontjuk alátámasztására a fizikai érvre apellálnak: a fény, a hő vagy az elektromos töltés érzékelése ugyanolyan valóságos, mint egy fizikai tárgy észlelése, amelynek létezéséről mindenki meg van győződve azon az alapon, hogy lehetséges. megérintve, érezve vagy látott. Ezen túlmenően a mágnes közelében szétszórt vasreszelékekkel végzett kísérletek, amelyek egy bizonyos görbe vonalrendszer mentén elhelyezkednek, olyan mértékben teszik közvetlenül érzékelhetővé a mágneses teret, hogy senki sem vonja kétségbe afelől, hogy van „valami” a mágnes körül. a vasreszelék eltávolítása után . A mágneses „térvonalak”, ahogy Faraday nevezte őket, mágneses teret alkotnak.

Eddig elkerültük a gravitációs mező említését. A gravitáció gyorsulása g a Föld felszínén, amely a földfelszínen pontról pontra változik és a magassággal csökken, ilyen mező. De az a nagy előrelépés, amelyet Einstein tett, nem manipulálta mindennapi tapasztalataink gravitációs mezőjét.

Ahelyett, hogy Fitzgeraldot és Lorentzot követte volna, és figyelembe vette volna a mindenütt jelenlévő éter és a rajta áthaladó mérőrudak és órák közötti kölcsönhatást, Einstein bevezetett egy fizikai posztulátumot, amely szerint bármely megfigyelő A aki mérőrudakkal és egy magánál lévő karórával méri a fénysebességet, az mindig ugyanazt az eredményt kapja c= 3H 10 8 m/s, függetlenül attól, hogy a megfigyelő milyen gyorsan mozog; bármely más megfigyelő mérőrudait BAN BEN, mozgó rokon A sebességgel v, a megfigyelőre fog nézni A alkalommal csökkentve; megfigyelő órája BAN BEN a szemlélőre fog nézni A többször lassabb járás; a megfigyelők közötti kapcsolatok AÉs BAN BEN pontosan reciprok, tehát a megfigyelő mérőrudai Aés az órája a szemlélőé lesz BAN BEN rendre egyformán rövidebbek és lassabban mozognak; A megfigyelők mindegyike mozdulatlannak, a másik mozgónak tekintheti magát. A parciális (speciális) relativitáselmélet másik következménye az volt, hogy tömeg m sebességgel mozgó test v a megfigyelőhöz képest növekszik (a megfigyelő számára), és egyenlővé válik -val, ahol m 0 – ugyanazon test tömege, amely a megfigyelőhöz képest nagyon lassan mozog. A mozgó test tehetetlenségi tömegének növekedése azt jelentette, hogy nemcsak a mozgási energiának (kinetikai energiának), hanem minden energiának van tehetetlenségi tömege, és ha az energiának van tehetetlenségi tömege, akkor nehéz tömege is van, és ezért ki van téve a mozgási energiának. gravitációs hatások. Ezen kívül, mint ma már köztudott, bizonyos feltételek mellett a tömeg energiává alakítható nukleáris folyamatokban. (Valószínűleg pontosabb lenne energiafelszabadulásról beszélni.) Ha az elfogadott feltételezések helyesek (és most már minden okunk megvan erre a bizalomra), akkor tehát a tömeg és az energia ugyanannak az alapvetőbb lényegnek a különböző aspektusai. .

A fenti képlet azt is jelzi, hogy egyetlen anyagi test és egyetlen energiát hordozó tárgy (például hullám) sem tud a megfigyelőhöz képest gyorsabban mozogni, mint a fénysebesség. Val vel, mert különben az ilyen mozgás végtelenül több energiát igényelne. Következésképpen a gravitációs hatásoknak fénysebességgel kell terjedniük (erre vonatkozó érvek már a relativitáselmélet megalkotása előtt is hangzottak el). Az ilyen gravitációs jelenségekre később fedeztek fel példákat, és bekerültek az általános elméletbe.

Egyenletes és egyenes vonalú relatív mozgás esetén a mérőrudak megfigyelt összehúzódásai és az óra lassulása a parciális relativitáselmélethez vezet. Később ennek az elméletnek a fogalmait a gyorsított relatív mozgásra általánosították, ami egy másik posztulátum – az úgynevezett ekvivalencia-elv – bevezetését tette lehetővé, amely lehetővé tette a gravitáció bevonását a modellbe, amely hiányzott a parciális relativitáselméletből.

Sokáig azt hitték, és nagyon gondos méréseket végeztek a 19. század végén. L. Eotvos magyar fizikus megerősítette, hogy a kísérleti hiba határain belül a nehéz és az inert tömegek számszerűen egyenlőek. (Emlékezzünk vissza, hogy egy test nehéz tömege annak az erőnek a mértéke, amellyel ez a test más testeket vonz, míg a tehetetlenségi tömeg a test gyorsulással szembeni ellenállásának mértéke.) Ugyanakkor a szabadon eső testek gyorsulása nem lehetnek teljesen függetlenek a tömegüktől, ha a tehetetlenség és a nehéz testtömeg nem lenne teljesen egyenlő. Einstein feltételezte, hogy ez a kétféle tömeg, amelyek különbözőnek tűnnek, mert különböző kísérletekben mérik őket, valójában ugyanaz. Ebből rögtön következik, hogy nincs fizikai különbség a gravitációs erő között, amelyet a talpunkon érzünk, és a tehetetlenségi erő között, amely visszadob az ülésre, amikor egy autó gyorsul, vagy előre lök minket, amikor megnyomjuk. a fékeket. Képzeljünk el gondolatban (mint Einstein) egy zárt helyiséget, például egy liftet vagy egy űrhajót, amelyben a testek mozgását tanulmányozhatjuk. A világűrben, kellően nagy távolságra bármely hatalmas csillagtól vagy bolygótól ahhoz, hogy gravitációjuk ne legyen hatással a zárt helyiségben lévő testekre, a kezekből kiszabaduló tárgyak nem esnek le a padlóra, hanem tovább lebegnek a levegőben. , ugyanabba az irányba haladva, mint ahogyan a kezéből kiengedve mozgott. Minden tárgynak lenne tömege, de nincs súlya. A Föld felszínéhez közeli gravitációs mezőben a testeknek tömegük és súlyuk is van. Ha elengeded őket, a földre esnek. De ha például a lift szabadon zuhan, anélkül, hogy ellenállásba ütközne, akkor a liftben lévő tárgyak súlytalannak tűnnének a liftben lévő szemlélő számára, és ha elengedne bármilyen tárgyat, nem esnének le a padlóra. Az eredmény ugyanaz lenne, mintha minden a világűrben történne, távol attól, hogy vonzza a testeket, és egyetlen kísérlet sem tudná megmutatni a megfigyelőnek, hogy szabadesés állapotában van. Az ablakon kinézve és valahol messze alatta látva a Földet, a megfigyelő azt mondhatná, hogy a Föld feléje rohan. A földi megfigyelő szemszögéből azonban mind a lift, mind a benne lévő összes tárgy egyformán gyorsan esik, így a leeső tárgyak nem maradnak le vagy elől a lifttől, ezért nem közelítik meg annak emeletét, amely felé elesnek.

Most képzeljünk el egy űrhajót, amint egy hordozórakéta egyre nagyobb sebességgel emel az űrbe. Ha egy űrhajóban tartózkodó űrhajós kienged egy tárgyat a kezéből, akkor az objektum (ahogyan korábban is) olyan sebességgel fog tovább haladni az űrben, amellyel elengedték, de mivel az űrhajó padlója most felgyorsulva mozog az objektum felé, minden úgy fog kinézni, mintha a tárgy leesne. Sőt, az űrhajós érezné, hogy erő hat a lábára, és azt gravitációs erőként értelmezhetné, és egyetlen kísérlet sem mondana ellent egy felszálló űrhajóban.

Einstein ekvivalencia elve egyszerűen egyenlőségjelet tesz a két látszólag teljesen különböző helyzetbe, és kijelenti, hogy a gravitáció és a tehetetlenségi erők ugyanazok. A fő különbség az, hogy elég nagy tartományban a tehetetlenségi erő (például a centrifugális erő) a referenciakeret megfelelő átalakításával kiküszöbölhető (például a centrifugális erő csak forgó koordináta-rendszerben hat, és kiküszöbölhető nem forgó referenciakeretre mozgatva). Ami a gravitációs erőt illeti, egy másik vonatkoztatási rendszerre (szabadon esés) áttérve csak lokálisan lehet megszabadulni tőle. Mentálisan elképzelve az egész Földet, mint egészet, inkább mozdulatlannak tekintjük, hisz a Föld felszínén elhelyezkedő testekre gravitációs erők hatnak, nem pedig tehetetlenségi erők. Ellenkező esetben azt kellene feltételeznünk, hogy a Föld felszíne minden pontján kifelé gyorsul, és a Föld felfújt léggömbként tágulva nyomja a talpunkat. Ez a dinamika szempontjából teljesen elfogadható nézőpont a hétköznapi geometria szempontjából helytelen. Az általános relativitáselmélet keretein belül azonban mindkét nézőpont egyformán elfogadható.

A hosszúságok és időintervallumok méréséből adódó, egyik gyorsuló vonatkoztatási rendszerből a másikba szabadon transzformálható geometria a gömbfelületek geometriájához nagyon hasonló íves geometriának bizonyul, de négy dimenzió esetére általánosítva - három térbeli és egyszeri - ugyanúgy, mint a speciális relativitáselméletben. A téridő görbülete vagy deformációja nem csak egy beszédfigura, hanem valami több, hiszen a pontok közötti távolság mérési módszere és az ezeken a pontokon eltelt események közötti időintervallumok időtartama határozza meg. Hogy a téridő görbülete valós fizikai hatás, azt néhány példával lehet legjobban bemutatni.

A relativitáselmélet szerint egy nagy tömeg közelében áthaladó fénysugár meggörbül. Ez történik például egy távoli csillag fénysugárával, amely a napkorong széle közelében halad el. De továbbra is egy görbe fénysugár a legrövidebb távolság a csillag és a megfigyelő szeme között. Ez az állítás két értelemben igaz. A relativisztikus matematika hagyományos jelölésében egy egyenes szakasz dS, amely két szomszédos pontot választ el, a közönséges euklideszi geometria Pitagorasz-tételével számítható ki, azaz. képlet szerint dS 2 = dx 2 + dy 2 + dz 2. A tér egy pontját egy időpillanattal együtt eseménynek, a két eseményt elválasztó téridő távolságot pedig intervallumnak nevezzük. Két esemény közötti intervallum meghatározásához az idődimenzió t három térbeli koordinátával kombinálódik x, y, z a következő módon. Időkülönbség két esemény között dt térbeli távolságra konvertálva Val vel H dt megszorozva a fénysebességgel Val vel(állandó minden megfigyelő számára). A kapott eredménynek kompatibilisnek kell lennie a Lorentz-transzformációval, amiből az következik, hogy a mozgó megfigyelő mérőpálcája összehúzódik, és az óra a kifejezésnek megfelelően lelassul. A Lorentz-transzformációt abban a határesetben is alkalmazni kell, amikor a megfigyelő a fényhullámmal együtt mozog és az órája leáll (pl. dt= 0), és ő maga nem tartja magát mozgónak (pl. dS= 0), tehát

(Intervallum) 2 = dS 2 = dx 2 + dy 2 + dz 2 – (c H dt) 2 .

Ennek a képletnek az a fő jellemzője, hogy az időtag előjele ellentétes a térbeli tagok előjelével. Továbbá a fénysugár mentén minden, a sugárral együtt mozgó megfigyelő számára megvan dS 2 = 0, és a relativitáselmélet szerint az összes többi megfigyelőnek ugyanazt az eredményt kellett volna kapnia. Ebben az első (tér-időbeli) értelemben dS– minimális tér-idő távolság. De a második értelemben, mivel a fény azon az úton halad, amelyen a legkevesebb időre van szükség a végső cél eléréséhez bármelyik szerintóra, a térbeli és időintervallumok számértékei minimálisak a fénysugár esetében.

A fenti megfontolások mind olyan eseményekre vonatkoznak, amelyeket csak kis távolságok és idők választanak el egymástól; más szavakkal, dx, dy, dzÉs dt- kis mennyiségben. De az eredmények könnyen általánosíthatók kiterjesztett trajektóriákra az integrálszámítás módszerével, melynek lényege, hogy mindezen infinitezimális intervallumokat összegezzük a ponttól a pontig tartó teljes út mentén.

Tovább okoskodva képzeljük el gondolatban a téridőt négydimenziós cellákra osztva, ahogy a kétdimenziós térképet is kétdimenziós négyzetekre osztjuk. Egy ilyen négydimenziós cella oldala egyenlő az idő vagy távolság egységével. Mezőmentes térben a rács derékszögben metsző egyenesekből áll, de a tömegközeli gravitációs térben a rácsvonalak meghajlottak, bár ezek is derékszögben metszik egymást, mint a párhuzamosok és a meridiánok a földgömbön. Ebben az esetben a rácsvonalak csak egy külső megfigyelő számára tűnnek görbültnek, akinek a méretei nagyobbak, mint a rácsméretek száma. Háromdimenziós térben létezünk, és ha ránézünk egy térképre vagy diagramra, három dimenzióban is érzékelhetjük azt. Az ebben a rácsban elhelyezkedő alany, például egy mikroszkopikus lény a földgömbön, akinek fogalma sincs, mi az fent vagy le, nem érzékeli közvetlenül a földgömb görbületét, ezért méréseket kell végeznie, és látnia kell, hogy milyen geometria keletkezik a földgömbön. az eredmények dimenzióinak összessége - legyen az euklideszi geometria, amely sík papírlapnak felel meg, vagy ívelt geometria, amely egy gömb felületének vagy más íves felületnek felel meg. Ugyanígy nem láthatjuk a körülöttünk lévő téridő görbületét, de méréseink eredményeit elemezve speciális, a valós görbülethez pontosan hasonló geometriai tulajdonságokat fedezhetünk fel.

Most képzeljünk el egy hatalmas háromszöget a szabad térben, amelynek oldalai három egyenes vonalból állnak. Ha egy ilyen háromszögbe tömeget helyezünk, akkor a tér (azaz a négydimenziós koordináta rács, amely feltárja geometriai felépítését) kissé felfújódik, így a háromszög belső szögeinek összege nagyobb lesz, mint tömeg hiányában. Hasonlóképpen képzelhet el egy óriási kört a szabad térben, amelynek hosszát és átmérőjét nagyon pontosan megmérte. Felfedezte, hogy a kerület és az átmérő aránya egyenlő a számmal p(ha a szabad hely euklideszi). Helyezzen egy nagy tömeget a kör közepére, és ismételje meg a mérést. A kerület és az átmérő aránya kisebb lesz p, bár a mérőrúd (ha bizonyos távolságból nézzük) úgy tűnik, hogy összehúzódik mind a kerület mentén, mind pedig az átmérő mentén, maguk az összehúzódások nagysága eltérő lesz.

A görbe vonalú geometriában azt a görbét, amely két pontot köt össze, és amely a legrövidebb az összes ilyen típusú görbe közül, geodetikusnak nevezzük. Az általános relativitáselmélet négydimenziós görbe vonalú geometriájában a fénysugarak pályái a geodetikusok egyik osztályát alkotják. Kiderült, hogy bármely szabad részecske pályája (amelyre semmilyen érintkezési erő nem hat) szintén geodéziai, de egy általánosabb osztályba tartozik. Például egy bolygó, amely szabadon mozog a Nap körüli pályáján, ugyanúgy mozog egy geodetikus mentén, mint a korábban tárgyalt példában a szabadon eső lift. A geodézia az egyenes vonalak tér-idő analógjai a newtoni mechanikában. A testek egyszerűen a természetes görbült pályájukon mozognak – a legkisebb ellenállás vonalain –, így nincs szükség „erőre” a test viselkedésének magyarázatára. A Föld felszínén elhelyezkedő testek a Földdel való közvetlen érintkezés érintkezési erejének vannak kitéve, és ebből a szempontból feltételezhetjük, hogy a Föld kilöki őket a geodéziai pályákról. Ebből következően a testek pályája a Föld felszínén nem geodetikus.

Így a gravitáció a fizikai tér geometriai tulajdonságává redukálódott, és kiderült, hogy a gravitációs mezőt egy „metrikus mező” váltotta fel. Más mezőkhöz hasonlóan a metrikus mezők (összesen tíz) számok halmaza, amelyek pontról pontra változnak, és együtt írják le a helyi geometriát. Ezen számok felhasználásával különösen meg lehet határozni, hogyan és milyen irányban görbül a metrikus mező.

Következmények az általános relativitáselméletből.

Az általános relativitáselmélet másik, az ekvivalencia-elvből következő előrejelzése az úgynevezett gravitációs vöröseltolódás, i.e. alacsonyabb gravitációs potenciállal rendelkező területről hozzánk érkező sugárzás gyakoriságának csökkenése. Bár a szakirodalomban számos felvetés van arra vonatkozóan, hogy a vörös eltolódású fényt szupersűrű csillagok felszínéről bocsátották volna ki, erre még mindig nincs meggyőző bizonyíték, és a kérdés továbbra is nyitott. Az ilyen elmozdulás hatását laboratóriumi körülmények között figyelték meg - a torony teteje és alja között. Ezek a kísérletek a Föld gravitációs terét és a kristályrácsban kötött atomok által kibocsátott szigorúan monokromatikus gammasugárzást (Mössbauer-effektus) használták. Ennek a jelenségnek a magyarázatára a legegyszerűbb egy hipotetikus lifthez fordulni, amelyben a fényforrás felül, a vevő pedig alul van elhelyezve, vagy fordítva. A megfigyelt eltolódás pontosan egybeesik a Doppler eltolással, ami megfelel a vevő járulékos sebességének a jel érkezésének pillanatában a forrás sebességéhez képest a jel kibocsátásának pillanatában. Ez az extra sebesség a jel továbbítása közbeni gyorsulásnak köszönhető.

Az általános relativitáselmélet egy másik, szinte azonnal elfogadott előrejelzése a Merkúr bolygó Nap körüli mozgására vonatkozik (és kisebb mértékben más bolygók mozgására). A Merkúr pályájának perihélium, i.e. pályájának az a pontja, amelyen a bolygó a legközelebb van a Naphoz, századonként 574 I-rel eltolódik, és 226 000 év alatt teljes körforgást teljesít. A newtoni mechanika, figyelembe véve az összes ismert bolygó gravitációs hatását, a perihélium eltolódását évszázadonként mindössze 532°-kal tudta megmagyarázni. A 42 ívmásodperces különbség, bár kicsi, még mindig sokkal nagyobb, mint bármely lehetséges hiba, és csaknem egy évszázada kínozza a csillagászokat. Az általános relativitáselmélet szinte pontosan megjósolta ezt a hatást.

Mach tehetetlenségről alkotott nézeteinek felelevenítése.

E. Mach (1838–1916), akárcsak Newton fiatalabb kortársa, Berkeley, többször is feltette magának a kérdést: „Mi magyarázza a tehetetlenséget? Miért fordul elő centrifugális reakció, amikor a test forog? Ezekre a kérdésekre keresve a választ, Mach azt javasolta, hogy a tehetetlenség az Univerzum gravitációs koherenciájának köszönhető. Minden anyagrészecskét gravitációs kötés köt össze az Univerzum összes többi anyagával, amelyek intenzitása arányos a tömegével. Ezért, amikor a részecskékre kifejtett erő felgyorsítja azt, az Univerzum egészének gravitációs kötései ellenállnak ennek az erőnek, és egyenlő nagyságú és ellentétes irányú tehetetlenségi erőt hoznak létre. Egy későbbi időpontban a Mach által felvetett kérdés újjáéledt és új fordulatot vett: ha nincs sem abszolút mozgás, sem abszolút lineáris gyorsulás, akkor kizárható-e az abszolút forgás? A dolgok állása olyan, hogy a külvilághoz viszonyított forgás egy elszigetelt laboratóriumban kimutatható anélkül, hogy közvetlen a külvilágra vonatkozna. Ez történhet centrifugális erőkkel (a forgó vödörben lévő víz felszínét homorú formára kényszerítve) és Coriolis erőkkel (forgó koordinátarendszerben a test pályájának látszólagos görbületét hozva létre. Természetesen egy kis forgó testet képzelünk el összehasonlíthatatlanul könnyebb, mint egy forgó Univerzum. De a kérdés a következő: Ha az univerzum többi része eltűnne, hogyan tudnánk megítélni, hogy egy test "abszolút" forog-e? A vödörben lévő víz felszíne homorú marad? A súly feszültséget kelt a kötélben? Mach úgy vélte, hogy ezekre a kérdésekre a válaszoknak negatívaknak kell lenniük. Ha Mivel a gravitáció és a tehetetlenség összefügg egymással, várható, hogy a távoli anyag sűrűségének vagy eloszlásának változása valamilyen módon befolyásolja a gravitációs állandó értékét G. Például, ha az Univerzum tágul, akkor az érték G lassan változnia kell az idő múlásával. Értékváltozás G befolyásolhatja az inga lengési periódusait és a bolygók Nap körüli forgását. Az ilyen változásokat csak az időintervallumok atomórákkal történő mérésével lehet kimutatni, amelyek sebessége nem függ G.

A gravitációs állandó mérése.

A gravitációs állandó kísérleti meghatározása G lehetővé teszi számunkra, hogy hidat hozzunk létre a gravitáció elméleti és absztrakt vonatkozásai között, mint az anyag univerzális attribútuma, valamint a gravitációs hatásokat kiváltó anyag tömegének lokalizációjának és felmérésének földibb kérdése között. Az utolsó műveletet néha mérlegelésnek is nevezik. Elméleti szempontból ezt már láttuk G a természet egyik alapvető állandója, ezért kiemelkedő fontosságú a fizikai elmélet számára. De a nagyságrend G akkor is ismernünk kell, ha az anyagot az általa keltett gravitációs hatás alapján akarjuk észlelni és „mérlegelni”.

Newton egyetemes gravitációs törvénye szerint bármely teszttest gyorsulása egy másik tömegű test gravitációs terében m képlet adja meg g = Gmm/r 2 hol r– a testtől való távolság tömeggel m. Tényezők csillagászati ​​mozgásegyenletekben GÉs m csak mű formájában szerepel Gmm, de soha nem szerepelnek külön. Ez azt jelenti, hogy a tömeg m, amely gyorsulást hoz létre, csak akkor becsülhető meg, ha az érték ismert G. De a tömegarányok alapján az általuk generált gyorsulások összehasonlításával lehetséges a bolygók és a Nap tömegét földi tömegben kifejezni. Valóban, ha két test gyorsulást hoz létre g 1 és g 2, akkor a tömegük aránya az m 1 /m 2 = g 1 r 1 2 /g 2 r 2 2 . Ez lehetővé teszi az összes égitest tömegének kifejezését egy kiválasztott test, például a Föld tömegén keresztül. Ez az eljárás egyenértékű a Föld tömegének tömegszabványként történő kiválasztásával. Ahhoz, hogy ettől az eljárástól a centiméter–gramm–másodperc mértékegységrendszer felé lépjen, ismernie kell a Föld tömegét grammban. Ha ismert, akkor ki tudjuk számolni G, miután megtalálta a munkát Gmm bármely egyenletből, amely leírja a Föld által keltett gravitációs hatásokat (például a Hold vagy a Föld mesterséges műholdjának mozgását, az inga oszcillációit, a test gyorsulását szabadeséskor). És fordítva, ha G függetlenül mérhető, akkor a termék Gmm, amely az égitestek minden mozgásegyenletében szerepel, megadja a Föld tömegét. Ezek a megfontolások lehetővé tették a kísérleti becslést G. Példa erre Cavendish híres, torziós mérlegekkel végzett kísérlete, amelyet 1798-ban hajtott végre. A telepítés két kis tömegből állt egy kiegyensúlyozott rúd végein, amelyeket középen egy torziós rúd felfüggesztés hosszú menetéhez erősítettek. Két másik, nagyobb tömeg egy forgó állványra van felszerelve, hogy a kis tömegekhez hozzá lehessen vinni. A nagyobb tömegekből a kisebbekre ható vonzás, bár sokkal gyengébb, mint egy ilyen nagy tömeg vonzása, mint a Föld, elfordítja a rudat, amelyen a kis tömegek rögzítve vannak, és a felfüggesztés menetét olyan szögbe csavarja, hogy mérni kell. Ha ekkor nagyobb tömegeket viszünk át a másik oldalon lévő kisebbekre (hogy a vonzás iránya megváltozzon), az elmozdulás megkétszerezhető és így a mérés pontossága is növelhető. Feltételezzük, hogy a menet torziós rugalmassági modulusa ismert, mivel a laboratóriumban könnyen mérhető. Ezért a menet csavarodási szögének mérésével ki lehet számítani a tömegek közötti vonzási erőt.

Irodalom:

Fock V.A. A tér, az idő és a gravitáció elmélete. M., 1961
Zeldovich Ya.B., Novikov I.D. A gravitáció elmélete és a csillagok evolúciója. M., 1971
Weiskopf W. A fizika a huszadik században. M., 1977
Albert Einstein és a gravitáció elmélete. M., 1979