Gravitatie. Gravitate Test experimental al teoriei lui Einstein

În general, este descris de teoria generală a relativității a lui Einstein. În limita cuantică, se presupune că interacțiunea gravitațională este descrisă de o teorie cuantică a gravitației, care nu a fost încă dezvoltată.

Gravitația joacă un rol extrem de important în structura și evoluția Universului (stabilind o legătură între densitatea Universului și rata de expansiune a acestuia), determinând condițiile cheie pentru echilibrul și stabilitatea sistemelor astronomice. Fără gravitație, nu ar exista planete, stele, galaxii sau găuri negre în Univers.

Atracția gravitațională

Legea gravitației

Legea gravitației universale este una dintre aplicațiile legii inversului pătratului, care se găsește și în studiul radiațiilor (vezi, de exemplu, Presiunea luminii) și este o consecință directă a creșterii pătratice a ariei sfera cu rază în creștere, ceea ce duce la o scădere pătratică a contribuției oricărei unități de suprafață la suprafața întregii sfere.

Câmpul gravitațional, ca și câmpul gravitațional, este potențial. Aceasta înseamnă că puteți introduce energia potențială a atracției gravitaționale a unei perechi de corpuri, iar această energie nu se va schimba după mutarea corpurilor de-a lungul unei bucle închise. Potențialitatea câmpului gravitațional implică legea conservării sumei energiei cinetice și potențiale și, atunci când se studiază mișcarea corpurilor într-un câmp gravitațional, de multe ori simplifică semnificativ soluția. În cadrul mecanicii newtoniene, interacțiunea gravitațională este de lungă durată. Aceasta înseamnă că, indiferent cât de masiv se mișcă un corp, în orice punct al spațiului potențialul gravitațional depinde doar de poziția corpului la un moment dat de timp.

Obiecte spațiale mari - planetele, stelele și galaxiile au o masă enormă și, prin urmare, creează câmpuri gravitaționale semnificative.

Gravitația este cea mai slabă interacțiune. Cu toate acestea, deoarece acționează la toate distanța și toate masele sunt pozitive, este totuși o forță foarte importantă în Univers. În special, interacțiunea electromagnetică dintre corpuri la scară cosmică este mică, deoarece sarcina electrică totală a acestor corpuri este zero (materia în ansamblu este neutră din punct de vedere electric).

De asemenea, gravitația, spre deosebire de alte interacțiuni, este universală în efectul său asupra întregii materie și energie. Nu au fost descoperite obiecte care să nu aibă deloc interacțiune gravitațională.

Datorită naturii sale globale, gravitația este responsabilă pentru efecte la scară mare precum structura galaxiilor, găurile negre și expansiunea Universului și pentru fenomene astronomice elementare - orbitele planetelor și pentru simpla atracție către suprafața Pământul și căderea corpurilor.

Gravitația a fost prima interacțiune descrisă de teoria matematică. Aristotel (sec. IV î.Hr.) credea că obiectele cu mase diferite cad cu viteze diferite. Și abia mult mai târziu (1589) Galileo Galilei a determinat experimental că nu este așa - dacă rezistența aerului este eliminată, toate corpurile accelerează în mod egal. Legea gravitației universale a lui Isaac Newton (1687) a descris bine comportamentul general al gravitației. În 1915, Albert Einstein a creat Teoria Generală a Relativității, care descrie mai precis gravitația în termenii geometriei spațiu-timpului.

Video pe tema

Mecanica cerească și unele dintre sarcinile sale

Cea mai simplă problemă a mecanicii cerești este interacțiunea gravitațională a două corpuri punctuale sau sferice în spațiul gol. Această problemă în cadrul mecanicii clasice este rezolvată analitic într-o formă închisă; rezultatul soluției sale este adesea formulat sub forma celor trei legi ale lui Kepler.

Pe măsură ce numărul de corpuri care interacționează crește, sarcina devine dramatic mai complicată. Astfel, deja celebra problemă a trei corpuri (adică mișcarea a trei corpuri cu mase diferite de zero) nu poate fi rezolvată analitic într-o formă generală. Cu o soluție numerică, instabilitatea soluțiilor în raport cu condițiile inițiale apare destul de repede. Când este aplicată sistemului solar, această instabilitate nu ne permite să prezicem cu exactitate mișcarea planetelor la scari care depășesc o sută de milioane de ani.

În unele cazuri speciale, este posibil să găsiți o soluție aproximativă. Cel mai important este cazul în care masa unui corp este semnificativ mai mare decât masa altor corpuri (exemple: sistemul solar și dinamica inelelor lui Saturn). În acest caz, ca primă aproximare, putem presupune că corpurile de lumină nu interacționează între ele și se deplasează de-a lungul traiectoriilor kepleriene în jurul corpului masiv. Interacțiunile dintre ele pot fi luate în considerare în cadrul teoriei perturbațiilor și mediate în timp. În acest caz, pot apărea fenomene non-triviale, cum ar fi rezonanțe, atractori, haos etc. Un exemplu clar de astfel de fenomene este structura complexă a inelelor lui Saturn.

În ciuda încercărilor de a descrie cu acuratețe comportamentul unui sistem cu un număr mare de corpuri de atragere de aproximativ aceeași masă, acest lucru nu se poate face din cauza fenomenului de haos dinamic.

Câmpuri gravitaționale puternice

În câmpurile gravitaționale puternice (precum și atunci când se deplasează într-un câmp gravitațional la viteze relativiste), încep să apară efectele teoriei generale a relativității (GTR):

• modificarea geometriei spațiu-timpului;
  • drept consecință, abaterea legii gravitației de la Newtonian;
  • iar în cazuri extreme - apariția găurilor negre;
• întârzierea potențialelor asociate cu viteza finită de propagare a perturbațiilor gravitaționale;
  • drept consecință, apariția undelor gravitaționale;
• efecte de neliniaritate: gravitația tinde să interacționeze cu ea însăși, deci principiul suprapunerii în câmpuri puternice nu mai este valabil.

Radiația gravitațională

Una dintre predicțiile importante ale relativității generale este radiația gravitațională, a cărei prezență a fost confirmată prin observații directe din 2015. Cu toate acestea, anterior existau dovezi indirecte puternice în favoarea existenței sale, și anume: pierderi de energie în sisteme binare apropiate care conțin obiecte gravitatoare compacte (cum ar fi stele neutronice sau găuri negre), în special, descoperite în 1979 în celebrul sistem PSR B1913+16. (pulsar Hulse-Taylor) - sunt în bună concordanță cu modelul relativității generale, în care această energie este purtată tocmai de radiația gravitațională.

Radiația gravitațională poate fi generată doar de sisteme cu patrupol variabil sau momente multipolare mai mari, acest fapt sugerând că radiația gravitațională a majorității surselor naturale este direcțională, ceea ce complică semnificativ detectarea acesteia. Puterea gravitațională n (\displaystyle n)-sursa de câmp este proporţională (v / c) 2 n + 2 (\displaystyle (v/c)^(2n+2)), dacă multipolul este de tip electric și (v / c) 2 n + 4 (\displaystyle (v/c)^(2n+4))- daca multipolul este de tip magnetic, unde v (\displaystyle v) este viteza caracteristică de mișcare a surselor în sistemul radiant și c (\displaystyle c)- viteza luminii in vid. Astfel, momentul dominant va fi momentul cvadrupol de tip electric, iar puterea radiației corespunzătoare este egală cu:

Unde Q i j (\displaystyle Q_(ij))- tensor de moment cvadrupolar al distribuţiei de masă a sistemului radiant. Constant G c 5 = 2,76 × 10 − 53 (\displaystyle (\frac (G)(c^(5)))=2,76\times 10^(-53))(1/W) ne permite să estimăm ordinul de mărime al puterii de radiație.

Efecte subtile ale gravitației

Măsurarea curburii spațiului pe orbita Pământului (desenul artistului)

Pe lângă efectele clasice de atracție gravitațională și dilatare a timpului, teoria generală a relativității prezice existența altor manifestări ale gravitației, care în condiții terestre sunt foarte slabe și de aceea detectarea și verificarea experimentală a acestora sunt foarte dificile. Până de curând, depășirea acestor dificultăți părea dincolo de capacitățile experimentatorilor.

Printre acestea, în special, putem numi tragerea cadrelor de referință inerțiale (sau efectul Lense-Thirring) și câmpul gravitomagnetic. În 2005, sonda robotică gravitațională B a NASA a efectuat un experiment de precizie fără precedent pentru a măsura aceste efecte în apropierea Pământului. Prelucrarea datelor obținute s-a efectuat până în mai 2011 și a confirmat existența și amploarea efectelor precesiunii geodezice și a tragerii sistemelor de referință inerțiale, deși cu o acuratețe ceva mai mică decât se presupunea inițial.

După o muncă intensă de analiză și extragere a zgomotului de măsurare, rezultatele finale ale misiunii au fost anunțate în cadrul unei conferințe de presă la NASA-TV din 4 mai 2011 și publicate în Physical Review Letters. Valoarea măsurată a precesiei geodezice a fost −6601,8±18,3 milisecunde arcuri pe an și efectul de antrenare - −37,2±7,2 milisecunde arcuri pe an (comparați cu valorile teoretice de −6606,1 mas/an și −39,2 mas/an).

Teorii clasice ale gravitației

Datorită faptului că efectele cuantice ale gravitației sunt extrem de mici chiar și în condițiile cele mai extreme și observaționale, încă nu există observații fiabile ale acestora. Estimările teoretice arată că în marea majoritate a cazurilor se poate limita la descrierea clasică a interacțiunii gravitaționale.

Există o teorie clasică canonică modernă a gravitației - teoria generală a relativității și multe ipoteze clarificatoare și teorii cu diferite grade de dezvoltare, care concurează între ele. Toate aceste teorii fac predicții foarte asemănătoare în cadrul aproximării în care se desfășoară în prezent testele experimentale. Următoarele sunt câteva teorii de bază, cele mai bine dezvoltate sau cunoscute ale gravitației.

Teoria generală a relativității

Cu toate acestea, relativitatea generală a fost confirmată experimental până de curând (2012). În plus, multe abordări alternative ale lui Einstein, dar standard pentru fizica modernă, abordări ale formulării teoriei gravitației conduc la un rezultat care coincide cu relativitatea generală în aproximarea cu energie joasă, care este singura acum accesibilă verificării experimentale.

Teoria Einstein-Cartan

O împărțire similară a ecuațiilor în două clase are loc și în RTG, unde a doua ecuație tensorală este introdusă pentru a lua în considerare legătura dintre spațiul non-euclidian și spațiul Minkowski. Datorită prezenței unui parametru adimensional în teoria Jordan-Brans-Dicke, devine posibilă alegerea acestuia astfel încât rezultatele teoriei să coincidă cu rezultatele experimentelor gravitaționale. Mai mult, pe măsură ce parametrul tinde spre infinit, predicțiile teoriei devin din ce în ce mai aproape de relativitatea generală, astfel încât este imposibil să infirmăm teoria Jordan-Brans-Dicke prin orice experiment care să confirme teoria generală a relativității.

Teoria cuantică a gravitației

În ciuda a mai mult de o jumătate de secol de încercări, gravitația este singura interacțiune fundamentală pentru care nu a fost încă construită o teorie cuantică consistentă general acceptată. La energii joase, în spiritul teoriei câmpului cuantic, interacțiunea gravitațională poate fi considerată ca un schimb de gravitoni - bosoni de calibre spin 2. Cu toate acestea, teoria rezultată este nerenormalizabilă și, prin urmare, este considerată nesatisfăcătoare.

În ultimele decenii, au fost dezvoltate câteva abordări promițătoare pentru rezolvarea problemei cuantizării gravitației: teoria corzilor, gravitația cuantică în buclă și altele.

Teoria corzilor

În ea, în loc de particule și spațiu-timp de fundal, apar șiruri și analogii lor multidimensionali - branele. Pentru probleme cu dimensiuni înalte, branele sunt particule de dimensiuni înalte, dar din punctul de vedere al particulelor care se mișcă interior aceste brane, sunt structuri spațiu-timp. O variantă a teoriei corzilor este teoria M.

Gravitație cuantică în buclă

Încearcă să formuleze o teorie cuantică a câmpului fără referire la fundalul spațiu-timp; conform acestei teorii, spațiul și timpul constau din părți discrete. Aceste celule cuantice mici ale spațiului sunt conectate între ele într-un anumit fel, astfel încât la scară mică de timp și lungime ele creează o structură pestriță, discretă a spațiului, iar la scară mare se transformă lin în spațiu-timp continuu neted. În timp ce multe modele cosmologice pot descrie doar comportamentul universului din timpul Planck după Big Bang, gravitația cuantică în buclă poate descrie procesul de explozie în sine și chiar poate privi mai în urmă. Gravitația cuantică în buclă ne permite să descriem toate particulele modelului standard fără a necesita introducerea bosonului Higgs pentru a le explica masele.

Triangularea dinamică cauzală

Triangulația dinamică cauzală - varietatea spațiu-timp din ea este construită din simplexuri euclidiene elementare (triunghi, tetraedru, pentacor) de dimensiuni de ordinul celor planckiene, ținând cont de principiul cauzalității. Patrudimensionalitatea și natura pseudo-euclidiană a spațiului-timp la scară macroscopică nu sunt postulate în ea, ci sunt o consecință a teoriei.

Gravitația în microcosmos

Gravitația în microcosmos la energii scăzute ale particulelor elementare este cu multe ordine de mărime mai slabă decât alte interacțiuni fundamentale. Astfel, raportul dintre forța de interacțiune gravitațională a doi protoni în repaus și forța de interacțiune electrostatică este egal cu 10 - 36 (\displaystyle 10^(-36)).

Pentru a compara legea gravitației universale cu legea lui Coulomb, valoarea G N m (\displaystyle (\sqrt (G_(N)))m) numită sarcină gravitațională. Datorită principiului echivalenței masei și energiei sarcina gravitationala egală G N E c 2 (\displaystyle (\sqrt (G_(N)))(\frac (E)(c^(2)))). Interacțiunea gravitațională devine egală ca forță cu cea electromagnetică atunci când sarcina gravitațională este egală cu sarcina electrică. G N E c 2 = e (\displaystyle (\sqrt (G_(N)))(\frac (E)(c^(2)))=e), adică la energii E = e c 2 G N = 10 18 (\displaystyle E=(\frac (ec^(2))(\sqrt (G_(N))))=10^(18)) GeV, până acum de neatins în acceleratoarele de particule elementare.

Gravitatie

Gravitația (gravitația universală, gravitația)(din latină gravitas - „gravitație”) - o interacțiune fundamentală de lungă durată în natură, la care sunt supuse toate corpurile materiale. Conform datelor moderne, este o interacțiune universală în sensul că, spre deosebire de orice alte forțe, ea conferă aceeași accelerație tuturor corpurilor fără excepție, indiferent de masa lor. În principal gravitația joacă un rol decisiv la scară cosmică. Termen gravitatie folosit și ca nume al ramului fizicii care studiază interacțiunea gravitațională. Cea mai de succes teorie fizică modernă din fizica clasică care descrie gravitația este teoria generală a relativității; teoria cuantică a interacțiunii gravitaționale nu a fost încă construită.

Interacțiune gravitațională

Interacțiunea gravitațională este una dintre cele patru interacțiuni fundamentale din lumea noastră. În cadrul mecanicii clasice, este descrisă interacțiunea gravitațională legea gravitației universale Newton, care afirmă că forța de atracție gravitațională dintre două puncte materiale de masă m 1 și m 2 separate prin distanță R, este proporțională cu ambele mase și invers proporțional cu pătratul distanței - adică

Aici G- constantă gravitațională, egală cu aproximativ m³/(kg s²). Semnul minus înseamnă că forța care acționează asupra corpului este întotdeauna egală în direcție cu vectorul rază îndreptat către corp, adică interacțiunea gravitațională duce întotdeauna la atracția oricăror corpuri.

Legea gravitației universale este una dintre aplicațiile legii inversului pătratului, care apare și în studiul radiațiilor (vezi, de exemplu, Presiunea luminii) și este o consecință directă a creșterii pătratice a ariei sferă cu rază în creștere, ceea ce duce la o scădere pătratică a contribuției oricărei unități de suprafață la suprafața întregii sfere.

Cea mai simplă problemă a mecanicii cerești este interacțiunea gravitațională a două corpuri în spațiul gol. Această problemă este rezolvată analitic până la capăt; rezultatul soluției sale este adesea formulat sub forma celor trei legi ale lui Kepler.

Pe măsură ce numărul de corpuri care interacționează crește, sarcina devine dramatic mai complicată. Astfel, deja celebra problemă a trei corpuri (adică mișcarea a trei corpuri cu mase diferite de zero) nu poate fi rezolvată analitic într-o formă generală. Cu o soluție numerică, instabilitatea soluțiilor în raport cu condițiile inițiale apare destul de repede. Când este aplicată sistemului solar, această instabilitate face imposibilă prezicerea mișcării planetelor la scari mai mari de o sută de milioane de ani.

În unele cazuri speciale, este posibil să găsiți o soluție aproximativă. Cel mai important caz este atunci când masa unui corp este semnificativ mai mare decât masa altor corpuri (exemple: sistemul solar și dinamica inelelor lui Saturn). În acest caz, ca primă aproximare, putem presupune că corpurile de lumină nu interacționează între ele și se deplasează de-a lungul traiectoriilor kepleriene în jurul corpului masiv. Interacțiunile dintre ele pot fi luate în considerare în cadrul teoriei perturbațiilor și mediate în timp. În acest caz, pot apărea fenomene non-triviale, cum ar fi rezonanțe, atractori, haos etc. Un exemplu clar de astfel de fenomene este structura non-trivială a inelelor lui Saturn.

În ciuda încercărilor de a descrie comportamentul unui sistem cu un număr mare de corpuri de atracție de aproximativ aceeași masă, acest lucru nu se poate face din cauza fenomenului de haos dinamic.

Câmpuri gravitaționale puternice

În câmpurile gravitaționale puternice, când se deplasează cu viteze relativiste, încep să apară efectele relativității generale:

• abaterea legii gravitației de la cea a lui Newton;
• întârzierea potențialelor asociate cu viteza finită de propagare a perturbațiilor gravitaționale; apariția undelor gravitaționale;
• efecte de neliniaritate: undele gravitaționale tind să interacționeze între ele, deci principiul suprapunerii undelor în câmpuri puternice nu mai este valabil;
• modificarea geometriei spațiu-timpului;
• apariția găurilor negre;

Radiația gravitațională

Una dintre predicțiile importante ale relativității generale este radiația gravitațională, a cărei prezență nu a fost încă confirmată prin observații directe. Există însă dovezi observaționale indirecte în favoarea existenței sale, și anume: pierderile de energie în sistemul binar cu pulsarul PSR B1913+16 - pulsarul Hulse-Taylor - sunt în bun acord cu un model în care această energie este purtată de radiații gravitaționale.

Radiația gravitațională poate fi generată doar de sisteme cu patrupol variabil sau momente multipolare mai mari, acest fapt sugerând că radiația gravitațională a majorității surselor naturale este direcțională, ceea ce complică semnificativ detectarea acesteia. Puterea gravitațională l-sursa de câmp este proporţională (v / c) 2l + 2 , dacă multipolul este de tip electric și (v / c) 2l + 4 - daca multipolul este de tip magnetic, unde v este viteza caracteristică de mișcare a surselor în sistemul radiant și c- viteza luminii. Astfel, momentul dominant va fi momentul cvadrupol de tip electric, iar puterea radiației corespunzătoare este egală cu:

Unde Q ij- tensor de moment cvadrupolar al distribuţiei de masă a sistemului radiant. Constant (1/W) ne permite să estimăm ordinul de mărime al puterii de radiație.

Din 1969 (experimentele lui Weber) până în prezent (februarie 2007), s-au făcut încercări de a detecta direct radiația gravitațională. În SUA, Europa și Japonia, există în prezent mai multe detectoare la sol în funcțiune (GEO 600), precum și un proiect pentru un detector gravitațional spațial al Republicii Tatarstan.

Efecte subtile ale gravitației

Pe lângă efectele clasice ale atracției gravitaționale și ale dilatării timpului, teoria generală a relativității prezice existența altor manifestări ale gravitației, care în condiții terestre sunt foarte slabe și, prin urmare, detectarea și verificarea experimentală a acestora sunt foarte dificile. Până de curând, depășirea acestor dificultăți părea dincolo de capacitățile experimentatorilor.

Printre acestea, în special, putem numi antrenamentul cadrelor de referință inerțiale (sau efectul Lense-Thirring) și câmpul gravitomagnetic. În 2005, sonda gravitațională B fără pilot a NASA a efectuat un experiment de precizie fără precedent pentru a măsura aceste efecte în apropierea Pământului, dar rezultatele sale complete nu au fost încă publicate.

Teoria cuantică a gravitației

În ciuda a mai mult de jumătate de secol de încercări, gravitația este singura interacțiune fundamentală pentru care nu a fost încă construită o teorie cuantică renormalizabilă consistentă. Cu toate acestea, la energii joase, în spiritul teoriei câmpului cuantic, interacțiunea gravitațională poate fi reprezentată ca un schimb de gravitoni - bosoni gauge cu spin 2.

Teorii standard ale gravitației

Datorită faptului că efectele cuantice ale gravitației sunt extrem de mici chiar și în cele mai extreme condiții experimentale și de observație, încă nu există observații fiabile ale acestora. Estimările teoretice arată că în marea majoritate a cazurilor se poate limita la descrierea clasică a interacțiunii gravitaționale.

Există o teorie clasică canonică modernă a gravitației - teoria generală a relativității, și multe ipoteze și teorii de diferite grade de dezvoltare care o clarifică, concurând între ele (vezi articolul Teorii alternative ale gravitației). Toate aceste teorii fac predicții foarte asemănătoare în cadrul aproximării în care se desfășoară în prezent testele experimentale. Următoarele sunt câteva teorii de bază, cele mai bine dezvoltate sau cunoscute ale gravitației.

• Gravitația nu este un câmp geometric, ci un câmp de forță fizic real descris de un tensor.

• Fenomenele gravitaționale ar trebui luate în considerare în cadrul spațiului plat Minkowski, în care legile de conservare a energiei-moment și a momentului unghiular sunt îndeplinite fără ambiguitate. Atunci mișcarea corpurilor în spațiul Minkowski este echivalentă cu mișcarea acestor corpuri în spațiul Riemannian efectiv.

• În ecuațiile tensorale pentru a determina metrica, masa gravitonului ar trebui să fie luată în considerare și trebuie utilizate condițiile de măsurare asociate cu metrica spațială Minkowski. Acest lucru nu permite ca câmpul gravitațional să fie distrus chiar și local prin alegerea unui cadru de referință adecvat.

Ca și în relativitatea generală, în RTG materia se referă la toate formele de materie (inclusiv câmpul electromagnetic), cu excepția câmpului gravitațional însuși. Consecințele teoriei RTG sunt următoarele: găurile negre ca obiecte fizice prezise în Relativitatea Generală nu există; Universul este plat, omogen, izotrop, staționar și euclidian.

Pe de altă parte, există argumente nu mai puțin convingătoare ale oponenților RTG, care se rezumă la următoarele puncte:

Un lucru similar se întâmplă în RTG, unde a doua ecuație tensorală este introdusă pentru a lua în considerare legătura dintre spațiul non-euclidian și spațiul Minkowski. Datorită prezenței unui parametru de potrivire adimensională în teoria Jordan-Brans-Dicke, devine posibilă alegerea acestuia astfel încât rezultatele teoriei să coincidă cu rezultatele experimentelor gravitaționale.

Surse și note

Literatură

• Vizgin V.P. Teoria relativistă a gravitației (origini și formare, 1900-1915). M.: Nauka, 1981. - 352c.
• Vizgin V.P. Teorii unificate în prima treime a secolului al XX-lea. M.: Nauka, 1985. - 304c.
• Ivanenko D. D., Sardanashvili G. A. Gravity, ed. a 3-a. M.: URSS, 2008. - 200 p.

Vezi si

• Gravimetru

Legături

• Legea gravitației universale sau „De ce nu cade Luna pe Pământ?” - Cam lucruri dificile

Fundația Wikimedia. 2010.

·
Reissner - Nordström · Kerr ·
Kerr - Newman ·
Gödel · Kasner ·
Friedman - Lemaitre - Robertson - Walker
Solutii aproximative:
Formalism post-newtonian · Teoria perturbației covariante ·
Relativitatea numerică

Gravitatie (atracţie, gravitația universală, gravitatie) (din lat. gravitas- „gravitația”) este interacțiunea fundamentală universală între toate corpurile materiale. În aproximarea vitezelor mici și a interacțiunii gravitaționale slabe, este descrisă de teoria gravitației lui Newton, în cazul general este descrisă de teoria relativității generale a lui Einstein. Gravitatie este cel mai slab dintre cele patru tipuri de interacțiuni fundamentale. În limita cuantică, interacțiunea gravitațională trebuie descrisă de o teorie cuantică a gravitației, care nu a fost încă dezvoltată.

Atracția gravitațională

Legea gravitației universale este una dintre aplicațiile legii inversului pătratului, care se găsește și în studiul radiațiilor (vezi, de exemplu, Presiunea luminii) și este o consecință directă a creșterii pătratice a ariei sfera cu rază în creștere, ceea ce duce la o scădere pătratică a contribuției oricărei unități de suprafață la suprafața întregii sfere.

Câmpul gravitațional, ca și câmpul gravitațional, este potențial. Aceasta înseamnă că puteți introduce energia potențială a atracției gravitaționale a unei perechi de corpuri, iar această energie nu se va schimba după mutarea corpurilor de-a lungul unei bucle închise. Potențialitatea câmpului gravitațional implică legea conservării sumei energiei cinetice și potențiale și, atunci când se studiază mișcarea corpurilor într-un câmp gravitațional, de multe ori simplifică semnificativ soluția. În cadrul mecanicii newtoniene, interacțiunea gravitațională este de lungă durată. Aceasta înseamnă că indiferent de modul în care se mișcă un corp masiv, în orice punct al spațiului potențialul gravitațional depinde doar de poziția corpului la un moment dat în timp.

Obiecte spațiale mari - planetele, stelele și galaxiile au o masă enormă și, prin urmare, creează câmpuri gravitaționale semnificative.

Gravitația este cea mai slabă interacțiune. Cu toate acestea, deoarece acționează la toate distanța și toate masele sunt pozitive, este totuși o forță foarte importantă în Univers. În special, interacțiunea electromagnetică dintre corpuri la scară cosmică este mică, deoarece sarcina electrică totală a acestor corpuri este zero (materia în ansamblu este neutră din punct de vedere electric).

De asemenea, gravitația, spre deosebire de alte interacțiuni, este universală în efectul său asupra întregii materie și energie. Nu au fost descoperite obiecte care să nu aibă deloc interacțiune gravitațională.

Datorită naturii sale globale, gravitația este responsabilă pentru efecte la scară mare precum structura galaxiilor, găurile negre și expansiunea Universului și pentru fenomene astronomice elementare - orbitele planetelor și pentru simpla atracție către suprafața Pământul și căderea corpurilor.

Gravitația a fost prima interacțiune descrisă de teoria matematică. Aristotel (sec. IV î.Hr.) credea că obiectele cu mase diferite cad cu viteze diferite. Abia mult mai târziu (1589) Galileo Galilei a stabilit experimental că nu este așa - dacă rezistența aerului este eliminată, toate corpurile accelerează în mod egal. Legea gravitației universale a lui Isaac Newton (1687) a descris bine comportamentul general al gravitației. În 1915, Albert Einstein a creat Teoria Generală a Relativității, care descrie mai precis gravitația în termenii geometriei spațiu-timpului.

Mecanica cerească și unele dintre sarcinile sale

Cea mai simplă problemă a mecanicii cerești este interacțiunea gravitațională a două corpuri punctuale sau sferice în spațiul gol. Această problemă în cadrul mecanicii clasice este rezolvată analitic într-o formă închisă; rezultatul soluției sale este adesea formulat sub forma celor trei legi ale lui Kepler.

Pe măsură ce numărul de corpuri care interacționează crește, sarcina devine dramatic mai complicată. Astfel, deja celebra problemă a trei corpuri (adică mișcarea a trei corpuri cu mase diferite de zero) nu poate fi rezolvată analitic într-o formă generală. Cu o soluție numerică, instabilitatea soluțiilor în raport cu condițiile inițiale apare destul de repede. Când este aplicată sistemului solar, această instabilitate nu ne permite să prezicem cu exactitate mișcarea planetelor la scari care depășesc o sută de milioane de ani.

În unele cazuri speciale, este posibil să găsiți o soluție aproximativă. Cel mai important este cazul în care masa unui corp este semnificativ mai mare decât masa altor corpuri (exemple: sistemul solar și dinamica inelelor lui Saturn). În acest caz, ca primă aproximare, putem presupune că corpurile de lumină nu interacționează între ele și se deplasează de-a lungul traiectoriilor kepleriene în jurul corpului masiv. Interacțiunile dintre ele pot fi luate în considerare în cadrul teoriei perturbațiilor și mediate în timp. În acest caz, pot apărea fenomene non-triviale, cum ar fi rezonanțe, atractori, haos etc. Un exemplu clar de astfel de fenomene este structura complexă a inelelor lui Saturn.

În ciuda încercărilor de a descrie cu acuratețe comportamentul unui sistem cu un număr mare de corpuri de atragere de aproximativ aceeași masă, acest lucru nu se poate face din cauza fenomenului de haos dinamic.

Câmpuri gravitaționale puternice

În câmpurile gravitaționale puternice, precum și atunci când se deplasează într-un câmp gravitațional la viteze relativiste, încep să apară efectele teoriei generale a relativității (GTR):

• modificarea geometriei spațiu-timpului;
  • drept consecință, abaterea legii gravitației de la Newtonian;
  • iar în cazuri extreme - apariția găurilor negre;
• întârzierea potențialelor asociate cu viteza finită de propagare a perturbațiilor gravitaționale;
  • drept consecință, apariția undelor gravitaționale;
• efecte de neliniaritate: gravitația tinde să interacționeze cu ea însăși, deci principiul suprapunerii în câmpuri puternice nu mai este valabil.

Radiația gravitațională

Una dintre predicțiile importante ale relativității generale este radiația gravitațională, a cărei prezență a fost confirmată prin observații directe din 2015. Cu toate acestea, înainte au existat dovezi indirecte puternice în favoarea existenței sale, și anume: pierderi de energie în sisteme binare apropiate care conțin obiecte gravitatoare compacte (cum ar fi stele neutronice sau găuri negre), în special, în celebrul sistem PSR B1913+16 (Hals pulsar). - Taylor) - sunt în bun acord cu modelul relativității generale, în care această energie este purtată tocmai de radiația gravitațională.

Radiația gravitațională poate fi generată doar de sisteme cu patrupol variabil sau momente multipolare mai mari, acest fapt sugerând că radiația gravitațională a majorității surselor naturale este direcțională, ceea ce complică semnificativ detectarea acesteia. Puterea gravitațională n-sursa de câmp este proporţională texvc nu a fost găsit; Consultați matematica/README pentru ajutor pentru configurare.): (v/c)^(2n + 2), dacă multipolul este de tip electric și Nu se poate analiza expresia (Fișier executabil texvc nu a fost găsit; Consultați matematica/README pentru ajutor pentru configurare.): (v/c)^(2n + 4)- daca multipolul este de tip magnetic, unde v este viteza caracteristică de mișcare a surselor în sistemul radiant și c- viteza luminii. Astfel, momentul dominant va fi momentul cvadrupol de tip electric, iar puterea radiației corespunzătoare este egală cu:

Unde Nu se poate analiza expresia (Fișier executabil texvc nu a fost găsit; Vezi matematică/README - ajutor la configurare.): Q_(ij)- tensor de moment cvadrupolar al distribuţiei de masă a sistemului radiant. Constant Nu se poate analiza expresia (Fișier executabil texvc nu a fost găsit; Consultați matematica/README pentru ajutor pentru configurare.): \frac(G)(c^5) = 2,76 \times 10^(-53)(1/W) ne permite să estimăm ordinul de mărime al puterii de radiație.

Efecte subtile ale gravitației

Eroare la crearea miniaturii: fișierul nu a fost găsit

Măsurarea curburii spațiului pe orbita Pământului (desenul artistului)

Pe lângă efectele clasice de atracție gravitațională și dilatare a timpului, teoria generală a relativității prezice existența altor manifestări ale gravitației, care în condiții terestre sunt foarte slabe și de aceea detectarea și verificarea experimentală a acestora sunt foarte dificile. Până de curând, depășirea acestor dificultăți părea dincolo de capacitățile experimentatorilor.

Printre acestea, în special, putem numi tragerea cadrelor de referință inerțiale (sau efectul Lense-Thirring) și câmpul gravitomagnetic. În 2005, sonda robotică gravitațională B a NASA a efectuat un experiment de precizie fără precedent pentru a măsura aceste efecte în apropierea Pământului. Prelucrarea datelor obținute s-a efectuat până în mai 2011 și a confirmat existența și amploarea efectelor precesiunii geodezice și a tragerii sistemelor de referință inerțiale, deși cu o acuratețe ceva mai mică decât se presupunea inițial.

După o muncă intensă de analiză și extragere a zgomotului de măsurare, rezultatele finale ale misiunii au fost anunțate în cadrul unei conferințe de presă la NASA-TV din 4 mai 2011 și publicate în Physical Review Letters. Valoarea măsurată a precesiei geodezice a fost −6601,8±18,3 milisecunde arcuri pe an și efectul de antrenare - −37,2±7,2 milisecunde arcuri pe an (comparați cu valorile teoretice de −6606,1 mas/an și −39,2 mas/an).

Teorii clasice ale gravitației

Datorită faptului că efectele cuantice ale gravitației sunt extrem de mici chiar și în condițiile cele mai extreme și observaționale, încă nu există observații fiabile ale acestora. Estimările teoretice arată că în marea majoritate a cazurilor se poate limita la descrierea clasică a interacțiunii gravitaționale.

Există o teorie clasică canonică modernă a gravitației - teoria generală a relativității și multe ipoteze clarificatoare și teorii cu diferite grade de dezvoltare, care concurează între ele. Toate aceste teorii fac predicții foarte asemănătoare în cadrul aproximării în care se desfășoară în prezent testele experimentale. Următoarele sunt câteva teorii de bază, cele mai bine dezvoltate sau cunoscute ale gravitației.

Teoria generală a relativității

În abordarea standard a teoriei generale a relativității (GTR), gravitația este considerată inițial nu ca o interacțiune de forță, ci ca o manifestare a curburii spațiu-timpului. Astfel, în relativitatea generală, gravitația este interpretată ca un efect geometric, iar spațiul-timp este considerat în cadrul geometriei riemanniene non-euclidiene (mai precis pseudo-riemannian). Câmpul gravitațional (o generalizare a potențialului gravitațional newtonian), numit uneori și câmp gravitațional, în relativitatea generală este identificat cu câmpul metric tensor - metrica spațiu-timpului cu patru dimensiuni, iar puterea câmpului gravitațional - cu conectivitatea afină a spațiu-timpului determinată de metrică.

Sarcina standard a relativității generale este de a determina componentele tensorului metric, care împreună definesc proprietățile geometrice ale spațiului-timp, din distribuția cunoscută a surselor de energie-impuls în sistemul de coordonate cu patru dimensiuni luate în considerare. La rândul său, cunoașterea metricii permite să se calculeze mișcarea particulelor de testat, ceea ce este echivalent cu cunoașterea proprietăților câmpului gravitațional într-un sistem dat. Datorită naturii tensorale a ecuațiilor de relativitate generală, precum și a justificării fundamentale standard pentru formularea acesteia, se crede că gravitația este, de asemenea, de natură tensorală. O consecință este că radiația gravitațională trebuie să fie cel puțin de ordin patrupol.

Se știe că în relativitatea generală există dificultăți din cauza neinvarianței energiei câmpului gravitațional, deoarece această energie nu este descrisă de un tensor și poate fi determinată teoretic în moduri diferite. În relativitatea generală clasică, se pune și problema descrierii interacțiunii spin-orbita (deoarece spinul unui obiect extins, de asemenea, nu are o definiție clară). Se crede că există anumite probleme cu neechivocitatea rezultatelor și justificarea consistenței (problema singularităților gravitaționale).

Cu toate acestea, relativitatea generală a fost confirmată experimental până de curând (2012). În plus, multe abordări alternative ale lui Einstein, dar standard pentru fizica modernă, abordări ale formulării teoriei gravitației conduc la un rezultat care coincide cu relativitatea generală în aproximarea cu energie joasă, care este singura acum accesibilă verificării experimentale.

Teoria Einstein-Cartan

O împărțire similară a ecuațiilor în două clase are loc și în RTG, unde a doua ecuație tensorală este introdusă pentru a lua în considerare legătura dintre spațiul non-euclidian și spațiul Minkowski. Datorită prezenței unui parametru adimensional în teoria Jordan-Brans-Dicke, devine posibilă alegerea acestuia astfel încât rezultatele teoriei să coincidă cu rezultatele experimentelor gravitaționale. Mai mult, pe măsură ce parametrul tinde spre infinit, predicțiile teoriei devin din ce în ce mai aproape de relativitatea generală, astfel încât este imposibil să infirmăm teoria Jordan-Brans-Dicke prin orice experiment care să confirme teoria generală a relativității.

Teoria cuantică a gravitației

În ciuda a mai mult de o jumătate de secol de încercări, gravitația este singura interacțiune fundamentală pentru care nu a fost încă construită o teorie cuantică consistentă general acceptată. La energii joase, în spiritul teoriei câmpului cuantic, interacțiunea gravitațională poate fi considerată ca un schimb de gravitoni - bosoni de calibre spin 2. Cu toate acestea, teoria rezultată este nerenormalizabilă și, prin urmare, este considerată nesatisfăcătoare.

În ultimele decenii, au fost dezvoltate trei abordări promițătoare pentru rezolvarea problemei cuantificării gravitației: teoria corzilor, gravitația cuantică în buclă și triangulare dinamică cauzală[[K:Wikipedia:Articole fără surse (țara: Eroare Lua: callParserFunction: funcția „#property” nu a fost găsită. )]][[K:Wikipedia:Articole fără surse (țara: Eroare Lua: callParserFunction: funcția „#property” nu a fost găsită. )]] [ ] .

Teoria corzilor

În ea, în loc de particule și spațiu-timp de fundal, apar șiruri și analogii lor multidimensionali - branele. Pentru probleme cu dimensiuni înalte, branele sunt particule de dimensiuni înalte, dar din punctul de vedere al particulelor care se mișcă interior aceste brane, sunt structuri spațiu-timp. O variantă a teoriei corzilor este teoria M.

Gravitație cuantică în buclă

Încearcă să formuleze o teorie cuantică a câmpului fără referire la fundalul spațiu-timp; conform acestei teorii, spațiul și timpul constau din părți discrete. Aceste celule cuantice mici ale spațiului sunt conectate între ele într-un anumit fel, astfel încât la scară mică de timp și lungime ele creează o structură pestriță, discretă a spațiului, iar la scară mare se transformă lin în spațiu-timp continuu neted. În timp ce multe modele cosmologice pot descrie doar comportamentul universului din timpul Planck după Big Bang, gravitația cuantică în buclă poate descrie procesul de explozie în sine și chiar poate privi mai în urmă. Gravitația cuantică în buclă ne permite să descriem toate particulele modelului standard fără a necesita introducerea bosonului Higgs pentru a le explica masele.

Triangularea dinamică cauzală

În ea, varietatea spațiu-timp este construită din simplexuri euclidiene elementare (triunghi, tetraedru, pentacor) de dimensiuni de ordinul celor planckiene, ținând cont de principiul cauzalității. Patrudimensionalitatea și natura pseudo-euclidiană a spațiului-timp la scară macroscopică nu sunt postulate în ea, ci sunt o consecință a teoriei.

Am decis, cât am putut, să mă opresc mai detaliat asupra iluminatului. moștenire științifică Academicianul Nikolai Viktorovich Levashov, pentru că văd că lucrările sale de astăzi nu sunt încă solicitate așa cum ar trebui să fie într-o societate de oameni cu adevărat liberi și rezonabili. Oamenii sunt încă Nu înțeleg valoarea și importanța cărților și articolelor sale, deoarece acestea nu realizează gradul de înșelăciune în care trăim în ultimele două secole; nu înțelegem că informația despre natură, pe care o considerăm familiară și, prin urmare, adevărată, este 100% fals; și ne-au fost impuse în mod deliberat pentru a ascunde adevărul și a ne împiedica să ne dezvoltăm în direcția corectă...

Legea gravitației

De ce trebuie să facem față acestei gravitații? Nu mai știm ceva despre ea? Haide! Știm deja multe despre gravitație! De exemplu, Wikipedia ne spune cu amabilitate asta « Gravitatie (atracţie, la nivel mondial, gravitatie) (din latină gravitas - „gravitație”) - interacțiunea fundamentală universală dintre toate corpurile materiale. În aproximarea vitezelor mici și a interacțiunii gravitaționale slabe, este descrisă de teoria gravitației lui Newton, în cazul general este descrisă de teoria generală a relativității a lui Einstein...” Acestea. Mai simplu spus, această discuție pe internet spune că gravitația este interacțiunea dintre toate corpurile materiale și, chiar mai simplu, spus - atracție reciprocă corpuri materiale între ele.

Tovarășului îi datorăm apariția unei asemenea păreri. Isaac Newton, căruia i se atribuie descoperirea în 1687 „Legea gravitației universale”, conform căruia se presupune că toate corpurile sunt atrase unele de altele proporțional cu masele lor și invers proporțional cu pătratul distanței dintre ele. Vestea bună este că tovarășul. Isaac Newton este descris în Pedia ca un om de știință foarte educat, spre deosebire de Camrade. , căruia i se atribuie descoperirea electricitate…

Este interesant să ne uităm la dimensiunea „Forței de atracție” sau „Forța gravitației”, care decurge din Tovarăș. Isaac Newton, având următoarea formă: F=m 1 *m 2 /r 2

Numătorul este produsul maselor a două corpuri. Aceasta dă dimensiunea „kilograme pătrate” - kg 2. Numitorul este „distanța” pătrat, adică. metri pătrați - m 2. Dar puterea nu se măsoară în ciudat kg2/m2, și în nu mai puțin ciudat kg*m/s 2! Se dovedește a fi o inconsecvență. Pentru a-l elimina, „oamenii de știință” au venit cu un coeficient, așa-numitul. „constantă gravitațională” G , egal cu aproximativ 6,67545×10 −11 m³/(kg s²). Dacă acum înmulțim totul, obținem dimensiunea corectă a „Gravitației”. kg*m/s 2, iar acest abracadabra se numește în fizică "newton", adică forța în fizica de astăzi este măsurată în „”.

mă întreb ce sens fizic are un coeficient G , pentru ceva care reduce rezultatul în 600 de miliarde de ori? Nici unul! „Oamenii de știință” l-au numit „coeficientul de proporționalitate”. Și l-au prezentat pentru ajustare dimensiuni și rezultate pentru a se potrivi celor mai de dorit! Acesta este genul de știință pe care îl avem astăzi... Trebuie menționat că, pentru a deruta oamenii de știință și a ascunde contradicțiile, sistemele de măsurare din fizică au fost schimbate de mai multe ori - așa-numitele. "sisteme de unitati". Iată numele unora dintre ele, care s-au înlocuit reciproc pe măsură ce a apărut nevoia de a crea noi camuflaje: MTS, MKGSS, SGS, SI...

Ar fi interesant să-l întreb pe tovarăș. Isaac: a cum a ghicit că există un proces natural de atragere a corpurilor unul către celălalt? Cum a ghicit, că „Forța de atracție” este proporțională tocmai cu produsul maselor a două corpuri, și nu cu suma sau diferența lor? Cum a înțeles cu atâta succes că această Forță este invers proporțională cu pătratul distanței dintre corpuri și nu cu puterea cubului, dublarii sau fracționării? Unde la tovarăș au apărut astfel de presupuneri inexplicabile acum 350 de ani? La urma urmei, el nu a efectuat niciun experiment în acest domeniu! Și, dacă crezi versiunea tradițională a istoriei, în acele vremuri nici conducătorii nu erau încă complet drepti, dar iată o astfel de perspectivă inexplicabilă, pur și simplu fantastică! Unde?

da de nicăieri! Camarad Isaac habar nu avea despre așa ceva și nu a investigat așa ceva și nu s-a deschis. De ce? Pentru că, în realitate, procesul fizic" atracţie tel" unul altuia nu exista,și, în consecință, nu există nicio lege care să descrie acest proces (acest lucru va fi dovedit convingător mai jos)! În realitate, tovarăşe Newton în nearticulat, pur și simplu atribuite descoperirea legii „gravitației universale”, acordându-i simultan titlul de „unul dintre creatorii fizicii clasice”; la fel ca la un moment dat ei atribuiau tovarăşului. Bene Franklin, care a avut 2 clase educaţie. În „Europa medievală” nu a fost cazul: a existat o mare tensiune nu numai cu științe, ci pur și simplu cu viața...

Dar, din fericire pentru noi, la sfârșitul secolului trecut, omul de știință rus Nikolai Levashov a scris mai multe cărți în care a dat „alfabetul și gramatica” cunoștințe nedistorsionate; a restituit pământenilor paradigma științifică distrusă anterior, cu ajutorul căreia ușor de explicat aproape toate misterele „nerezolvabile” ale naturii pământești; a explicat elementele de bază ale structurii Universului; a arătat în ce condiții de pe toate planetele pe care apar condiții necesare și suficiente, Viaţă- materie vie. S-a explicat ce fel de materie poate fi considerată vie și ce sens fizic proces natural numit viaţă" El a explicat în continuare când și în ce condiții dobândește „materia vie”. Inteligența, adică își dă seama de existența – devine inteligent. Nikolai Viktorovici Levashov a transmis mult oamenilor în cărțile și filmele sale cunoștințe nedistorsionate. Printre altele, a explicat ce "gravitatie", de unde vine, cum funcționează, care este sensul său fizic real. Cele mai multe acestea sunt scrise în cărți și. Acum să ne uităm la „Legea gravitației universale”...

„Legea gravitației universale” este o ficțiune!

De ce critic cu atâta îndrăzneală și încredere fizica, „descoperirea” tovarășului. Isaac Newton și „marea” „Lege a gravitației universale” însăși? Da, pentru că această „Lege” este o ficțiune! Înşelăciune! Fictiune! O înșelătorie la scară globală pentru a duce știința pământească într-o fundătură! Aceeași înșelătorie cu aceleași scopuri ca faimoasa „Teorie a relativității” a tovarășului. Einstein.

Dovada? Dacă vă rog, iată-le: foarte precise, stricte și convingătoare. Au fost descrise superb de autorul O.Kh. Derevensky în minunatul său articol. Datorită faptului că articolul este destul de lung, voi oferi aici o versiune foarte scurtă a unor dovezi ale falsității „Legii gravitației universale”, iar cetățenii interesați de detalii vor citi ei înșiși restul.

1. În Solarul nostru sistem Numai planetele și Luna, un satelit al Pământului, au gravitație. Sateliții celorlalte planete, și există mai mult de șase zeci dintre ei, nu au gravitație! Aceste informații sunt complet deschise, dar nu sunt promovate de oamenii „științifici”, pentru că sunt inexplicabile din punctul de vedere al „științei” lor. Acestea. b O Majoritatea obiectelor din sistemul nostru solar nu au gravitație - nu se atrag unul pe altul! Și acest lucru respinge complet „Legea gravitației universale”.

2. Experiența lui Henry Cavendish atracția lingourilor masive unul față de celălalt este considerată o dovadă incontestabilă a prezenței atracției între corpuri. Cu toate acestea, în ciuda simplității sale, această experiență nu a fost reprodusă în mod deschis nicăieri. Aparent, pentru că nu dă efectul pe care l-au anunțat cândva unii. Acestea. Astăzi, cu posibilitatea unei verificări stricte, experiența nu arată nicio atracție între corpuri!

3. Lansarea unui satelit artificial pe orbita în jurul unui asteroid. La mijlocul lunii februarie 2000 Americanii au trimis o sondă spațială APROAPE destul de aproape de asteroid Eros, a nivelat viteza și a început să aștepte ca sonda să fie capturată de gravitația lui Eros, adică. când satelitul este ușor atras de gravitația asteroidului.

Dar din anumite motive, prima întâlnire nu a mers bine. A doua și următoarele încercări de a se preda lui Eros au avut exact același efect: Eros nu a vrut să atragă sonda americană. APROAPE, și fără suport suplimentar pentru motor, sonda nu a rămas lângă Eros . Această dată cosmică sa încheiat în nimic. Acestea. nicio atracțieîntre sondă și pământ 805 kg și un asteroid care cântărește mai mult de 6 trilioane tone nu au putut fi găsite.

Aici nu putem să nu remarcăm tenacitatea inexplicabilă a americanilor de la NASA, pentru că savantul rus Nikolai Levașov, care locuia la acea vreme în SUA, pe care atunci o considera o țară complet normală, a scris, a tradus în engleză și a publicat în 1994 anul, celebra lui carte, în care explica „pe degete” tot ce trebuie să știe specialiștii de la NASA pentru sonda lor. APROAPE nu a stat ca o piesă inutilă de fier în spațiu, ci a adus măcar un anumit beneficiu societății. Însă, aparent, îngâmfarea exorbitantă și-a jucat truc „oamenilor de știință” de acolo.

4. Următoarea încercare a decis să repete experimentul erotic cu un asteroid japonez. Au ales un asteroid numit Itokawa și l-au trimis pe 9 mai 2003 an, i s-a adăugat o sondă numită (“Falcon”). In septembrie 2005 an, sonda s-a apropiat de asteroid la o distanță de 20 km.

Ținând cont de experiența „americanilor proști”, japonezii deștepți și-au echipat sonda cu mai multe motoare și un sistem autonom de navigație cu rază scurtă de acțiune cu telemetru laser, astfel încât să se poată apropia de asteroid și să se deplaseze în jurul lui automat, fără participarea lui. operatori la sol. „Primul număr al acestui program sa dovedit a fi o cascadorie de comedie cu aterizarea unui mic robot de cercetare pe suprafața unui asteroid. Sonda a coborât la înălțimea calculată și a scăpat cu grijă robotul, care trebuia să cadă încet și lin la suprafață. Dar... nu a căzut. Încet și neted a fost dus undeva departe de asteroid. Acolo a dispărut fără urmă... Următorul număr al programului s-a dovedit a fi, din nou, un truc de comedie cu aterizarea pe termen scurt a unei sonde la suprafață „pentru a lua o probă de sol”. A devenit comic pentru că, pentru a asigura cele mai bune performanțe ale telemetrului cu laser, o minge marcatoare reflectorizante a fost aruncată pe suprafața asteroidului. Nici pe această minge nu erau motoare și... pe scurt, mingea nu era la locul potrivit... Deci nu se știe dacă „Șoimul” japonez a aterizat pe Itokawa și ce a făcut pe el dacă s-a așezat, nu se știe. la știință...” Concluzie: miracolul japonez Hayabusa nu a fost în stare să descopere nicio atracțieîntre masa sondei 510 kg și o masă de asteroizi 35 000 tone

Separat, aș dori să observ că o explicație cuprinzătoare a naturii gravitației de către un savant rus Nikolai Levașov a dat în cartea sa, în care a publicat-o prima dată 2002 an - cu aproape un an și jumătate înainte de lansarea șoimului japonez. Și, în ciuda acestui fapt, „oamenii de știință” japonezi au mers exact pe urmele colegilor lor americani și și-au repetat cu atenție toate greșelile, inclusiv aterizarea. Aceasta este o continuitate atât de interesantă a „gândirii științifice”...

5. De unde vin mareele? Un fenomen foarte interesant descris în literatură, ca să-l spunem ușor, nu este în întregime corect. „...Sunt manuale pe fizică, unde este scris ce ar trebui să fie - în conformitate cu „legea gravitației universale”. Există și tutoriale despre oceanografie, unde scrie ce sunt, mareele, De fapt.

Dacă aici funcționează legea gravitației universale, iar apa oceanului este atrasă, printre altele, de Soare și Lună, atunci modelele „fizice” și „oceanografice” ale mareelor ​​ar trebui să coincidă. Deci se potrivesc sau nu? Se pare că a spune că nu coincid înseamnă a nu spune nimic. Pentru că imaginile „fizice” și „oceanografice” nu au nicio legătură între ele nimic in comun... Imaginea reală a fenomenelor mareelor ​​diferă atât de mult de cea teoretică - atât calitativ, cât și cantitativ - încât pe baza unei astfel de teorii se pot precalcula mareele imposibil. Da, nimeni nu încearcă să facă asta. Nu nebun până la urmă. Așa procedează: pentru fiecare port sau alt punct care prezintă interes, dinamica nivelului oceanului este modelată prin suma oscilațiilor cu amplitudini și faze care se găsesc pur. empiric. Și apoi extrapolează această cantitate de fluctuații înainte - și obțineți precalcule. Căpitanii navelor sunt fericiți - bine, bine!...” Toate acestea înseamnă că mareele noastre pământești sunt prea nu asculta„Legea gravitației universale”.

Ce este de fapt gravitația?

Natura reală a gravitației a fost descrisă clar pentru prima dată în istoria modernă de către academicianul Nikolai Levashov într-o lucrare științifică fundamentală. Pentru ca cititorul să înțeleagă mai bine ce se scrie despre gravitație, voi da o mică explicație preliminară.

Spațiul din jurul nostru nu este gol. Este complet plin de multe chestiuni diferite, pe care Academician N.V. Levashov numit "treburile principale". Anterior, oamenii de știință au numit toată această revoltă a materiei "eter"și chiar a primit dovezi convingătoare ale existenței sale (celebrele experimente ale lui Dayton Miller, descrise în articolul lui Nikolai Levashov „Theory of the Universe and Objective Reality”). „Oamenii de știință” moderni au mers mult mai departe și acum ei "eter" numit "materie întunecată". Progres colosal! Unele chestiuni din „eter” interacționează între ele într-o măsură sau alta, altele nu. Și o anumită materie primară începe să interacționeze între ele, căzând în condiții externe modificate în anumite curburi ale spațiului (neomogenități).

Curbururile spațiale apar ca urmare a diferitelor explozii, inclusiv „explozii de supernovă”. « Când o supernovă explodează, apar fluctuații în dimensionalitatea spațiului, asemănătoare valurilor care apar la suprafața apei după aruncarea unei pietre. Masele de materie ejectate în timpul exploziei umplu aceste neomogenități în dimensiunea spațiului din jurul stelei. Din aceste mase de materie, planetele (și) încep să se formeze...”

Acestea. planetele nu sunt formate din resturile spațiale, așa cum susțin „oamenii de știință” moderni din anumite motive, ci sunt sintetizate din materia stelelor și alte materii primare, care încep să interacționeze între ele în neomogenități adecvate ale spațiului și formează așa-numitele. „materie hibridă”. Din aceste „materie hibride” se formează planetele și orice altceva din spațiul nostru. planeta noastră, la fel ca celelalte planete, nu este doar o „bucată de piatră”, ci un sistem foarte complex format din mai multe sfere imbricate una în cealaltă (vezi). Cea mai densă sferă se numește „nivelul dens din punct de vedere fizic” - asta este ceea ce vedem, așa-numitul. lume fizică. Al doilea din punct de vedere al densității, o sferă puțin mai mare este așa-numita „nivelul material eteric” al planetei. Al treilea sferă – „nivel material astral”. Al patrulea sfera este „primul nivel mental” al planetei. a cincea sfera este „al doilea nivel mental” al planetei. ȘI şaselea sfera este „al treilea nivel mental” al planetei.

Planeta noastră ar trebui considerată doar ca totalitatea acestor șase sfere– șase niveluri materiale ale planetei, imbricate unul în celălalt. Numai în acest caz puteți obține o înțelegere completă a structurii și proprietăților planetei și a proceselor care au loc în natură. Faptul că nu suntem încă capabili să observăm procesele care au loc în afara sferei dense fizic a planetei noastre nu indică faptul că „nu există nimic acolo”, ci doar că în prezent simțurile noastre nu sunt adaptate de natură în aceste scopuri. Și încă ceva: Universul nostru, planeta noastră Pământ și orice altceva din Universul nostru este format Șapte diverse tipuri de materie primordială s-au contopit în şase hibrid contează. Și acesta nu este nici un fenomen divin, nici unic. Aceasta este pur și simplu structura calitativă a Universului nostru, determinată de proprietățile eterogenității în care s-a format.

Să continuăm: planetele se formează prin contopirea materiei primare corespunzătoare în zone de neomogenitate din spațiu care au proprietăți și calități potrivite pentru aceasta. Dar acestea, ca și toate celelalte zone ale spațiului, conțin un număr mare de materie primordială(forme libere de materie) de diferite tipuri care nu interacționează sau interacționează foarte slab cu materia hibridă. Aflându-se într-o zonă de eterogenitate, multe dintre aceste materii primare sunt afectate de această eterogenitate și se grăbesc spre centrul său, în conformitate cu gradientul (diferența) spațiului. Și, dacă o planetă s-a format deja în centrul acestei eterogenități, atunci materia primară, îndreptându-se spre centrul eterogenității (și centrul planetei), creează flux direcţional, care creează așa-numitul. câmp gravitațional. Și, în consecință, sub gravitatie Tu și cu mine trebuie să înțelegem impactul fluxului direcționat al materiei primare asupra a tot ce se află în calea sa. Adică, pur și simplu, gravitația apasă obiecte materiale la suprafața planetei prin fluxul de materie primară.

Nu-i așa, realitate foarte diferită de legea fictivă a „atracției reciproce”, care se presupune că există peste tot dintr-un motiv pe care nimeni nu îl înțelege. Realitatea este mult mai interesantă, mult mai complexă și mult mai simplă, în același timp. Prin urmare, fizica proceselor naturale reale este mult mai ușor de înțeles decât a celor fictive. Iar folosirea cunoștințelor reale duce la descoperiri reale și la utilizarea eficientă a acestor descoperiri, și nu la cele inventate.

Anti gravitație

Ca exemplu de științific de astăzi profanarea putem analiza pe scurt explicația „oamenilor de știință” a faptului că „razele de lumină sunt îndoite lângă mase mari” și, prin urmare, putem vedea ce ne este ascuns de stele și planete.

Într-adevăr, putem observa obiecte în Spațiu care ne sunt ascunse de alte obiecte, dar acest fenomen nu are nicio legătură cu masele de obiecte, deoarece fenomenul „universal” nu există, adică. fără stele, fără planete NU să nu atragă raze către ei înșiși și să nu-și îndoaie traiectoria! Atunci de ce se „îndoaie”? Există un răspuns foarte simplu și convingător la această întrebare: razele nu sunt îndoite! Ei sunt doar nu vă răspândiți în linie dreaptă, așa cum suntem obișnuiți să înțelegem, dar în conformitate cu forma spatiului. Dacă luăm în considerare o rază care trece în apropierea unui corp cosmic mare, atunci trebuie să avem în vedere că raza se îndoaie în jurul acestui corp deoarece este forțată să urmeze curbura spațiului, ca un drum de forma potrivită. Și pur și simplu nu există altă cale pentru fascicul. Grinda nu se poate abține să nu se îndoaie în jurul acestui corp, pentru că spațiul din această zonă are o formă atât de curbată... Un mic plus la cele spuse.

Acum, revenind la anti gravitație, devine clar de ce Umanitatea nu este în stare să surprindă această „antigravitație” urâtă sau să realizeze măcar ceva din ceea ce ne arată la televizor funcționarii inteligenți ai fabricii de vise. Suntem forțați în mod deliberat De mai bine de o sută de ani, motoarele cu ardere internă sau motoarele cu reacție au fost folosite aproape peste tot, deși sunt departe de a fi perfecte în ceea ce privește principiul de funcționare, design și eficiență. Suntem forțați în mod deliberat extrage folosind diverse generatoare de dimensiuni ciclopice, iar apoi transmit această energie prin fire, unde b O cea mai mare parte se risipește in spatiu! Suntem forțați în mod deliberat să trăim viața unor ființe iraționale, de aceea nu avem de ce să fim surprinși că nu reușim nimic semnificativ nici în știință, nici în tehnologie, nici în economie, nici în medicină, nici în organizarea unei vieți decente în societate.

Vă voi oferi acum câteva exemple despre crearea și utilizarea antigravitației (alias levitația) în viața noastră. Dar aceste metode de realizare a antigravitației au fost cel mai probabil descoperite întâmplător. Și pentru a crea în mod conștient un dispozitiv cu adevărat util care implementează antigravitația, ai nevoie a sti natura reală a fenomenului gravitației, studiu ea, analizează și a intelege toată esența sa! Numai așa putem crea ceva sensibil, eficient și cu adevărat util societății.

Cel mai comun dispozitiv din țara noastră care folosește antigravitația este balonși numeroasele sale variații. Dacă este umplut cu aer cald sau gaz care este mai ușor decât amestecul de gaz atmosferic, mingea va tinde să zboare mai degrabă în sus decât în ​​jos. Acest efect este cunoscut oamenilor de foarte mult timp, dar totuși nu are o explicație cuprinzătoare– unul care nu ar mai ridica noi întrebări.

O scurtă căutare pe YouTube a dus la descoperirea unui număr mare de videoclipuri care prezintă exemple foarte reale de antigravitație. Voi enumera câteva dintre ele aici, astfel încât să puteți vedea acea antigravitație ( levitație) chiar există, dar... nu a fost încă explicat de niciunul dintre „oameni de știință”, aparent mândria nu permite...

Conținutul articolului

GRAVITATE (GRAVITATE), proprietatea materiei care afirmă că există forțe atractive între oricare două particule. Gravitația este o interacțiune universală care acoperă întregul Univers observabil și, prin urmare, este numită universală. După cum vom vedea mai târziu, gravitația joacă un rol principal în determinarea structurii tuturor corpurilor astronomice din Univers, cu excepția celor mai mici. El organizează corpurile astronomice în sisteme precum Sistemul nostru Solar sau Calea Lactee și stă la baza structurii Universului însuși.

„Gravitația” este de obicei înțeleasă ca forța creată de gravitația unui corp masiv, iar „accelerația gravitațională” este accelerația creată de această forță. (Cuvântul „masiv” este folosit aici în sensul „având masă”, dar corpul în cauză nu trebuie să aibă neapărat o masă foarte mare.) Într-un sens și mai restrâns, accelerația gravitației se referă la accelerația de un corp care cade liber (ignorând rezistența aerului) pe suprafața Pământului. În acest caz, deoarece întregul sistem „Pământ plus corpul în cădere” se rotește, forțele inerțiale intră în joc. Forța centrifugă contracarează forța gravitațională și reduce greutatea efectivă a corpului cu o cantitate mică, dar măsurabilă. Acest efect scade la zero la polii, prin care trece axa de rotație a Pământului, și atinge un maxim la ecuator, unde suprafața Pământului se află la cea mai mare distanță față de axa de rotație. În orice experiment condus local, efectul acestei forțe nu se poate distinge de forța adevărată a gravitației. Prin urmare, expresia „gravitație pe suprafața Pământului” înseamnă de obicei acțiunea combinată a gravitației adevărate și a reacției centrifuge. Este convenabil să extindem termenul „gravitație” la alte corpuri cerești, spunând, de exemplu, „gravitația pe suprafața planetei Marte”.

Accelerația gravitației pe suprafața Pământului este de 9,81 m/s 2 . Aceasta înseamnă că orice corp care cade liber lângă suprafața Pământului își mărește viteza (accelerează) cu 9,81 m/s pentru fiecare secundă de cădere. Dacă corpul a început căderea liberă dintr-o stare de repaus, atunci până la sfârșitul primei secunde va avea o viteză de 9,81 m/s, până la sfârșitul celei de-a doua - 18,62 m/s etc.

Gravitația ca cel mai important factor în structura Universului.

În structura lumii din jurul nostru, gravitația joacă un rol extrem de important, fundamental. În comparație cu forțele electrice de atracție și repulsie dintre două particule elementare încărcate, gravitația este foarte slabă. Raportul dintre forța electrostatică și forța gravitațională care acționează între doi electroni este de aproximativ 4H 10 46, adică. 4 urmat de 46 de zerouri. Motivul pentru care un decalaj atât de mare de mărime nu se găsește la fiecare pas în viața de zi cu zi este că partea predominantă a materiei în forma sa obișnuită este aproape neutră din punct de vedere electric, deoarece numărul de sarcini pozitive și negative din volumul său este același. Prin urmare, forțele electrice enorme ale volumului pur și simplu nu au posibilitatea de a se dezvolta pe deplin. Chiar și în astfel de „smecherii” precum lipirea unui balon uzat de tavan și ridicarea părului atunci când îl pieptănați într-o zi uscată, sarcinile electrice sunt separate doar puțin, dar acest lucru este deja suficient pentru a depăși forțele gravitației. Forța de atracție gravitațională este atât de mică încât este posibil să se măsoare efectul acesteia între corpuri de dimensiuni obișnuite în condiții de laborator numai dacă se iau măsuri de precauție speciale. De exemplu, forța de atracție gravitațională dintre doi oameni care cântăresc 80 kg, stând strâns cu spatele unul la celălalt, este de câteva zecimi de dină (mai puțin de 10 -5 N). Măsurătorile unor astfel de forțe slabe sunt complicate de necesitatea de a le izola de fundalul diferitelor tipuri de forțe străine care o pot depăși pe cea măsurată.

Pe măsură ce masa crește, efectele gravitaționale devin mai vizibile și în cele din urmă încep să domine pe toate celelalte. Să ne imaginăm condițiile care predomină pe unul dintre micii asteroizi ai Sistemului Solar - pe un bloc de rocă sferică cu o rază de 1 km. Forța gravitațională pe suprafața unui astfel de asteroid este de 1/15.000 din forța gravitațională de pe suprafața Pământului, unde accelerația datorată gravitației este de 9,81 m/s 2 . O masă cu o tonă pe suprafața Pământului ar cântări aproximativ 50 g pe suprafața unui astfel de asteroid.Viteza de decolare (la care corpul, mișcându-se radial din centrul asteroidului, învinge câmpul gravitațional creat de acesta din urmă) ar fi de numai 1,2 m/s, sau 4 km/h (viteza unui pieton care merge nu foarte rapid), așa că atunci când mergi pe suprafața unui asteroid, ar trebui să eviți mișcările bruște și să nu depășești valoarea specificată. viteza, pentru a nu zbura pentru totdeauna în spațiul cosmic. Rolul autogravitației crește pe măsură ce ne deplasăm către corpuri din ce în ce mai mari - Pământ, planete mari precum Jupiter și, în sfârșit, către stele precum Soarele. Astfel, autogravitația menține forma sferică a nucleului lichid al Pământului și a mantalei sale solide care înconjoară acest nucleu, precum și atmosfera pământului. Forțele de coeziune intermoleculare care țin împreună particulele solide și lichide nu mai sunt eficiente la scară cosmică și numai autogravitația permite ca bile de gaz gigantice precum stelele să existe în ansamblu. Fără gravitație, aceste corpuri pur și simplu nu ar exista, așa cum nu ar exista lumi potrivite pentru viață.

Când trece la o scară și mai mare, gravitația organizează corpurile cerești individuale în sisteme. Dimensiunile unor astfel de sisteme variază - de la sisteme relativ mici (din punct de vedere astronomic) și simple, precum sistemul Pământ-Lună, sistemul solar și stele duble sau multiple, până la grupuri de stele mari care numără sute de mii de stele. „Viața” sau evoluția unui grup de stele individuale poate fi privită ca un act de echilibrare între divergența reciprocă a stelelor și gravitația, care tinde să țină clusterul împreună ca un întreg. Din când în când, o stea, mișcându-se în direcția altor stele, capătă impuls și viteză de la acestea, permițându-i să zboare din cluster și să-l părăsească pentru totdeauna. Stelele rămase formează un grup și mai strâns, iar gravitația le leagă împreună și mai strâns decât înainte. Gravitația ajută, de asemenea, să mențină împreună norii de gaz și praf în spațiul cosmic și, uneori, chiar îi comprimă în aglomerări compacte și mai mult sau mai puțin sferice de materie. Siluetele întunecate ale multor dintre aceste obiecte pot fi văzute pe fundalul mai luminos al Căii Lactee. Conform teoriei de formare a stelelor acceptată astăzi, dacă masa unui astfel de obiect este suficient de mare, atunci presiunea din adâncurile sale atinge un nivel la care reacțiile nucleare devin posibile, iar o grămadă densă de materie se transformă într-o stea. Astronomii au reușit să obțină imagini care confirmă formarea stelelor în acele locuri din spațiul cosmic unde anterior se observau doar nori de materie, ceea ce mărturisește în favoarea teoriei existente.

Gravitația joacă un rol vital în toate teoriile despre originea, dezvoltarea și structura Universului ca întreg. Aproape toate se bazează pe teoria generală a relativității. În această teorie, creată de Einstein la începutul secolului al XX-lea, gravitația este considerată ca o proprietate a geometriei bidimensionale a spațiului-timp, ca ceva asemănător cu curbura unei suprafețe sferice, generalizată la un număr mai mare de dimensiuni. . „Curbura” spațiu-timp este strâns legată de distribuția materiei în el.

Toate teoriile cosmologice acceptă că gravitația este o proprietate a oricărui tip de materie, manifestându-se peste tot în Univers, deși nu se presupune în niciun caz că efectele create de gravitație sunt aceleași peste tot. De exemplu, constanta gravitațională G(pe care le vom discuta în continuare) poate varia în funcție de loc și timp, deși nu există încă date de observație directă care să confirme acest lucru. Constanta gravitațională G- una dintre constantele fizice ale lumii noastre, la fel ca viteza luminii sau sarcina electrică a unui electron sau proton. Cu acuratețea cu care metodele experimentale moderne fac posibilă măsurarea acestei constante, valoarea ei nu depinde de tipul de materie care creează gravitația. Numai masa contează. Masa poate fi înțeleasă în două moduri: ca măsură a capacității de a atrage alte corpuri - această proprietate se înțelege atunci când se vorbește despre masă grea (gravitațională) - sau ca măsură a rezistenței unui corp la încercările de a-l accelera (pentru a o stabili în mișcare dacă corpul este în repaus, să se oprească dacă corpul se mișcă, sau să-și schimbe traiectoria), - această proprietate a masei se înțelege atunci când se vorbește despre masă inerțială. Intuitiv, aceste două tipuri de masă nu par a fi aceeași proprietate a materiei, dar teoria generală a relativității le postulează identitatea și construiește o imagine a lumii pe baza acestui postulat.

Gravitația are o altă caracteristică; nu pare să existe nicio modalitate imaginabilă de a scăpa de efectele gravitației decât prin deplasarea la o distanță infinită de toată materia. Nicio substanță cunoscută nu are o masă negativă, adică proprietatea de a fi respins de un câmp gravitațional. Chiar și antimateria (pozitroni, antiprotoni etc.) are masă pozitivă. Este imposibil să scapi de gravitație cu ajutorul unui fel de ecran, cum ar fi un câmp electric. În timpul eclipselor de Lună, Luna este „protejată” de către Pământ de atracția Soarelui, iar efectul unei astfel de ecrane s-ar acumula de la o eclipsă la alta, dar nu este cazul.

Istoria ideilor despre gravitație.

După cum sa arătat mai sus, gravitația este una dintre cele mai comune interacțiuni ale materiei cu materia și, în același timp, una dintre cele mai misterioase și enigmatice. Teoriile moderne nu s-au apropiat semnificativ de explicarea fenomenului gravitației.

Cu toate acestea, gravitația a fost întotdeauna împletită explicit sau implicit cu cosmologia, astfel încât cele două sunt inseparabile. Primele cosmologii, precum cele ale lui Aristotel și Ptolemeu, au durat până în secolul al XVIII-lea. în mare parte datorită autorităţii acestor gânditori, ei nu erau nimic altceva decât o sistematizare a concepţiilor naive ale anticilor. În aceste cosmologii, materia era împărțită în patru clase, sau „elemente”: pământ, apă, aer și foc (în ordinea de la cea mai grea la cea mai ușoară). Cuvintele „gravitație” însemnau inițial pur și simplu „greutate”; obiectele formate din elementul „pământ” aveau proprietatea de „greutate” într-o măsură mai mare decât obiectele formate din alte elemente. Locația naturală a obiectelor grele era centrul Pământului, care era considerat centrul universului. Elementul „foc” a fost înzestrat cu cea mai mică cantitate de „greutate”; În plus, focul era caracterizat printr-un fel de gravitație negativă, al cărei efect nu se manifesta în gravitație, ci în „levitație”. Locul natural al focului era granițele exterioare ale părții pământești a lumii. Versiunile recente ale acestei teorii au postulat existența unei a cincea entități („chintesența”, numită uneori „eter”, care era liberă de efectele gravitației). De asemenea, sa postulat că corpurile cerești constau din chintesență. Dacă corpul pământesc nu s-a găsit cumva în locul său natural, atunci a căutat să se întoarcă acolo printr-o mișcare naturală, caracteristică acestuia în același mod în care un animal este caracterizat de o mișcare intenționată cu ajutorul picioarelor sau aripilor. Cele de mai sus se aplică mișcării unei pietre în spațiu, a unei bule în apă și a unei flăcări în aer.

Galileo (1564–1642), studiind mișcarea corpurilor sub influența gravitației, a descoperit că perioada de oscilație a pendulului nu depinde dacă abaterea inițială a pendulului de la poziția de echilibru a fost mare sau mică. Galileo a mai stabilit experimental că, în absența rezistenței aerului, corpurile grele și ușoare cad la pământ cu aceeași accelerație. (Aristotel a susținut că corpurile grele cad mai repede decât cele ușoare și cu cât sunt mai repede, cu atât sunt mai grele.) În cele din urmă, Galileo a exprimat ideea constanței accelerației gravitației și a formulat afirmații care sunt în esență predecesorii legilor lui Newton. de mișcare. Galileo a fost primul care a înțeles că pentru un corp asupra căruia nu acționează nicio forță, mișcarea liniară uniformă este la fel de naturală ca o stare de repaus.

I-a revenit genialului matematician englez I. Newton (1643–1727) să unească fragmentele disparate și să construiască o teorie logică și consecventă. Aceste fragmente împrăștiate au fost create prin eforturile multor cercetători. Iată teoria heliocentrică a lui Copernic, percepută de Galileo, Kepler și alții ca un veritabil model fizic al lumii; și observațiile astronomice detaliate și precise ale lui Brahe; și expresia concentrată a acestor observații în cele trei legi ale mișcării planetare ale lui Kepler; și munca începută de Galileo de a formula legile mecanicii pe baza unor concepte clar definite, precum și a ipotezelor și soluțiilor parțiale ale problemelor găsite de contemporanii lui Newton precum H. Huygens, R. Hooke și E. Halley. Pentru a realiza magnifica sa sinteză, Newton trebuia să finalizeze crearea unei noi matematici, numită calcul diferențial și integral. În paralel cu Newton, contemporanul său G. Leibniz a lucrat independent la crearea calculului diferențial și integral.

Deși anecdota lui Voltaire despre un măr căzut în capul lui Newton este cel mai probabil neadevărată, ea caracterizează totuși într-o oarecare măsură tipul de gândire pe care Newton l-a demonstrat în abordarea sa asupra problemei gravitației. Newton a pus cu insistență întrebările: „Este forța care menține Luna pe orbita sa în timp ce se mișcă în jurul Pământului aceeași forță care face ca corpurile să cadă la suprafața Pământului? Cât de intensă ar trebui să fie gravitația Pământului pentru a îndoi orbita Lunii așa cum o face de fapt? Pentru a găsi un răspuns la aceste întrebări, Newton trebuia în primul rând să definească conceptul de forță, care ar acoperi și factorul care face ca un corp să devieze de la traiectoria sa inițială de mișcare și nu doar să accelereze sau să decelereze atunci când se deplasează în sus sau în jos. . De asemenea, Newton trebuia să știe exact dimensiunea Pământului și distanța de la Pământ la Lună. El a presupus că atracția creată de gravitație scade odată cu creșterea distanței față de corpul care atrage ca fiind pătratul invers al distanței, adică. pe măsură ce distanța crește. Adevărul acestei concluzii pentru orbitele circulare poate fi dedus cu ușurință din legile lui Kepler fără a recurge la calculul diferențial. În cele din urmă, când în anii 1660 Piccard a efectuat un sondaj geodezic al regiunilor de nord ale Franței (unul dintre primele sondaje geodezice), a reușit să clarifice valoarea lungimii unui grad de latitudine pe suprafața pământului, ceea ce a făcut-o posibil să se determine mai precis dimensiunea Pământului și distanța de la Pământ la Lună. Măsurătorile lui Picard au întărit și mai mult credința lui Newton că era pe drumul cel bun. În cele din urmă, în 1686–1687, ca răspuns la o cerere din partea recent formată a Societății Regale, Newton a publicat faimosul său Principii matematice ale filosofiei naturale (Philosophiae naturalis principia mathematica), care a marcat nașterea mecanicii moderne. În această lucrare, Newton a formulat celebra sa lege a gravitației universale; în notația algebrică modernă această lege este exprimată prin formula

Unde F– forța de atracție dintre două corpuri materiale cu mase M 1 și M 2, a R– distanța dintre aceste corpuri. Coeficient G numită constantă gravitațională. În sistemul metric, masa este măsurată în kilograme, distanța este măsurată în metri, iar forța este măsurată în newtoni și constanta gravitațională G are sensul G= 6,67259H 10 –11 m 3 H kg –1 H s –2 . Micimea constantei gravitaționale explică faptul că efectele gravitaționale devin vizibile doar cu o masă mare de corpuri.

Folosind metodele de analiză matematică, Newton a arătat că un corp sferic, de exemplu Luna, Soarele sau o planetă, creează gravitația în același mod ca un punct material care este situat în centrul sferei și are o masă echivalentă. Calculul diferențial și integral a permis atât lui Newton însuși, cât și adepților săi să rezolve cu succes noi clase de probleme, de exemplu, problema inversă a determinării forței din mișcarea neuniformă sau curbilinie a unui corp care se mișcă sub influența sa; prezice viteza și poziția unui corp în orice moment în viitor, dacă forța în funcție de poziție este cunoscută; rezolvați problema forței totale de atracție a oricărui corp (nu neapărat sferic) în orice punct dat din spațiu. Noi instrumente matematice puternice au deschis calea pentru rezolvarea multor probleme complexe, nerezolvabile anterior, nu numai pentru gravitație, ci și pentru alte domenii.

Newton a mai arătat că, datorită perioadei de rotație de 24 de ore în jurul propriei axe, Pământul nu ar trebui să aibă o formă strict sferică, ci oarecum aplatizată. Implicațiile cercetărilor lui Newton în acest domeniu ne conduc în domeniul gravimetriei, știința care se ocupă de măsurarea și interpretarea forței gravitației de pe suprafața Pământului.

Acțiune pe distanță lungă.

Cu toate acestea, în newtoniană Începuturile exista un spatiu. Faptul este că, după ce a definit forța gravitației și a dat o expresie matematică care o descrie, Newton nu a explicat ce este gravitația și cum acționează ea. Întrebări care au stârnit și continuă să stârnească multe controverse încă din secolul al XVIII-lea. până de curând, este următorul: cum atrage un corp situat într-un loc (de exemplu, Soarele) un corp (de exemplu, Pământul) situat în alt loc, dacă nu există nicio legătură materială între corpuri? Cât de repede se deplasează efectele gravitaționale? Imediat? La viteza luminii și a altor oscilații electromagnetice sau cu o altă viteză? Newton nu credea în posibilitatea acțiunii la distanță; pur și simplu a efectuat calcule ca și cum legea inversă proporției cu pătratul distanței ar fi un fapt acceptat. Mulți, inclusiv Leibniz, episcopul Berkeley și adepții lui Descartes, au fost de acord cu punctul de vedere newtonian, dar erau convinși că fenomenele separate în spațiu de cauzele care le provoacă sunt de neconceput fără un fel de agent fizic mediator care completează cauza - și -relaţia de efect între ele.

Mai târziu, toate acestea și alte întrebări au fost moștenite de teorii similare care explicau propagarea luminii. Mediul luminos a fost numit eter și, urmând filozofii anteriori, în special Descartes, fizicienii au ajuns la concluzia că forțele gravitaționale (precum și cele electrice și magnetice) sunt transmise ca un fel de presiune în eter. Și numai atunci când toate încercările de a formula o teorie consistentă a eterului au eșuat, a devenit clar că, deși eterul a oferit un răspuns la întrebarea cum se desfășoară acțiunea la distanță, acest răspuns nu a fost corect.

Teoria câmpului și relativitatea.

I-a revenit lui A. Einstein (1879–1955) să reunească fragmente împrăștiate de teorii, să expulzeze eterul și să postuleze că în realitate nu există nici spațiu absolut, nici timp absolut, deoarece niciun experiment nu le confirmă existența. În aceasta rolul său a fost similar cu cel al lui Newton. Pentru a-și crea teoria, Einstein, la fel ca odată Newton, avea nevoie de o nouă matematică - analiza tensorială.

Ceea ce a putut face Einstein este într-o oarecare măsură o consecință a noului mod de a gândi care s-a dezvoltat de-a lungul secolului al XIX-lea. şi asociată cu apariţia conceptului de câmp. Un domeniu, în sensul în care un fizician teoretician modern folosește acest termen, este o regiune a spațiului idealizat în care, prin indicarea unui anumit sistem de coordonate, sunt specificate pozițiile punctelor împreună cu o mărime fizică sau un set de mărimi în funcție de aceste posturi. Când se deplasează dintr-un punct din spațiu în altul, învecinat, ar trebui să scadă sau să crească ușor (continuu) și se poate schimba, de asemenea, în timp. De exemplu, viteza apei într-un râu variază atât în ​​funcție de adâncime, cât și de la mal la mal; temperatura din cameră este mai mare lângă aragaz; intensitatea (luminozitatea) iluminării scade odată cu creșterea distanței de la sursa de lumină. Acestea sunt toate exemple de câmpuri. Fizicienii consideră că câmpurile sunt lucruri reale. În susținerea punctului lor de vedere, ei fac apel la argumentul fizic: percepția luminii, căldurii sau sarcinii electrice este la fel de reală ca și percepția unui obiect fizic, de a cărui existență toată lumea este convinsă pe motiv că poate fi atins, simțit sau văzut. În plus, experimentele, de exemplu, cu pilitura de fier împrăștiată lângă un magnet, alinierea lor de-a lungul unui anumit sistem de linii curbe fac câmpul magnetic direct perceptibil într-o asemenea măsură încât nimeni nu se va îndoi că există „ceva” în jurul magnetului chiar și dupa ce se indeparteaza pilitura de fier . „Liniile de câmp” magnetice, așa cum le-a numit Faraday, formează un câmp magnetic.

Până acum am evitat să menționăm câmpul gravitațional. Accelerarea gravitației g pe suprafața Pământului, care se schimbă de la un punct la altul de pe suprafața pământului și scade odată cu înălțimea, este un astfel de câmp. Dar marele progres făcut de Einstein nu a fost manipularea câmpului gravitațional al experienței noastre de zi cu zi.

În loc să-i urmărească pe Fitzgerald și Lorentz și să ia în considerare interacțiunea dintre eterul omniprezent și tijele de măsurare și ceasurile care se mișcă prin el, Einstein a introdus un postulat fizic conform căruia orice observator A cine măsoară viteza luminii folosind tije de măsurare și un ceas pe care îl poartă cu el va obține invariabil același rezultat c= 3H 10 8 m/s indiferent cât de repede se mișcă observatorul; tijele de măsurare ale oricărui alt observator ÎN, rudă în mișcare A cu viteza v, se va uita la observator A redus cu ori; ceasul de observator ÎN se va uita la observator A mersul de câteva ori mai încet; relaţiile dintre observatori AȘi ÎN sunt exact reciproce, deci tijele de măsurare ale observatorului A iar ceasul lui va fi pentru observator ÎN respectiv, la fel de scurtă și de mișcare mai lent; Fiecare dintre observatori se poate considera nemișcat, iar celălalt în mișcare. O altă consecință a teoriei parțiale (speciale) a relativității a fost acea masă m corpul se mișcă cu viteză v relativ la observator, crește (pentru observator) și devine egal cu , unde m 0 – masa aceluiași corp, deplasându-se în raport cu observatorul foarte lent. Creșterea masei inerțiale a unui corp în mișcare a însemnat că nu numai energia de mișcare (energia cinetică), ci toată energia are masă inerțială și că, dacă energia are masă inerțială, atunci are și masă grea și, prin urmare, este supusă efecte gravitaționale. În plus, după cum se știe acum, în anumite condiții, masa poate fi convertită în energie în procesele nucleare. (Probabil ar fi mai corect să vorbim despre eliberarea de energie.) Dacă ipotezele acceptate sunt corecte (și acum avem toate motivele pentru o astfel de încredere), atunci, prin urmare, masa și energia sunt aspecte diferite ale aceleiași esențe fundamentale. .

Formula de mai sus indică, de asemenea, că nici un singur corp material și nici un singur obiect purtător de energie (de exemplu, un val) nu se poate mișca față de observator mai repede decât viteza luminii. Cu, deoarece altfel, o astfel de mișcare ar necesita infinit mai multă energie. În consecință, efectele gravitaționale trebuie să se propage cu viteza luminii (argumentele în favoarea acesteia au fost date chiar înainte de crearea teoriei relativității). Exemple de astfel de fenomene gravitaționale au fost descoperite ulterior și incluse în teoria generală.

În cazul mișcării relative uniforme și rectilinie, contracțiile observate ale tijelor de măsurare și încetinirea ceasului conduc la teoria relativității speciale. Mai târziu, conceptele acestei teorii au fost generalizate la mișcarea relativă accelerată, ceea ce a necesitat introducerea unui alt postulat - așa-numitul principiu de echivalență, care a făcut posibilă includerea gravitației în model, care era absentă în teoria relativității parțiale.

Multă vreme s-a crezut, iar măsurătorile foarte atente s-au făcut la sfârșitul secolului al XIX-lea. Fizicianul maghiar L. Eotvos a confirmat că, în limitele erorii experimentale, masele grele și inerte sunt numeric egale. (Reamintim că masa grea a unui corp servește ca măsură a forței cu care acest corp atrage alte corpuri, în timp ce masa inerțială este o măsură a rezistenței corpului la accelerație.) În același timp, accelerația corpurilor în cădere liberă ar să nu fie complet independente de masa lor dacă inerția și greutățile corporale grele nu ar fi absolut egale. Einstein a postulat că aceste două tipuri de masă, care par diferite pentru că sunt măsurate în experimente diferite, sunt de fapt același lucru. Rezultă imediat că nu există nicio diferență fizică între forța de gravitație, pe care o simțim pe tălpile picioarelor, și forța de inerție, care ne aruncă înapoi în scaun atunci când o mașină accelerează sau ne aruncă înainte când apăsăm. frânele. Să ne imaginăm mental (cum a făcut Einstein) o cameră închisă, cum ar fi un lift sau o navă spațială, în interiorul căreia putem studia mișcarea corpurilor. În spațiul cosmic, la o distanță suficient de mare de orice stea sau planetă masivă, astfel încât gravitația lor să nu afecteze corpurile din această cameră închisă, orice obiect eliberat din mâini nu ar cădea pe podea, ci ar continua să plutească în aer. , deplasându-se în aceeași direcție , în care se mișca când a fost eliberat din mâini. Toate obiectele ar avea masă, dar nicio greutate. Într-un câmp gravitațional de lângă suprafața Pământului, corpurile au atât masă, cât și greutate. Dacă le dai drumul, cad la pământ. Dar dacă, de exemplu, liftul ar cădea liber, fără a întâmpina nicio rezistență, atunci obiectele din lift i-ar părea lipsite de greutate pentru observatorul din lift, iar dacă ar lăsa să plece vreun obiect, acestea nu ar cădea pe podea. Rezultatul ar fi același ca și cum totul s-ar întâmpla în spațiul cosmic departe de a atrage corpuri și niciun experiment nu ar putea arăta observatorului că se află într-o stare de cădere liberă. Privind pe fereastră și văzând Pământul undeva departe sub el, observatorul ar putea spune că Pământul se repezi spre el. Totuși, din punctul de vedere al unui observator de pe Pământ, atât liftul, cât și toate obiectele din el cad la fel de repede, astfel încât obiectele care cad nu rămân în urmă sau înaintea liftului și, prin urmare, nu se apropie de podeaua acestuia, spre care ei cad.

Acum să ne imaginăm o navă spațială ridicată în spațiu de un vehicul de lansare cu o viteză din ce în ce mai mare. Dacă un astronaut dintr-o navă spațială eliberează un obiect din mâinile sale, atunci obiectul (ca înainte) va continua să se miște prin spațiu cu viteza cu care a fost eliberat, dar deoarece podeaua navei spațiale se mișcă acum accelerat către obiect, totul va arăta ca și cum obiectul ar cădea. Mai mult, astronautul ar simți o forță care acționează asupra picioarelor sale și ar putea-o interpreta ca forță gravitațională și niciun experiment pe care l-ar putea efectua în timp ce se afla într-o navă spațială în creștere nu ar contrazice o astfel de interpretare.

Principiul echivalenței lui Einstein echivalează pur și simplu aceste două situații aparent complet diferite și afirmă că forțele gravitaționale și inerțiale sunt același lucru. Principala diferență este că, într-o regiune suficient de mare, forța inerțială (cum ar fi forța centrifugă) poate fi eliminată printr-o transformare adecvată a cadrului de referință (de exemplu, forța centrifugă acționează doar într-un sistem de coordonate rotativ și poate fi eliminată prin trecerea la un cadru de referință care nu se rotește). În ceea ce privește forța gravitațională, trecând la un alt cadru de referință (în cădere liberă), se poate scăpa de ea doar local. Imaginându-ne mental întregul Pământ în ansamblu, preferăm să-l considerăm nemișcat, crezând că corpurile situate pe suprafața Pământului sunt acționate de forțe gravitaționale, și nu de forțe inerțiale. Altfel, ar trebui să presupunem că suprafața Pământului este accelerată spre exterior în toate punctele sale și că Pământul, extinzându-se ca un balon umflat, ne apasă pe tălpile picioarelor. Acest punct de vedere, destul de acceptabil din punct de vedere al dinamicii, este incorect din punctul de vedere al geometriei obișnuite. Cu toate acestea, în cadrul teoriei generale a relativității, ambele puncte de vedere sunt la fel de acceptabile.

Geometria rezultată din măsurarea lungimilor și a intervalelor de timp, liber transformabilă de la un cadru de referință accelerator la altul, se dovedește a fi o geometrie curbă, foarte asemănătoare cu geometria suprafețelor sferice, dar generalizată la cazul celor patru dimensiuni - trei. spațială și unică – în același mod, ca în teoria relativității speciale. Curbura sau deformarea spațiului-timp nu este doar o figură de stil, ci ceva mai mult, deoarece este determinată de metoda de măsurare a distanțelor dintre puncte și a duratei intervalelor de timp dintre evenimentele din aceste puncte. Că curbura spațiu-timpului este un efect fizic real poate fi demonstrat cel mai bine prin câteva exemple.

Conform teoriei relativității, o rază de lumină care trece lângă o masă mare este îndoită. Acest lucru se întâmplă, de exemplu, cu o rază de lumină de la o stea îndepărtată care trece lângă marginea discului solar. Dar o rază curbă de lumină continuă să fie cea mai scurtă distanță de la stea până la ochiul observatorului. Această afirmație este adevărată în două sensuri. În notația tradițională a matematicii relativiste, un segment de linie dreaptă dS, care separă două puncte învecinate, se calculează folosind teorema lui Pitagora a geometriei euclidiene obișnuite, i.e. conform formulei dS 2 = dx 2 + dy 2 + dz 2. Un punct din spațiu împreună cu un moment în timp se numește eveniment, iar distanța în spațiu-timp care separă două evenimente se numește interval. Pentru a determina intervalul dintre două evenimente, dimensiunea de timp t se combină cu trei coordonate spațiale X, y, zîn felul următor. Diferența de timp între două evenimente dt convertită la distanță spațială Cu H dtînmulțit cu viteza luminii Cu(constantă pentru toți observatorii). Rezultatul obținut ar trebui să fie compatibil cu transformarea Lorentz, din care rezultă că tija de măsurare a unui observator în mișcare se contractă, iar ceasul încetinește conform expresiei . Transformarea Lorentz ar trebui să fie aplicabilă și în cazul limită când observatorul se mișcă cu unda luminoasă și ceasul său este oprit (de ex. dt= 0), iar el însuși nu se consideră în mișcare (adică dS= 0), deci

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

Caracteristica principală a acestei formule este că semnul termenului de timp este opus semnului termenilor spațiali. În plus, de-a lungul fasciculului de lumină pentru toți observatorii care se mișcă împreună cu fasciculul, avem dS 2 = 0 și, conform teoriei relativității, toți ceilalți observatori ar fi trebuit să obțină același rezultat. În acest prim sens (spațio-temporal). dS– distanta minima spatio-timp. Dar în al doilea sens, deoarece lumina călătorește pe calea care necesită cel mai puțin timp pentru a ajunge la destinația finală conform oricarei ore, valorile numerice ale intervalelor spațiale și temporale sunt minime pentru fasciculul luminos.

Toate considerațiile de mai sus se referă la evenimente separate doar de distanțe și timpi mici; cu alte cuvinte, dx, dy, dzȘi dt- cantități mici. Dar rezultatele pot fi generalizate cu ușurință la traiectorii extinse folosind metoda calculului integral, a cărei esență este însumarea tuturor acestor intervale infinitezimale de-a lungul întregului drum de la punct la punct.

Raționând mai departe, să ne imaginăm mental spațiu-timp împărțit în celule cu patru dimensiuni, la fel cum o hartă bidimensională este împărțită în pătrate bidimensionale. Latura unei astfel de celule cu patru dimensiuni este egală cu o unitate de timp sau distanță. Într-un spațiu fără câmp, grila este formată din linii drepte care se intersectează în unghi drept, dar într-un câmp gravitațional în apropierea masei, liniile grilei sunt îndoite, deși se intersectează și în unghi drept, ca paralelele și meridianele de pe un glob. În acest caz, liniile grilei apar curbate doar pentru un observator extern al cărui număr de dimensiuni este mai mare decât numărul de dimensiuni ale grilei. Existam in spatiul tridimensional si atunci cand ne uitam la o harta sau o diagrama, o putem percepe in trei dimensiuni. Un subiect situat în această grilă în sine, de exemplu o creatură microscopică pe un glob, care habar n-are ce este sus sau jos, nu poate percepe curbura globului în mod direct și ar trebui să facă măsurători și să vadă ce fel de geometrie ia naștere din totalitatea dimensiunilor rezultatelor - fie că este vorba de geometrie euclidiană, corespunzătoare unei foi plane de hârtie, sau geometrie curbă, corespunzătoare suprafeței unei sfere sau unei alte suprafețe curbe. În același mod, nu putem vedea curbura spațiului-timp din jurul nostru, dar analizând rezultatele măsurătorilor noastre, putem descoperi proprietăți geometrice speciale care sunt exact similare cu curbura reală.

Acum imaginați-vă un triunghi imens în spațiul liber, ale cărui laturi sunt trei linii drepte. Dacă o masă este plasată în interiorul unui astfel de triunghi, atunci spațiul (adică, grila de coordonate cu patru dimensiuni care dezvăluie structura sa geometrică) se va umfla ușor, astfel încât suma unghiurilor interioare ale triunghiului devine mai mare decât în ​​absența masei. În mod similar, vă puteți imagina un cerc uriaș în spațiul liber, a cărui lungime și diametru le-ați măsurat foarte precis. Ați descoperit că raportul dintre circumferință și diametru este egal cu numărul p(dacă spațiul liber este euclidian). Puneți o masă mare în centrul cercului și repetați măsurătorile. Raportul dintre circumferință și diametru va deveni mai mic p, deși tija de măsurare (dacă este privită de la o anumită distanță) va părea să se contracte atât atunci când este așezată de-a lungul circumferinței, cât și când este așezată de-a lungul diametrului, amploarea contracțiilor în sine va fi diferită.

În geometria curbilinie, o curbă care leagă două puncte și este cea mai scurtă dintre toate curbele de acest fel se numește geodezică. În geometria curbilinie cu patru dimensiuni a relativității generale, traiectoriile razelor de lumină formează o clasă de geodezice. Rezultă că traiectoria oricărei particule libere (care nu este afectată de nicio forță de contact) este, de asemenea, o geodezică, dar de o clasă mai generală. De exemplu, o planetă care se mișcă liber pe orbita sa în jurul Soarelui se mișcă de-a lungul unei geodezice în același mod ca liftul în cădere liberă din exemplul discutat mai devreme. Geodezicele sunt analogii spațiu-timp ai liniilor drepte din mecanica newtoniană. Corpurile pur și simplu se mișcă de-a lungul căilor lor curbe naturale - liniile de cea mai mică rezistență - astfel încât să nu fie nevoie să invocați „forța” pentru a explica acest comportament al corpului. Corpurile situate pe suprafața Pământului sunt supuse forței de contact a contactului direct cu Pământul și din acest punct de vedere putem presupune că Pământul le împinge în afara orbitelor geodezice. În consecință, traiectoriile corpurilor de pe suprafața Pământului nu sunt geodezice.

Deci, gravitația a fost redusă la o proprietate geometrică a spațiului fizic, iar câmpul gravitațional s-a dovedit a fi înlocuit cu un „câmp metric”. Ca și alte câmpuri, un câmp metric este un set de numere (zece în total) care variază de la un punct la altul și împreună descriu geometria locală. Folosind aceste numere, în special, este posibil să se determine cum și în ce direcție este curbat câmpul metric.

Consecințele din teoria generală a relativității.

O altă predicție a relativității generale care rezultă din principiul echivalenței este așa-numita deplasare gravitațională spre roșu, i.e. o scădere a frecvenței radiațiilor care vin la noi dintr-o zonă cu un potențial gravitațional mai mic. Deși există numeroase sugestii în literatură că lumina deplasată spre roșu a fost emisă de la suprafața stelelor super-dense, încă nu există dovezi convingătoare în acest sens, iar întrebarea rămâne deschisă. Efectul unei astfel de deplasări a fost de fapt observat în condiții de laborator - între vârful și baza turnului. Aceste experimente au folosit câmpul gravitațional al Pământului și radiația gamma strict monocromatică emisă de atomii legați într-o rețea cristalină (efectul Mössbauer). Pentru a explica acest fenomen, cel mai simplu mod este să apelezi la un lift ipotetic, în care o sursă de lumină este plasată în partea de sus și un receptor în partea de jos, sau invers. Deplasarea observată coincide exact cu deplasarea Doppler, corespunzătoare vitezei suplimentare a receptorului în momentul sosirii semnalului față de viteza sursei în momentul emiterii semnalului. Această viteză suplimentară se datorează accelerației în timp ce semnalul este în tranzit.

O altă predicție aproape imediat acceptată a relativității generale se referă la mișcarea planetei Mercur în jurul Soarelui (și, într-o măsură mai mică, mișcarea altor planete). Periheliul orbitei lui Mercur, i.e. punctul de pe orbita sa în care planeta este cel mai aproape de Soare se deplasează cu 574 I pe secol, completând o revoluție completă în 226.000 de ani. Mecanica newtoniană, ținând cont de acțiunea gravitațională a tuturor planetelor cunoscute, a putut explica deplasarea periheliului cu doar 532 І pe secol. Diferența de 42 de secunde de arc, deși mică, este încă mult mai mare decât orice eroare posibilă și i-a afectat pe astronomi timp de aproape un secol. Relativitatea generală a prezis acest efect aproape exact.

Reînvierea opiniilor lui Mach asupra inerției.

E. Mach (1838–1916), ca și tânărul contemporan al lui Newton, Berkeley, și-a pus în repetate rânduri întrebarea: „Ce explică inerția? De ce are loc o reacție centrifugă atunci când un corp se rotește?” În căutarea unui răspuns la aceste întrebări, Mach a sugerat că inerția se datorează coerenței gravitaționale a Universului. Fiecare particulă de materie este unită cu toate celelalte materie din Univers prin legături gravitaționale, a căror intensitate este proporțională cu masa sa. Prin urmare, atunci când o forță aplicată unei particule o accelerează, legăturile gravitaționale ale Universului în ansamblu rezistă acestei forțe, creând o forță inerțială de mărime egală și direcție opusă. Mai târziu, întrebarea ridicată de Mach a fost reînviată și a căpătat o nouă întorsătură: dacă nu există nici mișcare absolută, nici accelerație liniară absolută, atunci este posibil să excludem rotația absolută? Starea de lucruri este de așa natură încât rotația față de lumea exterioară poate fi detectată într-un laborator izolat fără referire directă la lumea exterioară. Acest lucru se poate face prin forțe centrifuge (forțând suprafața apei dintr-o găleată rotativă să ia o formă concavă) și forțe Coriolis (creând o curbură aparentă a traiectoriei corpului într-un sistem de coordonate rotativ. Desigur, imaginându-ne un mic corp rotativ). este incomparabil mai ușor decât un Univers care se rotește. Dar întrebarea este următoarea: dacă restul universului ar dispărea, cum am putea judeca dacă un corp se rotește „absolut”? Suprafața apei din găleată ar rămâne concavă? greutatea creează tensiune în frânghie?Mach credea că răspunsurile la aceste întrebări trebuie să fie negative.Dacă, deoarece gravitația și inerția sunt interdependente, ne-am aștepta ca modificările densității sau distribuției materiei îndepărtate să afecteze cumva valoarea constantei gravitaționale. G. De exemplu, dacă Universul se extinde, atunci valoarea G ar trebui să se schimbe încet în timp. Modificarea valorii G ar putea afecta perioadele de oscilație a pendulului și revoluția planetelor în jurul Soarelui. Astfel de modificări pot fi detectate doar prin măsurarea intervalelor de timp folosind ceasuri atomice, a căror rată nu depinde de G.

Măsurarea constantei gravitaționale.

Determinarea experimentală a constantei gravitaționale G ne permite să stabilim o punte între aspectele teoretice și abstracte ale gravitației ca atribut universal al materiei și problema mai pământească a localizării și evaluării acesteia a masei materiei care creează efecte gravitaționale. Ultima operație se numește uneori cântărire. Din punct de vedere teoretic, am văzut deja asta G este una dintre constantele fundamentale ale naturii și, prin urmare, este de o importanță capitală pentru teoria fizică. Dar amploarea G trebuie cunoscut și dacă dorim să detectăm și să „cântărim” materia pe baza efectului gravitațional pe care îl creează.

Conform legii gravitației universale a lui Newton, accelerația oricărui corp de testare în câmpul gravitațional al altui corp cu masă m este dat de formula g = Gm/r 2 unde r– distanta fata de corpul cu masa m. Factori în ecuațiile astronomice ale mișcării GȘi m incluse numai sub forma unei opere Gm, dar nu sunt niciodată incluse separat. Aceasta înseamnă că masa m, care creează accelerație, poate fi estimată numai dacă valoarea este cunoscută G. Însă pe baza rapoartelor de masă, este posibil, comparând accelerațiile pe care le produc, să exprime masele planetelor și ale Soarelui în mase terestre. Într-adevăr, dacă două corpuri creează accelerații g 1 și g 2, atunci raportul maselor lor este m 1 /m 2 = g 1 r 1 2 /g 2 r 2 2 . Acest lucru face posibilă exprimarea maselor tuturor corpurilor cerești prin masa unui corp selectat, de exemplu Pământul. Această procedură este echivalentă cu alegerea masei Pământului ca standard de masă. Pentru a trece de la această procedură la sistemul de unități centimetru-gram-secundă, trebuie să cunoașteți masa Pământului în grame. Dacă se știe, atunci putem calcula G, după ce a găsit lucrarea Gm din orice ecuație care descrie efectele gravitaționale create de Pământ (de exemplu, mișcarea Lunii sau a unui satelit artificial al Pământului, oscilațiile unui pendul, accelerația unui corp în cădere liberă). Și invers, dacă G poate fi măsurat independent, apoi produsul Gm, inclusă în toate ecuațiile de mișcare ale corpurilor cerești, va da masa Pământului. Aceste considerații au făcut posibilă estimarea experimentală G. Un exemplu este celebrul experiment al lui Cavendish cu balanțe de torsiune, realizat în 1798. Instalația a constat din două mase mici la capetele unei tije echilibrate, atașate la mijloc de un fir lung al unei suspensii de bară de torsiune. Alte două mase mai mari sunt montate pe un suport rotativ, astfel încât să poată fi aduse la masele mici. Atracția care acționează de la masele mai mari asupra celor mai mici, deși mult mai slabă decât atracția unei mase atât de mari precum Pământul, întoarce tija pe care sunt fixate masele mici și răsucește firul suspensiei la un unghi care poate fi măsurat. Aducând apoi mase mai mari la altele mai mici de cealaltă parte (astfel încât direcția de atracție să se schimbe), deplasarea poate fi dublată și astfel se poate crește precizia măsurării. Se presupune că modulul de elasticitate de torsiune al filetului este cunoscut, deoarece poate fi măsurat cu ușurință în laborator. Prin urmare, prin măsurarea unghiului de răsucire al firului, este posibil să se calculeze forța de atracție dintre mase.

Literatură:

Fock V.A. Teoria spațiului, timpului și gravitației. M., 1961
Zeldovich Ya.B., Novikov I.D. Teoria gravitației și evoluția stelelor. M., 1971
Weiskopf W. Fizica în secolul XX. M., 1977
Albert Einstein și teoria gravitației. M., 1979