Istoria descoperirii legii gravitației universale - descriere, trăsături și fapte interesante

Acest articol va acorda atenție istoriei descoperirii legii gravitației universale. Aici vom fi familiarizați cu informațiile biografice din viața omului de știință care a descoperit această dogmă fizică, ia în considerare principalele sale prevederi, relația cu gravitatea cuantică, evoluția dezvoltării și multe altele.

geniu

Sir Isaac Newton este un om de știință din Anglia. La un moment dat, sa acordat multă atenție și efort unor astfel de științe, cum ar fi fizica și matematica, și a adus, de asemenea, o mulțime de noi în mecanică și astronomie. Prin drept este considerat unul dintre primii fondatori ai fizicii în modelul său clasic. Este autorul lucrării fundamentale "Principiile matematice ale filosofiei naturale", în care a descris informații despre cele trei legi ale mecanicii și legea gravitației universale. Isaac Newton a pus aceste baze ale bazelor mecanicii clasice. Ei s-au dezvoltat calculul diferențialului și tipul integral, teoria luminii. De asemenea, el a avut o mare contribuție la optica fizică și a dezvoltat multe alte teorii în domeniul fizicii și matematicii.

Legea

Legea gravitației universale și istoria descoperirii sale revin în anul 1666 îndepărtat. Forma sa clasică este o lege care descrie interacțiunea unui tip gravitațional care nu depășește cadrul mecanicii.

Esența ei constă în faptul că rata de forță de tracțiune gravitațională F generată între două corpuri sau puncte m1 și m2 materiei separate unul de celălalt printr-o anumită distanță r, arată proporționalitatea în ceea ce privește atât măsuri de masă și are o proporționalitate inversă cu pătratul distanței dintre corpurile:

F = G, unde simbolul G reprezintă constanta gravitațională egală cu 6.67408 (31) • 10^-11 m³/ kgf².

Gravitatia lui Newton

Înainte de a lua în considerare istoria descoperirii legii gravitației universale, să ne familiarizăm mai detaliat cu caracteristicile sale generale.

În teoria creată de Newton, toate corpurile cu o masă mare trebuie să genereze în jurul lor un câmp special care atrage alte obiecte pentru ei înșiși. Se numește câmpul gravitațional și are potențial.

Un corp cu simetrie sferică formează un câmp dincolo de el însuși, asemănător celui creat de un punct material de aceeași masă, situat în centrul corpului.

Direcția traiectoriei unui astfel de punct în câmpul de gravitate, creată de un corp cu o masă mult mai mare, respectă legea lui Kepler. Obiectele universului, cum ar fi, de exemplu, o planetă sau o cometă, se supun și ei, deplasându-se de-a lungul unei elipse sau hiperbolă. Distorsiunea pe care alte corpuri masive o creează este reprezentată de teoria perturbării.

Analizând precizia

După ce Newton a descoperit legea gravitației universale, a fost necesar să o verificăm și să o dovedim de multe ori. Pentru aceasta, s-au făcut serii de calcule și observații. După ce a ajuns la un acord cu prevederile sale și pe baza acurateței indicatorului său, forma experimentală de evaluare servește ca o confirmare vie a GRT. Măsurând interacțiunile quadrupole ale corpului care se rotește, dar antenele sale rămân staționare, ne arată că procesul de construire delta- depinde de potențialul r ^{-(1 + delta-)}, la o distanță de câțiva metri și este în limită (2,1 ± 6,2) • 10^-3. O serie de alte confirmări practice au permis acestei legi să se afirme și să adopte o formă uniformă, fără modificări. În 2007, această dogmă a fost recheckată la o distanță mai mică de un centimetru (55 μm-9,59 mm). Având în vedere erorile experimentale, oamenii de știință au investigat intervalul de distanță și nu au descoperit abateri evidente în această lege.

Observarea orbitei Lunii în raport cu Pământul a confirmat, de asemenea, valabilitatea acesteia.

Spațiul euclidian

Teoria gravitării clasice Newtoniană este legată de spațiul euclidian. Egalitatea reală cu o precizie suficient de mare (10^-9) a măsurii măsurii distanței în numitorul egalității discutate mai sus, ne arată baza euclidiană a spațiului mecanicii newtoniene, cu o formă fizică tridimensională. Într-un astfel de punct de vedere, suprafața sferică are o proporție exactă în raport cu magnitudinea pătratului razei sale.

Date din istorie

Să luăm în considerare un scurt rezumat al istoriei descoperirii legii gravitației universale.

Idei au fost prezentate de alți oameni de știință care au trăit înainte de Newton. Reflecții despre ea participarea Epicur, Kepler, Descartes, Roberval, Gassendi, Huygens și altele. Kepler a presupus că forța gravitațională este invers proporțională cu distanța de la Soare și stelele sa răspândit doar în ecliptica ploskostyah- conform lui Descartes, a fost o consecință a activităților vârtejurile în aer gros. Au existat unele speculații care conținea o reflectare a presupuneri corecte despre funcția de distanță.

O scrisoare din Newton către Halley conținea informații că predecesorii lui Sir Isaac înșiși erau Guk, Ren și Buyo Ismael. Cu toate acestea, în fața lui, nimeni nu a putut să facă legătura cu gravitatea și cu mișcarea planetară, folosind metode matematice.

Istoria descoperirii legii gravitației universale este strâns legată de lucrarea "Principiile matematice ale filozofiei naturale" (1687). În această lucrare, Newton a reușit să obțină legea luată în considerare datorită legii empirice a lui Kepler, care era deja cunoscută în acel moment. El ne arată că:

• forma mișcării oricărei planetă vizibilă indică prezența unei forțe centrale;
• forța de atracție a tipului central formează orbite eliptice sau hiperbolice.

Despre teoria lui Newton

O examinare a scurtei istorii a descoperirii legii gravitației universale ne poate indica și o serie de diferențe care o disting pe fondul ipotezelor anterioare. Newton nu numai că sa ocupat de publicarea formulei propuse a fenomenului examinat, ci și a propus un model matematic în întregime:

• poziție privind legea gravitației;
• poziție privind legea mișcării;
• sistematica metodelor de cercetare matematica.

Această triadă a fost capabilă să măsoare cu suficientă precizie chiar și cele mai complexe mișcări ale obiectelor celeste, creând astfel o bază pentru mecanica cerească. Până la începutul activității lui Einstein în acest model, nu era necesară existența unui set fundamental de corecții. Numai dispozitivele matematice trebuiau îmbunătățite semnificativ.

Obiect de discuție

Legea descoperită și dovedită pe parcursul secolului al XVIII-lea a devenit un subiect bine-cunoscut al disputelor active și al controalelor scrupuloase. Cu toate acestea, secolul sa încheiat cu un acord general cu postulațiile și declarațiile sale. Folosind calculele legii, a fost posibil să se determine exact calea mișcării corpurilor din ceruri. A fost făcută o verificare directă Henry Cavendish în 1798. El a făcut acest lucru cu ajutorul unei scale de torsiune cu o mare sensibilitate. În istoria descoperirii legii universale a gravitației, este necesar să se identifice un loc special pentru interpretările introduse de Poisson. El a dezvoltat noțiunea de potențial al gravitației și ecuația Poisson, cu care a fost posibil să se calculeze acest potențial. Acest tip de model ne-a permis să studiem câmpul gravitațional în prezența unei distribuții arbitrare a materiei.

În teoria lui Newton au existat multe dificultăți. Principalii dintre aceștia ar putea fi considerați acțiune inexplicabilă pe distanțe lungi. Nu a fost posibil să se răspundă cu exactitate întrebării despre modul în care forțele de atracție sunt trimise prin spațiul vid cu viteză infinită.

"Evoluția" legii

Următoarele două sute de ani, și chiar mai mult, mulți oameni de știință - fizicienii au încercat să ofere o varietate de moduri de îmbunătățire a teoriei lui Newton. Aceste eforturi s-au încheiat într-un triumf în 1915, și anume, crearea teoriei generale a relativității, care a fost creată de Einstein. El a reușit să depășească întreaga mulțime de dificultăți. În conformitate cu principiul corespondenței, teoria lui Newton sa dovedit a fi o aproximare a începutului lucrării asupra teoriei într-o formă mai generală, care poate fi aplicată în prezența anumitor condiții:

1. Potențialul naturii gravitaționale nu poate fi prea mare în sistemele investigate. Sistemul solar este un exemplu de respectare a tuturor regulilor pentru mișcarea corpurilor celeste. Fenomenul relativist se găsește într-o manifestare vizibilă a deplasării periheliului.
2. Indicatorul vitezei de mișcare în acest grup de sisteme este nesemnificativ în comparație cu viteza luminii.

Dovada că un slab staționar calcule câmp GR gravitație iau forma Newton, este prezența gravitației scalare câmp potențial cu caracteristici staționare rezistență ușoară, care este capabil să satisfacă condițiile ecuației lui Poisson.

Scala cuantică

Cu toate acestea, în istorie nici descoperirea științifică a legii gravitației universale, nici teoria generală a relativității nu ar putea servi drept teorie gravitatională ultimă, deoarece ambele descriu procesele de tip gravitațional pe scara cantitativă necorespunzătoare. Încercarea de a crea o teorie cuantică-gravitațională este una dintre cele mai importante probleme ale fizicii moderne.

Din punctul de vedere al gravității cuantice, interacțiunea dintre obiecte este creată prin schimbul reciproc de gravitone virtuale. În conformitate cu principiul incertitudinii, potențialul energetic al gravitonilor virtuali are o proporționalitate inversă cu intervalul de timp în care a existat, de la punctul de radiație de la un obiect până la momentul în care a fost absorbit de un alt punct.

Având în vedere acest lucru, se pare că, la o mică distanță de distanțe, interacțiunea corpurilor implică schimbul de gravitoni de tip virtual. Datorită acestor considerații se poate încheia o dispoziție privind legea potențialului lui Newton și dependența sa în conformitate cu măsura inversă a proporționalității în ceea ce privește distanța. Existența unei analogii între legile lui Coulomb și Newton este explicată prin faptul că greutatea gravitonului este zero. Aceeași valoare are și masa fotonilor.

iluzie

În programul școlar, răspunsul la o întrebare din istorie, după cum a descoperit Newton legea gravitației universale, este povestea fructului de mere care se încadrează. Conform acestei legende, ea a căzut pe capul omului de știință. Cu toate acestea, aceasta este o concepție greșită pe scară largă și, în realitate, totul ar putea face fără un astfel de caz de posibilă vătămare a capului. Newton însuși a confirmat uneori acest mit, dar în realitate legea nu a fost o descoperire spontană și nu a ajuns într-o iluminare instantanee. Așa cum a fost scris mai sus, ea a fost dezvoltată de mult timp și a fost prezentată pentru prima oară în lucrările "Fundațiilor matematice" publicate de public în 1687.