История на откриването на закона на универсалната гравитация - описание, особености и интересни факти

Тази статия ще обръща внимание на историята на откриването на закона за универсалната гравитация. Тук ще се запознаем с биографичната информация от живота на учения, който е открил тази физическа догма, да разгледа основните си разпоредби, връзката с квантовата гравитация, хода на развитието и много други.

гений

Сър Исак Нютон е учен от Англия. По едно време много внимание и усилия бяха отделени на такива науки като физика и математика, а също така донесе много нови за механика и астрономия. Право е смятан за един от първите основатели на физика в класическия си модел. Той е автор на фундаменталната работа "Математически принципи на естествената философия", където описва информация за трите закона на механика и закона за универсалното гравитация. Исак Нютън постави тези основи на основите на класическата механика. Те се развиха смятане на диференциала и интегрален тип, теория на светлината. Той също така има голям принос към физическата оптика и развива много други теории в областта на физиката и математиката.

Законът

Законът за универсалната гравитация и историята на неговото откритие се връщат към далечната 1666 година. Класическата му форма е закон, който описва взаимодействието на гравитационен тип, който не надхвърля рамката на механиката.

Същността се състои в това, че скоростта на гравитационната сила на тягата, F, генерирани между две тела или точки М1 и М2 от значение разделени един от друг чрез определено разстояние R, отбелязва пропорционалност по отношение на двете мерки за маса и има обратна пропорционалност на квадрата на разстоянието между телата:

F = G, където символът G обозначава гравитационната константа, равна на 6.67408 (31) • 10^-11 m³/ kgf².

Гравитацията на Нютон

Преди да разгледаме историята на откриването на закона за универсалната гравитация, нека се запознаем по-подробно с неговите общи характеристики.

В теорията, създадена от Нютон, всички тела с голяма маса трябва да генерират около тях специална област, която привлича други обекти пред себе си. Тя се нарича гравитационно поле и има потенциал.

Тяло със сферична симетрия формира поле отвъд себе си, което е подобно на това, създадено от материална точка със същата маса, разположена в центъра на тялото.

Посоката на траекторията на такава точка в областта на тежестта, създадена от тяло с много по-голяма маса, се подчинява на закона на Кеплер. Обектите на вселената, като например планета или комета, също се подчиняват на нея, движейки се по елипса или хиперболата. Изкривяването, което създават други масивни тела, се дължи на теорията за смущението.

Анализиране на точността

След като Нютон открива закона за универсалната гравитация, е необходимо да го проверяваме и да го доказваме многократно. За тази цел бяха направени серия изчисления и наблюдения. След като постигна съгласие с неговите разпоредби и въз основа на точността на индикатора си, експерименталната форма на оценката служи като ярко потвърждение на БРТ. Измерването на квадруполните взаимодействия на тялото, което се върти, но неговите антени остават неподвижни, ни показват, че процесът на изграждане делта- зависи от потенциала r ^{-(1 + делта-)}, на разстояние от няколко метра и е в границата (2,1 ± 6,2) • 10^-3. Редица други практически потвърждения позволиха на този закон да се утвърди и да приеме единна форма без изменения. През 2007 г. тази догма беше прегледана на разстояние по-малко от сантиметър (55 μm-9.59 mm). Като се вземат предвид експерименталните грешки, учените проучиха обхвата на разстоянието и не откриха очевидни отклонения в този закон.

Наблюдението на орбитата на Луната във връзка със Земята също потвърди своята валидност.

Евклидовото пространство

Класическата теория на Нютонов гравитация е свързана с евклидовото пространство. Действително равенство с достатъчно висока точност (10^-9) на мярката за измерване на разстоянието в знаменателя на равнопоставеността, обсъден по-горе, ни показва евклидовата основа на пространството на Нютоновата механика, с триизмерна физическа форма. В такава материя областта на сферичната повърхност има точна пропорционалност по отношение на величината на квадрата на нейния радиус.

Данни от историята

Нека разгледаме кратко резюме на историята на откриването на закона за универсалното гравитация.

Идеите бяха подкрепени от други учени, които живееха пред Нютон. Размисли върху нея посети Епикур, Кеплер, Декарт, Робервал, Гасенди, Хюйгенс и други. Кеплер предположи, че гравитационната сила е обратно пропорционално на разстоянието от Слънцето и звездите се е разпространил само в еклиптиката ploskostyah- според Декарт, че това е следствие от дейността на вихрите в гъст въздух. Имаше редица предположения, които съдържаха отражение на правилните предположения за зависимостта от разстоянието.

Писмо от Нютон до Халей съдържа информация, че предшествениците на самия сър Исак са Гук, Рен и Куео Исмаил. Но преди него никой не е могъл надеждно, използвайки математически методи, да се отнася до закона за гравитацията и планетарното движение.

Историята на откриването на закона за универсалната гравитация е тясно свързана с работата "Математически принципи на естествената философия" (1687). В тази работа Нютон успя да извлече закона под внимание благодарение на емпиричния закон на Кеплер, който вече беше известен по онова време. Той ни показва, че:

• формата на движението на всяка видима планета показва наличието на централна сила;
• силата на привличане на централния тип образува елиптични или хиперболични орбити.

За теорията на Нютон

Прегледът на кратката история на откриването на закона на универсалната гравитация може също да ни покаже редица различия, които го отличават на фона на предишни хипотези. Нютон не само се занимаваше с публикуването на предложената формула на разглежданото явление, но и предложи математически модел в своята цялост:

• позиция по отношение на гравитационното право;
• позиция по закона за движение;
• систематиката на методите за математически изследвания.

Тази триада е способна да измерва достатъчно точно дори и най-сложните движения на небесни обекти, като по този начин създава основа за небесна механика. До началото на дейността на Айнщайн в този модел не е било необходимо съществуването на основен набор от корекции. Трябваше да се подобрят значително само математическите устройства.

Обект за обсъждане

Откритият и доказан закон през осемнадесети век се превръща в добре познат предмет на активни спорове и строги проверки. Въпреки това векът завършва с общо съгласие с неговите постулати и изявления. Използвайки изчисленията на закона, беше възможно да определим точно пътя на движение на телата в небето. Бяха направени директни проверки Хенри Кавендиш през 1798 г. Той направи това с помощта на торсионни мащаби с голяма чувствителност. В историята на откриването на универсалния закон за гравитацията е необходимо да се отдели специално място за тълкуванията, въведени от Поасон. Той разработи понятието за потенциала на гравитацията и уравнението Poisson, с което беше възможно да се изчисли този потенциал. Този тип модел ни позволи да изучим гравитационното поле в присъствието на произволно разпределение на материята.

В теорията на Нютон имаше много трудности. Основните от тях могат да се разглеждат като необясними действия на далечни разстояния. Не беше възможно да отговорим точно на въпроса как силите на привличане се изпращат през вакуумното пространство с безкрайна скорост.

"Еволюцията" на закона

Следващите двеста години и още повече много учени-физици са направили опити да предложат различни начини за подобряване на теорията на Нютон. Тези усилия приключиха в триумф през 1915 г., а именно създаването на Общата теория на относителността, създадена от Айнщайн. Той успя да преодолее цялото множество трудности. В съответствие с принципа на кореспонденцията теорията на Нютон се оказа сближаване с началото на работата по теорията в по-обща форма, която може да се приложи при наличие на определени условия:

1. Потенциалът на гравитационното естество не може да бъде прекалено голям в изследваните системи. Слънчевата система е пример за спазване на всички правила за движението на небесни тела. Релативистичният феномен се намира в забележима проява на изместване на перихелията.
2. Индикаторът на скоростта на движение в тази група системи е незначителен в сравнение със скоростта на светлината.

Доказателство, че слаби стационарни изчисления поле GR гравитационни под формата на Нютон, е наличието на тежестта скаларен потенциал поле със стационарни характеристики лека сила, която е в състояние да отговарят на условията на уравнението на Поасон.

Квантова скала

Въпреки това, в историята на всяко научно откритие на универсален закон за гравитацията, без обща теория на относителността не може да служи като крайната гравитационното теория, тъй като и двете неадекватна задоволително опише гравитацията в процесите квантовата мащаб. Опитът да се създаде квантова-гравитационна теория е един от най-важните проблеми на съвременната физика.

От гледна точка на квантовата гравитация, взаимодействието между обектите се създава чрез взаимен обмен на виртуални гравитони. В съответствие с принципа на неопределеността, на енергийния потенциал на виртуални гравитони има обратна пропорционалност време интервал, в който е съществувал от радиация точка на един обект до момента, в който тя се поглъща друга точка на.

С оглед на това се оказва, че в малък мащаб на разстоянията взаимодействието на телата води до обмен на гравитони от виртуален тип. Поради тези съображения може да се направи разпоредба за закона на потенциала на Нютон и неговата зависимост в съответствие с обратната мярка за пропорционалност по отношение на разстоянието. Съществуването на аналогия между законите на Кулон и Нютон се обяснява с факта, че тежестта на гравитацията е нула. Същата стойност има теглото на фотоните.

илюзия

В училищната програма отговорът на въпрос от историята, както Нютон открива закона на универсалната гравитация, е историята на падащия ябълков плод. Според тази легенда тя пада върху главата на учения. Това обаче е широко разпространено погрешно схващане и всъщност всичко може да се направи без такъв случай на евентуална травма на главата. Самият Нютон понякога потвърждава този мит, но всъщност законът не е спонтанно откритие и не е дошъл в моментна осветеност. Както е написано по-горе, тя е разработена за дълго време и е представена за първи път в произведенията на "Математически фондации", публикувани от обществеността през 1687 г.