Въз основа на тълкуването на втория закон на Нютон можем да заключим, че промяната в движението става чрез сила. Механиката разглежда сили от различна физическа природа. Много от тях се определят с помощта на действието на силите на гравитацията.

През 1862 г. законът на всеобщото привличане е открит от И. Нютон. Той предположи, че силите, които държат Луната, са от същата природа като силите, които карат ябълката да падне на Земята. Смисълът на хипотезата е наличието на действие на привличащи сили, насочени по линията и свързващи центровете на масата, както е показано на фигура 1. десет. 1. Сферичното тяло има център на масата, който съвпада с центъра на топката.

Рисуване 1 . 10 . 1 . Гравитационни сили на привличане между телата. F 1 → = - F 2 →.

Определение 1

Като се има предвид посоките на движение на планетите, Нютон се опита да разбере какви сили действат върху тях. Този процес се нарича обратен проблем на механиката.

Основната задача на механиката е да определи координатите на тяло с известна маса с нейната скорост във всеки момент от времето, използвайки известни сили, действащи върху тялото и дадено условие (директен проблем). Обратното се извършва с определяне на силите, действащи върху тялото с неговата известна посока. Подобни задачи доведоха учения до откриването на дефиницията на закона за всеобщото привличане.

Всички тела се привличат едно към друго със сила, пряко пропорционална на техните маси и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях.

F = G m 1 m 2 r 2.

Стойността на G определя коефициента на пропорционалност на всички тела в природата, наречен гравитационна константа и обозначен с формулата G = 6, 67 · 10 - 11 N · m 2 / k g 2 (C And).

Повечето от явленията в природата се обясняват с наличието на действието на силата на универсалната гравитация. Движението на планети, изкуствени спътници на Земята, траекторията на полета на балистични ракети, движението на тела в близост до повърхността на Земята - всичко се обяснява със закона за гравитацията и динамиката.

Определение 3

Проявата на силата на гравитацията се характеризира с присъствието земно притегляне... Това е името на силата на привличане на тела към Земята и близо до нейната повърхност.

Когато М се обозначава като масата на Земята, R Z е радиусът, m е масата на тялото, тогава гравитационната формула приема формата:

F = G M R ‡ 2 m = m g.

Където g - ускорение поради гравитацията, равно на g = G M R ‡ 2.

Силата на тежестта е насочена към центъра на Земята, както е показано в примера Луна-Земя. При липса на действие на други сили, тялото се движи с ускорението на свободното падане. Средната му стойност е 9, 81 m / s 2. С известен G и радиус R 3 = 6, 38 · 10 6 m, масата на Земята M се изчислява по формулата:

M = g R 3 2 G = 5, 98 10 24 k g.

Ако тялото се отдалечи от повърхността на Земята, тогава действието на силата на гравитацията и ускорението на тежестта се променят обратно пропорционално на квадрата на разстоянието r до центъра. Снимка 1. десет. 2 показва как гравитационната сила, действаща върху астронавта на космическия кораб, се променя с разстоянието от Земята. Очевидно F на привличането му към Земята е равно на 700 N.

Рисуване 1 . 10 . 2 . Промяна в силата на гравитацията, действаща върху астронавта с разстояние от Земята.

Пример 1

Земята-Луната е подходяща като пример за взаимодействие на система от две тела.

Разстоянието до Луната е r L = 3, 84 · 10 6 м. То е 60 пъти по -голямо от радиуса на Земята R ‡. Следователно, в присъствието на гравитацията, ускорението на гравитацията α L на орбитата на Луната ще бъде α L = g R ‡ r L 2 = 9,81 m / s 2 60 2 = 0,0027 m / s 2.

Тя е насочена към центъра на Земята и се нарича центростремителна. Изчислението се прави по формулата a L = υ 2 r L = 4 π 2 r L T 2 = 0, 0027 m / s 2, където T = 27, 3 дни е периодът на лунния оборот около Земята. Резултатите и изчисленията, извършени по различни начини, показват, че Нютон е бил прав в допускането си за същата природа на силата, която поддържа Луната в орбита, и силата на гравитацията.

Луната има собствено гравитационно поле, което определя ускорението на гравитацията g L на повърхността. Масата на Луната е 81 пъти по -малка от масата на Земята, а радиусът е 3,7 пъти. Оттук е ясно, че ускорението g L трябва да се определи от израза:

g L = G M L R L 2 = G M Z 3, 7 2 T 3 2 = 0, 17 g = 1, 66 m / s 2.

Тази слаба гравитация е типична за астронавтите на Луната. Следователно можете да правите огромни скокове и стъпки. Скок нагоре с един метър на Земята съответства на седемметров скок на Луната.

Движението на изкуствени спътници се записва извън земната атмосфера, следователно силите на гравитацията на Земята действат върху тях. Траекторията на космическо тяло може да варира в зависимост от началната скорост. Движението на изкуствен спътник в околоземна орбита се приема приблизително като разстоянието до центъра на Земята, равно на радиуса R ‡. Те летят на височина 200 - 300 k m.

Определение 4

Оттук следва, че центростремителното ускорение на спътника, което се съобщава от силите на гравитацията, е равно на ускорението на гравитацията g. Скоростта на спътника ще получи обозначението υ 1. Обаждат й се първа космическа скорост.

Прилагайки кинематичната формула за центростремително ускорение, получаваме

a n = υ 1 2 R ‡ = g, υ 1 = g R ‡ = 7, 91 · 10 3 m / s.

При тази скорост спътникът можеше да лети около Земята за време, равно на T 1 = 2 πR ‡ υ 1 = 84 м и 12 s.

Но периодът на въртене на спътника в кръгова орбита близо до Земята е много по -дълъг от посочения по -горе, тъй като има разлика между радиуса на реалната орбита и радиуса на Земята.

Сателитът се движи според принципа на свободно падане, смътно подобен на траекторията на снаряд или балистична ракета. Разликата се крие във високата скорост на спътника, а радиусът на кривината на неговата траектория достига дължината на радиуса на Земята.

Сателитите, които се движат по кръгови траектории на дълги разстояния, имат отслабена гравитация, обратно пропорционална на квадрата на радиуса r на траекторията. След това намирането на скоростта на спътника следва условието:

υ 2 к = g R 3 2 r 2, υ = g R 3 R ‡ r = υ 1 R 3 r.

Следователно наличието на спътници на високи орбити показва по-ниска скорост на тяхното движение, отколкото от околоземна орбита. Формулата за периода на обращение е:

T = 2 πr υ = 2 πr υ 1 r R ‡ = 2 πR ‡ υ 1 r R 3 3/2 = T 1 2 π R ‡.

T 1 приема стойността на периода на въртене на спътника в околоземната орбита. T се увеличава с размера на орбиталния радиус. Ако r има стойност 6, 6 R 3, тогава спътникът Т е равен на 24 часа. Когато бъде изстрелян в екваториалната равнина, той ще бъде наблюдаван като висящ над някаква точка на земната повърхност. Използването на такива спътници е известно в космическата радиокомуникационна система. Орбита с радиус r = 6,6 R 3 се нарича геостационарна.

Рисуване 1 . 10 . 3 . Модел на движение на спътници.

Ако забележите грешка в текста, моля, изберете я и натиснете Ctrl + Enter

В курса си по физика в 7 клас изучавахте явлението универсално гравитация. Той се състои в това, че силите на привличане действат между всички тела във Вселената.

Нютон стигна до заключението за съществуването на гравитационни сили (те също се наричат ​​гравитационни сили) в резултат на изучаването на движението на Луната около Земята и планетите около Слънцето.

Заслугата на Нютон се крие не само в гениалното му предположение за взаимното привличане на телата, но и във факта, че той е успял да намери закона на тяхното взаимодействие, тоест формула за изчисляване на гравитационната сила между две тела.

Законът за всеобщото привличане казва:

• всяко две тела се привличат едно към друго със сила, пряко пропорционална на масата на всяко от тях и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях

където F е модулът на вектора на силата на гравитационното привличане между тела с маси m 1 и m 2, g е разстоянието между телата (техните центрове); G е коефициент, наречен гравитационна константа.

Ако m 1 = m 2 = 1 kg и g = 1 m, тогава, както се вижда от формулата, гравитационната константа G е числено равна на силата F. С други думи, гравитационната константа е числено равна на силата F на привличане на две тела с маса 1 kg, разположени на разстояние 1 m един от друг. Измерванията показват това

G = 6,67 10 -11 Nm 2 / kg 2.

Формулата дава точен резултат при изчисляване на силата на универсалната гравитация в три случая: 1) ако размерите на телата са незначителни в сравнение с разстоянието между тях (фиг. 32, а); 2) ако и двете тела са хомогенни и имат сферична форма (фиг. 32, б); 3) ако едно от взаимодействащите тела е топка, чиито размери и маса са много по -големи от тези на второто тяло (от всякаква форма), разположено на повърхността на тази топка или близо до нея (фиг. 32, в).

Ориз. 32. Условия, определящи границите на приложимост на закона за универсалната гравитация

Третият от разглежданите случаи е основа за изчисляване на силата на привличане към Земята на някое от телата върху нея, като се използва горната формула. В този случай радиусът на Земята трябва да се приема като разстоянието между телата, тъй като размерите на всички тела, разположени на нейната повърхност или близо до нея, са незначителни в сравнение с радиуса на Земята.

Според третия закон на Нютон, една ябълка, висяща на клон или падаща от нея с ускорението на свободното падане, привлича Земята към себе си със същия модул на сила, с който Земята я привлича. Но ускорението на Земята, причинено от силата на привличането й към ябълката, е близо до нула, тъй като масата на Земята е несъизмеримо по -голяма от масата на ябълката.

Въпроси

1. Какво се наричаше универсална гравитация?
2. Как иначе се наричат ​​силите на гравитацията?
3. Кой и през кой век е открил закона за всеобщото привличане?
4. Формулирайте закона за всеобщото привличане. Запишете формулата, която изразява този закон.
5. Кога трябва да се приложи законът на гравитацията за изчисляване на гравитационните сили?
6. Привлича ли Земята ябълка, висяща от клон?

Упражнение 15

1. Дайте примери за проявление на силата на гравитацията.
2. Космическата станция лети от Земята до Луната. Как в този случай се променя модулът на вектора на силата на привличането му към Земята; до Луната? Със същите или различни по сила сили, станцията е привлечена от Земята и Луната, когато е в средата между тях? Ако силите са различни, кое е по -голямо и колко пъти? Обосновете всички отговори. (Известно е, че масата на Земята е около 81 пъти масата на Луната.)
3. Известно е, че масата на Слънцето е 330 000 пъти масата на Земята. Вярно ли е, че Слънцето дърпа Земята 330 000 пъти повече, отколкото Земята дърпа Слънцето? Обяснете отговора.
4. Топката, хвърлена от момчето, се движи нагоре за известно време. В същото време скоростта му намаляваше през цялото време, докато не стана равна на нула. Тогава топката започна да пада надолу с нарастваща скорост. Обяснете: а) дали топката гравитационно гравитира към земята, докато се движи нагоре; път надолу; б) какво е причинило намаляването на скоростта на топката, когато се движи нагоре; увеличаване на скоростта при движение надолу; в) защо, когато топката се движи нагоре, скоростта й намалява, а когато се движи надолу, се увеличава.
5. Привлича ли човек на Земята Луната? Ако е така, какво привлича повече - към Луната или към Земята? Привлича ли Луната този човек? Обосновете отговорите.

Всички ние ходим по Земята, защото тя ни привлича. Ако Земята не привличаше всички тела на повърхността си, тогава ние, отблъсквайки се от нея, щяхме да полетим в космоса. Но това не се случва и всеки знае за съществуването на гравитацията.

Дърпаме ли Земята? Луната привлича!

Привличаме ли Земята към себе си? Смешен въпрос, нали? Но нека го разберем. Знаете ли какво е отливът и отливът на моретата и океаните? Всеки ден водата напуска бреговете, не се знае къде виси няколко часа, а след това, сякаш нищо не се е случило, се връща обратно.

Така че водата в този момент не е неизвестна къде, но приблизително в средата на океана. Там нещо като планина се образува от вода. Невероятно, нали? Водата, която има тенденция да се разпространява, не само се стича сама, но и образува планини. И в тези планини се концентрира огромна маса вода.

Просто преценете целия обем вода, която напуска брега по време на отлив и ще разберете, че говорим за гигантски количества. Но тъй като това се случва, трябва да има някаква причина. И има причина. Причината се крие във факта, че тази вода е привлечена от Луната.

Въртейки се около Земята, Луната преминава над океаните и привлича океанските води. Луната се върти около земята, защото е привлечена от нея. Но се оказва, че тя самата в същото време привлича Земята към себе си. Земята обаче е твърде голяма за нея, но влиянието й е достатъчно, за да се движи водата в океаните.

Силата и законът на всеобщото привличане: понятие и формула

Сега нека да продължим и да помислим: ако две огромни тела, намиращи се наблизо, и двете се привличат, не е ли логично да се предположи, че по -малки тела също ще се привличат взаимно? Просто те са много по -малки и силата на привличането им ще бъде малка?

Оказва се, че това предположение е абсолютно правилно. Абсолютно между всички тела във Вселената има сили на привличане или, с други думи, силите на универсалната гравитация.

Исак Нютон първи открива и формулира подобно явление под формата на закон. Законът за всеобщото привличане казва: всички тела се привличат едно към друго, докато силата на тяхното привличане е правопропорционална на масата на всяко от телата и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях:

F = G * (m_1 * m_2) / r ^ 2,

където F е величината на вектора на силата на привличане между телата, m_1 и m_2 са масите на тези тела, r е разстоянието между телата, G е гравитационната константа.

Гравитационната константа е числено равна на силата, която съществува между тела с маса 1 kg, разположени на разстояние 1 метър. Тази стойност е установена експериментално: G = 6,67 * 〖10〗 ^ (- 11) N * m ^ 2⁄ 〖kg〗 ^ 2.

Връщайки се към първоначалния си въпрос: „дърпаме ли Земята?“, Можем уверено да отговорим: „да“. Според третия закон на Нютон ние привличаме Земята с абсолютно същата сила, с която Земята ни привлича. Тази сила може да бъде изчислена от закона за всеобщото привличане.

И според втория закон на Нютон, действието на телата едно върху друго от всяка сила се изразява под формата на ускорението, което те си придават. Но даденото ускорение зависи от телесното тегло.

Масата на Земята е голяма и това ни дава ускорението на гравитацията. А нашата маса е нищожна в сравнение със Земята и следователно ускорението, което даваме на Земята, е практически нулево. Ето защо ние сме привлечени от Земята и ходим по нея, а не обратното.

Законът за всеобщото привличане е открит от Нютон през 1687 г. при изучаване на движението на спътника на Луната около Земята. Английският физик ясно е формулирал постулата, характеризиращ силите на привличане. Освен това, анализирайки законите на Кеплер, Нютон изчислява, че силите на гравитацията трябва да съществуват не само на нашата планета, но и в космоса.

История на въпроса

Законът за всеобщото привличане не се ражда спонтанно. От древни времена хората са изучавали небосвода, главно за съставяне на земеделски календари, изчисляване на важни дати и религиозни празници. Наблюденията показват, че в центъра на "света" има Луминария (Слънцето), около която небесните тела се въртят по орбити. Впоследствие догмите на църквата не позволиха да се мисли така и хората загубиха знанията, натрупани в продължение на хиляди години.

През 16 век, преди изобретяването на телескопи, се появява плеяда от астрономи, които гледат към небето по научен начин, отхвърляйки забраните на църквата. Т. Брахе, наблюдавайки космоса в продължение на много години, систематизира движенията на планетите с особено внимание. Тези данни с висока точност помогнаха на I. Kepler впоследствие да открие трите си закона.

По времето на откриването (1667 г.) от Исак Нютон на закона за гравитацията в астрономията, хелиоцентричната система на света на Н. Коперник е окончателно установена. Според нея всяка от планетите на системата се върти около Лумина по орбити, които с приближение, достатъчно за много изчисления, могат да се считат за кръгови. В началото на 17 век. И. Кеплер, анализирайки работата на Т. Брахе, установява кинематичните закони, характеризиращи движението на планетите. Откритието стана основа за изясняване на динамиката на планетарното движение, тоест силите, които определят точно този тип тяхното движение.

Описание на взаимодействието

За разлика от слабопериодните слаби и силни взаимодействия, гравитационното и електромагнитното поле имат свойства на далечни разстояния: тяхното влияние се проявява на гигантски разстояния. Механичните явления в макрокосмоса се влияят от 2 сили: електромагнитна и гравитационна. Въздействието на планетите върху спътниците, полетът на хвърлен или изстрелян обект, плаването на тяло в течност - гравитационни сили действат при всяко от тези явления. Тези обекти са привлечени от планетата, гравитират към нея, откъдето идва и името "закон на всеобщото привличане".

Доказано е, че силата на взаимно привличане действа безусловно между физическите тела. Такива явления като падането на обекти на Земята, въртенето на Луната, планетите около Слънцето, възникващи под действието на силите на универсалното привличане, се наричат ​​гравитационни.

Законът за всеобщото привличане: формула

Универсалната гравитация е формулирана по следния начин: всякакви два материални обекта се привличат един към друг с определена сила. Величината на тази сила е правопропорционална на произведението на масите на тези обекти и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях:

Във формулата m1 и m2 са масите на изследваните материални обекти; r е разстоянието, определено между центровете на масата на изчислените обекти; G е постоянна гравитационна величина, изразяваща силата, с която се осъществява взаимното привличане на два обекта с тегло 1 kg, разположени на разстояние 1 m.

Какво определя силата на привличане

Законът на гравитацията действа различно, в зависимост от региона. Тъй като силата на гравитацията зависи от стойностите на географската ширина на определено място, по подобен начин ускорението на гравитацията има различни стойности на различни места. Силата на гравитацията и съответно ускорението на гравитацията имат максималната стойност в полюсите на Земята - силата на гравитацията в тези точки е равна на силата на гравитацията. Минималните стойности ще бъдат на екватора.

Земното кълбо е леко сплескано, полярният му радиус е по -малък от екваториалния с около 21,5 км. Тази зависимост обаче е по -малко значима в сравнение с дневното въртене на Земята. Изчисленията показват, че поради сплескването на Земята на екватора ускорението поради гравитацията е малко по -малко от стойността му на полюса с 0,18%, а след ежедневно въртене - с 0,34%.

На същото място на Земята обаче ъгълът между векторите на посоките е малък, така че несъответствието между силата на гравитацията и силата на гравитацията е незначително и може да се пренебрегне при изчисленията. Тоест, можем да приемем, че модулите на тези сили са еднакви - ускорението на гравитацията в близост до повърхността на Земята е еднакво навсякъде и е равно на приблизително 9,8 m / s².

Изход

Исак Нютон беше учен, който направи научна революция, напълно възстанови принципите на динамиката и на тяхна основа създаде научна картина на света. Неговото откритие повлия на развитието на науката, създаването на материална и духовна култура. Съдбата на Нютон падна в задачата да преразгледа резултатите от идеята за света. През XVII век. Учените завършиха грандиозната работа по изграждането на основите на нова наука - физиката.

Законът за всеобщото привличане

Гравитация (универсална гравитация, гравитация)(от лат. gravitas - „тежест“) - дългосрочно фундаментално взаимодействие в природата, на което са подвластни всички материални тела. Според съвременните данни това е универсално взаимодействие в смисъл, че за разлика от всякакви други сили, на всички тела без изключение, независимо от тяхната маса, се дава едно и също ускорение. Основно гравитацията играе решаваща роля в космически мащаб. Срок земно притеглянесе използва и като наименование на клона на физиката, който изучава гравитационното взаимодействие. Най -успешната съвременна физическа теория в класическата физика, описваща гравитацията, е общата теория на относителността; квантовата теория на гравитационното взаимодействие все още не е изградена.

Гравитационно взаимодействие

Гравитационното взаимодействие е едно от четирите фундаментални взаимодействия в нашия свят. В рамките на класическата механика е описано гравитационното взаимодействие законът на гравитациятаНютон, който заявява, че силата на гравитационното привличане между две материални точки на маса м 1 и м 2, разделени по разстояние R, пропорционален на двете маси и обратно пропорционален на квадрата на разстоянието - т.е.

Тук G- гравитационна константа, равна на приблизително m³ / (kg s²). Знакът минус означава, че силата, действаща върху тялото, винаги е равна по посока на радиусния вектор, насочен към тялото, тоест гравитационното взаимодействие винаги води до привличане на всякакви тела.

Законът за всеобщото привличане е едно от приложенията на обратния квадратен закон, който се среща и при изследването на радиацията (виж например Светлинното налягане) и е пряко следствие от квадратично увеличение на площта на сфера с нарастващ радиус, което води до квадратично намаляване на приноса на всяка единична площ към площта на цялата сфера.

Най -простият проблем на небесната механика е гравитационното взаимодействие на две тела в празното пространство. Тази задача се решава аналитично докрай; резултатът от неговото решение често се формулира под формата на трите закона на Кеплер.

С увеличаване на броя на взаимодействащите тела задачата става много по -сложна. По този начин вече известният проблем с три тела (тоест движението на три тела с ненулеви маси) не може да бъде решен аналитично в общ вид. С численото решение нестабилността на решенията спрямо началните условия се установява доста бързо. Приложена към Слънчевата система, тази нестабилност прави невъзможно да се предвиди движението на планетите в мащаби над сто милиона години.

В някои специални случаи е възможно да се намери приблизително решение. Най -важният е случаят, когато масата на едно тяло е значително по -голяма от масата на други тела (примери: Слънчевата система и динамиката на пръстените на Сатурн). В този случай, като първо приближение, можем да приемем, че светлинните тела не взаимодействат помежду си и се движат по кеплерови траектории около масивното тяло. Взаимодействията между тях могат да бъдат взети под внимание в рамките на теорията на смущенията и осреднени във времето. В този случай могат да възникнат нетривиални явления, като резонанси, атрактори, хаос и пр. Илюстративен пример за такива явления е нетривиалната структура на пръстените на Сатурн.

Въпреки опитите да се опише поведението на система от голям брой привличащи тела с приблизително еднаква маса, това не беше възможно поради феномена на динамичен хаос.

Силни гравитационни полета

При силни гравитационни полета, когато се движат с релативистични скорости, ефектите от общата теория на относителността започват да се проявяват:

• отклонение на закона на гравитацията от нютонов;
• забавяне на потенциалите, свързани с крайната скорост на разпространение на гравитационни смущения; появата на гравитационни вълни;
• нелинейни ефекти: гравитационните вълни са склонни да взаимодействат помежду си, така че принципът на суперпозиция на вълни в силни полета вече не се изпълнява;
• промяна на геометрията на пространството-време;
• появата на черни дупки;

Гравитационна радиация

Едно от важните предсказания на общата теория на относителността е гравитационната радиация, чието присъствие все още не е потвърдено от преки наблюдения. Съществуват обаче косвени наблюдателни доказателства в полза на съществуването му, а именно: загубите на енергия в двоичната система с пулсара PSR B1913 + 16 - пулсара Huls -Taylor - са в добро съгласие с модела, при който тази енергия се отнема чрез гравитационна радиация.

Гравитационната радиация може да бъде генерирана само от системи с променливи квадруполни или по -високи мултиполни моменти, този факт предполага, че гравитационната радиация на повечето естествени източници е насочена, което значително усложнява нейното откриване. Гравитационна сила л-източникът на полето е пропорционален на (v / ° С) 2л + 2 ако мултиполът е от електрически тип и (v / ° С) 2л + 4 - ако мултиполът е от магнитен тип, къде vе характерната скорост на движение на източниците в излъчващата система, и ° Се скоростта на светлината. Така доминиращият момент ще бъде квадруполният момент от електрически тип, а мощността на съответното излъчване е равна на:

където В iйе тензорът на квадруполния момент на масовото разпределение на излъчващата система. Постоянен (1 / W) ви позволява да оцените реда на величината на мощността на излъчване.

От 1969 г. (експериментите на Вебер) до наши дни (февруари 2007 г.) се правят опити за директно откриване на гравитационната радиация. В САЩ, Европа и Япония в момента има няколко действащи наземни детектора (GEO 600), както и проектът на космическия гравитационен детектор на Република Татарстан.

Фините ефекти на гравитацията

В допълнение към класическите ефекти на гравитационното привличане и разширяването на времето, общата теория на относителността предсказва съществуването на други прояви на гравитацията, които в земните условия са много слаби и следователно тяхното откриване и експериментална проверка са много трудни. Доскоро преодоляването на тези трудности изглеждаше извън възможностите на експериментаторите.

Сред тях, по-специално, може да се назове плъзгането на инерционни референтни рамки (или ефект на обектив-Тиринг) и гравитомагнитното поле. През 2005 г. роботизираната сонда за тежест B на НАСА проведе безпрецедентно точен експеримент за измерване на тези ефекти в близост до Земята, но пълните му резултати все още не са публикувани.

Квантова теория на гравитацията

Въпреки повече от половин век опити, гравитацията е единственото фундаментално взаимодействие, за което все още не е изградена последователна ренормируема квантова теория. Въпреки това, при ниски енергии, в духа на квантовата теория на полето, гравитационното взаимодействие може да бъде представено като размяна на гравитони - калибровочни бозони със спин 2.

Стандартни теории за гравитацията

Поради факта, че квантовите ефекти на гравитацията са изключително малки дори при най -екстремните експериментални и наблюдателни условия, все още няма надеждни наблюдения за тях. Теоретичните оценки показват, че в по -голямата част от случаите човек може да се ограничи до класическото описание на гравитационното взаимодействие.

Съществува съвременна канонична класическа теория на гравитацията - общата теория на относителността и много хипотези, които я прецизират, и теории с различна степен на сложност, които се конкурират помежду си (вижте статията Алтернативни теории на гравитацията). Всички тези теории дават много сходни прогнози в рамките на сближаването, в което в момента се провеждат експериментални тестове. Няколко от основните, най-добре развити или известни теории за гравитацията са описани по-долу.

• Гравитацията не е геометрично поле, а реално поле на физическа сила, описано от тензор.

• Гравитационните явления трябва да се разглеждат в рамките на плоското пространство на Минковски, в което законите за запазване на импулса на енергия и ъгловия импулс са недвусмислено изпълнени. Тогава движението на телата в пространството на Минковски е еквивалентно на движението на тези тела в ефективно риманово пространство.

• В тензорните уравнения за определяне на метриката трябва да се вземе предвид масата на гравитона и също така да се използват условията на калибра, свързани с метриката на пространството на Минковски. Това не позволява унищожаването на гравитационното поле дори локално чрез избор на подходяща референтна система.

Както в общата теория на относителността, в RTG веществото се разбира като всички форми на материята (включително електромагнитното поле), с изключение на самото гравитационно поле. Последиците от RTG теорията са следните: черни дупки като предвидени в общата теория на относителността физически обекти не съществуват; Вселената е плоска, хомогенна, изотропна, неподвижна и евклидова.

От друга страна, има не по -малко убедителни аргументи от противниците на RTG, които се свеждат до следните разпоредби:

Подобна ситуация се случва в RTG, където се въвежда второто тензорно уравнение, за да се вземе предвид връзката между неевклидовото пространство и пространството на Минковски. Поради наличието на безразмерен регулируем параметър в теорията на Джордан - Бранс - Дике, става възможно да се избере така, че резултатите от теорията да съвпадат с резултатите от гравитационните експерименти.

Източници и бележки

Литература

• В. П. ВизгинРелативистична теория на гравитацията (произход и формиране, 1900-1915). Москва: Наука, 1981.- 352c.
• В. П. ВизгинЕдинни теории през първата третина на ХХ век. М.: Наука, 1985.- 304в.
• Иваненко Д. Д., Сарданашвили Г. А.Гравитация, 3 -то изд. М .: URSS, 2008.- 200стр.

Вижте също

• Гравиметър

Връзки

• Законът за всеобщото привличане или "Защо Луната не пада на земята?" - Само за трудното