Бул макала бүткүл дүйнөлүк тартылуу мыйзамынын ачылыш тарыхына арналат. Бул жерде биз бул физикалык догманы ачкан илимпоздун жашоосунан алынган биографиялык маалымат менен таанышып, анын негизги жоболорун, кванттык тартылуу күчү менен байланышын, өнүгүү жүрүшүн жана башка көптөгөн нерселерди карап чыгабыз.
Гений
Сэр Исаак Ньютон - Англиядан келген окумуштуу. Өз убагында физика, математика сыяктуу илимдерге көп көңүл буруп, күч-аракетин жумшаган, ошондой эле механика жана астрономияга көптөгөн жаңы нерселерди алып келген. Ал физиканын классикалык моделиндеги биринчи негиздөөчүлөрдүн бири болуп эсептелет. Ал «Натурфилософиянын математикалык принциптери» деген фундаменталдык эмгектин автору, анда механиканын үч мыйзамы жана бүткүл дүйнөлүк тартылуу мыйзамы жөнүндө маалымат берген. Исаак Ньютон бул эмгектери менен классикалык механиканын пайдубалын түптөгөн. Дифференциалдык жана интегралдык типтеги эсептөөлөрдү, жарык теориясын иштеп чыккан. Ал физикалык оптикага да чоң салым кошкон.жана физика жана математика боюнча көптөгөн башка теорияларды иштеп чыкты.
Мыйзам
Бүткүл дүйнөлүк тартылуу мыйзамы жана анын ачылыш тарыхы 1666-ж. Анын классикалык түрү механиканын алкагынан чыкпай турган гравитациялык типтин өз ара аракеттенүүсүн сүрөттөгөн мыйзам.
Анын маңызы 2 дененин же m1 жана m2 материянын чекиттеринин ортосунда пайда болгон тартылуу күчүнүн F күчүнүн индикатору бири-биринен белгилүү r аралыкка бөлүнгөн, эки масса көрсөткүчүнө тең пропорционалдуу жана телолордун ортосундагы квадраттык аралыктарга тескери пропорционалдык:
F=G, мында G 6га барабар гравитациялык туруктууну билдирет, 67408(31)•10-11 m3 / kgf2.
Ньютондун тартылуу күчү
Бүткүл дүйнөлүк тартылуу мыйзамынын ачылыш тарыхын карап чыгуудан мурун, анын жалпы мүнөздөмөлөрүнө кененирээк токтололу.
Ньютон түзгөн теорияда массасы чоң болгон бардык телолордун айланасында башка объекттерди өзүнө тартып турган өзгөчө талаа пайда болушу керек. Ал гравитациялык талаа деп аталат жана анын потенциалы бар.
Сфералык симметриялуу дене дененин борборунда жайгашкан бир эле массадагы материалдык чекит жараткан талаага окшош, өзүнөн тышкары талааны түзөт.
Массасы алда канча чоңураак дене тарабынан түзүлгөн гравитациялык талаадагы мындай чекиттин траекториясынын багыты Кеплердин мыйзамына баш ийет. Ааламдын объектилери, мисалы,планета же комета эллипс же гиперболада кыймылдап, ага баш ийет. Башка массалуу денелер жараткан бурмалоолорду эсепке алуу, толкундоо теориясынын жоболорун колдонуу менен эске алынат.
Тактык талдоо
Ньютон бүткүл дүйнөлүк тартылуу мыйзамын ачкандан кийин, аны көп жолу текшерип, далилдеш керек болчу. Бул үчүн бир катар эсептөөлөр жана байкоолор жүргүзүлдү. Анын жоболору менен макулдашып, анын көрсөткүчүнүн тактыгына таянуу менен, баа берүүнүн эксперименталдык формасы ГРдин так ырастоосу катары кызмат кылат. Айлануучу, бирок антенналары стационардык бойдон калган дененин төрт полюстун өз ара аракеттенүүсүн өлчөө δ көбөйүү процесси r -(1+δ) потенциалынан көз каранды экенин көрсөтүп турат. бир нече метр жана чегинде жайгашкан (2, 1±6, 2)•10-3. Бир катар башка практикалык ырастоолор бул мыйзамды эч кандай өзгөртүүсүз түзүүгө жана бирдиктүү формага алууга мүмкүндүк берди. 2007-жылы бул догма бир сантиметрден (55 микрон-9,59 мм) азыраак аралыкта кайрадан текшерилген. Эксперименттик каталарды эске алып, окумуштуулар аралыктын диапазонун изилдеп, бул мыйзамда эч кандай ачык-айкын четтөөлөрдү табышкан.
Айдын Жерге карата орбитасына байкоо жүргүзүү да анын тууралыгын ырастады.
Евклид мейкиндиги
Ньютондун классикалык тартылуу теориясы Евклид мейкиндиги менен байланышкан. Жогоруда талкууланган теңдиктин бөлүүчүсүндөгү аралыктын өлчөмдөрүнүн жетишээрлик жогорку тактыгы (10-9) менен иш жүзүндөгү теңдиги бизге Ньютон механикасынын мейкиндигинин Евклиддик негизин көрсөтүп турат, үч - өлчөмдүү физикалык форма. ATзаттын мындай чекитине карата сфералык беттин аянты анын радиусунун квадратынын маанисине так пропорционал.
Тарыхтан алынган маалыматтар
Бүткүл дүйнөлүк тартылуу мыйзамынын ачылыш тарыхынын кыскача корутундусун карап көрөлү.
Идеялар Ньютонго чейин жашаган башка илимпоздор тарабынан да айтылган. Эпикур, Кеплер, Декарт, Роберваль, Гассенди, Гюйгенс ж.б. Кеплер тартылуу күчү Күн жылдызынын алыстыгына тескери пропорционал жана эклиптика тегиздигинде гана таралышын сунуш кылган; Декарттын пикири боюнча, ал эфирдин калыңдыгында куюндардын активдүүлүгүнүн натыйжасы болгон. Аралыкка көз карандылык жөнүндө туура божомолдор чагылдырылган бир катар божомолдор бар.
Ньютондун Галлейге жазган катында сэр Исхактын өзүнөн мурункулары Хук, Врен жана Буйо Исмаэл болгон деген маалымат камтылган. Бирок ага чейин эч ким математикалык ыкмаларды колдонуп, тартылуу мыйзамы менен планеталардын кыймылын так туташтыра алган эмес.
Бүткүл дүйнөлүк тартылуу мыйзамынын ачылыш тарыхы «Натурфилософиянын математикалык принциптери» (1687) эмгеги менен тыгыз байланышкан. Бул эмгегинде Ньютон сөз кылынган мыйзамды Кеплердин ошол убакта белгилүү болгон эмпирикалык мыйзамынын аркасында чыгара алган. Ал бизге муну көрсөтөт:
- көзгө көрүнгөн кандайдыр бир планетанын кыймыл формасы борбордук күчтүн бар экенин көрсөтөт;
- Борбордук типтеги тартылуу күчү эллиптикалык же гиперболалык орбиталарды түзөт.
Ньютон теориясы жөнүндө
Бүткүл дүйнөлүк тартылуу мыйзамынын ачылышынын кыскача тарыхын карап чыгуу аны мурунку гипотезалардан айырмалап турган бир катар айырмачылыктарды да көрсөтө алат. Ньютон каралып жаткан кубулуштун сунушталган формуласын жарыялоо менен гана алектенбестен, бүтүндөй формада математикалык типтин моделин сунуштаган:
- тартылуу мыйзамы жөнүндө жобо;
- кыймыл мыйзамы жөнүндө жобо;
- математикалык изилдөө методдорунун системасы.
Бул триада асман объектилеринин эң татаал кыймылдарын да так изилдей алган, ошентип асман механикасына негиз түзгөн. Эйнштейндин бул моделдеги ишмердүүлүгүнүн башталышына чейин оңдоолордун фундаменталдык комплексинин болушу талап кылынган эмес. Математикалык аппаратты гана олуттуу жакшыртуу керек болчу.
Талкуулоочу объект
XVIII кылымда ачылган жана далилденген мыйзам активдүү талаш-тартыштардын жана кылдат текшерүүлөрдүн белгилүү предмети болуп калды. Бирок, кылым анын постулаттары жана билдирүүлөрү менен жалпы макулдашуу менен аяктады. Мыйзамдын эсептөөлөрүн колдонуу менен асмандагы денелердин кыймылынын жолдорун так аныктоого мүмкүн болгон. Түз текшерүү 1798-жылы Генри Кавендиш тарабынан жасалган. Ал муну чоң сезгичтик менен буралма тибиндеги таразаны колдонуу менен жасады. Бүткүл дүйнөлүк тартылуу мыйзамынын ачылыш тарыхында Пуассон киргизген чечмелөөлөргө өзгөчө орунду бөлүү зарыл. Ал гравитациялык потенциалдын концепциясын жана Пуассон теңдемесин иштеп чыккан, анын жардамы менен муну эсептөөгө мүмкүн болгон.потенциал. Моделдин бул түрү материянын ыктыярдуу бөлүштүрүлүшү шартында гравитациялык талааны изилдөөгө мүмкүндүк берди.
Ньютондун теориясында көптөгөн кыйынчылыктар болгон. Негизгиси алыскы иш-аракеттердин түшүнүксүздүгү деп эсептесе болот. Тартуу күчтөрү вакуумдук мейкиндик аркылуу чексиз ылдамдыкта кантип жөнөтүлөт деген суроого так жооп берүү мүмкүн эмес эле.
Мыйзамдын "эволюциясы"
Кийинки эки жүз жыл, андан да көп физиктер Ньютондун теориясын өркүндөтүүнүн ар кандай жолдорун сунуштоого аракет кылышкан. Бул аракеттер 1915-жылы жеңиш менен аяктады, тактап айтканда, Эйнштейн тарабынан түзүлгөн Салыштырмалуулуктун жалпы теориясын түзүү. Ал бардык кыйынчылыктарды жеңе алды. Корреспонденция принцибине ылайык, Ньютондун теориясы белгилүү бир шарттарда колдонулушу мүмкүн болгон бир кыйла жалпы формадагы теориянын үстүндө иштөөнүн башталышына жакындоо болуп чыкты:
- Гравитациялык табияттын потенциалы изилденип жаткан системаларда өтө чоң болушу мүмкүн эмес. Күн системасы асман телолорунун кыймылынын бардык эрежелерин сактоонун мисалы болуп саналат. Релятивисттик кубулуш перигелийдик жылыштын байкаларлык көрүнүшүндө болот.
- Бул системалар тобунда кыймылдын ылдамдыгы жарыктын ылдамдыгына салыштырмалуу анча деле эмес.
Алсыз стационардык гравитациялык талаада GR эсептөөлөрүнүн Ньютондуктар түрүндө боло тургандыгынын далили стационардык талаада гравитациянын скалярдык потенциалынын болушу. Пуассон теңдемесинин шарттарын канааттандырууга жөндөмдүү күчтөрдүн начар туюнтулган мүнөздөмөлөрү.
Кванта шкаласы
Бирок тарыхта бүткүл дүйнөлүк тартылуу мыйзамынын илимий ачылышы да, жалпы салыштырмалуулук теориясы да акыркы гравитациялык теория болуп кызмат кыла алган эмес, анткени экөө тең кванттагы гравитациялык типтеги процесстерди адекваттуу түрдө сүрөттөбөйт. масштаб. Кванттык гравитациялык теорияны түзүү аракети заманбап физиканын эң маанилүү милдеттеринин бири.
Кванттык тартылуу көз карашынан алганда, объекттердин ортосундагы өз ара аракеттенүү виртуалдык гравитондордун алмашуусу аркылуу түзүлөт. Белгисиздик принцибине ылайык, виртуалдык гравитондордун энергетикалык потенциалы ал болгон убакыт аралыгына тескери пропорционалдуу, бир объект чыгарган учурдан тартып башка чекит сиңирген убакытка чейин.
Муну эске алуу менен, азыраак аралыкта денелердин өз ара аракети виртуалдык типтеги гравитондордун алмашуусуна алып келет экен. Бул ойлордун аркасында Ньютондун потенциалы жана анын аралыкка карата пропорционалдыктын тескерилигине ылайык көз карандылыгы мыйзамы жөнүндөгү жобону жыйынтыктоого болот. Кулон жана Ньютон мыйзамдарынын окшоштугу гравитондордун салмагы нөлгө барабар экендиги менен түшүндүрүлөт. Фотондордун салмагы бирдей мааниге ээ.
Алдоо
Мектеп программасында тарыхтан суроого жооп, кантипНьютон бүткүл дүйнөлүк тартылуу мыйзамын ачкан, алманын түшүүсүнүн окуясы. Бул уламыш боюнча окумуштуунун башына түшкөн. Бирок, бул кеңири таралган туура эмес түшүнүк, жана чындыгында, бардык мүмкүн болгон башына жаракат окшош окуя жок кыла алган. Ньютон өзү кээде бул жомокту ырастаган, бирок чындыгында мыйзам стихиялуу ачылыш эмес жана көз ирмемдик түшүнүктүн жарылышы менен келген эмес. Жогоруда жазылгандай, ал узак убакыт бою иштелип чыккан жана биринчи жолу 1687-жылы коомчулуктун көргөзмөсүнө чыккан "Математиканын принциптери" боюнча эмгектерде берилген.
