Aquest article se centrarà en la història del descobriment de la llei de la gravitació universal. Aquí ens familiaritzarem amb la informació biogràfica de la vida del científic que va descobrir aquest dogma físic, considerar les seves principals disposicions, la relació amb la gravetat quàntica, el curs del desenvolupament i molt més.
Geni
Sir Isaac Newton és un científic d'Anglaterra. En un moment, va dedicar molta atenció i esforç a ciències com la física i les matemàtiques, i també va aportar moltes coses noves a la mecànica i l'astronomia. És considerat, amb raó, un dels primers fundadors de la física en el seu model clàssic. És autor de l'obra fonamental "Principis matemàtics de la filosofia natural", on va presentar informació sobre les tres lleis de la mecànica i la llei de la gravitació universal. Isaac Newton va establir les bases de la mecànica clàssica amb aquests treballs. Va desenvolupar el càlcul de tipus diferencial i integral, teoria de la llum. També va fer importants contribucions a l'òptica física.i va desenvolupar moltes altres teories en física i matemàtiques.
Llei
La llei de la gravitació universal i la història del seu descobriment es remunten al 1666. La seva forma clàssica és una llei que descriu la interacció del tipus gravitatori, que no va més enllà del marc de la mecànica.
La seva essència era que l'indicador de la força F de l'atracció gravitatòria que sorgeix entre 2 cossos o punts de matèria m1 i m2, separats entre si per una certa distància r, és proporcional als dos indicadors de massa i té una proporcionalitat inversa a les distàncies quadrades entre cossos:
F=G, on G indica la constant gravitatòria igual a 6, 67408(31)•10-11 m3 / kgf2.
gravetat de Newton
Abans de considerar la història del descobriment de la llei de la gravitació universal, fem una ullada a les seves característiques generals.
En la teoria creada per Newton, tots els cossos amb una gran massa han de generar un camp especial al seu voltant, que atrau altres objectes cap a si mateix. S'anomena camp gravitatori i té potencial.
Un cos amb simetria esfèrica forma un camp fora de si mateix, semblant al creat per un punt material de la mateixa massa situat al centre del cos.
La direcció de la trajectòria d'aquest punt en el camp gravitatori, creat per un cos amb una massa molt més gran, obeeix la llei de Kepler. Objectes de l'univers, com, per exemple,planeta o cometa, també obeeix-li, movent-se en una el·lipse o hipèrbola. La comptabilització de la distorsió que creen altres cossos massius es té en compte utilitzant les disposicions de la teoria de la pertorbació.
S'està analitzant la precisió
Després que Newton descobrís la llei de la gravitació universal, es va haver de provar i demostrar moltes vegades. Per a això s'han fet una sèrie de càlculs i observacions. Un cop d'acord amb les seves disposicions i partint de la precisió del seu indicador, la forma experimental d'estimació serveix de confirmació clara del GR. La mesura de les interaccions quadrupols d'un cos que gira, però les seves antenes romanen estacionàries, ens mostren que el procés d'augment de δ depèn del potencial r -(1+δ), a una distància de diversos metres i es troba al límit (2, 1±6, 2)•10-3. Diverses altres confirmacions pràctiques van permetre establir aquesta llei i prendre una forma única, sense cap modificació. L'any 2007, aquest dogma es va tornar a comprovar a una distància inferior a un centímetre (55 micres-9,59 mm). Tenint en compte els errors experimentals, els científics van examinar el rang de distància i no van trobar desviacions òbvies en aquesta llei.
L'observació de l'òrbita de la Lluna en relació amb la Terra també va confirmar la seva validesa.
Espai euclidià
La teoria clàssica de la gravetat de Newton està vinculada a l'espai euclidià. La igu altat real amb una precisió prou alta (10-9) de les mesures de distància en el denominador de la igu altat comentada anteriorment ens mostra la base euclidiana de l'espai de la mecànica newtoniana, amb un valor de tres -forma física dimensional. ATa aquest punt de matèria, l'àrea d'una superfície esfèrica és exactament proporcional al valor del quadrat del seu radi.
Dades de l'historial
Considerem un breu resum de la història del descobriment de la llei de la gravitació universal.
Les idees van ser presentades per altres científics que van viure abans de Newton. Epicur, Kepler, Descartes, Roberval, Gassendi, Huygens i altres hi van visitar reflexions. Kepler va suggerir que la força gravitatòria és inversament proporcional a la distància de l'estrella del Sol i només té distribució en els plans eclíptics; segons Descartes, va ser una conseqüència de l'activitat dels vòrtexs en el gruix de l'èter. Hi havia una sèrie de conjectures que contenien una reflexió de les conjectures correctes sobre la dependència de la distància.
Una carta de Newton a Halley contenia informació que els predecessors del mateix Sir Isaac eren Hooke, Wren i Buyo Ismael. Tanmateix, ningú abans d'ell no va aconseguir connectar clarament, utilitzant mètodes matemàtics, la llei de la gravetat i el moviment planetari.
La història del descobriment de la llei de la gravitació universal està estretament relacionada amb l'obra "Principis matemàtics de la filosofia natural" (1687). En aquest treball, Newton va poder derivar la llei en qüestió gràcies a la llei empírica de Kepler, que ja era coneguda en aquell moment. Ens mostra que:
- la forma de moviment de qualsevol planeta visible indica la presència d'una força central;
- La força d'atracció del tipus central forma òrbites el·líptiques o hiperbòliques.
Sobre la teoria de Newton
Repassar la breu història del descobriment de la llei de la gravitació universal també ens pot indicar una sèrie de diferències que la diferencien de les hipòtesis anteriors. Newton es va dedicar no només a la publicació de la fórmula proposada del fenomen considerat, sinó que també va proposar un model de tipus matemàtic en una forma holística:
- disposició sobre la llei de la gravetat;
- estatut sobre la llei de moviment;
- sistemàtica dels mètodes d'investigació matemàtica.
Aquesta tríada va ser capaç d'investigar amb força precisió fins i tot els moviments més complexos dels objectes celestes, creant així les bases per a la mecànica celestial. Fins a l'inici de l'activitat d'Einstein en aquest model, no era necessària la presència d'un conjunt fonamental de correccions. Només calia millorar significativament l'aparell matemàtic.
Objecte de discussió
La llei descoberta i provada al llarg del segle XVIII es va convertir en un conegut tema de disputes actives i controls escrupolosos. Tanmateix, el segle va acabar amb un acord general amb els seus postulats i afirmacions. Utilitzant els càlculs de la llei, va ser possible determinar amb precisió els camins del moviment dels cossos al cel. Henry Cavendish va fer un control directe el 1798. Ho va fer utilitzant una balança de torsió amb gran sensibilitat. En la història del descobriment de la llei universal de la gravitació, cal dedicar un lloc especial a les interpretacions introduïdes per Poisson. Va desenvolupar el concepte de potencial gravitatori i l'equació de Poisson, amb la qual va ser possible calcular-hopotencial. Aquest tipus de model va permetre estudiar el camp gravitatori en presència d'una distribució arbitrària de la matèria.
Hi havia moltes dificultats en la teoria de Newton. El principal es podria considerar la inexplicabilitat de l'acció de llarg abast. Era impossible respondre amb precisió a la pregunta de com s'envien les forces d'atracció a través de l'espai del buit a una velocitat infinita.
"Evolució" de la llei
Els dos-cents anys següents, i encara més, molts físics van intentar proposar diverses maneres de millorar la teoria de Newton. Aquests esforços van acabar amb un triomf el 1915, concretament amb la creació de la Teoria General de la Relativitat, que va ser creada per Einstein. Va ser capaç de superar tot el conjunt de dificultats. D'acord amb el principi de correspondència, la teoria de Newton va resultar ser una aproximació al començament del treball sobre una teoria en una forma més general, que es pot aplicar sota determinades condicions:
- El potencial de la naturalesa gravitatòria no pot ser massa gran en els sistemes en estudi. El sistema solar és un exemple de compliment de totes les normes de moviment dels cossos celestes. El fenomen relativista es troba en una manifestació notable del desplaçament del periheli.
- La velocitat de moviment en aquest grup de sistemes és insignificant en comparació amb la velocitat de la llum.
La prova que en un camp gravitatori estacionari feble, els càlculs GR prenen la forma de newtonians és la presència d'un potencial escalar de gravitació en un camp estacionari ambcaracterístiques de les forces dèbilment expressades, que és capaç de satisfer les condicions de l'equació de Poisson.
Escala Quanta
No obstant això, a la història, ni el descobriment científic de la llei de la gravitació universal, ni la Teoria General de la Relativitat podrien servir com a teoria gravitatòria final, ja que ambdues no descriuen adequadament els processos del tipus gravitatori sobre el quàntic. escala. Un intent de crear una teoria de la gravitació quàntica és una de les tasques més importants de la física moderna.
Des del punt de vista de la gravetat quàntica, la interacció entre objectes es crea per l'intercanvi de gravitons virtuals. D'acord amb el principi d'incertesa, el potencial energètic dels gravitons virtuals és inversament proporcional a l'interval de temps en què va existir, des del punt d'emissió d'un objecte fins al moment en què va ser absorbit per un altre punt.
En vista d'això, resulta que a petita escala de distàncies, la interacció dels cossos comporta l'intercanvi de gravitons de tipus virtual. Gràcies a aquestes consideracions, és possible concloure la disposició sobre la llei del potencial de Newton i la seva dependència d'acord amb la recíproca de proporcionalitat respecte a la distància. L'analogia entre les lleis de Coulomb i Newton s'explica pel fet que el pes dels gravitons és igual a zero. El pes dels fotons té el mateix significat.
Engany
Al currículum escolar, la resposta a una pregunta de la història, comNewton va descobrir la llei de la gravitació universal, és la història d'una poma que cau. Segons aquesta llegenda, va caure sobre el cap d'un científic. No obstant això, es tracta d'una concepció errònia molt estesa i, de fet, tot va poder prescindir d'un cas similar d'una possible lesió al cap. El mateix Newton de vegades va confirmar aquest mite, però en realitat la llei no va ser un descobriment espontani i no va venir en un esclat de comprensió momentània. Tal com s'ha escrit més amunt, es va desenvolupar durant molt de temps i es va presentar per primera vegada en els treballs sobre els "Principis de les matemàtiques", que van aparèixer en exposició pública l'any 1687.
