Бүкіләлемдік тартылыс күштеріне қандай қасиеттер тән. Ауырлық күші: мәні және практикалық маңызы. Тарту күші неге тәуелді?

Көптеген адамдар 16-17 ғасырларды тарихтағы ең даңқты кезеңдердің бірі деп атайды.Дәл осы уақытта негізі қаланған болатын, онсыз бұл ғылымның одан әрі дамуын елестету мүмкін емес еді. Коперник, Галилео, Кеплер физиканы кез келген сұраққа дерлік жауап бере алатын ғылым ретінде жариялау үшін үлкен еңбек сіңірді. Барлық ашылулар сериясында бөлек тұру - бұл заң ауырлық, оның соңғы тұжырымы көрнекті ағылшын ғалымы Исаак Ньютонға тиесілі.

Бұл ғалымның еңбегінің басты маңыздылығы оның бүкіләлемдік тартылыс күшін ашуында емес – Галилео де, Кеплер де бұл шаманың Ньютонға дейін болғанын айтқан, бірақ ол бірінші болып дәлелдеген. күштер Жерде де, ғарышта да әрекет етеді.Денелер арасындағы бірдей әсерлесу күштері.

Ньютон іс жүзінде Әлемдегі барлық денелер, соның ішінде Жерде орналасқан денелер бір-бірімен әрекеттесетінін растады және теориялық тұрғыдан негіздеді. Бұл әрекеттесу гравитациялық деп аталады, ал бүкіләлемдік тартылыс процесінің өзі гравитация деп аталады.
Бұл өзара әрекеттесу денелер арасында пайда болады, өйткені басқаларға қарағанда материяның ерекше түрі бар, оны ғылымда гравитациялық өріс деп атайды. Бұл өріс кез келген заттың айналасында бар және әрекет етеді, бірақ оған қарсы ешқандай қорғаныс жоқ, өйткені оның кез келген материалға енуге теңдесі жоқ қабілеті бар.

Бүкіләлемдік тартылыс күші, анықтамасы мен тұжырымы ол берген, өзара әрекеттесетін денелер массаларының көбейтіндісіне тікелей тәуелді және осы объектілер арасындағы қашықтықтың квадратына кері тәуелді. Практикалық зерттеулермен бұлтартпас дәлелденген Ньютонның пікірінше, бүкіләлемдік тартылыс күші келесі формуламен табылады:

Онда шамамен 6,67 * 10-11 (N * м2) / кг2 тең болатын гравитациялық тұрақты G ерекше маңыздылыққа ие.

Денелер жерге тартылатын тартылыс күші жеке оқиғаНьютон заңы ауырлық күші деп аталады. Бұл жағдайда гравитациялық тұрақтыны және Жердің массасын елемеуге болады, сондықтан ауырлық күшін табу формуласы келесідей болады:

Мұндағы g сандық мәні шамамен 9,8 м/с2 болатын үдеуден басқа ештеңе емес.

Ньютон заңы тікелей Жерде болып жатқан процестерді түсіндіріп қана қоймайды, ол бүкіл жердің құрылымына қатысты көптеген сұрақтарға жауап береді. күн жүйесі. Атап айтқанда, олардың арасындағы ғаламдық тартылыс күші планеталардың орбитадағы қозғалысына шешуші әсер етеді. Бұл қозғалыстың теориялық сипаттамасын Кеплер берді, бірақ оны негіздеу Ньютон өзінің әйгілі заңын тұжырымдаған соң ғана мүмкін болды.

Ньютонның өзі қарапайым мысал арқылы жердегі және жерден тыс тартылыс құбылыстарын байланыстырды: одан атылғанда ол түзу емес, доғалы траектория бойынша ұшады. Сонымен қатар, зеңбірек зарядының және ядроның массасының жоғарылауымен соңғысы алыс және алыс ұшады. Ақырында, зеңбірек оғы жер шарын айналып ұшатындай зеңбірек жасап, сонша мылтық алуға болады деп есептесек, онда бұл қозғалысты жасағаннан кейін ол тоқтамай, айналмалы (эллипсоидальды) қозғалысын жалғастырады. жасандыға айналуда.Нәтижесінде бүкіләлемдік тартылыс күші табиғатта Жерде де, ғарышта да бірдей.

Табиғаттағы кез келген денелер арасында өзара тартылыс күші бар ауырлық күші(немесе гравитация). 1682 жылы Исаак Ньютон ашқан. Ол әлі 23 жасында Айды өз орбитасында ұстап тұратын күштер алманы Жерге түсіретін күштермен бірдей сипатта болады деп болжаған.

Ауырлық (мг) тігінен қатаң бағытталған жердің ортасына; глобустың бетіне дейінгі қашықтыққа байланысты еркін түсу үдеуі әртүрлі. Орта ендіктердегі жер бетінде оның мәні шамамен 9,8 м/с 2 құрайды. жер бетінен алыстаған сайын gтөмендейді.

Дене салмағы (салмақ күші) – дененің әрекет ететін күші болып табыладыкөлденең тірек немесе суспензияны созады.Дене деп болжануда тірекке немесе суспензияға қатысты стационарлық.Дене Жерге қатысты қозғалыссыз көлденең үстелде жатсын. Әріппен белгіленеді Р.

Дене салмағы мен ауырлық күші табиғаты бойынша әртүрлі: дене салмағы молекулааралық күштердің әрекетінің көрінісі, ал ауырлық күші гравитациялық сипатқа ие.

Егер жеделдету a = 0 , онда салмақ дененің Жерге тартылатын күшіне тең, атап айтқанда. [P] = H.

Күй басқаша болса, салмақ өзгереді:

жеделдету болса А тең емес 0 , содан кейін салмақ P \u003d мг - ма (төмен) немесе P = мг + м (жоғары);
егер дене еркін түссе немесе еркін түсу үдеуімен қозғалса, яғни. a =g(2-сурет), онда дене салмағы тең болады 0 (P=0 ). Дененің салмағы нөлге тең болатын күй деп аталады салмақсыздық.

IN салмақсыздықғарышкерлер де бар. IN салмақсыздықБір сәт сіз де баскетбол ойнап немесе билеп жатқанда секіресіз.

Үй тәжірибесі: Төменгі жағында тесігі бар пластик бөтелкеге су құйылады. Біз белгілі бір биіктіктен қолдардан босатамыз. Бөтелке құлағанша, тесіктен су ағып кетпейді.

Үдеумен қозғалатын дененің салмағы (лифтте) Лифттегі дене шамадан тыс жүктемені бастан кешіреді

Ең жұмбақ ғана емес табиғат күштерісонымен қатар ең күшті.

Адам прогресс жолында

Тарихи түрде солай болды Адамалға жылжып бара жатқанда прогресс жолдары табиғаттың барған сайын күшті күштерін меңгерді. Жұдырығында таяқ пен өзінің физикалық күшінен басқа ештеңе болмаған кезде бастады. Бірақ ол дана болды және ол жануарлардың физикалық күшін өз қызметіне әкелді, оларды үй етті. Жылқы жүгіруді жылдамдатты, түйе шөлді, піл батпақты джунглиге айналдырды. Бірақ ең күшті жануарлардың физикалық күштері табиғат күштерімен салыстырғанда өлшеусіз аз. Бірінші адам от элементін бағындырды, бірақ оның ең әлсіреген нұсқаларында ғана. Бастапқыда – көптеген ғасырлар бойы – отын ретінде тек ағашты – энергияны өте аз тұтынатын отын түрін пайдаланды. Біраз уақыттан кейін ол осы қуат көзінен жел энергиясын пайдалануды үйренді, адам желкеннің ақ қанатын аспанға көтерді - жеңіл кеме толқындардың үстінен құстай ұшып кетті. Толқындардағы желкенді қайық. Ол жел диірменінің қалақтарын желдің екпіндісіне ұшыратты - ал диірмен тастарының ауыр тастары иірілді, жармалардың пестілері дірілдеп кетті. Бірақ ауа ағындарының энергиясы шоғырланудан алыс екені барлығына түсінікті. Оның үстіне желкен де, жел диірмен де жел соғуынан қорқады: дауыл желкендерді жыртып, кемелерді суға батырды, дауыл қанатын сындырып, диірмендерді төңкерді. Тіпті кейінірек адам ағып жатқан суды бағындыра бастады. Доңғалақ судың энергиясын айналмалы қозғалысқа түрлендіруге қабілетті құрылғылардың ең қарапайымы ғана емес, сонымен қатар әртүрлі құрылғылармен салыстырғанда ең аз қуат болып табылады. Адам прогресс баспалдағымен алға жылжып, барған сайын күш-қуатқа мұқтаж болды. Ол отынның жаңа түрлерін қолдана бастады - қазірдің өзінде көмір жағуға көшу бір килограмм отынның энергия сыйымдылығын 2500 ккал-дан 7000 ккал-ға дейін арттырды - үш есе дерлік. Содан кейін мұнай мен газдың уақыты келді. Қайтадан қазбалы отынның әр килограммының энергиясы бір жарым-екі есеге артқан. Бу қозғалтқыштары бу турбиналарымен ауыстырылды; диірмен дөңгелектері гидравликалық турбиналармен ауыстырылды. Содан кейін адам ыдырайтын уран атомына қолын созды. Дегенмен, энергияның жаңа түрін алғаш рет пайдалану қайғылы салдарға әкелді - 1945 жылы Хиросимадағы ядролық жалын бірнеше минут ішінде 70 мың адам жүрегін өртеп жіберді. 1954 жылы уран қуатын электр тогының сәулелік қуатына айналдырған әлемдегі бірінші кеңестік атом электр станциясы іске қосылды. Және айта кететін жайт, бір келі уранның құрамында бір килограмм ең жақсы мұнайдан екі миллион есе көп энергия бар. Бұл физикалық деп атауға болатын түбегейлі жаңа өрт болды, өйткені мұндай керемет энергияның пайда болуына әкелетін процестерді физиктер зерттеді. Уран жалғыз ядролық отын емес. Отынның неғұрлым қуатты түрі қазірдің өзінде қолданылуда - сутегі изотоптары. Өкінішке орай, адам әлі күнге дейін сутегі-гелий ядролық жалын бағындыра алған жоқ. Ол өзінің жанып тұрған отын бір сәтке қалай тұтандыруды біледі, уран жарылысы жарқылымен сутегі бомбасындағы реакцияны өртеп жібереді. Бірақ жақындаған сайын ғалымдар туатын сутегі реакторын көреді электр тоғысутегі изотоптарының ядроларының гелий ядроларына қосылуы нәтижесінде. Тағы да, адамның әрбір килограмм отыннан алатын энергия мөлшері шамамен он есе артады. Бірақ бұл қадам адамзаттың табиғат күштеріне қарсы келе жатқан тарихындағы соңғы қадам бола ма? Жоқ! Алда – энергияның гравитациялық түрін меңгеру. Ол тіпті сутегі-гелий синтезінің энергиясына қарағанда, табиғаты бойынша әлдеқайда мұқият оралған. Бүгінде бұл адам тіпті болжауға болатын энергияның ең шоғырланған түрі. Ол жерде ғылымның озық деңгейінен басқа ештеңе әлі көрінбейді. Гравитациялық энергияны электр тогына (немесе реактивті қозғалтқыштың саптамасынан ұшатын газ ағынына немесе кремний мен оттегінің барлық жерде кездесетін атомдарының жоспарланған түрлендіруіне) өңдейтін электр станциялары адам үшін жұмыс істейді деп сенімді түрде айта аламыз. өте сирек металдардың атомдарына), мұндай электр станциясының (зымыран қозғалтқышы, физикалық реактор) бөлшектері туралы әлі ештеңе айта алмаймыз.

Галактикалардың пайда болу бастауларындағы бүкіләлемдік тартылыс күші

Бүкіләлемдік тартылыс күші галактикалардың пайда болуының бастауында жатыржұлдызға дейінгі материядан, академик В.А.Амбарцумян сенімді. Ол сондай-ақ туған кездегі жұлдыздық отын жұмсап, уақытын өртеп жіберген жұлдыздарды сөндіреді. Көптеген физиктер квазарлардың болуын бүкіләлемдік тартылыс күшінің араласуымен түсіндіреді, (толығырақ:) Иә, айналаңызға қараңыз: Жердегі барлық нәрсе негізінен осы күшпен басқарылады. Ол біздің планетамыздың қабатты құрылымын - литосфераның, гидросфераның және атмосфераның кезектесуін анықтайды. Ол ауа газдарының қалың қабатын сақтайды, оның түбінде және соның арқасында біз бәріміз бар. Егер тартылыс күші болмаса, Жер бірден Күнді айнала орбитасынан шығып кетер еді, ал жер шарының өзі ыдырап, жарылып кетер еді. орталықтан тепкіш күштер. Бүкіләлемдік тартылыс күшіне қандай да бір дәрежеде тәуелді болмайтын нәрсені табу қиын. Әрине, ежелгі философтар, өте байқағыш адамдар жоғары лақтырылған тас әрқашан қайтып келетінін байқамай қала алмады. Біздің дәуірімізге дейінгі 4 ғасырда Платон мұны ғаламдағы барлық заттар ұқсас заттардың көпшілігі шоғырланған жерге бейім болуымен түсіндірді: лақтырылған тас жерге түседі немесе түбіне түседі, төгілген су ең жақын тоғанға түседі немесе теңізге баратын өзенге, оттың түтіні туысқан бұлттарға қарай жүгіреді. Платонның шәкірті Аристотель барлық денелердің ауырлық пен жеңілдіктің ерекше қасиеттері бар екенін нақтылады. Ауыр денелер – тастар, металдар – ғаламның орталығына, жарық – от, түтін, булар – шеткі жаққа асығады. Бүкіләлемдік тартылыс күшімен байланысты кейбір құбылыстарды түсіндіретін бұл гипотеза 2 мың жылдан астам уақыт бойы бар.

Ғалымдар тартылыс күші туралы

деген сұрақты алғаш көтерген шығар ауырлық күшішын мәнінде ғылыми, Қайта өрлеу дәуірінің кемеңгері - Леонардо да Винчи болды. Леонардо гравитация тек Жерге ғана тән емес, көптеген ауырлық орталықтары бар деп жариялады. Сондай-ақ ол ауырлық күші ауырлық центріне дейінгі қашықтыққа байланысты дегенді ұсынды. Коперниктің, Галилейдің, Кеплердің, Роберт Гуктің еңбектері бүкіләлемдік тартылыс заңы идеясына жақындата түсті, бірақ оның соңғы тұжырымында бұл заң мәңгілік Исаак Ньютонның есімімен байланысты.

Исаак Ньютон ауырлық күші туралы

1643 жылы 4 қаңтарда дүниеге келген. Кембридж университетін бітіріп, бакалавр, содан кейін ғылым магистрі болды.

Исаак Ньютон. Қалғанының бәрі – шексіз байлық ғылыми еңбектер. Бірақ оның негізгі жұмысы 1687 жылы жарияланған және әдетте жай ғана «Бастаулар» деп аталатын «Натурфилософияның математикалық принциптері» болып табылады. Оларда ұлы тұжырымдалған. Бәлкім, оны мектеп кезінен бәрі еске алады.

Барлық денелер бір-біріне осы денелердің массаларының көбейтіндісіне тура пропорционал және олардың арасындағы қашықтықтың квадратына кері пропорционал күшпен тартылады ...

Бұл тұжырымның кейбір ережелерін Ньютонның предшественниктері болжауы мүмкін, бірақ ол әлі ешкімге толық берілген жоқ. Ньютонның данышпандығы Жердің Айға, ал Күннің бүкіл планеталар жүйесіне тартылуын тарату үшін осы фрагменттерді біртұтас бүтінге жинау үшін қажет болды. Ньютон бүкіләлемдік тартылыс заңынан бұрын Кеплер ашқан планеталардың барлық қозғалыс заңдарын шығарды. Олар жай ғана оның салдары болды. Оның үстіне Ньютон тек Кеплер заңдары ғана емес, сонымен бірге бұл заңдардан ауытқу (үш немесе одан да көп денелер әлемінде) бүкіләлемдік тартылыстың нәтижесі екенін көрсетті... Бұл ғылымның ұлы салтанаты болды. Дүниені қозғайтын табиғаттың басты күші, ауа, алма, Күн молекулалары бағынатын күш ақыры ашылып, математикалық түрде сипатталғандай болды. Алып, өлшеусіз үлкен Ньютонның қадамы болды. Вольтер лақап атымен әлемге әйгілі болған тамаша ғалым, француз жазушысы Франсуа Мари Аруэ шығармашылығын алғаш танымал етуші Ньютон құлап жатқан алманы көргенде кенеттен оның атымен аталған заңның бар екенін болжағанын айтты. Ньютонның өзі бұл алманы ешқашан айтқан емес. Ал бүгін осы әдемі аңызды жоққа шығаруға уақыт жоғалтудың қажеті шамалы. Және, шамасы, Ньютон табиғаттың ұлы күшін логикалық пайымдау арқылы түсінді. «Бастауыштардың» тиісті тарауына енген болса керек.

Ауырлық күші ядроның ұшуына әсер етеді

Өте биік тауда, оның төбесі атмосферадан шығып кеткендей, біз алып артиллериялық қондырғыны орнаттық делік. Оның бөшкесі глобустың бетіне қатаң параллель орналастырылып, атылды. Доғаны сипаттау өзегі жерге түседі. Біз зарядты арттырамыз, мылтықтың сапасын жақсартамыз, бір жолмен келесі атудан кейін ядроны жоғары жылдамдықпен жылжытамыз. Өзекпен сипатталған доға тегіс болады. Өзегі біздің тау етегінен әлдеқайда алысырақ түседі. Біз де зарядты арттырып, түсіреміз. Ядро соншалықты жұмсақ траектория бойынша ұшады, ол жер шарының бетіне параллель түседі. Ядро енді Жерге түсе алмайды: ол құлаған жылдамдықпен Жер оның астынан қашып шығады. Ал, біздің планетамыздың айналасындағы сақинаны сипаттай отырып, ядро шығу нүктесіне оралады. Осы уақытта мылтықты алып тастауға болады. Өйткені ядроның жер шарын айналып ұшуы бір сағаттан астам уақытты алады. Содан кейін ядро таудың басынан жылдам өтіп, Жерді жаңа шеңберге айналдырады. Құлау, егер біз келіскендей, ядро ешқандай ауа кедергісін сезінбесе, ол ешқашан мүмкін емес. Бұл үшін негізгі жылдамдық 8 км/сек-қа жақын болуы керек. Ал егер сіз ядроның ұшу жылдамдығын арттырсаңыз? Ол алдымен жер бетінің қисаюынан жұмсақ доғамен ұшып, Жерден алыстай бастайды. Сонымен бірге оның Жердің тартылыс күшінің әсерінен жылдамдығы төмендейді. Және, ақырында, айналып, ол Жерге қайта құлай бастайды, бірақ ол оның жанынан ұшып өтіп, енді шеңберді емес, эллипсті аяқтайды. Ядро Жерді Күнді айнала қозғалатындай, дәлірек айтқанда, біздің планетамыздың орталығы орналасқан фокустарының бірінде эллипс бойымен айналады. Егер ядроның бастапқы жылдамдығын одан әрі арттырсақ, эллипс көбірек созылған болып шығады. Бұл эллипсті ядро Айдың орбитасына жететіндей етіп немесе одан да көп ұзартуға болады. Бірақ бұл ядроның бастапқы жылдамдығы 11,2 км/с асқанша, ол Жердің серігі болып қала береді. Атыс кезінде 11,2 км/с жылдамдыққа ие болған ядро параболалық траектория бойынша Жерден мәңгілікке ұшып кетеді. Егер эллипс тұйық қисық болса, онда парабола - шексіздікке баратын екі тармағы бар қисық. Эллипс бойымен қозғала отырып, ол қаншалықты ұзартылған болса да, біз міндетті түрде бастапқы нүктеге ораламыз. Парабола бойымен қозғалатын болсақ, біз ешқашан бастапқы нүктеге оралмаймыз. Бірақ бұл жылдамдықпен Жерді тастап кеткен ядро әлі шексіздікке ұша алмайды. Күннің күшті тартылуы оның ұшу траекториясын бүгіп, планетаның траекториясындай айналады. Ядро Жердің әпкесі болады, біздің планеталар отбасының кішкентай планетасы. Ядроны одан тыс бағыттау үшін планеталық жүйе, Күннің тартылуын жеңу үшін оған 16,7 км/с-тан астам жылдамдықты айтып, оны Жердің өз қозғалысының жылдамдығы осы жылдамдыққа қосылатындай етіп бағыттау керек. Шамамен 8 км/с жылдамдық (бұл жылдамдық біздің мылтық атылатын таудың биіктігіне байланысты) айналмалы жылдамдық деп аталады, 8-ден 11,2 км/с-қа дейінгі жылдамдық эллиптикалық, 11,2-ден 16,7 км/с-қа дейін параболалық, және осы саннан жоғары - босату жылдамдықтары. Мұнда бұл жылдамдықтардың берілген мәндері тек Жер үшін жарамды екенін қосу керек. Егер біз Марста өмір сүрсек, біз үшін айналмалы жылдамдыққа жету оңайырақ болар еді - ол жерде шамамен 3,6 км/с, ал параболалық жылдамдық 5 км/с-тан сәл ғана асады. Екінші жағынан, ядроны Юпитерден ғарыштық ұшуға жіберу Жерден гөрі әлдеқайда қиын болар еді: бұл планетадағы айналмалы жылдамдық 42,2 км / с, ал параболалық жылдамдық тіпті 61,8 км / с! Күн тұрғындары үшін өз әлемінен кету өте қиын болар еді (егер, әрине, мұндай болуы мүмкін болса). Бұл алыптың айналмалы жылдамдығы 437,6, ал бөлу жылдамдығы - 618,8 км / с болуы керек! Сонымен, Ньютон 17 ғасырдың аяғында, ағайынды Монгольфье жылы ауамен толтырылған әуе шарының алғашқы ұшуынан жүз жыл бұрын, ағайынды Райттардың ұшағы алғашқы ұшуынан екі жүз жыл бұрын және төрттен бір жыл бұрын мыңжылдықтың алғашқы сұйық зымырандары ұшырылғанға дейін спутниктер мен ғарыш кемелері үшін аспанға жол көрсетті.

Ауырлық күші кез келген сфераға тән

Көмегімен тартылыс заңыбелгісіз планеталар ашылды, күн жүйесінің пайда болуы туралы космогониялық гипотезалар жасалды. Жұлдыздарды, планеталарды, бақтағы алмаларды, атмосферадағы газ молекулаларын басқаратын табиғаттың негізгі күші ашылып, математикалық түрде сипатталды. Бірақ біз әмбебап тартылыс механизмін білмейміз. Ньютондық гравитация түсіндірмейді, бірақ көрнекі түрде планеталар қозғалысының қазіргі күйін көрсетеді. Біз Әлемнің барлық денелерінің өзара әрекеттесуіне не себеп болатынын білмейміз. Және бұл себеп Ньютонды қызықтырмады деп айтуға болмайды. Көптеген жылдар бойы ол оның мүмкін механизмі туралы ойлады. Айтпақшы, бұл шынымен де өте жұмбақ күш. Жүздеген миллион километр кеңістікте көрінетін, бір қарағанда кез келген материалдық құрылымдардан айырылған күш, оның көмегімен өзара әрекеттесудің берілуін түсіндіруге болады.

Ньютонның гипотезалары

ЖӘНЕ Ньютонжүгінді гипотезабүкіл Әлемді толтыратын белгілі бір эфирдің болуы туралы. 1675 жылы ол Жердің тартылуын бүкіл Әлемді толтыратын эфирдің үздіксіз ағындармен Жердің ортасына қарай асығып, осы қозғалыстағы барлық объектілерді басып алып, тартылыс күшін тудыратындығымен түсіндірді. Дәл сол эфир ағыны Күнге қарай ұмтылады және онымен бірге планеталарды, кометаларды сүйреп, олардың эллиптикалық траекторияларын қамтамасыз етеді... Бұл абсолютті математикалық логикалық гипотеза болса да, өте сенімді емес еді. Бірақ қазір, 1679 жылы Ньютон тартылыс механизмін түсіндіретін жаңа гипотеза жасады. Бұл жолы ол эфирге планеталардың жанында және олардан алыс жерде басқа концентрацияға ие болу қасиетін береді. Планетаның орталығынан неғұрлым алыс болса, эфир тығызырақ болады. Және оның барлық материалдық денелерді тығыз қабаттарынан сығып, азыраққа айналдыру қасиеті бар. Ал барлық денелер Жер бетіне сығып шығады. 1706 жылы Ньютон эфирдің бар екендігін үзілді-кесілді жоққа шығарады. 1717 жылы ол эфирді сығу гипотезасына қайта оралады. Ньютонның тапқыр миы ұлы жұмбақтың шешуі үшін күресіп, оны таппады. Бұл бүйірден екінші жаққа осындай өткір лақтыруды түсіндіреді. Ньютон былай дейтін:

Мен гипотеза жасамаймын.

Біз тек тексере алғанымызбен, бұл мүлдем дұрыс емес, біз тағы бір нәрсені анық айта аламыз: Ньютон даусыз нәрселерді тұрақсыз және даулы гипотезалардан анық ажырата алды. Ал Элементтерде ұлы заңның формуласы бар, бірақ оның механизмін түсіндіру әрекеті жоқ. Ұлы физик бұл жұмбақты болашақ адамына өсиет етіп қалдырды. Ол 1727 жылы қайтыс болды. Ол бүгінгі күнге дейін шешімін тапқан жоқ. Ньютон заңының физикалық мәні туралы талқылау екі ғасырға созылды. Ал егер ол өзіне қойылған сұрақтардың барлығына нақты жауап берсе, бұл талқылау заңның мәніне қатысты болмас еді. Бірақ істің мәні мынада, уақыт өте келе бұл заң әмбебап емес екені белгілі болды. Ол осы немесе басқа құбылысты түсіндіре алмайтын жағдайлардың болуы. Мысалдар келтірейік.

Зелигер есептеулеріндегі ауырлық күші

Бұлардың біріншісі – Зелигер парадоксы. Әлемді шексіз және біркелкі материямен толтырылған деп есептей отырып, Зелигер Ньютон заңы бойынша оның қандай да бір нүктесінде шексіз Әлемнің бүкіл шексіз үлкен массасы жасаған әмбебап тартылыс күшін есептеуге тырысты. Бұл таза математика тұрғысынан оңай жұмыс емес еді. Ең күрделі түрлендірулердің барлық қиындықтарын жеңе отырып, Зелигер қалаған әмбебап тартылыс күші Әлемнің радиусына пропорционал екенін анықтады. Ал бұл радиус шексіздікке тең болғандықтан, тартылыс күші шексіз үлкен болуы керек. Алайда, біз мұны іс жүзінде байқамаймыз. Бұл бүкіләлемдік тартылыс заңы бүкіл ғаламға қатысты емес дегенді білдіреді. Дегенмен, парадокстың басқа түсіндірмесі де мүмкін. Мысалы, біз материя бүкіл Әлемді біркелкі толтырмайды деп болжауға болады, бірақ оның тығыздығы бірте-бірте азаяды және ақырында, өте алыс жерде мүлдем материя жоқ. Бірақ мұндай суретті елестету материясыз кеңістіктің бар болу мүмкіндігін мойындауды білдіреді, бұл жалпы абсурд. Ауырлық күші қашықтықтың квадраты артқаннан тезірек әлсірейді деп болжауға болады. Бірақ бұл Ньютон заңының таңғаларлық үйлесімділігіне күмән келтіреді. Жоқ, бұл түсініктеме ғалымдарды қанағаттандырмады. Парадокс парадокс болып қала берді.

Меркурийдің қозғалысын бақылау

Тағы бір факт, Ньютон заңымен түсіндірілмеген бүкіләлемдік тартылыс күшінің әрекеті әкелді Меркурийдің қозғалысын бақылау- планетаға ең жақын. Ньютон заңы бойынша дәл есептеулер перегелион – Меркурий Күнге ең жақын қозғалатын эллипс нүктесі – 100 жылда 531 доғалы секундқа ығысуы керек екенін көрсетті. Ал астрономдар бұл ығысу 573 доғалық секундқа тең екенін анықтады. Бұл артық – 42 доғалы секундты ғалымдар Ньютон заңынан туындайтын формулаларды ғана қолдана отырып түсіндіре алмады. Ол Зелигер парадоксын да, Меркурий пергелионының ығысуын да, басқа да көптеген парадоксалды құбылыстар мен түсініксіз фактілерді түсіндірді. Альберт Эйнштейн, ең үлкенінің бірі, ең болмаса ұлы физикбарлық уақыт пен халықтар. Тітіркендіретін ұсақ-түйектер арасында сұрақ болды эфирлік жел.

Альберт Мишельсонның эксперименттері

Бұл сұрақ гравитация мәселесіне тікелей қатысы жоқ сияқты көрінді. Ол оптикаға, жарыққа қатысты. Дәлірек айтқанда, оның жылдамдығын анықтауға. Даниялық астроном бірінші болып жарық жылдамдығын анықтады. Олаф РемерЮпитердің серіктерінің тұтылуын көру. Бұл 1675 жылы болды. американдық физик Альберт МишельсонВ аяғы XVIIIғасырда ол өзі құрастырған аппаратты пайдалана отырып, жер бетіндегі жағдайда жарық жылдамдығын анықтау сериясын жүргізді. 1927 жылы ол жарық жылдамдығын 299796 + 4 км/с деп берді, бұл сол уақыт үшін тамаша дәлдік болды. Бірақ істің мәні басқа. 1880 жылы ол эфирлік желді зерттеуге шешім қабылдады. Ол ақырында дәл осы эфирдің бар екенін анықтағысы келді, оның болуымен олар гравитациялық өзара әрекеттесу мен жарық толқындарының берілуін түсіндіруге тырысты. Мишельсон, бәлкім, өз уақытындағы ең керемет экспериментатор болды. Оның тамаша жабдықтары болды. Және ол сәттілікке сенімді болды.

Тәжірибенің мәні

Тәжірибеосылай ойластырылған. Жер өз орбитасында шамамен 30 км/сек жылдамдықпен қозғалады.. Ауа арқылы қозғалады. Бұл Жердің қозғалысына қатысты қабылдағыштың алдында тұрған көзден келетін жарық жылдамдығы екінші жағындағы көзден көбірек болуы керек дегенді білдіреді. Бірінші жағдайда жарық жылдамдығына эфирлік желдің жылдамдығын қосу керек, екінші жағдайда жарық жылдамдығы осы мәнге төмендеуі керек.

Жердің күн айналасындағы орбитадағы қозғалысы. Әрине, Жердің Күнді айналып өту жылдамдығы жарық жылдамдығының он мыңнан бір бөлігін ғана құрайды. Мұндай шағын терминді табу өте қиын, бірақ Мишельсон белгілі бір себептермен дәлдік патшасы деп аталды. Ол жарық сәулелерінің жылдамдығындағы «ұсталмайтын» айырмашылықты табудың тапқыр әдісін қолданды. Ол сәулені екі бірдей ағынға бөліп, оларды өзара перпендикуляр бағытта: меридиан бойымен және параллель бойымен бағыттады. Айнадан шағылысқан сәулелер қайтып оралды. Егер параллель бойымен жүретін сәуле эфирлік желдің әсерін сезінсе, оны меридиандық сәулеге қосқанда интерференциялық жиектер пайда болуы керек, екі сәуленің толқындары фаза бойынша жылжыған болар еді. Алайда Мишельсонға екі сәуленің жолын дәл бірдей етіп өлшеу қиын болды. Сондықтан ол аппаратты кедергілер болмайтындай етіп жасады, содан кейін оны 90 градусқа айналдырды. Меридиандық сәуле ендікке және керісінше болды. Егер эфирлік жел болса, окуляр астында қара және ашық жолақтар пайда болуы керек! Бірақ олар болмады. Мүмкін, құрылғыны айналдырған кезде, ғалым оны жылжытты. Түске орнатып, жөндеді. Өйткені, оның үстіне, ол өз осінің айналасында да айналады. Сондықтан, тәуліктің әртүрлі уақыттарында ендік сәуле алады әртүрлі позицияқарама-қарсы эфирлік желге қатысты. Енді аппарат қатаң қозғалыссыз болған кезде эксперименттің дұрыстығына көз жеткізуге болады. Қайтадан кедергілер болған жоқ. Эксперимент талай рет жүргізілді, Мишельсон және онымен бірге сол кездегі физиктердің барлығы таң қалды. Эфирлік жел анықталмады! Жарық барлық бағытта бірдей жылдамдықпен тарады! Мұны ешкім түсіндіре алмады. Мишельсон экспериментті қайта-қайта қайталады, жабдықты жетілдірді және ақыры эксперименттің сәтті өтуі үшін қажет болған шамадан жоғары шама реті бойынша керемет дерлік өлшеу дәлдігіне қол жеткізді. Және тағы да ештеңе!

Альберт Эйнштейннің эксперименттері

Келесі үлкен қадам ауырлық күші туралы білімжасады Альберт Эйнштейн. Бірде Альберт Эйнштейннен:

– Арнайы салыстырмалылық теорияңызға қалай келдіңіз? Қандай жағдайда тамаша идея тудырдыңыз? Ғалым былай деп жауап берді: «Маған әрқашан солай болып көрінетін.

Мүмкін ол ашық айтқысы келмеді, мүмкін ол ренжітетін сұхбаттасудан құтылғысы келді. Бірақ Эйнштейннің уақыт, кеңістік және жылдамдық арасындағы байланыс туралы идеясы туа біткен деп елестету қиын. Жоқ, әрине, алғашында найзағайдай жарқыраған бір түйсік болды. Содан кейін даму басталды. Жоқ, белгілі құбылыстармен қайшылықтар жоқ. Содан кейін физикалық журналда жарияланған формулаларға толы бес бет пайда болды. Физикадағы жаңа дәуірді ашқан беттер. Ғарышта ұшып бара жатқан ғарыш кемесін елестетіңіз. Біз сізге бірден ескертеміз: жұлдызды кеме өте ерекше, сіз ғылыми фантастикалық хикаяларда оқымаған түр. Оның ұзындығы 300 мың шақырым, ал жылдамдығы, айталық, 240 мың км/с. Ал бұл ғарыш кемесі ғарыштағы аралық платформалардың бірінің жанынан тоқтамай ұшып өтеді. Толық жылдамдықпен. Жолаушылардың бірі жұлдызды кеменің палубасында сағаты бар. Ал сіз және мен, оқырман, платформада тұрмыз - оның ұзындығы жұлдызды кеменің өлшеміне сәйкес келуі керек, яғни 300 мың шақырым, әйтпесе ол оған жабыса алмайды. Сондай-ақ қолымызда сағат бар. Байқаймыз, жұлдызды кеменің тұмсығы платформамыздың артқы жиегіне жеткенде, оның үстінде шам жарқырап, оны қоршаған кеңістікті жарықтандырды. Бір секундтан кейін жарық сәулесі платформамыздың алдыңғы шетіне жетті. Біз бұған күмәнданбаймыз, өйткені біз жарық жылдамдығын білеміз және сағат бойынша дәл сәйкес келетін сәтті анықтай алдық. Ал ғарыш кемесінде... Бірақ ғарыш кемесі де жарық сәулесіне қарай ұшты. Біз перронның ортасына жақын жерде тұрған сәтте оның артқы жағын жарықтандырғанын анық көрдік. Жарық шоғы кеменің тұмсығынан артқы жағына дейін 300 мың шақырымды өте алмағанын анық көрдік. Бірақ жұлдызды кеменің палубасындағы жолаушылар басқа нәрсеге сенімді. Олар олардың сәулесі 300 мың шақырымдық садақтан артқы жағына дейінгі барлық қашықтықты басып өткеніне сенімді. Өйткені, ол оған бір секунд жұмсады. Олар да мұны сағаттарына дәл жазып алған. Ал басқаша қалай болуы мүмкін: ақыр соңында, жарық жылдамдығы көздің жылдамдығына байланысты емес ... Бұл қалай? Біз тұрақты платформадан бір нәрсені көреміз, ал оларға жұлдызды кеменің палубасында басқа нәрсе көреміз бе? Не болды?

Эйнштейннің салыстырмалылық теориясы

Бірден ескеру керек: Эйнштейннің салыстырмалылық теориясыбір қарағанда, бұл әлемнің құрылымы туралы біздің қалыптасқан идеямызға мүлдем қайшы келеді. Біз оны ұсынуға дағдыланғандықтан, бұл да ақылға қайшы деп айта аламыз. Бұл ғылым тарихында талай рет болған. Бірақ Жер шарының ашылуы қарапайым санаға қайшы келді. Қарама-қарсы жақта өмір сүріп, тұңғиыққа құлап кетпейтіні қалай? Біз үшін Жердің сфералық болуы даусыз факт, ал парасаттылық тұрғысынан кез келген басқа болжам мағынасыз және жабайы. Бірақ өз уақытыңыздан артқа шегініңіз, бұл идеяның алғашқы көрінісін елестетіңіз, сонда сіз оны қабылдау қаншалықты қиын болатынын түсінесіз. Жердің қозғалыссыз емес, өз траекториясы бойынша зеңбірек оғынан ондаған есе жылдам ұшатынын мойындау оңай болды ма? Бұлардың бәрі парасаттылықтың қирауы еді. Сондықтан қазіргі физиктер оған ешқашан сілтеме жасамайды. Енді арнайы салыстырмалылық теориясына қайта оралайық. Әлем оны алғаш рет 1905 жылы белгісіз есім – Альберт Эйнштейннің қолы қойылған мақаласынан таныды. Ал ол кезде ол небәрі 26 жаста еді. Эйнштейн бұл парадокстан өте қарапайым және қисынды болжам жасады: платформадағы бақылаушының көзқарасы бойынша, қозғалыстағы көлікте сіздің қол сағатыңыз өлшенгеннен аз уақыт өтті. Көлікте уақыттың өтуі стационарлық платформадағы уақытпен салыстырғанда баяулады. Бұл болжамнан логикалық тұрғыдан таңқаларлық нәрселер шықты. Трамвайда жұмысқа бара жатқан адам дәл сол жолмен жүретін жаяу жүргіншіге қарағанда жылдамдықтың арқасында уақытты үнемдеп қана қоймай, ол үшін баяу жүреді екен. Дегенмен, мәңгілік жастықты бұлай сақтауға тырыспаңыз: тіпті вагон жүргізушісі болып, өміріңіздің үштен бір бөлігін трамвайда өткізсеңіз де, 30 жылдан кейін секундтың миллионнан бір бөлігін әрең ұтасыз. Уақыттың өсуі байқалуы үшін жарық жылдамдығына жақын жылдамдықпен қозғалу керек. Денелердің жылдамдығының артуы олардың массасында көрінеді екен. Дененің жылдамдығы жарық жылдамдығына неғұрлым жақын болса, оның массасы соғұрлым үлкен болады. Жарық жылдамдығына тең дененің жылдамдығында оның массасы шексіздікке тең, яғни ол Жердің, Күннің, Галактиканың, біздің бүкіл Ғаламның массасынан үлкен... Міне, осыншама масса жарық жылдамдығына дейін шашыраған қарапайым тасқа шоғырланған болуы керек! Бұл кез келген материалдық денеге жылдамдықты дамытуға мүмкіндік бермейтін шектеулер қояды, жылдамдығына теңСвета. Өйткені, масса өскен сайын оны тарату қиындай түседі. Ал шексіз массаны ешбір күш қозғалта алмайды. Дегенмен, табиғат бөлшектердің бүкіл класы үшін бұл заңға өте маңызды ерекшелік жасады. Мысалы, фотондар үшін. Олар жарық жылдамдығымен қозғала алады. Дәлірек айтқанда, олар басқа жылдамдықпен қозғала алмайды. Қозғалыссыз фотонды елестету мүмкін емес. Қозғалмайтын кезде оның массасы болмайды. Сондай-ақ, нейтринолардың тыныштық массасы жоқ, сонымен қатар олар біздің Ғаламдағы максималды жылдамдықта, жарықты басып озбай және оған ілеспей, ғарышта мәңгілік шектеусіз ұшуға сотталған. Біз тізген арнайы салыстырмалылық теориясының әрбір салдары таңғаларлық, парадоксалды емес пе! Және әрқайсысы, әрине, «сауатты ойға» қайшы келеді! Бірақ қызықтысы мынада: оның нақты түрінде емес, кең философиялық ұстаным ретінде бұл таңғажайып салдардың барлығын диалектикалық материализмнің негізін салушылар болжаған. Бұл салдарлар не дейді? Энергия мен массаны, масса мен жылдамдықты, жылдамдық пен уақытты, қозғалыстағы заттың жылдамдығы мен ұзындығын өзара байланыстыратын байланыстар туралы ... бұрын бір-бірінен тәуелсіз заттар мен құбылыстар және ғылым тарихында алғаш рет олардың негізін жасаған үйлесімді ғимарат салуға мүмкіндік туды. Бұл ғимарат біздің ғаламның қалай жұмыс істейтінін көрсетеді. Бірақ алдымен, кем дегенде, Альберт Эйнштейн жасаған жалпы салыстырмалылық теориясы туралы бірнеше сөз.

Альберт Эйнштейн. Бұл атау жалпы теориясалыстырмалылық – талқыланатын теорияның мазмұнына мүлде сәйкес келмейді. Ол кеңістік пен материя арасындағы өзара тәуелділікті белгілейді. Оны атаған дұрысырақ болар еді кеңістік-уақыт теориясы, немесе гравитация теориясы. Бірақ бұл атау Эйнштейннің теориясымен тығыз байланыста болғаны сонша, тіпті оны ауыстыру туралы мәселе қазір көптеген ғалымдар үшін әдепсіз болып көрінеді. Жалпы салыстырмалылық теориясы материя мен оны қамтитын уақыт пен кеңістік арасындағы өзара тәуелділікті бекітті. Кеңістік пен уақытты материядан бөлек бар деп елестету мүмкін емес, сонымен қатар олардың қасиеттері де оларды толтыратын материяға байланысты екені анықталды. Эйнштейн 1916 жылы өзінің жалпы салыстырмалылық теориясын жариялады және 1907 жылдан бері осымен жұмыс істейді. Математикалық формулаларды қолданбай, оны бірнеше бетке шығаруға тырысу шындыққа жанаспайды.

Талқылаудың бастапқы нүктесі

Сондықтан тек нақтылауға болады талқылаудың бастапқы нүктесіжәне кейбір маңызды қорытындылар жасаңыз. Ғарыш сапарының басында күтпеген апат кітапхананы, киноқорды және ақыл-ойдың басқа қоймаларын, ғарышта ұшатын адамдардың жадысын жойды. Ал туған жердің табиғаты ғасырлар құбылуымен ұмытылады. Тіпті бүкіләлемдік тартылыс заңы да ұмытылады, өйткені зымыран галактикааралық кеңістікте ұшады, ол жерде сезілмейді. Дегенмен, кеме қозғалтқыштары керемет жұмыс істейді, батареялардағы энергиямен қамтамасыз ету іс жүзінде шексіз. Көпшілігікеме инерциямен қозғалады, ал оның тұрғындары салмақсыздыққа үйренеді. Бірақ кейде олар қозғалтқыштарды қосып, кеме қозғалысын баяулатады немесе жылдамдатады. Реактивті саптамалар бос кеңістікке түссіз жалынмен жанып, кеме жылдам қозғалғанда, тұрғындар денелерінің ауырлай бастағанын сезеді, олар кемені айналып өтуге және дәліздер арқылы ұшпауға мәжбүр болады. Ал қазір рейс аяқталуға жақын. Кеме жұлдыздардың біріне ұшып, ең қолайлы планетаның орбиталарына түседі. Жұлдызды кемелер жаңа жасыл жерде серуендеп, кеме жылдам қарқынмен қозғалған кезден таныс бір ауырлық сезімін үнемі бастан кешіреді. Бірақ планета біркелкі қозғалады. Ол оларға 9,8 м/с2 тұрақты үдеумен ұша алмайды! Және оларда гравитациялық өріс (гравитациялық күш) мен үдеу бірдей әсер береді және мүмкін ортақ сипатқа ие деген бірінші болжам бар. Біздің жердегі замандастарымыздың ешқайсысы мұндай ұзақ ұшуда болмаған, бірақ көптеген адамдар денелерін «салмақ» және «жеңілдету» құбылысын сезінді. Қазірдің өзінде қарапайым лифт жеделдетілген қарқынмен қозғалғанда, бұл сезімді тудырады. Төмен түсу кезінде сіз кенеттен салмақ жоғалтуды сезінесіз, көтерілгенде, керісінше, еден әдеттегіден көбірек күшпен аяқтарыңызды басады. Бірақ бір сезім ештеңені дәлелдемейді. Өйткені, сенсациялар Күннің аспанда қозғалмайтын Жерді айнала қозғалатынына, барлық жұлдыздар мен планеталардың бізден бір қашықтықта, аспан қабатында және т.б. екендігіне сендіруге тырысады. Ғалымдар сезімдерді тәжірибелік сынақтан өткізді. Тіпті Ньютон екі құбылыстың оғаш сәйкестігі туралы ойлады. Оларға сандық сипаттама беруге тырысты. Гравитациялық күшін өлшеп, ол олардың мәндері әрқашан бір-біріне қатаң тең болатынына сенімді болды. Ол тәжірибелік зауыттың маятниктерін кез келген материалдан жасады: күмістен, қорғасыннан, шыныдан, тұздан, ағаштан, судан, алтыннан, құмнан, бидайдан. Нәтиже бірдей болды. Эквиваленттілік принципі, біз айтып отырған , жалпы салыстырмалылық теориясының негізі болып табылады, дегенмен теорияның қазіргі түсіндірмесі бұл принципті қажет етпейді. Осы принциптен туындайтын математикалық шегерімдерді алып тастап, жалпы салыстырмалылық теориясының кейбір салдарларына тікелей көшейік. Заттың үлкен массаларының болуы қоршаған кеңістікке қатты әсер етеді. Ол ондағы осындай өзгерістерге әкеледі, оларды кеңістіктің біркелкі еместігі ретінде анықтауға болады. Бұл біртексіздіктер тартылатын денеге жақын кез келген массалардың қозғалысын бағыттайды. Әдетте мұндай ұқсастыққа жүгініңіз. Жер бетіне параллель жақтауға мықтап созылған кенепті елестетіп көріңіз. Оған ауыр салмақ салыңыз. Бұл біздің үлкен тартымды массамыз болады. Ол, әрине, кенепті бүгіп, біраз үзіліспен аяқталады. Енді допты осы кенептің үстіне оның жолының бір бөлігі тартылатын массаның жанында болатындай етіп айналдырыңыз. Доптың қалай ұшырылатынына байланысты үш нұсқа болуы мүмкін.

Доп кенептің ауытқуы нәтижесінде пайда болған ойықтан жеткілікті алысқа ұшып кетеді және оның қозғалысын өзгертпейді.
Доп ойыққа тиеді, ал оның қозғалыс сызықтары тартылатын массаға қарай иіледі.
Доп осы тесікке түседі, одан шыға алмайды және тартылыс массасы айналасында бір немесе екі айналым жасайды.

Үшінші нұсқа жұлдыздың немесе планетаның олардың тартымдылық өрісіне абайсызда ұшқан бөтен денені түсіруін өте әдемі үлгілейді емес пе? Ал екінші жағдай – одан үлкен жылдамдықпен ұшатын дененің траекториясының иілуі ықтимал жылдамдықбасып алу! Бірінші жағдай гравитациялық өрістің практикалық қол жетімділігінен тыс ұшуға ұқсас. Иә, бұл практикалық, өйткені теориялық тұрғыдан гравитациялық өріс шексіз. Әрине, бұл өте алыс ұқсастық, ең алдымен, ешкім біздің үш өлшемді кеңістіктің ауытқуын елестете алмайды. Неде физикалық мағынасыбұл ауытқу немесе қисықтық, олар жиі айтатындай, ешкім білмейді. Жалпы салыстырмалылық теориясынан кез келген материалдық дене гравитациялық өрісте тек қисық сызықтар бойымен қозғала алатыны шығады. Тек ерекше жағдайларда ғана қисық түзу сызыққа айналады. Жарық сәулесі де осы ережеге бағынады. Өйткені, ол ұшу кезінде белгілі бір массасы бар фотондардан тұрады. Ал гравитациялық өріс оған, сондай-ақ молекулаға, астероидқа немесе планетаға өз әсерін тигізеді. Тағы бір маңызды қорытынды, гравитациялық өріс те уақыт ағымын өзгертеді. Үлкен тартылатын массаның жанында, ол жасаған күшті гравитациялық өрісте уақыттың өтуі одан алыстағанға қарағанда баяу болуы керек. Көрдіңіз бе, жалпы салыстырмалылық теориясы біздің «жақсы ақыл» идеяларымызды қайта-қайта бұзатын парадоксалды тұжырымдарға толы!

Гравитациялық коллапс

Ғарыштық табиғаттың таңғажайып құбылысы – гравитациялық коллапс (апатты қысу) туралы айтайық. Бұл құбылыс материяның үлкен жинақтарында болады, онда тартылыс күштері табиғатта бар басқа ешбір күш оларға қарсы тұра алмайтын орасан зор шамаға жетеді. Ньютонның әйгілі формуласын есте сақтаңыз: ауырлық күші неғұрлым көп болса, тартылыстағы денелер арасындағы қашықтықтың квадраты соғұрлым аз болады. Осылайша, материалдық формация неғұрлым тығыз болса, оның көлемі кішірек болса, тартылыс күштері соғұрлым тез өседі, соғұрлым олардың жойқын құшағында сөзсіз болады. Табиғаттың материяның шексіз қысылуымен күресетін айлакер техникасы бар. Бұл үшін ол аса алып тартылыс күштерінің әрекет ету сферасындағы уақыт ағымын тоқтатады, ал бұғауланған материя массалары біздің Ғаламнан ажыратылғандай, біртүрлі летаргиялық арманда қатып қалады. Ғарыштың осы «қара тесіктерінің» біріншісі ашылған болуы мүмкін. Кеңес ғалымдары О.Х.Гусейнов пен А.Ш.Новрузованың болжамы бойынша бұл Егіздердің атырауы - қос жұлдызбір көрінбейтін компонентпен. Көрінетін құрамдас бөліктің массасы 1,8 күн, ал оның көрінбейтін «серігі» есептеулер бойынша көрінетінден төрт есе үлкен болуы керек. Бірақ оның ізі де жоқ: табиғаттың ең ғажайып жаратылысы «қара құрлықты» көру мүмкін емес. Кеңес ғалымы, профессор К.П.Станюкович, «қаламның ұшында» дегендей, «мұздатылған заттардың» бөлшектері мөлшері жағынан өте алуан түрлі болатынын таза теориялық конструкциялар арқылы көрсетті.

Оның алып құрылымдары квазарларға ұқсас болуы мүмкін, олар біздің Галактиканың барлық 100 миллиард жұлдыздары сәулеленетіндей энергияны үздіксіз таратады.
Бірнеше күн массасына тең әлдеқайда қарапайым шоғырлар болуы мүмкін. Осы және басқа да объектілер «ұйықтап жатқан» емес, кәдімгі материядан туындауы мүмкін.
Ал массасы бойынша элементар бөлшектермен сәйкес келетін мүлде басқа кластың түзілімдері мүмкін.

Олардың пайда болуы үшін алдымен оларды орасан зор қысымға ұшырататын мәселені бағындырып, оны Шварцшильд сферасының шегіне - сыртқы бақылаушының уақыты толығымен тоқтайтын сфераға апару керек. Егер одан кейін қысым тіпті жойылса да, уақыт тоқтаған бөлшектер біздің Ғаламнан тәуелсіз өмір сүре береді.

планкеондар

Гипотеза авторы атақты неміс физигі Макс Планктың құрметіне мұндай бөлшектерді планкеондар деп атаған. Планкеондар - бөлшектердің өте ерекше класы. Олар, К.П.Станюковичтің айтуы бойынша, өте қызықты қасиетке ие: олар материяны миллиондаған және миллиардтаған жылдар бұрын болғандай өзгермеген күйде алып жүреді. Планкеонның ішіне қарасақ, біз материяны біздің ғаламның пайда болған кездегідей көре аламыз. Теориялық есептеулер бойынша Әлемде 1080-ге жуық планкеон бар, бұл шамамен 10 сантиметрлік кеңістіктегі текшеде бір планкеон. Айтпақшы, Станюковичпен бір мезгілде және (оған тәуелсіз, планкеондық гипотезаны академик М.А. Марков алға тартты. Тек Марков оларға басқа атау берді – максимондар. Элементар бөлшектердің кейде парадоксальді түрленуін ерекше қасиеттермен түсіндіруге тырысуға болады. Планкеондардың.Екі бөлшек болған кезде фрагменттердің ешқашан түзілмейтіні белгілі, бірақ басқа элементар бөлшектер. Бұл шынымен таңқаларлық: кәдімгі әлемде вазаны сындырғанда, біз ешқашан тұтас шыныаяқтарды немесе тіпті розеткаларды алмаймыз. Бірақ әрбір элементар бөлшектің тереңдігінде бір немесе бірнеше, кейде көптеген планкеондар бар делік. Бөлшектердің соқтығысуы кезінде планкеонның тығыз байланған «қапшықтары» аздап ашылады, оның ішіне кейбір бөлшектер «құлайды», ал соқтығыс кезінде пайда болды деп санайтындар «секірудің» орнына. Сонымен бірге планкеон ұқыпты есепші ретінде қарапайым бөлшектер әлемінде қабылданған барлық «сақтау заңдарын» қамтамасыз етеді. Бүкіләлемдік тартылыс механизмінің оған қандай қатысы бар? К.П.Станюковичтің гипотезасы бойынша гравитацияға «жауапты» қарапайым бөлшектермен үздіксіз шығарылатын гравитондар деп аталатын ұсақ бөлшектер. Гравитондар соңғысына қарағанда анағұрлым аз, өйткені күн сәулесінде билеген шаңның түйіршіктері жер шарынан кішірек. Гравитондардың сәулеленуі бірқатар заңдылықтарға бағынады. Атап айтқанда, олар ғарыштың сол аймағына ұшу оңайырақ. Оның құрамында гравитондар аз. Бұл ғарышта екі аспан денесі болса, екеуі де гравитондарды негізінен «сыртқа» бір-біріне қарама-қарсы бағытта таратады дегенді білдіреді. Бұл денелердің бір-біріне жақындауын, бір-бірін тартуын тудыратын импульс тудырады. Гравитондар өздерінің қарапайым бөлшектерін қалдырып, массаның бір бөлігін өздерімен бірге алып кетеді. Олар қаншалықты кішкентай болса да, массаның жоғалуы уақыт өте келе байқалмайды. Бірақ уақыт елестету мүмкін емес үлкен. Ғаламдағы барлық материяның гравитациялық өріске айналуы үшін шамамен 100 миллиард жыл қажет болады.

гравитациялық өріс. Бірақ бәрі солай ма? К.П.Станюковичтің айтуынша, материя массасының шамамен 95 пайызы әртүрлі өлшемдегі планкеондарда жасырылған, летаргиялық ұйқы күйінде болады, бірақ уақыт өте келе планкеондар ашылып, «қалыпты» заттардың мөлшері артады.

Тікелей Жерде орналасқан және Әлемде бар барлық материалдық денелер үнемі бір-біріне тартылады. Бұл өзара әрекеттесу әрқашан көру немесе сезіну мүмкін емес екендігі, тек осы нақты жағдайларда бұл тартымдылықтың салыстырмалы түрде әлсіз екенін көрсетеді.

Негізгі физикалық терминдер бойынша олардың бір-біріне үнемі ұмтылуынан тұратын материалдық денелердің өзара әрекеті гравитациялық деп аталады, ал тартылу құбылысының өзі тартылыс деп аталады.

Ауырлық күшінің құбылысы мүмкін, өйткені кез келген материалдық дененің айналасында (соның ішінде адамның айналасында) гравитациялық өріс бар. Бұл өріс материяның ерекше түрі, оның әрекетінен ештеңені қорғауға болмайды және оның көмегімен бір дене басқа денеге әсер етіп, осы өріс көзінің центріне қарай үдеу тудырады. Ол 1682 жылы ағылшын натуралисті және философы И. тұжырымдаған әмбебап тартылыс үшін негіз болды.

Бұл заңның негізгі ұғымы тартылыс күші болып табылады, ол жоғарыда айтылғандай, белгілі бір материалдық денеге тартылыс өрісінің әрекетінің нәтижесінен басқа ештеңе емес. денелердің өзара тартылуы Жерде де, ғарыш кеңістігінде де пайда болатын күш осы денелердің массасының көбейтіндісіне тікелей тәуелді және осы объектілерді бөлетін қашықтыққа кері байланысты.

Осылайша, гравитациялық күш, оның анықтамасын Ньютонның өзі берген, тек екі негізгі факторға - өзара әрекеттесетін денелердің массасына және олардың арасындағы қашықтыққа байланысты.

Бұл құбылыстың заттың массасына тәуелді екенін растауды Жердің оны қоршаған денелермен әрекеттесуін зерттеу арқылы табуға болады. Ньютоннан кейін көп ұзамай тағы бір атақты ғалым Галилео біздің планетамыздың барлық денелерге бірдей үдеу беретінін сенімді түрде көрсетті. Бұл дененің Жерге тікелей осы дененің массасына тәуелді болған жағдайда ғана мүмкін болады. Шынында да, бұл жағдайда массаның бірнеше есе ұлғаюымен әсер етуші ауырлық күші дәл сонша есе артады, ал үдеу өзгеріссіз қалады.

Осы ойды жалғастырып, «көгілдір планетаның» бетіндегі кез келген екі дененің өзара әрекеттесуін қарастырсақ, олардың әрқайсысына біздің «Жер-Анамыздан» бірдей күш әсер етеді деген қорытынды жасауға болады. Сонымен қатар, сол Ньютон тұжырымдаған әйгілі заңға сүйене отырып, бұл күштің шамасы дененің массасына тікелей байланысты болады деп сеніммен айта аламыз, сондықтан бұл денелер арасындағы тартылыс күші туындыға тікелей тәуелді олардың массасы.

Денелер арасындағы саңылау көлеміне байланысты екенін дәлелдеу үшін Ньютонға Айды «одақтас» ретінде тартуға тура келді. Денелердің Жерге түсетін үдеуі шамамен 9,8 м/с ^ 2 болатыны бұрыннан белгілі болды, бірақ Ай біздің планетаға қатысты эксперименттер сериясы нәтижесінде небәрі 0,0027 болды. м/с ^ 2.

Осылайша, тартылыс күші біздің планетада да, қоршаған ғарыш кеңістігінде де болып жатқан көптеген процестерді түсіндіретін ең маңызды физикалық шама болып табылады.

Әлемдегі барлық денелерге қандай да бір түрде оларды Жерге (дәлірек айтқанда, оның өзегіне) тартатын сиқырлы күш әсер етеді. Барлығын қамтитын сиқырлы тартылыс күшінен қашатын, жасыратын жер жоқ: біздің Күн жүйесінің планеталары үлкен Күнге ғана емес, сонымен бірге бір-біріне тартылады, барлық заттар, молекулалар және ең кішкентай атомдар да өзара тартылады. . тіпті кішкентай балаларға да белгілі, өмірін осы құбылысты зерттеуге арнаған ол ең үлкен заңдардың бірі - бүкіләлемдік тартылыс заңын белгіледі.

Гравитация дегеніміз не?

Анықтамасы мен формуласы көпке бұрыннан белгілі. Еске салайық, гравитация белгілі бір шама, бүкіләлемдік тартылыстың табиғи көріністерінің бірі, атап айтқанда: кез келген дененің Жерге үнемі тартылатын күші.

Ауырлық күші латынның ауыр F әрпімен белгіленеді.

Гравитация: формула

Белгілі бір денеге бағытталған қалай есептеу керек? Мұны істеу үшін тағы қандай шамаларды білу керек? Ауырлық күшін есептеу формуласы өте қарапайым, ол 7-сыныпта оқытылады орта мектеп, физика курсының басында. Оны біліп қана қоймай, түсіну үшін денеге айнымалы түрде әсер ететін ауырлық күші оның сандық мәніне (массасына) тура пропорционал болатындығынан шығу керек.

Ауырлық күшінің өлшем бірлігі ұлы ғалым Ньютонның атымен аталған.

Ол әрқашан жер ядросының ортасына қарай бағытталған, оның әсерінен барлық денелер біркелкі үдеумен төмен түседі. Ауырлық күшінің құбылыстары Күнделікті өмірБіз барлық жерде және үнемі байқаймыз:

кездейсоқ немесе қолынан арнайы босатылған заттар міндетті түрде Жерге (немесе еркін құлауды болдырмайтын кез келген бетке) құлап кетеді;
ғарышқа шығарылған спутник біздің планетамыздан перпендикуляр жоғары қарай белгісіз қашықтыққа ұшпайды, орбитада қалады;
барлық өзендер таудан ағады, оларды кері қайтаруға болмайды;
адам құлап, жарақат алады;
ең кішкентай шаң бөлшектері барлық беттерде отырады;
ауа жер бетінде шоғырланған;
сөмкелерді тасымалдау қиын;
бұлт пен бұлттан жаңбыр жауады, қар жауады, бұршақ жауады.

«Гравитация» ұғымымен қатар «дене салмағы» термині қолданылады. Егер дене тегіс көлденең бетке қойылса, онда оның салмағы мен ауырлық күші сан жағынан тең, сондықтан бұл екі ұғым жиі ауыстырылады, бұл мүлдем дұрыс емес.

Ауырлық күшінің үдеуі

«Еркін түсудің үдеуі» түсінігі (басқаша айтқанда, «ауырлық» терминімен байланысты. Формула көрсетеді: ауырлық күшін есептеу үшін массаны g-ге көбейту керек (Ст. p үдеу). .).

«g» = 9,8 Н/кг, бұл тұрақты мән. Дегенмен, дәлірек өлшеулер Жердің айналуына байланысты Санкт-Петербургтің үдеуінің мәнін көрсетеді. п. бірдей емес және ендікке байланысты: Солтүстік полюсте ол = 9,832 Н/кг, ал ыстық экваторда = 9,78 Н/кг. Планетаның әртүрлі жерлерінде массасы бірдей денелерге әртүрлі ауырлық күші бағытталатыны белгілі болды (mg формуласы әлі де өзгеріссіз қалады). Практикалық есептеулер үшін бұл мәндегі шамалы қателерге жол беріп, 9,8 Н/кг орташа мәнді пайдалану туралы шешім қабылданды.

Ауырлық күші сияқты шаманың пропорционалдылығы (формула мұны дәлелдейді) динамометрмен (қарапайым үй шаруашылығына ұқсас) заттың салмағын өлшеуге мүмкіндік береді. Аспаптың тек күшті көрсететінін ескеріңіз, өйткені нақты дене салмағын анықтау үшін жергілікті «g» мәні белгілі болуы керек.

Ауырлық күші жердің центрінен кез келген (жақын және алыс) қашықтықта әрекет ете ме? Ньютон ол денеге Жерден едәуір қашықтықта да әсер етеді, бірақ оның мәні объектіден Жердің ядросына дейінгі қашықтықтың квадратына кері азаяды деп болжаған.

Күн жүйесіндегі гравитация

Басқа планеталарға қатысты анықтама мен формула бар ма, олардың өзектілігі сақталады. «g» мағынасында бір ғана айырмашылық бар:

Айда = 1,62 Н/кг (Жердегіден алты есе аз);
Нептунда = 13,5 Н/кг (Жердегіден бір жарым есе дерлік жоғары);
Марста = 3,73 Н/кг (біздің планетадағыдан екі жарым еседен астам аз);
Сатурнда = 10,44 Н/кг;
Меркурий бойынша = 3,7 Н/кг;
Венерада = 8,8 Н/кг;
Уранда = 9,8 Н/кг (біздікімен іс жүзінде бірдей);
Юпитерде = 24 Н/кг (дерлік екі жарым есе жоғары).