ستركز هذه المقالة على تاريخ اكتشاف قانون الجاذبية الكونية. هنا سوف نتعرف على معلومات السيرة الذاتية من حياة العالم الذي اكتشف هذه العقيدة المادية ، وننظر في أحكامها الرئيسية ، والعلاقة مع الجاذبية الكمية ، ومسار التطور ، وأكثر من ذلك بكثير.
عبقرية
السير إسحاق نيوتن عالم من إنجلترا. في وقت من الأوقات ، كرس الكثير من الاهتمام والجهد لعلوم مثل الفيزياء والرياضيات ، كما جلب الكثير من الأشياء الجديدة للميكانيكا وعلم الفلك. يعتبر بحق من أوائل مؤسسي الفيزياء في نموذجها الكلاسيكي. وهو مؤلف العمل الأساسي "المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية" ، حيث قدم معلومات حول قوانين الميكانيكا الثلاثة وقانون الجاذبية الكونية. وضع إسحاق نيوتن أسس الميكانيكا الكلاسيكية مع هذه الأعمال. طور حساب التفاضل والتكامل ، نظرية الضوء. كما قدم مساهمات كبيرة في البصريات الفيزيائية.وطور العديد من النظريات الأخرى في الفيزياء والرياضيات.
القانون
يعود تاريخ قانون الجاذبية الكونية وتاريخ اكتشافه إلى عام 1666. شكله الكلاسيكي هو قانون يصف تفاعل نوع الجاذبية ، والذي لا يتجاوز إطار عمل الميكانيكا.
كان جوهرها هو أن مؤشر القوة F لسحب الجاذبية الناشئ بين جسمين أو نقطتي المادة m1 و m2 ، مفصولين عن بعضهما البعض بمسافة معينة r ، يتناسب مع كلا مؤشري الكتلة وله التناسب العكسي للمسافات المربعة بين الأجسام:
F=G ، حيث يشير G إلى ثابت الجاذبية الذي يساوي 6 ، 67408 (31) • 10-11m3/ kgf2.
جاذبية نيوتن
قبل النظر في تاريخ اكتشاف قانون الجاذبية الكونية ، دعونا نلقي نظرة فاحصة على خصائصه العامة.
في النظرية التي أنشأها نيوتن ، يجب على جميع الأجسام ذات الكتلة الكبيرة أن تولد مجالًا خاصًا حولها ، والذي يجذب أشياء أخرى إلى نفسها. يطلق عليه مجال الجاذبية وله إمكانات.
يشكل الجسم ذو التناظر الكروي حقلاً خارج نفسه ، مشابهًا لذلك الذي تم إنشاؤه بواسطة نقطة مادية لها نفس الكتلة تقع في وسط الجسم.
اتجاه مسار مثل هذه النقطة في مجال الجاذبية ، الذي تم إنشاؤه بواسطة جسم ذي كتلة أكبر بكثير ، يخضع لقانون كبلر. كائنات الكون ، على سبيل المثال ،الكوكب أو المذنب ، طاعته أيضًا ، تتحرك في قطع ناقص أو قطع زائد. يؤخذ في الاعتبار حساب التشويه الذي تخلقه الأجسام الضخمة الأخرى باستخدام أحكام نظرية الاضطراب.
دقة التحليل
بعد أن اكتشف نيوتن قانون الجاذبية الكونية ، كان لا بد من اختباره وإثباته عدة مرات. لهذا ، تم إجراء عدد من الحسابات والملاحظات. بعد الاتفاق مع أحكامها وانطلاقًا من دقة مؤشرها ، فإن الشكل التجريبي للتقدير يعمل بمثابة تأكيد واضح للموارد الجينية. قياس التفاعلات الرباعية لجسم يدور ، لكن هوائياته تظل ثابتة ، يوضح لنا أن عملية الزيادة δ تعتمد على إمكانية r- (1 + δ)، على مسافة عدة أمتار وتقع في الحد (2 ، 1 ± 6 ، 2) • 10-3. سمح عدد من التأكيدات العملية الأخرى بسن هذا القانون واتخاذ شكل واحد ، دون أي تعديلات. في عام 2007 ، أعيد فحص هذه العقيدة على مسافة أقل من سنتيمتر (55 ميكرون - 9.59 ملم). مع الأخذ في الاعتبار الأخطاء التجريبية ، قام العلماء بفحص مدى المسافة ولم يجدوا أي انحرافات واضحة في هذا القانون.
رصد مدار القمر فيما يتعلق بالأرض أكد أيضًا صلاحيته.
الفضاء الإقليدي
ترتبط نظرية نيوتن الكلاسيكية عن الجاذبية بالفضاء الإقليدي. إن المساواة الفعلية مع دقة عالية بما فيه الكفاية (10-9) لمقاييس المسافة في مقام المساواة التي تمت مناقشتها أعلاه توضح لنا الأساس الإقليدي لمساحة ميكانيكا نيوتن ، مع ثلاثة -شكل فيزيائي الأبعاد. فيإلى هذه النقطة المهمة ، فإن مساحة السطح الكروي تتناسب تمامًا مع قيمة مربع نصف قطره.
بيانات من التاريخ
دعونا ننظر في ملخص موجز لتاريخ اكتشاف قانون الجاذبية الكونية.
تم طرح الأفكار من قبل علماء آخرين عاشوا قبل نيوتن. قام إبيقور وكبلر وديكارت وروبرتفال وجاسندي وهويجنز وآخرون بزيارة تأملات حول هذا الموضوع. اقترح كبلر أن قوة الجاذبية تتناسب عكسياً مع المسافة من نجم الشمس ولها توزيع فقط في مستويات مسير الشمس ؛ وفقًا لديكارت ، كان ذلك نتيجة نشاط الدوامات في سمك الأثير. كانت هناك سلسلة من التخمينات التي تضمنت انعكاسًا للتخمينات الصحيحة حول الاعتماد على المسافة.
تحتوي رسالة من نيوتن إلى هالي على معلومات تفيد بأن أسلاف السير إسحاق نفسه هم هوك ورين وبويو إسماعيل. ومع ذلك ، لم يتمكن أحد من قبله بوضوح ، باستخدام الأساليب الرياضية ، من الربط بين قانون الجاذبية وحركة الكواكب.
يرتبط تاريخ اكتشاف قانون الجاذبية العالمية ارتباطًا وثيقًا بعمل "المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية" (1687). في هذا العمل ، تمكن نيوتن من اشتقاق القانون المعني بفضل قانون كبلر التجريبي ، والذي كان معروفًا بالفعل في ذلك الوقت. يوضح لنا ما يلي:
- شكل حركة أي كوكب مرئي يشير إلى وجود قوة مركزية ؛
- تشكل قوة الجذب للنوع المركزي مدارات بيضاوية أو قطعية.
حول نظرية نيوتن
مراجعة التاريخ المختصر لاكتشاف قانون الجاذبية الكونية يمكن أن توجهنا أيضًا إلى عدد من الاختلافات التي تميزه عن الفرضيات السابقة. لم يكن نيوتن منشغلًا بنشر الصيغة المقترحة للظاهرة قيد الدراسة فحسب ، بل اقترح أيضًا نموذجًا لنوع رياضي في شكل كلي:
- حكم بشأن قانون الجاذبية ؛
- قانون قانون الحركة
- منهجيات أساليب البحث الرياضي.
كان هذا الثالوث قادرًا على التحقيق بدقة حتى في أكثر الحركات تعقيدًا للأجرام السماوية ، وبالتالي خلق الأساس للميكانيكا السماوية. حتى بداية نشاط أينشتاين في هذا النموذج ، لم يكن وجود مجموعة أساسية من التصحيحات مطلوبًا. كان لابد من تحسين الجهاز الرياضي بشكل ملحوظ فقط.
موضوع للمناقشة
أصبح القانون المكتشف والمثبت طوال القرن الثامن عشر موضوعًا معروفًا للنزاعات النشطة والرقابة الدقيقة. ومع ذلك ، انتهى القرن باتفاق عام مع افتراضاته وتصريحاته. باستخدام حسابات القانون ، كان من الممكن تحديد مسارات حركة الأجسام في السماء بدقة. تم إجراء فحص مباشر بواسطة Henry Cavendish في عام 1798. لقد فعل ذلك باستخدام توازن من نوع الالتواء بحساسية كبيرة. في تاريخ اكتشاف قانون الجاذبية العالمي ، من الضروري تخصيص مكان خاص للتفسيرات التي قدمها بواسون. طور مفهوم جهد الجاذبية ومعادلة بواسون ، والتي كان من الممكن حساب ذلك من خلالهاالقدره. جعل هذا النوع من النماذج من الممكن دراسة مجال الجاذبية في وجود توزيع تعسفي للمادة.
كان هناك العديد من الصعوبات في نظرية نيوتن. يمكن اعتبار العامل الرئيسي عدم إمكانية تفسير العمل بعيد المدى. كان من المستحيل الإجابة بدقة على السؤال حول كيفية إرسال قوى الجذب عبر الفراغ بسرعة لا نهائية.
"تطور" القانون
خلال المائتي عام التالية ، وأكثر من ذلك ، قام العديد من علماء الفيزياء بمحاولات لاقتراح طرق مختلفة لتحسين نظرية نيوتن. انتهت هذه الجهود بانتصار في عام 1915 ، أي إنشاء النظرية العامة للنسبية ، التي ابتكرها أينشتاين. كان قادرًا على التغلب على مجموعة الصعوبات بأكملها. وفقًا لمبدأ المطابقة ، تبين أن نظرية نيوتن هي تقريب لبداية العمل على نظرية في شكل أكثر عمومية ، والتي يمكن تطبيقها في ظل ظروف معينة:
- لا يمكن أن تكون إمكانات طبيعة الجاذبية كبيرة جدًا في الأنظمة قيد الدراسة. النظام الشمسي هو مثال على الامتثال لجميع قواعد حركة الأجرام السماوية. تجد الظاهرة النسبية نفسها في مظهر ملحوظ من مظاهر تحول الحضيض.
- معدل الحركة في هذه المجموعة من الأنظمة ضئيل مقارنة بسرعة الضوء.
دليل على أنه في مجال الجاذبية الثابت الضعيف ، تأخذ حسابات GR شكل الحسابات النيوتونية ، وهي وجود احتمال قياسي للجاذبية في حقل ثابت معالخصائص المعبر عنها بشكل ضعيف للقوى ، والتي تكون قادرة على تلبية شروط معادلة بواسون.
مقياس كوانتا
ومع ذلك ، في التاريخ ، لا يمكن أن يكون الاكتشاف العلمي لقانون الجاذبية العالمية ولا النظرية العامة للنسبية بمثابة نظرية الجاذبية النهائية ، لأن كلاهما لا يصف بشكل كاف عمليات النوع الثقالي على الكم. مقياس. تعد محاولة إنشاء نظرية الجاذبية الكمومية من أهم مهام الفيزياء الحديثة.
من وجهة نظر الجاذبية الكمومية ، يتم إنشاء التفاعل بين الكائنات من خلال تبادل الجرافيتونات الافتراضية. وفقًا لمبدأ عدم اليقين ، تتناسب إمكانات الطاقة للجرافيتونات الافتراضية عكسًا مع الفترة الزمنية التي كانت موجودة فيها ، من نقطة الانبعاث بواسطة كائن إلى النقطة الزمنية التي تم فيها امتصاصها بواسطة نقطة أخرى.
في ضوء ذلك ، اتضح أنه على نطاق ضيق من المسافات ، يستلزم تفاعل الأجسام تبادل النوع الافتراضي من الجرافيتونات. بفضل هذه الاعتبارات ، من الممكن الانتهاء من الحكم الخاص بقانون إمكانات نيوتن واعتمادها وفقًا لمعاملة التناسب فيما يتعلق بالمسافة. يفسر التشابه بين قوانين كولوم ونيوتن من خلال حقيقة أن وزن الجرافيتون يساوي صفرًا. وزن الفوتونات له نفس المعنى
خداع
في المناهج المدرسية الاجابة على سؤال من التاريخ كيفاكتشف نيوتن قانون الجاذبية الكونية ، وهو قصة تساقط ثمار التفاح. وفقًا لهذه الأسطورة ، فقد سقط على رأس عالم. ومع ذلك ، هذا مفهوم خاطئ واسع الانتشار ، وفي الواقع ، كان كل شيء قادرًا على الاستغناء عن حالة مماثلة لإصابة في الرأس محتملة. أكد نيوتن نفسه أحيانًا هذه الأسطورة ، لكن في الواقع لم يكن القانون اكتشافًا تلقائيًا ولم يأتِ في اندفاعة من البصيرة اللحظية. كما هو مكتوب أعلاه ، تم تطويره لفترة طويلة وتم تقديمه لأول مرة في أعمال "مبادئ الرياضيات" ، والتي ظهرت على الجمهور عام 1687.
