Die Geschichte der Entdeckung des Gesetzes der universellen Gravitation - Beschreibung, Merkmale und interessante Fakten. Isaac Newton über die Schwerkraft

Dieser Artikel konzentriert sich auf die Geschichte der Entdeckung des Gesetzes der universellen Gravitation. Hier lernen wir die biografischen Informationen aus dem Leben des Wissenschaftlers kennen, der dieses physikalische Dogma entdeckt hat, betrachten seine wichtigsten Bestimmungen, die Beziehung zur Quantengravitation, den Entwicklungsverlauf und vieles mehr.

Genius

Sir Isaac Newton ist ein englischer Wissenschaftler. Zu einer Zeit widmete er Wissenschaften wie Physik und Mathematik viel Aufmerksamkeit und Mühe und brachte auch viele neue Dinge in die Mechanik und Astronomie. Er gilt zu Recht als einer der ersten Begründer der Physik in ihrem klassischen Modell. Er ist Autor des Grundlagenwerks „Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie“, in dem er Informationen über die drei Gesetze der Mechanik und das Gesetz der universellen Gravitation präsentierte. Mit diesen Arbeiten legte Isaac Newton die Grundlagen der klassischen Mechanik. Er entwickelte auch einen integralen Typus, die Lichttheorie. Er leistete auch viele Beiträge zur physikalischen Optik und entwickelte viele andere Theorien in Physik und Mathematik.

Gesetz

Das Gesetz der universellen Gravitation und die Geschichte seiner Entdeckung reichen weit in die Vergangenheit zurück, seine klassische Form ist ein Gesetz, das die Wechselwirkung eines Gravitationstyps beschreibt, der nicht über den Rahmen der Mechanik hinausgeht.

Sein Wesen war, dass der Indikator der Kraft F der Gravitationskraft, die zwischen 2 Körpern oder Materiepunkten m1 und m2 entsteht, die durch einen bestimmten Abstand r voneinander getrennt sind, proportional zu beiden Massenindikatoren und umgekehrt proportional zum Quadrat von ist Abstand zwischen den Körpern:

F = G, wobei wir mit dem Symbol G die Gravitationskonstante gleich 6,67408(31).10 -11 m 3 /kgf 2 bezeichnen.

Newtons Gravitation

Bevor wir uns mit der Geschichte der Entdeckung des Gesetzes der universellen Gravitation befassen, werfen wir einen genaueren Blick auf seine allgemeinen Merkmale.

In der von Newton geschaffenen Theorie müssen alle Körper mit großer Masse ein spezielles Feld um sich herum erzeugen, das andere Objekte an sich zieht. Es heißt Gravitationsfeld und hat Potenzial.

Ein Körper mit Kugelsymmetrie bildet außerhalb von sich ein Feld, ähnlich dem, das von einem materiellen Punkt gleicher Masse erzeugt wird, der sich in der Mitte des Körpers befindet.

Die Richtung der Bahn eines solchen Punktes im Gravitationsfeld, der von einem Körper mit viel größerer Masse erzeugt wird, gehorcht ihr ebenso wie Objekte des Universums, wie zum Beispiel ein Planet oder ein Komet, indem sie sich entlang bewegen Ellipse oder Hyperbel. Die Berücksichtigung der Verzerrung, die andere massive Körper erzeugen, wird unter Verwendung der Bestimmungen der Störungstheorie berücksichtigt.

Genauigkeit analysieren

Nachdem Newton das Gesetz der universellen Gravitation entdeckt hatte, musste es viele Male getestet und bewiesen werden. Dazu wurden eine Reihe von Berechnungen und Beobachtungen angestellt. In Übereinstimmung mit seinen Bestimmungen und ausgehend von der Genauigkeit seines Indikators dient die experimentelle Form der Schätzung als klare Bestätigung von GR. Die Messung der Quadrupol-Wechselwirkungen eines Körpers, der sich dreht, aber seine Antennen bleiben bewegungslos, zeigen uns, dass der Prozess der Erhöhung von δ vom Potential r - (1 + δ) abhängt, in einer Entfernung von mehreren Metern und an der Grenze (2,1 ± 6.2) .10 -3 . Eine Reihe anderer praktischer Bestätigungen ermöglichten es, dieses Gesetz zu erlassen und eine einheitliche Form ohne Änderungen anzunehmen. 2007 wurde dieses Dogma bei einem Abstand von weniger als einem Zentimeter (55 Mikrometer – 9,59 mm) erneut überprüft. Unter Berücksichtigung der experimentellen Fehler untersuchten die Wissenschaftler den Entfernungsbereich und fanden keine offensichtlichen Abweichungen in diesem Gesetz.

Die Beobachtung der Umlaufbahn des Mondes in Bezug auf die Erde bestätigte auch seine Gültigkeit.

Euklidischer Raum

Newtons klassische Gravitationstheorie bezieht sich auf den euklidischen Raum. Die tatsächliche Gleichheit mit einer ausreichend hohen Genauigkeit (10 -9) der Abstandsmaße im Nenner der oben diskutierten Gleichheit zeigt uns die euklidische Grundlage des Raums der Newtonschen Mechanik mit einer dreidimensionalen physikalischen Form. An einem solchen Punkt in der Materie ist die Fläche einer Kugeloberfläche genau proportional zum Quadrat ihres Radius.

Daten aus der Geschichte

Betrachten Sie eine kurze Zusammenfassung der Geschichte der Entdeckung des Gesetzes der universellen Gravitation.

Ideen wurden von anderen Wissenschaftlern vorgebracht, die vor Newton lebten. Epikur, Kepler, Descartes, Roberval, Gassendi, Huygens und andere besuchten Reflexionen darüber. Kepler stellte die Annahme auf, dass die Gravitationskraft umgekehrt proportional zum Abstand vom Sonnenstern ist und sich nur in den Ekliptikebenen verteilt; nach Descartes war es eine Folge der Aktivität von Wirbeln in der Dicke des Äthers. Es gab eine Reihe von Vermutungen, die eine Widerspiegelung der korrekten Vermutungen über die Abhängigkeit von der Entfernung enthielten.

Ein Brief von Newton an Halley enthielt Informationen, dass Hooke, Wren und Buyo Ismael die Vorgänger von Sir Isaac selbst waren. Niemandem vor ihm gelang es jedoch, mit Hilfe mathematischer Methoden das Gesetz der Schwerkraft und die Planetenbewegung eindeutig zu verbinden.

Die Geschichte der Entdeckung des Gesetzes der universellen Gravitation ist eng mit dem Werk „Mathematische Grundlagen der Naturphilosophie“ (1687) verbunden. In dieser Arbeit konnte Newton das fragliche Gesetz dank des bereits damals bekannten Keplerschen empirischen Gesetzes ableiten. Das zeigt er uns:

• die Bewegungsform jedes sichtbaren Planeten zeugt von der Anwesenheit einer zentralen Kraft;
• die Anziehungskraft des zentralen Typs bildet elliptische oder hyperbolische Bahnen.

Über Newtons Theorie

Eine Untersuchung der kurzen Geschichte der Entdeckung des Gesetzes der universellen Gravitation kann uns auch auf eine Reihe von Unterschieden hinweisen, die es von früheren Hypothesen unterscheiden. Newton war nicht nur an der Veröffentlichung der vorgeschlagenen Formel des betrachteten Phänomens beteiligt, sondern schlug auch ein Modell mathematischer Art in ganzheitlicher Form vor:

• Stellung zum Gravitationsgesetz;
• Stellung zum Bewegungsgesetz;
• Systematik mathematischer Forschungsmethoden.

Diese Triade konnte selbst die komplexesten Bewegungen von Himmelskörpern ziemlich genau untersuchen und damit die Grundlage für die Himmelsmechanik schaffen. Bis zum Beginn von Einsteins Tätigkeit in diesem Modell war das Vorhandensein eines grundlegenden Satzes von Korrekturen nicht erforderlich. Lediglich der mathematische Apparat musste deutlich verbessert werden.

Diskussionsobjekt

Das entdeckte und bewährte Gesetz wurde während des gesamten 18. Jahrhunderts zu einem wohlbekannten Gegenstand aktiver Kontroversen und gewissenhafter Prüfung. Das Jahrhundert endete jedoch mit einer allgemeinen Zustimmung zu seinen Postulaten und Aussagen. Mit den Berechnungen des Gesetzes war es möglich, die Bewegungswege der Körper im Himmel genau zu bestimmen. Eine direkte Überprüfung wurde 1798 durchgeführt. Er tat dies mit einer Torsionswaage mit großer Sensibilität. In der Geschichte der Entdeckung des universellen Gravitationsgesetzes muss den von Poisson eingeführten Interpretationen ein besonderer Platz eingeräumt werden. Er entwickelte das Konzept des Gravitationspotentials und die Poisson-Gleichung, mit der es möglich war, dieses Potential zu berechnen. Diese Art von Modell ermöglichte es, das Gravitationsfeld bei einer beliebigen Verteilung von Materie zu untersuchen.

Es gab viele Schwierigkeiten in Newtons Theorie. Die wichtigste könnte als die Unerklärbarkeit von Fernwirkungen angesehen werden. Es gab keine genaue Antwort auf die Frage, wie Anziehungskräfte mit unendlicher Geschwindigkeit durch den Vakuumraum geschickt werden.

"Evolution" des Rechts

In den nächsten zweihundert Jahren und darüber hinaus versuchten viele Physiker, verschiedene Möglichkeiten zur Verbesserung von Newtons Theorie vorzuschlagen. Diese Bemühungen endeten 1915 mit einem Triumph, nämlich der Schaffung der Allgemeinen Relativitätstheorie, die von Einstein geschaffen wurde. Er konnte alle Schwierigkeiten überwinden. Gemäß dem Korrespondenzprinzip stellte sich die Newtonsche Theorie als Annäherung an die zu Beginn der Arbeit an einer Theorie in allgemeinerer Form heraus, die unter bestimmten Bedingungen anwendbar ist:

1. Das Potenzial der Gravitationsnatur kann in den untersuchten Systemen nicht zu groß sein. Das Sonnensystem ist ein Beispiel für die Einhaltung aller Regeln für die Bewegung von Himmelskörpern. Das relativistische Phänomen findet sich in einer auffälligen Manifestation der Verschiebung des Perihels wieder.
2. Der Indikator der Bewegungsgeschwindigkeit in dieser Gruppe von Systemen ist im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit unbedeutend.

Der Beweis, dass GR-Berechnungen in einem schwachen stationären Gravitationsfeld die Form von Newtons annehmen, ist das Vorhandensein eines skalaren Gravitationspotentials in einem stationären Feld mit schwach ausgeprägten Krafteigenschaften, das die Bedingungen der Poisson-Gleichung erfüllen kann.

Quantenskala

In der Geschichte konnten jedoch weder die wissenschaftliche Entdeckung des Gesetzes der universellen Gravitation noch die Allgemeine Relativitätstheorie als endgültige Gravitationstheorie dienen, da beide die Prozesse des Gravitationstyps auf der Quantenskala nicht angemessen beschreiben. Der Versuch, eine Quantengravitationstheorie aufzustellen, ist eine der wichtigsten Aufgaben der zeitgenössischen Physik.

Aus Sicht der Quantengravitation entsteht die Wechselwirkung zwischen Objekten durch den Austausch virtueller Gravitonen. Gemäß der Unschärferelation ist das Energiepotential virtueller Gravitonen umgekehrt proportional zu dem Zeitintervall, in dem es existiert, von der Emission durch ein Objekt bis zu dem Zeitpunkt, an dem es von einem anderen Punkt absorbiert wird.

In Anbetracht dessen stellt sich heraus, dass die Wechselwirkung von Körpern auf einer kleinen Entfernungsskala den Austausch von virtuellen Gravitonen nach sich zieht. Dank dieser Überlegungen ist es möglich, die Bestimmung über das Gesetz des Newtonschen Potentials und seine Abhängigkeit gemäß dem Kehrwert der Proportionalität in Bezug auf die Entfernung zu schließen. Die Analogie zwischen den Gesetzen von Coulomb und Newton erklärt sich aus der Tatsache, dass das Gewicht von Gravitonen gleich Null ist. Das Gewicht von Photonen hat die gleiche Bedeutung.

Täuschung

Im Schullehrplan ist die Antwort auf eine Frage aus der Geschichte, wie Newton das Gesetz der universellen Gravitation entdeckte, die Geschichte einer fallenden Apfelfrucht. Der Legende nach fiel es einem Wissenschaftler auf den Kopf. Dies ist jedoch ein weit verbreiteter Irrglaube, und tatsächlich konnte alles ohne einen ähnlichen Fall einer möglichen Kopfverletzung auskommen. Newton selbst hat diesen Mythos manchmal bestätigt, aber in Wirklichkeit war das Gesetz keine spontane Entdeckung und kam nicht in einem Ausbruch augenblicklicher Einsicht. Wie oben geschrieben, wurde es lange Zeit entwickelt und erstmals in den 1687 öffentlich ausgestellten Werken über die „Grundlagen der Mathematik“ vorgestellt.

Die Struktur des Gravitationsfeldes ergibt sich nicht aus der Größe der Masse des Planeten. Im Gegenteil, die Intensität dieses Gravitationsfeldes (als eine der Arten der Gravitation), ausgedrückt durch die Größe der Feldladung (Beschleunigung des freien Falls), bildet die Masse des Planeten.

Und dies unterstreicht noch einmal die Absurdität, die Schwerkraft durch die Formel auszudrücken, die in der traditionellen physikalischen Theorie Formel der universellen Gravitation genannt wird, durch die Gleichheit: Fт. \u003d m * g \u003d G * (m * Mz) / R 2, wobei "R" der Radius der Erde plus die Höhe des Körpers über der Erdoberfläche ist und Mz die Masse der Erde ist, aber tatsächlich bezeichnet sein Gewicht (was wiederum absurd ist).

Beachten Sie, dass neben der Bestimmung der „Masse“ der Erde aus der obigen Gleichung auch die Ladung des Schwerefelds (Beschleunigung des freien Falls) in der Form „g \u003d G * Mz / Rz“ ausgedrückt wird . 2 " und nennt eine solche Formel eine Art eigenständigen Ausdruck für die Beschleunigung des freien Falls. Dabei wird vergessen, dass die Erdbeschleunigung natürlich ohne Berücksichtigung von Massen ausgedrückt wird, basierend auf der Formel für die Fallbahn des Körpers " gt²/2" (Und GÖT²/4 in der Unterscheidungsphysik) und - aus der Formel eines umlaufenden Pendels ( Go=4piR/T 2).

Basierend auf der absurden Formel g=G*Mz/Rz. 2 wurde dementsprechend auch die absurde Schwarzschild-Formel hergeleitet, die besagt, dass Sterne zum Schrumpfen und in Zukunft zu einer Art Gravitationskollaps neigen. Solch eine absurde Aussage führte zu der absurden Theorie einiger "schwarzer Löcher". Und all diese Absurditäten werden vor dem Hintergrund der Tatsachen ausgedrückt, dass das Gewicht von Körpern abnimmt, wenn sie sich dem Erdmittelpunkt nähern, und - die Unabhängigkeit der Art des Falls von Körpern von ihrer Masse.

Trotz der Tatsache, dass Newton aufgrund seiner Zeit mit der Tatsache physikalischer Felder nicht vertraut war, bezeichnete er die universelle Gravitationsstruktur tatsächlich als eine Kraft oder äußere Manifestation der gesamten raumzeitlichen kosmischen Struktur. Immerhin enthüllte er die Abhängigkeit der Größen von Raumladungen der Rotation (genannt die zentripetale Rotationsbeschleunigung für den Mond und die Beschleunigung des freien Falls für die Erde) vom Quadrat des Radius zwischen ihnen ohne Berücksichtigung der Massen.

Eine solche strukturelle räumliche Abhängigkeit, Ausdruck der wechselseitig zentrischen äußeren Kraftwechselwirkung von Feldern und ist das Gesetz der universellen Gravitation. Aber in Anbetracht der Wechselwirkungen von Körpern und nicht von Feldern, die Körper und einzelne Ladungen bezeichnen, drückte I. Newton auch das Gesetz der universellen Gravitation nicht rotatorisch und strukturell, sondern linear und mathematisch aus: das Produkt der Gravitationsladungen von Körpern (später ersetzt durch Massen ).

Diese Ladungen im Coulombschen Gesetz sind bereits elektrische Ladungen, und im Cavendish-Experiment sind sie äußere molekulare Ladungen von Körpern. Und hier ist die weitere Ersetzung von I. Newtons Gravitationsladungen, die das äußere Feld oder die räumliche Eigenschaft (einschließlich eines bestimmten Körpers) durch Massen bezeichnen, die die innere Feldeigenschaft bereits ausschließlich von Körpern charakterisieren, und führte zur Absurdität der Gleichheit „Fт. \u003d m * g \u003d G * (m * Mz) / R 2 ".

Denn Masse (in der traditionellen Physik eigentlich nicht von Schwerkraft zu unterscheiden) ist ein abgeleitetes Gebilde aus der inneren molekularen Ladung der Körpersubstanz. Somit wurde der anfänglichen Verzerrung des Gesetzes der universellen Gravitation, ausgedrückt in einer linearen und nicht in einer rotationsstrukturellen Kraftbetrachtung, bereits eine Verzerrung in Form einer Ersetzung des externen Konzepts der Gravitationsladung durch das interne physikalische Konzept von auferlegt Masse.

Dies führte zu einer doppelten Verzerrung des Gesetzes der universellen Schwerkraft. Insofern hat es nichts mit der Gravitationsbildung zu tun, denn erstens bedeutet universelle Gravitation bzw. Gravitation eher eine rotationsstrukturelle als eine lineare Kraftbetrachtung. Und zweitens drückt die lineare Betrachtung der Kraft nicht die innere Eigenschaft von Körpern und die innere Feldwechselwirkung aus, sondern die äußere Raum-Feld-Wechselwirkung von Gravitationsladungen (unter Berücksichtigung ihrer Drehfeldcharakteristik in der Dimension der Drehbeschleunigung).

Und in der Tat hat die Schwerkraft, die nur auf große kosmische Körper und nicht im Weltraum wirkt, nichts mit der Welt oder der universellen Schwerkraft zu tun. Die Bildung der Schwerkraft bezieht sich natürlich auf die Schwerkraft, aber - bereits indirekt über die Masse.

Gleichzeitig wird die Bildung der Schwerkraft sowie jede Kraft, basierend auf dem Vergleich von Rotationsfeldladungen durch Newton selbst, ist es notwendig, nicht lineare oder lineare Vektoren, sondern rotationsstrukturelle oder spiralförmige Vektoren zu betrachten. Newtons drittes Gesetz spricht auch vom Feld- oder Kugelursprung der Kraft, as spiralförmige Vektoren von Aktion und Reaktion.

Und der Fallweg des Körpers selbst, der sich in den Vektor der Schwerkraft verwandelt, ist die Länge eines entwickelten Kreises mit einem Radius, der dem Bogen eines Halbkreises entspricht, der durch den durchschnittlichen Radius der Erde beschrieben wird. So durfte bei der Betrachtung des universellen Gravitationsgesetzes, bezogen auf den umlaufenden, wechselseitig zentrischen Feldraum und den rotationsstrukturellen Kraftausdruck, mit einem linearen Kraftausdruck kombiniert werden (z.B. im Coulombschen Gesetz und in ein ähnlicher Ausdruck der Kraft der äußerlich-molekularen Wechselwirkung Bleikugeln von G. Cavendish).

Und dieser Kraftausdruck bezieht sich bereits auf den Übergangsraum vor der Masse (der etwa 20% des gesamten beobachteten kosmischen Volumens einnimmt) und bezieht sich daher auf Manifestation der globalen Gravitations- oder externen Machtstruktur, aber nicht auf das Gesetz der universellen Schwerkraft. Und dann wurde diese lineare Kraftbezeichnung mit dem Ausdruck der Schwerkraft kombiniert (und zwar nicht in der Form „F=m*g0“, sondern in der Form „F=m*g“, ohne zwischen der Bedeutung der Freifallbeschleunigung zu unterscheiden und die Bedeutung des Massebegriffs). Die Schwerkraft bezieht sich umso mehr nicht auf das Gesetz der universellen Gravitation, sondern bezeichnet nur direkt den Massenraum oder den Raum der Massen, der nur besetzt ist etwa 5% aus dem gesamten beobachteten kosmischen Volumen.

Und nur im Massenraum werden die universellen sphärischen Linien umlaufend und dann geradlinig gekrümmt. Daher bedeutet eine gerade Linie seltsamerweise die größte, aber - genau die räumliche Krümmung.

Auch I. Newton sah kraft seiner Zeit eine universelle Kategorie oder Universalität, ausgehend nur von der irdischen Umwelt, ab den angegebenen fünf Prozent. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt der Weltraumforschung ist eine solche Wahrnehmung der Schwerkraft und des universellen Gravitationsgesetzes nicht mehr akzeptabel.

Nicht nur die geheimnisvollsten Naturgewalten aber auch der stärkste.

Mann auf dem Weg zum Fortschritt

Historisch gesehen war es so Menschlich während Sie sich vorwärts bewegen Pfade des Fortschritts die immer mächtigeren Naturgewalten gemeistert. Er fing an, als er nichts als einen Stock in seiner Faust und seine eigene körperliche Kraft hatte.

Aber er war weise, und er stellte die physische Kraft der Tiere in seinen Dienst und machte sie häuslich. Das Pferd beschleunigte seinen Lauf, das Kamel machte die Wüste passierbar, der Elefant den sumpfigen Dschungel. Aber die physischen Kräfte selbst der stärksten Tiere sind unermesslich klein im Vergleich zu den Kräften der Natur.

Die erste Person unterwarf das Element Feuer, aber nur in seinen abgeschwächten Versionen. Anfangs – viele Jahrhunderte lang – nutzte er ausschließlich Holz als Brennstoff – eine sehr energiearme Brennstoffart. Etwas später lernte er, Windenergie aus dieser Energiequelle zu nutzen, ein Mann hob den weißen Flügel des Segels in die Luft – und ein Lichtschiff flog wie ein Vogel über die Wellen.

Segelboot auf den Wellen

Er setzte die Flügel der Windmühle den Windböen aus - und die schweren Steine ​​der Mühlsteine ​​drehten sich, die Stößel der Grütze rasselten. Aber es ist jedem klar, dass die Energie von Luftstrahlen weit davon entfernt ist, konzentriert zu sein. Außerdem hatten sowohl das Segel als auch die Windmühle Angst vor Windstößen: Der Sturm zerriss die Segel und sank die Schiffe, der Sturm brach die Flügel und stürzte die Mühlen um.

Noch später begann der Mensch, das fließende Wasser zu erobern. Das Rad ist nicht nur das primitivste Gerät, das die Energie des Wassers in eine Drehbewegung umwandeln kann, sondern auch das schwächste im Vergleich zu anderen.

Der Mensch bewegte sich auf der Leiter des Fortschritts vorwärts und benötigte immer mehr Energie.
Er begann, neue Brennstoffarten zu verwenden – bereits der Übergang zur Verbrennung von Kohle erhöhte die Energieintensität eines Kilogramms Brennstoff von 2500 kcal auf 7000 kcal – fast dreimal. Dann kam die Zeit für Öl und Gas. Auch hier erhöhte sich der Energiegehalt jedes Kilogramms fossiler Brennstoffe um das Anderthalb- bis Zweifache.

Dampfmaschinen wurden durch Dampfturbinen ersetzt; Mühlräder wurden durch hydraulische Turbinen ersetzt. Dann streckte der Mann seine Hand nach dem spaltbaren Uranatom aus. Die erste Nutzung einer neuen Energieart hatte jedoch tragische Folgen – die nukleare Flamme von Hiroshima im Jahr 1945 verbrannte innerhalb von Minuten 70.000 Menschenherzen.

1954 ging das weltweit erste sowjetische Kernkraftwerk in Betrieb und verwandelte die Kraft des Urans in die Strahlungskraft des elektrischen Stroms. Und es sei darauf hingewiesen, dass ein Kilogramm Uran zwei Millionen Mal mehr Energie enthält als ein Kilogramm des besten Öls.

Es war ein grundlegend neues Feuer, das als physikalisch bezeichnet werden könnte, weil es Physiker waren, die die Prozesse untersuchten, die zur Geburt solch sagenhafter Energiemengen führten.
Uran ist nicht der einzige Kernbrennstoff. Es wird bereits ein leistungsfähigerer Brennstoff verwendet - Wasserstoffisotope.

Leider ist es dem Menschen noch nicht gelungen, die Wasserstoff-Helium-Kernflamme zu bändigen. Er weiß, wie er sein alles brennendes Feuer für einen Moment entzünden kann, indem er die Reaktion in einer Wasserstoffbombe mit einem Blitz einer Uranexplosion in Brand setzt. Aber immer näher sehen Wissenschaftler einen Wasserstoffreaktor, der durch die Verschmelzung von Kernen von Wasserstoffisotopen zu Heliumkernen elektrischen Strom erzeugen wird.

Auch hier wird sich die Energiemenge, die ein Mensch aus jedem Kilogramm Kraftstoff entnehmen kann, fast verzehnfachen. Aber wird dieser Schritt der letzte in der kommenden Geschichte menschlicher Macht über die Naturgewalten sein?

Nein! Ahead - die Beherrschung der Gravitationsform der Energie. Sie ist von Natur aus noch klüger verpackt als selbst die Energie der Wasserstoff-Helium-Fusion. Heute ist es die konzentrierteste Energieform, die ein Mensch überhaupt erahnen kann.

Über den Stand der Wissenschaft hinaus ist dort noch nichts weiter zu sehen. Und obwohl wir zuversichtlich sagen können, dass Kraftwerke für eine Person funktionieren werden, die Gravitationsenergie in elektrischen Strom umwandelt (oder vielleicht in einen Gasstrom, der aus einer Düse eines Strahltriebwerks strömt, oder in die geplante Umwandlung der allgegenwärtigen Atome von Silizium und Sauerstoff in Atome ultraseltener Metalle), können wir noch nichts über die Details eines solchen Kraftwerks (Raketentriebwerk, physikalischer Reaktor) sagen.

Die Kraft der universellen Gravitation am Ursprung der Geburt von Galaxien

Die Kraft der universellen Gravitation ist der Ursprung der Geburt von Galaxien aus prästellarer Materie, davon ist Akademiker V. A. Ambartsumyan überzeugt. Es löscht auch die Sterne aus, die ihre Zeit ausgebrannt haben, nachdem sie den Sternenbrennstoff verbraucht haben, der ihnen bei der Geburt zugeteilt wurde.

Ja, schauen Sie sich um: Alles auf der Erde wird weitgehend von dieser Kraft kontrolliert.

Sie bestimmt den Schichtaufbau unseres Planeten - den Wechsel von Lithosphäre, Hydrosphäre und Atmosphäre. Sie ist es, die eine dicke Schicht aus Luftgasen hält, auf deren Grund und dank derer wir alle existieren.

Gäbe es keine Schwerkraft, würde die Erde sofort aus ihrer Umlaufbahn um die Sonne ausbrechen, und die Erdkugel selbst würde auseinanderfallen, zerrissen von Zentrifugalkräften. Es ist schwierig, etwas zu finden, das nicht bis zu einem gewissen Grad von der Kraft der universellen Gravitation abhängig wäre.

Natürlich konnten die alten Philosophen, sehr aufmerksame Menschen, nicht übersehen, dass ein nach oben geworfener Stein immer wieder zurückkommt. Platon im 4. Jahrhundert v. Chr. erklärte dies damit, dass alle Substanzen des Universums dahin tendieren, wo die meisten ähnlichen Substanzen konzentriert sind: Ein geworfener Stein fällt zu Boden oder geht zu Boden, verschüttetes Wasser sickert in den nächsten Teich oder In einen Fluss, der sich seinen Weg zum Meer bahnt, strömt der Rauch eines Feuers zu seinen verwandten Wolken.

Ein Schüler Platons, Aristoteles, stellte klar, dass alle Körper besondere Eigenschaften von Schwere und Leichtigkeit haben. Schwere Körper - Steine, Metalle - eilen ins Zentrum des Universums, Licht - Feuer, Rauch, Dämpfe - an die Peripherie. Diese Hypothese, die einige der mit der Kraft der universellen Gravitation verbundenen Phänomene erklärt, existiert seit mehr als zweitausend Jahren.

Wissenschaftler über die Schwerkraft

Wahrscheinlich der erste, der die Frage aufwirft Schwerkraft wirklich wissenschaftlich, war das Genie der Renaissance - Leonardo da Vinci. Leonardo verkündete, dass die Gravitation nicht nur für die Erde charakteristisch ist, dass es viele Gravitationszentren gibt. Und er schlug auch vor, dass die Schwerkraft vom Abstand zum Schwerpunkt abhängt.

Die Werke von Copernicus, Galileo, Kepler, Robert Hooke brachten die Idee des Gesetzes der universellen Gravitation immer näher, aber in seiner endgültigen Formulierung ist dieses Gesetz für immer mit dem Namen von Isaac Newton verbunden.

Isaac Newton über die Schwerkraft

Geboren am 4. Januar 1643. Er absolvierte die University of Cambridge, wurde Bachelor, dann - Master of Science.

Alles, was folgt, ist eine unendliche Fülle wissenschaftlicher Arbeiten. Sein Hauptwerk aber sind die 1687 erschienenen „Mathematical Principles of Natural Philosophy“, meist schlicht „Anfänge“ genannt. In ihnen formuliert sich das Große. Wahrscheinlich kennt ihn jeder aus der High School.

Alle Körper werden mit einer Kraft voneinander angezogen, die direkt proportional zum Produkt der Massen dieser Körper und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen ist ...

Einige Bestimmungen dieser Formulierung konnten von Newtons Vorgängern vorweggenommen werden, aber sie wurde noch niemandem vollständig übergeben. Newtons Genialität war erforderlich, um diese Fragmente zu einem einzigen Ganzen zusammenzusetzen, um die Anziehungskraft der Erde auf den Mond und die Sonne – auf das gesamte Planetensystem – auszudehnen.

Aus dem Gesetz der universellen Gravitation leitete Newton alle Bewegungsgesetze der Planeten ab, die zuvor von Kepler entdeckt wurden. Sie waren einfach seine Folgen. Darüber hinaus zeigte Newton, dass nicht nur Keplers Gesetze, sondern auch Abweichungen von diesen Gesetzen (in der Welt von drei oder mehr Körpern) das Ergebnis der universellen Gravitation sind ... Dies war ein großer Triumph der Wissenschaft.

Es schien, dass die Hauptkraft der Natur, die die Welten bewegt, endlich entdeckt und mathematisch beschrieben wurde, die Kraft, der die Moleküle der Luft, die Äpfel und die Sonne unterworfen sind. Riesig, unermesslich groß war der Schritt, den Newton tat.

Der erste Popularisierer der Arbeit eines brillanten Wissenschaftlers, der französische Schriftsteller Francois Marie Arouet, weltberühmt unter dem Pseudonym Voltaire, sagte, Newton habe plötzlich die Existenz eines nach ihm benannten Gesetzes erraten, als er einen fallenden Apfel betrachtete.

Newton selbst hat diesen Apfel nie erwähnt. Und es lohnt sich kaum, heute Zeit mit der Widerlegung dieser schönen Legende zu verschwenden. Und anscheinend hat Newton die große Kraft der Natur durch logisches Denken verstanden. Es ist wahrscheinlich, dass es in das entsprechende Kapitel der "Anfänge" aufgenommen wurde.

Die Schwerkraft beeinflusst den Flug des Kerns

Nehmen wir an, wir hätten auf einem sehr hohen Berg, so hoch, dass seine Spitze bereits aus der Atmosphäre heraus ist, ein gigantisches Artilleriegeschütz aufgestellt. Sein Lauf wurde streng parallel zur Oberfläche des Globus platziert und abgefeuert. Bogen beschreiben Der Kern fällt zu Boden.

Wir erhöhen die Ladung, verbessern die Qualität des Schießpulvers, auf die eine oder andere Weise bringen wir den Kern dazu, sich nach dem nächsten Schuss mit höherer Geschwindigkeit zu bewegen. Der vom Kern beschriebene Bogen wird flacher. Der Kern fällt viel weiter vom Fuß unseres Berges ab.

Wir erhöhen auch die Ladung und schießen. Der Kern fliegt auf einer so sanften Flugbahn, dass er parallel zur Erdoberfläche absinkt. Der Kern kann nicht mehr auf die Erde fallen: Mit der gleichen Geschwindigkeit, mit der er fällt, entkommt die Erde unter ihm. Und nachdem der Ring um unseren Planeten beschrieben wurde, kehrt der Kern zum Ausgangspunkt zurück.

Die Waffe kann in der Zwischenzeit entfernt werden. Immerhin wird der Flug des Kerns um den Globus mehr als eine Stunde dauern. Und dann wird der Kern schnell über die Spitze des Berges hinwegfegen und zu einem neuen Kreis um die Erde fliegen. Fallen, wenn der Kern, wie wir vereinbart haben, keinen Luftwiderstand erfährt, wird er dies niemals können.

Die Kerngeschwindigkeit sollte dabei nahe bei 8 km/sec liegen. Und wenn Sie die Fluggeschwindigkeit des Kerns erhöhen? Es wird zunächst in einem Bogen fliegen, sanfter als die Krümmung der Erdoberfläche, und beginnen, sich von der Erde zu entfernen. Gleichzeitig nimmt seine Geschwindigkeit unter dem Einfluss der Erdanziehungskraft ab.

Und schließlich dreht es sich um und beginnt sozusagen, auf die Erde zurückzufallen, aber es fliegt an ihr vorbei und schließt nicht mehr einen Kreis, sondern eine Ellipse. Der Kern wird sich genau so um die Erde bewegen, wie sich die Erde um die Sonne bewegt, nämlich entlang einer Ellipse, in deren einem Brennpunkt sich das Zentrum unseres Planeten befinden wird.

Wenn wir die Anfangsgeschwindigkeit des Kerns weiter erhöhen, wird die Ellipse gestreckter. Es ist möglich, diese Ellipse so zu dehnen, dass der Kern die Mondumlaufbahn oder noch viel weiter erreicht. Aber bis die Anfangsgeschwindigkeit dieses Kerns 11,2 km/s überschreitet, wird er ein Satellit der Erde bleiben.

Der Kern, der beim Abfeuern eine Geschwindigkeit von über 11,2 km / s erhielt, wird auf einer parabelförmigen Flugbahn für immer von der Erde wegfliegen. Wenn eine Ellipse eine geschlossene Kurve ist, dann ist eine Parabel eine Kurve mit zwei Zweigen, die ins Unendliche gehen. Wenn wir uns entlang einer Ellipse bewegen, egal wie lang sie auch sein mag, werden wir unweigerlich systematisch zum Ausgangspunkt zurückkehren. Wenn wir uns entlang einer Parabel bewegen, werden wir niemals zum Ausgangspunkt zurückkehren.

Aber nachdem er die Erde mit dieser Geschwindigkeit verlassen hat, wird der Kern noch nicht in die Unendlichkeit fliegen können. Die starke Gravitation der Sonne wird ihre Flugbahn krümmen und sich wie die Bahn eines Planeten um sich selbst schließen. Der Kern wird die Schwester der Erde, ein winziger Planet in unserer eigenen Familie von Planeten.

Um den Kern außerhalb des Planetensystems zu lenken, um die Sonnenanziehung zu überwinden, ist es notwendig, ihm eine Geschwindigkeit von mehr als 16,7 km / s mitzuteilen und ihn so zu lenken, dass die Geschwindigkeit der eigenen Bewegung der Erde zu dieser Geschwindigkeit hinzugefügt wird .

Eine Geschwindigkeit von etwa 8 km / s (diese Geschwindigkeit hängt von der Höhe des Berges ab, aus dem unsere Waffe schießt) wird als Kreisgeschwindigkeit bezeichnet, Geschwindigkeiten von 8 bis 11,2 km / s sind elliptisch, von 11,2 bis 16,7 km / s sind parabolisch. und darüber hinaus - befreiende Geschwindigkeiten.

Hier sei ergänzt, dass die angegebenen Werte dieser Geschwindigkeiten nur für die Erde gelten. Wenn wir auf dem Mars leben würden, wäre die Kreisgeschwindigkeit für uns viel einfacher zu erreichen - sie beträgt dort nur etwa 3,6 km / s, und die Parabelgeschwindigkeit beträgt nur etwas mehr als 5 km / s.

Andererseits wäre es viel schwieriger, den Kern vom Jupiter auf einen Weltraumflug zu schicken als von der Erde: Die Kreisgeschwindigkeit auf diesem Planeten beträgt 42,2 km / s, und die Parabelgeschwindigkeit beträgt sogar 61,8 km / s!

Es wäre für die Bewohner der Sonne am schwierigsten, ihre Welt zu verlassen (wenn es eine solche natürlich geben könnte). Die Kreisgeschwindigkeit dieses Riesen sollte 437,6 und die Trenngeschwindigkeit 618,8 km / s betragen!

So Newton Ende des 17. Jahrhunderts, hundert Jahre vor dem ersten Flug des mit warmer Luft gefüllten Heißluftballons der Gebrüder Montgolfier, zweihundert Jahre vor den ersten Flügen des Flugzeugs der Gebrüder Wright, und fast ein Viertel eines Jahrtausends vor dem Start der ersten Flüssigkeitsraketen, wiesen Satelliten und Raumschiffen den Weg zum Himmel.

Die Schwerkraft ist jeder Sphäre inhärent

Mit Hilfe Gesetz der Schwerkraft unbekannte Planeten wurden entdeckt, kosmogonische Hypothesen über den Ursprung des Sonnensystems erstellt. Die Hauptkraft der Natur, die die Sterne, Planeten, Äpfel im Garten und Gasmoleküle in der Atmosphäre kontrolliert, wurde entdeckt und mathematisch beschrieben.

Aber wir kennen den Mechanismus der universellen Gravitation nicht. Die Newtonsche Gravitation erklärt den aktuellen Zustand der Planetenbewegung nicht, sondern stellt ihn visuell dar.

Wir wissen nicht, was die Wechselwirkung aller Körper des Universums verursacht. Und man kann nicht sagen, Newton habe sich für diesen Grund nicht interessiert. Viele Jahre grübelte er über seinen möglichen Mechanismus nach.

Übrigens ist dies in der Tat eine äußerst mysteriöse Kraft. Eine Kraft, die sich über hunderte Millionen Kilometer im All manifestiert, auf den ersten Blick frei von jeglichen materiellen Formationen, mit deren Hilfe man die Wechselwirkungsübertragung erklären könnte.

Newtons Hypothesen

UND Newton zurückgegriffen Hypotheseüber die Existenz eines bestimmten Äthers, der angeblich das gesamte Universum erfüllt. 1675 erklärte er die Anziehungskraft der Erde damit, dass der Äther, der das gesamte Universum erfüllt, in kontinuierlichen Strömen zum Mittelpunkt der Erde strömt, alle Objekte in dieser Bewegung erfasst und eine Gravitationskraft erzeugt. Derselbe Ätherstrom strömt zur Sonne und sorgt, indem er die Planeten und Kometen mitreißt, für ihre elliptischen Bahnen ...

Es war keine sehr überzeugende, wenn auch mathematisch absolut logische Hypothese. Aber jetzt, im Jahr 1679, stellte Newton eine neue Hypothese auf, die den Mechanismus der Schwerkraft erklärt. Diesmal verleiht er dem Äther die Eigenschaft, in der Nähe der Planeten und fern von ihnen eine unterschiedliche Konzentration zu haben. Je weiter vom Zentrum des Planeten entfernt, desto dichter soll der Äther sein. Und es hat die Eigenschaft, alle materiellen Körper aus ihren dichteren Schichten in weniger dichte zu pressen. Und alle Körper werden an die Erdoberfläche gedrückt.

1706 leugnet Newton scharf die Existenz des Äthers. 1717 kommt er noch einmal auf die Hypothese des Herauspressens des Äthers zurück.

Das geniale Gehirn von Newton kämpfte um die Lösung des großen Rätsels und fand es nicht. Dies erklärt solch scharfes Werfen von einer Seite zur anderen. Newton pflegte zu sagen:

Ich mache keine Hypothesen.

Und obwohl dies, wie wir nur verifizieren konnten, nicht ganz stimmt, können wir definitiv etwas anderes feststellen: Newton war in der Lage, Dinge, die unbestreitbar sind, klar von unsteten und kontroversen Hypothesen zu unterscheiden. Und in den Elementen gibt es eine Formel des großen Gesetzes, aber es gibt keinen Versuch, seinen Mechanismus zu erklären.
Der große Physiker hinterließ dieses Rätsel dem Menschen der Zukunft. Er starb 1727.
Es ist bis heute nicht gelöst.

Die Diskussion über die physikalische Essenz des Newtonschen Gesetzes dauerte zwei Jahrhunderte. Und vielleicht würde diese Diskussion nicht den Kern des Gesetzes betreffen, wenn er alle ihm gestellten Fragen genau beantworten würde.

Tatsache ist jedoch, dass sich im Laufe der Zeit herausgestellt hat, dass dieses Gesetz nicht universell ist. Dass es Fälle gibt, in denen er dieses oder jenes Phänomen nicht erklären kann. Lassen Sie uns Beispiele geben.

Die Schwerkraft in Seeligers Berechnungen

Das erste davon ist Seeligers Paradoxon. Seeliger betrachtete das Universum als unendlich und gleichmäßig mit Materie gefüllt und versuchte, gemäß dem Newtonschen Gesetz die universelle Gravitationskraft zu berechnen, die von der gesamten unendlich großen Masse des unendlichen Universums an einem bestimmten Punkt darin erzeugt wird.

Aus rein mathematischer Sicht war das keine leichte Aufgabe. Nachdem Seeliger alle Schwierigkeiten der komplexesten Transformationen überwunden hatte, fand er heraus, dass die gewünschte Kraft der universellen Gravitation proportional zum Radius des Universums ist. Und da dieser Radius gleich unendlich ist, muss die Gravitationskraft unendlich groß sein. Dies sehen wir jedoch in der Praxis nicht. Das bedeutet, dass das Gesetz der universellen Gravitation nicht für das gesamte Universum gilt.

Es sind jedoch auch andere Erklärungen für das Paradoxon möglich. Zum Beispiel können wir annehmen, dass Materie nicht das ganze Universum gleichmäßig ausfüllt, sondern ihre Dichte allmählich abnimmt und schließlich irgendwo ganz weit weg überhaupt keine Materie mehr vorhanden ist. Aber sich ein solches Bild vorzustellen, bedeutet, die Möglichkeit der Existenz des Raums ohne Materie zuzugeben, was im Allgemeinen absurd ist.

Wir können davon ausgehen, dass die Schwerkraft schneller schwächer wird als das Quadrat der Entfernung zunimmt. Dies lässt jedoch Zweifel an der überraschenden Harmonie des Newtonschen Gesetzes aufkommen. Nein, und diese Erklärung befriedigte die Wissenschaftler nicht. Das Paradoxon blieb ein Paradoxon.

Beobachtungen der Merkurbewegung

Eine weitere Tatsache, die Wirkung der universellen Gravitationskraft, die nicht durch das Newtonsche Gesetz erklärt wird, brachte Beobachtung der Bewegung des Merkur- dem Planeten am nächsten. Genaue Berechnungen nach dem Newtonschen Gesetz ergaben, dass sich das Perehel – der Punkt der Ellipse, entlang dessen sich Merkur der Sonne am nächsten bewegt – in 100 Jahren um 531 Bogensekunden verschieben sollte.

Und Astronomen haben herausgefunden, dass diese Verschiebung 573 Bogensekunden entspricht. Auch dieser Überschuss – 42 Bogensekunden – konnte von Wissenschaftlern nicht mit Formeln erklärt werden, die sich aus dem Newtonschen Gesetz ergeben.

Er erklärte sowohl Seeligers Paradoxon als auch die Verschiebung von Merkurs Perhelion und viele andere paradoxe Phänomene und unerklärliche Tatsachen Albert Einstein, einer der größten, wenn nicht der größte Physiker aller Zeiten. Zu den lästigen Kleinigkeiten gehörte die Frage nach ätherischer Wind.

Experimente von Albert Michelson

Diese Frage schien das Problem der Gravitation nicht direkt zu betreffen. Er bezog sich auf Optik, auf Licht. Genauer gesagt zur Definition seiner Geschwindigkeit.

Der dänische Astronom bestimmte als erster die Lichtgeschwindigkeit. Olaf Remmer die Sonnenfinsternis der Jupitermonde beobachten. Dies geschah bereits 1675.

US-amerikanischer Physiker Albert Michelson Ende des 18. Jahrhunderts führte er mit der von ihm konstruierten Apparatur eine Reihe von Lunter irdischen Bedingungen durch.

1927 gab er die Lichtgeschwindigkeit mit 299796 + 4 km/s an, was für damalige Verhältnisse eine hervorragende Genauigkeit war. Aber der Kern der Sache ist ein anderer. 1880 beschloss er, den ätherischen Wind zu untersuchen. Er wollte endlich die Existenz eben jenes Äthers nachweisen, durch dessen Vorhandensein sie sowohl die Übertragung der Gravitationswechselwirkung als auch die Übertragung von Lichtwellen zu erklären versuchten.

Michelson war wahrscheinlich der bemerkenswerteste Experimentator seiner Zeit. Er hatte eine hervorragende Ausrüstung. Und er war sich des Erfolgs fast sicher.

Essenz der Erfahrung

Erfahrung wurde so konzipiert. Die Erde bewegt sich auf ihrer Umlaufbahn mit einer Geschwindigkeit von etwa 30 km/sec.. Bewegt sich durch die Luft. Das bedeutet, dass die Lichtgeschwindigkeit von einer Quelle, die relativ zur Erdbewegung vor dem Empfänger ist, größer sein muss als von einer Quelle, die auf der anderen Seite liegt. Im ersten Fall muss zur Lichtgeschwindigkeit die Geschwindigkeit des ätherischen Windes addiert werden, im zweiten Fall muss die Lichtgeschwindigkeit um diesen Wert abnehmen.

Natürlich beträgt die Geschwindigkeit der Erde auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne nur ein Zehntausendstel der Lichtgeschwindigkeit. Es ist sehr schwierig, einen so kleinen Begriff zu finden, aber Michelson wurde nicht ohne Grund der König der Präzision genannt. Er nutzte eine raffinierte Methode, um den „schwer fassbaren“ Unterschied in der Geschwindigkeit der Lichtstrahlen zu erfassen.

Er teilte den Strahl in zwei gleiche Ströme und richtete sie in zueinander senkrechte Richtungen: entlang des Meridians und entlang der Parallele. Von den Spiegeln reflektiert, kehrten die Strahlen zurück. Wenn der entlang der Parallele verlaufende Strahl den Einfluss des ätherischen Windes erfahren hätte, wenn er dem meridionalen Strahl hinzugefügt wurde, müssten Interferenzstreifen entstanden sein, die Wellen der beiden Strahlen wären in Phase verschoben worden.

Allerdings war es für Michelson schwierig, die Wege beider Strahlen so genau zu messen, dass sie genau gleich waren. Deshalb baute er den Apparat so, dass es keine Interferenzstreifen gab, und drehte ihn dann um 90 Grad.

Aus dem Meridionalstrahl wurde ein Breitenstrahl und umgekehrt. Bei einem ätherischen Wind sollten schwarze und helle Streifen unter dem Okular erscheinen! Aber das waren sie nicht. Vielleicht hat der Wissenschaftler es beim Drehen des Geräts bewegt.

Er hat es mittags aufgebaut und repariert. Immerhin dreht es sich nebenbei auch noch um eine Achse. Und deshalb nimmt der Breitenstrahl zu verschiedenen Tageszeiten eine andere Position relativ zum entgegenkommenden ätherischen Wind ein. Jetzt, wo der Apparat streng stillsteht, kann man sich von der Genauigkeit des Experiments überzeugen.

Es gab wieder keine Interferenzstreifen. Das Experiment wurde viele Male durchgeführt, und Michelson und mit ihm alle Physiker dieser Zeit waren verblüfft. Der ätherische Wind wurde nicht entdeckt! Das Licht reiste in alle Richtungen mit der gleichen Geschwindigkeit!

Niemand konnte sich das erklären. Michelson wiederholte das Experiment immer wieder, verbesserte die Ausrüstung und erreichte schließlich eine fast unglaubliche Messgenauigkeit, eine Größenordnung größer als für den Erfolg des Experiments erforderlich war. Und wieder nichts!

Experimente von Albert Einstein

Der nächste große Schritt hinein Kenntnis der Schwerkraft tat Albert Einstein.
Albert Einstein wurde einmal gefragt:

Wie sind Sie zu Ihrer speziellen Relativitätstheorie gekommen? Unter welchen Umständen kam Ihnen eine geniale Idee? Der Wissenschaftler antwortete: „Mir kam es immer so vor.

Vielleicht wollte er nicht offen sein, vielleicht wollte er den lästigen Gesprächspartner loswerden. Aber es ist schwer vorstellbar, dass Einsteins Vorstellung von den Zusammenhängen zwischen Zeit, Raum und Geschwindigkeit angeboren war.

Nein, natürlich, zuerst war da eine blitzhelle Ahnung. Dann begann die Entwicklung. Nein, es gibt keine Widersprüche zu bekannten Phänomenen. Und dann erschienen diese fünf Seiten voller Formeln, die in einer physischen Zeitschrift veröffentlicht wurden. Seiten, die eine neue Ära der Physik eröffneten.

Stellen Sie sich ein Raumschiff vor, das durch den Weltraum fliegt. Wir warnen Sie sofort: Das Raumschiff ist sehr eigenartig, von der Art, über die Sie in Science-Fiction-Geschichten nicht gelesen haben. Seine Länge beträgt 300.000 Kilometer und seine Geschwindigkeit beträgt, sagen wir, 240.000 km / s. Und dieses Raumschiff fliegt an einer der Zwischenplattformen im Weltraum vorbei, ohne daran anzuhalten. Mit voller Geschwindigkeit.

Einer der Passagiere steht mit einer Uhr auf dem Deck des Raumschiffs. Und Sie und ich, Leser, stehen auf einer Plattform - ihre Länge muss der Größe eines Raumschiffs entsprechen, dh 300.000 Kilometer, sonst kann sie sich nicht daran halten. Und wir haben auch eine Uhr in unseren Händen.

Wir bemerken, dass in dem Moment, als der Bug des Raumschiffs die hintere Kante unserer Plattform einholte, eine Laterne darauf aufblitzte und den Raum um sie herum erleuchtete. Eine Sekunde später erreichte ein Lichtstrahl die Vorderkante unserer Plattform. Daran zweifeln wir nicht, denn wir kennen die Lichtgeschwindigkeit, und es ist uns gelungen, den entsprechenden Moment auf der Uhr genau zu lokalisieren. Und auf einem Raumschiff...

Aber auch das Raumschiff flog auf den Lichtstrahl zu. Und wir haben ziemlich genau gesehen, dass das Licht sein Heck in dem Moment beleuchtete, als es sich ungefähr in der Mitte der Plattform befand. Wir haben definitiv gesehen, dass der Lichtstrahl keine 300.000 Kilometer vom Bug bis zum Heck des Schiffes zurückgelegt hat.

Aber die Passagiere an Deck des Raumschiffs sind sich einer anderen Sache sicher. Sie sind sich sicher, dass ihr Strahl die gesamte Strecke vom Bug bis zum Heck von 300.000 Kilometern zurückgelegt hat. Schließlich verbrachte er eine ganze Sekunde damit. Auch sie haben es absolut genau auf ihren Uhren festgehalten. Und wie könnte es anders sein: Die Lichtgeschwindigkeit hängt schließlich nicht von der Geschwindigkeit der Quelle ab ...

Wie so? Wir sehen eine Sache von einer festen Plattform und eine andere auf dem Deck eines Raumschiffs? Was ist los?

Einsteins Relativitätstheorie

Es sollte sofort bemerkt werden: Einsteins Relativitätstheorie auf den ersten blick widerspricht es absolut unserer etablierten vorstellung vom aufbau der welt. Wir können sagen, dass es auch dem gesunden Menschenverstand widerspricht, wie wir es gewohnt sind, es zu präsentieren. Dies ist in der Geschichte der Wissenschaft viele Male passiert.

Aber die Entdeckung der Sphärizität der Erde widersprach dem gesunden Menschenverstand. Wie können Menschen auf der anderen Seite leben und nicht in den Abgrund stürzen?

Für uns ist die Sphärizität der Erde eine unbestrittene Tatsache, und aus der Sicht des gesunden Menschenverstands ist jede andere Annahme bedeutungslos und wild. Aber treten Sie von Ihrer Zeit zurück, stellen Sie sich das erste Auftreten dieser Idee vor, und Sie werden verstehen, wie schwierig es wäre, sie zu akzeptieren.

Nun, war es einfacher zuzugeben, dass die Erde nicht bewegungslos ist, sondern Dutzende Male schneller als eine Kanonenkugel auf ihrer Bahn fliegt?

All dies waren Wracks des gesunden Menschenverstandes. Daher beziehen sich moderne Physiker nie darauf.

Nun zurück zur speziellen Relativitätstheorie. Die Welt erkannte sie zum ersten Mal im Jahr 1905 anhand eines Artikels, der von einem wenig bekannten Namen – Albert Einstein – unterzeichnet wurde. Und er war damals erst 26 Jahre alt.

Aus diesem Paradoxon machte Einstein eine sehr einfache und logische Annahme: Aus Sicht eines Beobachters auf dem Bahnsteig ist in einem fahrenden Auto weniger Zeit vergangen, als Ihre Armbanduhr gemessen hat. Im Auto verlangsamte sich die Zeit im Vergleich zur Zeit auf der stationären Plattform.

Ganz erstaunliche Dinge folgten logisch aus dieser Annahme. Es hat sich herausgestellt, dass eine Person, die mit der Straßenbahn zur Arbeit fährt, im Vergleich zu einem Fußgänger, der den gleichen Weg geht, nicht nur durch die Geschwindigkeit Zeit spart, sondern für ihn auch langsamer fährt.

Versuchen Sie jedoch nicht, sich auf diese Weise die ewige Jugend zu bewahren: Selbst wenn Sie Kutscher werden und ein Drittel Ihres Lebens in einer Straßenbahn verbringen, werden Sie in 30 Jahren kaum mehr als eine Millionstel Sekunde gewinnen. Damit sich der Zeitgewinn bemerkbar macht, ist es notwendig, sich mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit fortzubewegen.

Es stellt sich heraus, dass sich die Zunahme der Geschwindigkeit von Körpern in ihrer Masse widerspiegelt. Je näher die Geschwindigkeit eines Körpers an der Lichtgeschwindigkeit liegt, desto größer ist seine Masse. Bei der Geschwindigkeit eines Körpers gleich der Lichtgeschwindigkeit ist seine Masse gleich unendlich, das heißt, er ist größer als die Masse der Erde, der Sonne, der Galaxie, unseres gesamten Universums ... So viel Masse kann in einem einfachen Kopfsteinpflaster konzentriert werden und es auf Geschwindigkeit beschleunigen
Sveta!

Dies bedeutet eine Einschränkung, die es keinem materiellen Körper erlaubt, eine Geschwindigkeit zu entwickeln, die der Lichtgeschwindigkeit entspricht. Denn mit zunehmender Masse wird es immer schwieriger, sie zu dispergieren. Und eine unendliche Masse kann durch keine Kraft bewegt werden.

Die Natur hat jedoch für eine ganze Klasse von Teilchen eine sehr wichtige Ausnahme von diesem Gesetz gemacht. Zum Beispiel für Photonen. Sie können sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen. Genauer gesagt können sie sich mit keiner anderen Geschwindigkeit bewegen. Es ist undenkbar, sich ein bewegungsloses Photon vorzustellen.

Im Ruhezustand hat es keine Masse. Außerdem haben Neutrinos keine Ruhemasse, und sie sind auch dazu verdammt, mit der in unserem Universum maximal möglichen Geschwindigkeit zu einem ewigen ungebremsten Flug durch den Weltraum zu fliegen, ohne das Licht zu überholen und mit ihm Schritt zu halten.

Ist nicht jede der von uns aufgezählten Konsequenzen der speziellen Relativitätstheorie überraschend, paradox! Und jedes widerspricht natürlich dem "gesunden Menschenverstand"!

Aber hier ist das Interessante: Nicht in ihrer konkreten Form, sondern als breite philosophische Position wurden all diese erstaunlichen Konsequenzen von den Begründern des dialektischen Materialismus vorhergesagt. Was sagen diese Implikationen aus? Über die Verbindungen, die Energie und Masse, Masse und Geschwindigkeit, Geschwindigkeit und Zeit, Geschwindigkeit und Länge eines sich bewegenden Objekts miteinander verbinden …

Einsteins Entdeckung der gegenseitigen Abhängigkeit, wie Zement (mehr:), verbindende Bewehrung oder Grundsteine, verband Dinge und Phänomene, die zuvor unabhängig voneinander erschienen, und schuf das Fundament, auf dem es zum ersten Mal in der Geschichte der Wissenschaft war möglich, ein harmonisches Gebäude zu bauen. Dieses Gebäude ist eine Darstellung dessen, wie unser Universum funktioniert.

Aber zuerst ein paar Worte zur Allgemeinen Relativitätstheorie, die ebenfalls von Albert Einstein geschaffen wurde.

Dieser Name – Allgemeine Relativitätstheorie – entspricht nicht ganz dem Inhalt der Theorie, die diskutiert werden soll. Es stellt eine gegenseitige Abhängigkeit zwischen Raum und Materie her. Anscheinend wäre es richtiger, es zu nennen Raum-Zeit-Theorie, oder Theorie der Schwerkraft.

Aber dieser Name ist so eng mit Einsteins Theorie verwachsen, dass selbst die Frage nach einem Ersatz für viele Wissenschaftler unanständig erscheint.

Die allgemeine Relativitätstheorie stellte die gegenseitige Abhängigkeit zwischen Materie und der sie enthaltenden Zeit und dem Raum fest. Es stellte sich heraus, dass Raum und Zeit nicht nur nicht getrennt von Materie vorstellbar sind, sondern ihre Eigenschaften auch von der sie erfüllenden Materie abhängen.

Ausgangspunkt der Diskussion

Daher kann man nur spezifizieren Ausgangspunkt der Diskussion und einige wichtige Schlussfolgerungen ziehen.

Zu Beginn der Weltraumreise zerstörte eine unerwartete Katastrophe die Bibliothek, den Filmfundus und andere Gedächtnisspeicher, die Erinnerung an Menschen, die durch den Weltraum flogen. Und die Natur des heimischen Planeten gerät im Wandel der Jahrhunderte in Vergessenheit. Sogar das Gesetz der universellen Gravitation ist vergessen, denn die Rakete fliegt im intergalaktischen Raum, wo sie fast nicht zu spüren ist.

Die Schiffsmotoren funktionieren jedoch hervorragend, der Energievorrat in den Batterien ist praktisch unbegrenzt. Die meiste Zeit bewegt sich das Schiff durch Trägheit, und seine Bewohner sind an Schwerelosigkeit gewöhnt. Aber manchmal schalten sie die Motoren an und verlangsamen oder beschleunigen die Bewegung des Schiffes. Wenn Strahldüsen mit einer farblosen Flamme ins Leere lodern und sich das Schiff beschleunigt bewegt, fühlen die Bewohner, dass ihre Körper schwer werden, sie sind gezwungen, um das Schiff herumzugehen und nicht durch die Korridore zu fliegen.

Und jetzt ist der Flug kurz vor dem Abschluss. Das Schiff fliegt auf einen der Sterne zu und fällt in die Umlaufbahnen des am besten geeigneten Planeten. Die Raumschiffe gehen hinaus, gehen auf frischem grünen Boden und erleben ständig das gleiche Gefühl der Schwere, das aus der Zeit bekannt ist, als sich das Schiff mit beschleunigter Geschwindigkeit bewegte.

Aber der Planet bewegt sich gleichmäßig. Es kann ihnen nicht mit einer konstanten Beschleunigung von 9,8 m/s2 entgegenfliegen! Und sie haben die erste Annahme, dass das Gravitationsfeld (Schwerkraft) und die Beschleunigung die gleiche Wirkung haben und vielleicht eine gemeinsame Natur haben.

Keiner unserer irdischen Zeitgenossen befand sich auf einem so langen Flug, aber viele Menschen spürten das Phänomen der „Beschwerung“ und „Erleichterung“ ihres Körpers. Bereits ein gewöhnlicher Fahrstuhl, wenn er sich beschleunigt bewegt, erzeugt dieses Gefühl. Beim Abstieg spüren Sie einen plötzlichen Gewichtsverlust, beim Aufstieg hingegen drückt der Boden stärker als sonst auf Ihre Beine.

Aber ein Gefühl beweist gar nichts. Immerhin versuchen uns Empfindungen davon zu überzeugen, dass sich die Sonne am Himmel um die bewegungslose Erde bewegt, dass alle Sterne und Planeten gleich weit von uns entfernt sind, am Firmament usw.

Wissenschaftler unterzogen Empfindungen einer experimentellen Überprüfung. Sogar Newton dachte über die seltsame Identität der beiden Phänomene nach. Er versuchte, ihnen numerische Merkmale zu geben. Nachdem er die Gravitation und gemessen hatte, war er überzeugt, dass ihre Werte immer genau gleich sind.

Aus welchen Materialien auch immer er die Pendel der Pilotanlage fertigte: aus Silber, Blei, Glas, Salz, Holz, Wasser, Gold, Sand, Weizen. Das Ergebnis war das gleiche.

Grundsatz der Äquivalenz, von der wir sprechen, ist die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie, obwohl die moderne Interpretation der Theorie dieses Prinzip nicht mehr benötigt. Unter Auslassung der mathematischen Ableitungen, die sich aus diesem Prinzip ergeben, gehen wir direkt zu einigen Konsequenzen der allgemeinen Relativitätstheorie über.

Das Vorhandensein großer Materiemassen wirkt sich stark auf den umgebenden Raum aus. Es führt zu solchen Veränderungen darin, die man als räumliche Inhomogenitäten definieren kann. Diese Inhomogenitäten lenken die Bewegung aller Massen, die sich in der Nähe des anziehenden Körpers befinden.

Greifen Sie normalerweise auf eine solche Analogie zurück. Stellen Sie sich eine Leinwand vor, die straff auf einem Rahmen parallel zur Erdoberfläche gespannt ist. Legen Sie ein schweres Gewicht darauf. Das wird unsere große anziehende Masse sein. Sie wird natürlich die Leinwand biegen und in einer Nische landen. Rollen Sie nun die Kugel so über diese Leinwand, dass ein Teil ihrer Bahn neben der anziehenden Masse liegt. Je nachdem, wie der Ball gestartet wird, sind drei Optionen möglich.

1. Der Ball fliegt weit genug aus der Aussparung heraus, die durch die Durchbiegung der Leinwand entsteht, und ändert seine Bewegung nicht.
2. Der Ball berührt die Aussparung und die Linien seiner Bewegung biegen sich in Richtung der anziehenden Masse.
3. Die Kugel fällt in dieses Loch, kommt nicht mehr heraus und macht ein oder zwei Umdrehungen um die Gravitationsmasse.

Ist es nicht wahr, dass die dritte Option sehr schön das Einfangen eines fremden Körpers durch einen Stern oder Planeten modelliert, der achtlos in ihr Anziehungsfeld geflogen ist?

Und der zweite Fall ist die Biegung der Flugbahn eines Körpers, der mit einer Geschwindigkeit fliegt, die größer ist als die mögliche Fanggeschwindigkeit! Der erste Fall ähnelt dem Fliegen außerhalb der praktischen Reichweite des Gravitationsfeldes. Ja, es ist praktisch, denn theoretisch ist das Gravitationsfeld unbegrenzt.

Das ist natürlich eine sehr distanzierte Analogie, vor allem weil sich niemand die Auslenkung unseres dreidimensionalen Raums wirklich vorstellen kann. Was die physikalische Bedeutung dieser Durchbiegung oder Krümmung ist, wie sie oft sagen, weiß niemand.

Aus der allgemeinen Relativitätstheorie folgt, dass sich ein materieller Körper in einem Gravitationsfeld nur entlang gekrümmter Linien bewegen kann. Nur in besonderen Sonderfällen geht die Kurve in eine Gerade über.

Auch der Lichtstrahl gehorcht dieser Regel. Schließlich besteht es aus Photonen, die beim Flug eine bestimmte Masse haben. Und das Gravitationsfeld wirkt auf ihn ebenso ein wie auf ein Molekül, einen Asteroiden oder einen Planeten.

Eine weitere wichtige Schlussfolgerung ist, dass das Gravitationsfeld auch den Lauf der Zeit verändert. In der Nähe einer großen anziehenden Masse, in einem von ihr erzeugten starken Gravitationsfeld, sollte die Zeit langsamer vergehen als von ihr entfernt.

Sie sehen, und die allgemeine Relativitätstheorie ist voller paradoxer Schlussfolgerungen, die unsere Vorstellungen vom „gesunden Menschenverstand“ immer wieder auf den Kopf stellen können!

Gravitationskollaps

Lassen Sie uns über ein erstaunliches Phänomen kosmischer Natur sprechen - über den Gravitationskollaps (katastrophale Kompression). Dieses Phänomen tritt in gigantischen Materieansammlungen auf, wo die Gravitationskräfte so enorme Größenordnungen erreichen, dass keine anderen in der Natur vorhandenen Kräfte ihnen widerstehen können.

Erinnern Sie sich an Newtons berühmte Formel: Je größer die Schwerkraft, desto kleiner das Quadrat des Abstands zwischen Gravitationskörpern. Je dichter also die materielle Formation wird, je kleiner sie wird, je schneller die Gravitationskräfte zunehmen, desto unvermeidlicher ist ihre zerstörerische Umarmung.

Es gibt eine raffinierte Technik, mit der die Natur mit der scheinbar grenzenlosen Verdichtung von Materie zu kämpfen hat. Dazu stoppt es im Wirkungsbereich übergroßer Gravitationskräfte den Lauf der Zeit selbst, und die gefesselten Massen der Materie werden sozusagen von unserem Universum abgeschaltet, in einem seltsamen lethargischen Traum erstarrt.

Das erste dieser „schwarzen Löcher“ des Kosmos wurde vermutlich bereits entdeckt. Nach der Annahme der sowjetischen Wissenschaftler O. Kh. Huseynov und A. Sh. Novruzova ist es das Gemini-Delta - ein Doppelstern mit einer unsichtbaren Komponente.

Die sichtbare Komponente hat eine Masse von 1,8 Sonnenstrahlen, und ihr unsichtbarer „Partner“ sollte Berechnungen zufolge viermal schwerer sein als die sichtbare. Aber es gibt keine Spuren davon: Es ist unmöglich, die erstaunlichste Schöpfung der Natur, das "Schwarze Loch", zu sehen.

Der sowjetische Wissenschaftler Professor K.P. Stanjukowitsch, wie man so sagt, „auf der Spitze einer Feder“, zeigte durch rein theoretische Konstruktionen, dass die Teilchen der „gefrorenen Materie“ sehr unterschiedlich groß sein können.

• Seine gigantischen Formationen sind möglich, ähnlich wie Quasare, die kontinuierlich so viel Energie ausstrahlen, wie alle 100 Milliarden Sterne unserer Galaxie ausstrahlen.
• Es sind viel bescheidenere Klumpen möglich, die nur wenigen Sonnenmassen entsprechen. Sowohl diese als auch andere Objekte können selbst aus gewöhnlicher, nicht „schlafender“ Materie entstehen.
• Und Formationen einer ganz anderen Klasse sind möglich, die in ihrer Masse den Elementarteilchen entsprechen.

Damit sie entstehen, ist es notwendig, die Materie, die sie ausmacht, zunächst einem gigantischen Druck auszusetzen und sie in die Grenzen der Schwarzschild-Sphäre zu treiben – einer Sphäre, in der die Zeit für einen externen Beobachter vollständig stehen bleibt. Und selbst wenn danach der Druck sogar weggenommen wird, werden die Teilchen, für die die Zeit stehen geblieben ist, unabhängig von unserem Universum weiter existieren.

Plankeons

Plankeons sind eine ganz besondere Klasse von Partikeln. Sie besitzen laut K. P. Stanyukovich eine äußerst interessante Eigenschaft: Sie tragen Materie in unveränderter Form in sich, so wie sie es vor Millionen und Milliarden von Jahren war. Beim Blick ins Innere des Plankeons konnten wir Materie so sehen, wie sie zur Zeit der Geburt unseres Universums war. Nach theoretischen Berechnungen gibt es im Universum etwa 1080 Plankeons, ungefähr ein Plankeon in einem Raumwürfel mit einer Seitenlänge von 10 Zentimetern. Übrigens wurde zur gleichen Zeit wie Stanyukovich und (unabhängig von ihm) die Hypothese der Plankeons von Akademiker M.A. Markov aufgestellt. Nur Markov gab ihnen einen anderen Namen - Maximons.

Spezielle Eigenschaften von Plankeons lassen sich auch nutzen, um teils paradoxe Umwandlungen von Elementarteilchen zu erklären. Es ist bekannt, dass beim Zusammenstoß zweier Teilchen niemals Bruchstücke entstehen, sondern andere Elementarteilchen entstehen. Das ist wirklich erstaunlich: In der gewöhnlichen Welt werden wir beim Zerbrechen einer Vase niemals ganze Tassen oder sogar Rosetten bekommen. Aber nehmen Sie an, dass es in den Tiefen jedes Elementarteilchens ein Plankeon gibt, ein oder mehrere und manchmal viele Plankeons.

Im Moment der Partikelkollision öffnet sich der fest verschlossene "Beutel" des Plankeons leicht, einige Partikel "fallen" hinein und "springen" anstatt diejenigen zu "herausspringen", von denen wir glauben, dass sie während der Kollision entstanden sind. Gleichzeitig wird das Plankeon als fleißiger Buchhalter für alle „Erhaltungsgesetze“ sorgen, die in der Welt der Elementarteilchen verabschiedet wurden.
Nun, was hat der Mechanismus der universellen Gravitation damit zu tun?

„Verantwortlich“ für die Gravitation sind nach der Hypothese von K. P. Stanyukovich winzige Teilchen, die sogenannten Gravitonen, die kontinuierlich von Elementarteilchen ausgesandt werden. Gravitonen sind so viel kleiner als letztere, wie ein Staubkörnchen, das in einem Sonnenstrahl tanzt, kleiner ist als die Erdkugel.

Die Strahlung von Gravitonen gehorcht einer Reihe von Gesetzmäßigkeiten. Insbesondere sind sie leichter in diese Region des Weltraums zu fliegen. Die weniger Gravitonen enthält. Das bedeutet, wenn zwei Himmelskörper im Weltraum sind, strahlen beide Gravitonen überwiegend „nach außen“ aus, in einander entgegengesetzte Richtungen. Dadurch entsteht ein Impuls, der die Körper dazu bringt, sich zu nähern, sich anzuziehen.

Obwohl die Schwerkraft die schwächste Wechselwirkung zwischen Objekten im Universum ist, ist ihre Bedeutung in der Physik und Astronomie enorm, da sie in der Lage ist, physische Objekte in jeder Entfernung im Weltraum zu beeinflussen.

Wenn Sie sich für Astronomie interessieren, haben Sie wahrscheinlich über die Frage nachgedacht, was ein solches Konzept wie Schwerkraft oder das Gesetz der universellen Gravitation ist. Die Schwerkraft ist eine universelle grundlegende Wechselwirkung zwischen allen Objekten im Universum.

Die Entdeckung des Gravitationsgesetzes wird dem berühmten englischen Physiker Isaac Newton zugeschrieben. Wahrscheinlich kennen viele von Ihnen die Geschichte eines Apfels, der einem berühmten Wissenschaftler auf den Kopf fiel. Wenn Sie jedoch tief in die Geschichte blicken, können Sie sehen, dass Philosophen und Wissenschaftler der Antike, zum Beispiel Epikur, lange vor seiner Ära über das Vorhandensein der Schwerkraft nachgedacht haben. Dennoch war es Newton, der als erster die Gravitationswechselwirkung zwischen physischen Körpern im Rahmen der klassischen Mechanik beschrieb. Seine Theorie wurde von einem anderen berühmten Wissenschaftler entwickelt - Albert Einstein, der in seiner allgemeinen Relativitätstheorie den Einfluss der Schwerkraft im Weltraum sowie ihre Rolle im Raum-Zeit-Kontinuum genauer beschrieb.

Das Newtonsche Gravitationsgesetz besagt, dass die Anziehungskraft zwischen zwei durch einen Abstand getrennten Massenpunkten umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands und direkt proportional zu beiden Massen ist. Die Schwerkraft ist weitreichend. Das heißt, unabhängig davon, wie sich ein Körper mit Masse bewegt, hängt sein Gravitationspotential in der klassischen Mechanik ausschließlich von der Position dieses Objekts zu einem bestimmten Zeitpunkt ab. Je größer die Masse eines Objekts ist, desto größer ist sein Gravitationsfeld – desto stärker ist die Gravitationskraft, die es hat. Solche kosmischen Objekte wie Galaxien, Sterne und Planeten haben die größte Anziehungskraft und dementsprechend ziemlich starke Gravitationsfelder.

Schwerkraftfelder

Gravitationsfeld der Erde

Das Gravitationsfeld ist der Abstand, innerhalb dessen die Gravitationswechselwirkung zwischen Objekten im Universum stattfindet. Je größer die Masse eines Objekts ist, desto stärker ist sein Gravitationsfeld – desto deutlicher ist sein Einfluss auf andere physische Körper innerhalb eines bestimmten Raums. Das Gravitationsfeld eines Objekts ist potentiell. Die Essenz der vorherigen Aussage ist, dass, wenn wir die potentielle Anziehungsenergie zwischen zwei Körpern einführen, sie sich nicht ändert, nachdem sich letztere entlang einer geschlossenen Kontur bewegt haben. Daraus ergibt sich ein weiterer berühmter Erhaltungssatz der Summe aus potentieller und kinetischer Energie in einem geschlossenen Kreislauf.

In der materiellen Welt ist das Gravitationsfeld von großer Bedeutung. Es wird von allen materiellen Objekten im Universum besessen, die Masse haben. Das Gravitationsfeld kann nicht nur Materie, sondern auch Energie beeinflussen. Durch den Einfluss der Gravitationsfelder von so großen Weltraumobjekten wie Schwarzen Löchern, Quasaren und supermassereichen Sternen entstehen Sonnensysteme, Galaxien und andere astronomische Haufen, die sich durch eine logische Struktur auszeichnen.

Neueste wissenschaftliche Daten zeigen, dass der berühmte Effekt der Expansion des Universums auch auf den Gesetzen der gravitativen Wechselwirkung beruht. Insbesondere die Expansion des Universums wird durch starke Gravitationsfelder erleichtert, sowohl kleine als auch seine größten Objekte.

Gravitationsstrahlung in einem binären System

Gravitationsstrahlung oder Gravitationswelle ist ein Begriff, der erstmals von dem berühmten Wissenschaftler Albert Einstein in die Physik und Kosmologie eingeführt wurde. Gravitationsstrahlung in der Gravitationstheorie wird durch die Bewegung materieller Objekte mit variabler Beschleunigung erzeugt. Bei der Beschleunigung des Objekts „bricht“ die Gravitationswelle gewissermaßen davon ab, was zu Schwankungen des Gravitationsfeldes im umgebenden Raum führt. Dies wird als Gravitationswelleneffekt bezeichnet.

Obwohl Gravitationswellen von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie sowie anderen Gravitationstheorien vorhergesagt werden, wurden sie nie direkt nachgewiesen. Dies liegt vor allem an ihrer extremen Kleinheit. Es gibt jedoch Indizien in der Astronomie, die diesen Effekt bestätigen können. So lässt sich am Beispiel der Annäherung von Doppelsternen die Wirkung einer Gravitationswelle beobachten. Beobachtungen bestätigen, dass die Annäherungsgeschwindigkeit von Doppelsternen in gewissem Maße vom Energieverlust dieser Weltraumobjekte abhängt, der vermutlich für Gravitationsstrahlung aufgewendet wird. Mit Hilfe einer neuen Generation von Advanced LIGO- und VIRGO-Teleskopen werden Wissenschaftler diese Hypothese in naher Zukunft zuverlässig bestätigen können.

In der modernen Physik gibt es zwei Konzepte der Mechanik: klassische und Quantenmechanik. Die Quantenmechanik wurde erst vor relativ kurzer Zeit entwickelt und unterscheidet sich grundlegend von der klassischen Mechanik. In der Quantenmechanik haben Objekte (Quanten) keine bestimmten Orte und Geschwindigkeiten, hier basiert alles auf Wahrscheinlichkeit. Das heißt, ein Objekt kann zu einem bestimmten Zeitpunkt einen bestimmten Platz im Raum einnehmen. Wohin er sich als nächstes bewegen wird, lässt sich nicht zuverlässig bestimmen, sondern nur mit hoher Wahrscheinlichkeit.

Ein interessanter Effekt der Schwerkraft ist, dass sie das Raum-Zeit-Kontinuum krümmen kann. Einsteins Theorie besagt, dass im Raum um ein Energiebündel oder eine beliebige materielle Substanz herum die Raumzeit gekrümmt ist. Dementsprechend ändert sich die Flugbahn von Partikeln, die unter den Einfluss des Gravitationsfeldes dieser Substanz fallen, was es ermöglicht, die Flugbahn ihrer Bewegung mit hoher Wahrscheinlichkeit vorherzusagen.

Theorien der Schwerkraft

Heute kennen Wissenschaftler über ein Dutzend verschiedener Gravitationstheorien. Sie werden in klassische und alternative Theorien unterteilt. Der berühmteste Vertreter der ersteren ist die klassische Gravitationstheorie von Isaac Newton, die der berühmte britische Physiker bereits 1666 erfunden hat. Sein Wesen liegt darin, dass ein massiver Körper in der Mechanik ein Gravitationsfeld um sich herum erzeugt, das kleinere Objekte an sich zieht. Letztere haben wiederum ein Gravitationsfeld, wie alle anderen materiellen Objekte im Universum.

Die nächste populäre Gravitationstheorie wurde Anfang des 20. Jahrhunderts von dem weltberühmten deutschen Wissenschaftler Albert Einstein erfunden. Einstein gelang es, die Schwerkraft als Phänomen genauer zu beschreiben und ihre Wirkung nicht nur in der klassischen Mechanik, sondern auch in der Quantenwelt zu erklären. Seine allgemeine Relativitätstheorie beschreibt die Fähigkeit einer solchen Kraft wie der Schwerkraft, das Raum-Zeit-Kontinuum sowie die Flugbahn von Elementarteilchen im Raum zu beeinflussen.

Unter den alternativen Gravitationstheorien ist die relativistische Theorie, die von unserem Landsmann, dem berühmten Physiker A.A. Logunow. Im Gegensatz zu Einstein argumentierte Logunov, dass die Schwerkraft kein geometrisches, sondern ein reales, ziemlich starkes physikalisches Kraftfeld ist. Unter den alternativen Gravitationstheorien sind auch skalare, bimetrische, quasi-lineare und andere bekannt.

1. Für Menschen, die im Weltraum waren und zur Erde zurückgekehrt sind, ist es zunächst ziemlich schwierig, sich an die Kraft der Gravitation unseres Planeten zu gewöhnen. Manchmal dauert es mehrere Wochen.
2. Es ist erwiesen, dass der menschliche Körper im Zustand der Schwerelosigkeit bis zu 1 % der Knochenmarkmasse pro Monat verlieren kann.
3. Unter den Planeten hat Mars die geringste Anziehungskraft im Sonnensystem und Jupiter die größte.
4. Die bekannten Salmonellenbakterien, die Verursacher von Darmerkrankungen sind, verhalten sich im Zustand der Schwerelosigkeit aktiver und können dem menschlichen Körper viel mehr Schaden zufügen.
5. Unter allen bekannten astronomischen Objekten im Universum haben Schwarze Löcher die größte Gravitationskraft. Ein schwarzes Loch von der Größe eines Golfballs könnte die gleiche Gravitationskraft haben wie unser gesamter Planet.
6. Die Schwerkraft auf der Erde ist nicht in allen Ecken unseres Planeten gleich. In der Region Hudson Bay in Kanada ist sie beispielsweise niedriger als in anderen Regionen der Welt.

Wie eine Figur aus den sowjetischen Filmklassikern zu sagen pflegte: „Ist es nicht an der Zeit, meine Freunde, dass wir es mit William Isaac aufnehmen, verstehst du, äh, unser Shakespeare und Newton?“

Ich denke, es ist an der Zeit.

Newton gilt als einer der größten wissenschaftlichen Köpfe der Menschheitsgeschichte. Es waren die „Mathematischen Prinzipien der Naturphilosophie“, die den Grundstein für die „wissenschaftliche Weltanschauung“ legten, die sich allmählich zu einem militanten Materialismus entwickelte, der für ganze Jahrhunderte zur Grundlage des wissenschaftlichen Paradigmas wurde.

Das Recht auf die Einzigartigkeit der Wahrheit wurde durch "genaues Wissen" über die Phänomene der umgebenden Welt argumentiert. Isaac Newtons Gesetz der universellen Gravitation wurde zur Grundlage dieses höchst "unumkehrbaren, exakten Wissens". Das ist es auf der Grundlage, die wir treffen werden! - Zeigen wir, dass es in der Natur tatsächlich kein Gravitationsgesetz gibt und das gesamte Gebäude der modernen Physik nicht einmal auf Sand, sondern auf einem Sumpf gebaut ist.

Um die Widersprüchlichkeit von Newtons Hypothese über die gegenseitige Anziehung von Materie zu demonstrieren, genügt eine einzige Ausnahme. Wir werden ein paar geben und mit dem offensichtlichsten und am einfachsten zu überprüfenden beginnen – mit der Bewegung des Mondes in seiner Umlaufbahn. Formeln kennt jeder der Oberstufe natürlich, und die Berechnung steht dem Fünftklässler zur Verfügung. Die Daten für die Berechnung können zumindest Wikipedia entnommen und dann mit wissenschaftlichen Nachschlagewerken verglichen werden.

Nach dem Gesetz beruht die Bewegung von Himmelskörpern in Umlaufbahnen auf der Anziehungskraft zwischen den Massen der Körper und der Geschwindigkeit der Körper relativ zueinander. Sehen wir uns also an, wohin die Resultierende der Anziehungskräfte von Erde und Sonne gerichtet ist, die in dem Moment auf den Mond wirkt, wenn der Mond zwischen Erde und Sonne fliegt (zumindest im Moment einer Sonnenfinsternis).

Die Anziehungskraft wird, wie Sie wissen, durch die Formel bestimmt:

G - Gravitationskonstante

m, M - Körpermassen

R - Abstand zwischen Körpern

Aus Nachschlagewerken entnehmen:

Gravitationskonstante, gleich ungefähr 6,6725 × 10 −11 m³ / (kg s²).

Masse des Mondes - 7,3477 × 10 22 kg

Masse der Sonne - 1,9891 × 10 30 kg

Masse der Erde - 5,9737 × 10 24 kg

Entfernung zwischen Erde und Mond = 380.000.000 m

Abstand zwischen Mond und Sonne = 149.000.000.000 m

Setzen wir diese Daten in die Formel ein, erhalten wir:

Anziehungskraft zwischen Erde und Mond = 6,6725×10 - 11 x 7,3477 x 10 22 x 5,9737 x 10 24 / 380000000 2 = 2,028 x 10 20 H

Die Anziehungskraft zwischen Mond und Sonne =6,6725 × 10 - 11 x 7,3477 10 22 x 1,9891 10 30 / 149000000000 2 = 4,39 x 10 20 H

So ist nach strengen wissenschaftlichen Daten und Berechnungen die Anziehungskraft zwischen Sonne und Mond zum Zeitpunkt des Monddurchgangs zwischen Erde und Sonne mehr als doppelt so hoch wie zwischen Erde und Mond . Und dann sollte der Mond seine Umlaufbahn um die Sonne fortsetzen, wenn das gleiche Gesetz der universellen Gravitation wahr wäre. Das heißt, das von Newton für den Mond geschriebene Gesetz ist kein Dekret.

Wir stellen auch fest, dass der Mond seine attraktiven Eigenschaften in Bezug auf die Erde nicht zeigt: Schon zur Zeit von Laplace waren die Wissenschaftler verwirrt über das Verhalten der Meeresgezeiten, die in keiner Weise vom Mond abhängen.

Noch eine Tatsache. Der Mond, der sich um die Erde bewegt, müsste die Flugbahn der letzteren beeinflussen - indem er die Erde mit seiner Schwerkraft von einer Seite zur anderen zieht, sollte die Flugbahn der Erde im Zickzack verlaufen, dem Massenmittelpunkt des Mond-Erde-Systems sollte sich strikt entlang einer Ellipse bewegen:

Aber leider wurde nichts dergleichen gefunden, obwohl moderne Methoden es erlauben, diese Verschiebung zur Seite der Sonne und zurück mit einer Geschwindigkeit von etwa 12 Metern pro Sekunde zuverlässig festzustellen. Wenn es ihn nur wirklich gäbe.

Auch beim Eintauchen in ultratiefe Minen nahm das Körpergewicht nicht ab.

Der erste Versuch, die Theorie der Massengravitation zu testen, wurde an der Küste des Indischen Ozeans unternommen, wo sich einerseits der weltweit höchste Steinrücken des Himalaya befindet und andererseits eine mit viel weniger gefüllte Ozeanschüssel massives Wasser. Aber leider. das Lot zum Himalaja weicht nicht ab!

Außerdem erkennen hochempfindliche Geräte – Gravimeter – keinen Unterschied in der Schwerkraft eines Prüfkörpers in gleicher Höhe über den Bergen oder über dem Meer – selbst in mehreren Kilometern Tiefe. Und dann hat die wissenschaftliche Welt, um die gewohnte Theorie zu retten, eine Stütze dafür gefunden - sie sagen, der Grund dafür sei "Isostasis" - sie sagen, es gibt dichtere Felsen unter den Meeren und lose Felsen unter den Bergen, und ihre Dichte ist genau so, dass alles unter die Antwort passt, die der Wissenschaftler braucht. Es ist nur ein Lied!

Aber wenn dies das einzige Beispiel in der wissenschaftlichen Welt wäre, die umgebende Realität an die Vorstellungen hochkarätiger Ehemänner darüber anzupassen. Man kann auch ein krasses Beispiel für ein erfundenes „Elementarteilchen“ geben – das Neutrino, das erfunden wurde, um den „Massendefekt“ in der Kernphysik zu erklären. Schon früher hatten sie in der Wärmetechnik die „latente Kristallisationswärme“ erfunden.

Aber wir schweifen von der "universellen Gravitation" ab. Ein weiteres Beispiel dafür, wo die Vorhersagen dieser Theorie versagen, ist das Fehlen zuverlässig installierter Satelliten um Asteroiden. Wolken fliegen über den Himmel, aber keine einzige von ihnen hat Satelliten! Versuche, künstliche Satelliten in die Umlaufbahn von Asteroiden zu bringen, scheiterten. Der erste Versuch - die NEAR-Sonde wurde von den Amerikanern zum Asteroiden Eros gefahren. Verschwendet. Der zweite Versuch war die Sonde Hayabusa („Falcon“), die Japaner schickten Itokawa zum Asteroiden, und auch daraus wurde nichts.

Es gibt viele weitere ähnliche Beispiele, aber wir werden den Text nicht mit ihnen überladen. Wenden wir uns einem anderen Problem wissenschaftlicher Erkenntnis zu: Ist eine prinzipielle Wahrheitsfindung immer – zumindest überhaupt – möglich?

Nein nicht immer. Lassen Sie uns ein Beispiel geben, das auf der gleichen "universellen Gravitation" basiert. Wie Sie wissen, ist die Lichtgeschwindigkeit endlich, daher sehen wir entfernte Objekte nicht dort, wo sie sich gerade befinden, sondern wir sehen sie an dem Punkt, an dem der Lichtstrahl, den wir gesehen haben, begonnen hat. Viele Stars, vielleicht gar nicht, nur ihr Licht geht an – ein abgedroschenes Thema. Aber die Gravitation – wie schnell breitet sie sich aus? Sogar Laplace konnte feststellen, dass die Gravitation der Sonne nicht von dort kommt, wo wir sie sehen, sondern von einem anderen Punkt. Nach der Analyse der bis dahin gesammelten Daten fand Laplace heraus, dass sich „Schwerkraft“ um mindestens sieben Größenordnungen schneller ausbreitet als Licht! Moderne Messungen haben die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schwerkraft sogar noch weiter gesteigert – mindestens 11 Größenordnungen schneller als die Lichtgeschwindigkeit.

Es besteht der starke Verdacht, dass sich "Schwerkraft" im Allgemeinen sofort ausbreitet. Aber wenn dies tatsächlich der Fall ist, wie stellt man es dann fest - schließlich sind fehlerfreie Messungen theoretisch unmöglich. Wir werden also nie wissen, ob diese Geschwindigkeit endlich oder unendlich ist. Und die Welt, in der es eine Grenze hat, und die Welt, in der es grenzenlos ist, sind „zwei große Unterschiede“, und wir werden nie wissen, in was für einer Welt wir leben! Dies ist die Grenze, die der wissenschaftlichen Erkenntnis gesetzt ist. Diesen oder jenen Standpunkt zu akzeptieren, ist die Aufgabe des Glaubens, völlig irrational, keiner Logik zugänglich. Wie widersprüchlich ist der Glaube an das "wissenschaftliche Weltbild", das auf dem "Gesetz der universellen Gravitation" beruht, das nur in Zombieköpfen existiert und sich nicht in der Welt um uns herum manifestiert ...

Verlassen wir nun das Newtonsche Gesetz und geben abschließend ein klares Beispiel dafür, dass die auf der Erde entdeckten Gesetze keineswegs universell für den Rest des Universums sind.

Betrachten wir denselben Mond. Am besten bei Vollmond. Warum sieht der Mond wie eine Scheibe aus - eher wie ein Pfannkuchen als wie ein Brötchen, dessen Form er hat.

Immerhin ist es eine Kugel, und die Kugel sieht, wenn sie von der Seite des Fotografen beleuchtet wird, ungefähr so ​​aus: In der Mitte - ein Blendlicht, dann fällt die Beleuchtung ab, das Bild ist zu den Rändern der Scheibe hin dunkler.

Beim Mond ist die Beleuchtung am Himmel gleichmäßig - sowohl in der Mitte als auch an den Rändern reicht es aus, in den Himmel zu schauen. Sie können ein gutes Fernglas oder eine Kamera mit einem starken optischen "Zoom" verwenden, ein Beispiel für ein solches Foto finden Sie am Anfang des Artikels. Es wurde mit einem 16-fachen Zoom aufgenommen. Dieses Bild kann in jedem Grafikeditor bearbeitet werden, wobei der Kontrast erhöht wird, um sicherzustellen, dass alles wahr ist. zudem ist die Helligkeit an den Rändern der Scheibe oben und unten sogar etwas höher als in der Mitte, wo sie laut Theorie maximal sein sollte.

Hier haben wir ein Beispiel dafür, dass die Gesetze der Optik auf dem Mond und auf der Erde völlig unterschiedlich sind! Aus irgendeinem Grund reflektiert der Mond das gesamte einfallende Licht zur Erde. Wir haben keinen Grund, die in den Bedingungen der Erde offenbarten Regelmäßigkeiten auf das gesamte Universum auszudehnen. Es ist keine Tatsache, dass physikalische "Konstanten" eigentlich Konstanten sind und sich im Laufe der Zeit nicht ändern.

All dies zeigt, dass die „Theorien“ von „Schwarzen Löchern“, „Higgs-Bosonen“ und vielem mehr nicht einmal Science-Fiction sind, sondern einfach Unsinn, mehr als die Theorie, dass die Erde auf Schildkröten, Elefanten und Walen ruht …