Das Gesetz der Schwerkraft. Wissenschaftler über die Schwerkraft

Newton stellte als erster fest, dass der Fall eines Steins auf die Erde, die Bewegung der Planeten um die Sonne, die Bewegung des Mondes um die Erde durch eine Kraft oder Gravitationswechselwirkung verursacht wird.

Die Wechselwirkung zwischen entfernten Körpern erfolgt durch das von ihnen erzeugte Gravitationsfeld. Dank einer Reihe von experimentellen Tatsachen konnte Newton die Abhängigkeit der Anziehungskraft zwischen zwei Körpern von der Entfernung zwischen ihnen feststellen. Das Newtonsche Gesetz, das sogenannte Gesetz der universellen Anziehung, besagt, dass zwei beliebige Körper mit einer Kraft angezogen werden, die proportional zum Produkt ihrer Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen ist. Das Gesetz wird universell oder universell genannt, da es die Gravitationswechselwirkung zwischen einem Paar beliebiger Körper im Universum mit Masse beschreibt. Diese Kräfte sind sehr schwach, aber es gibt keine Barrieren für sie.

Das Gesetz im Wortlaut lautet:

Schwere

Der Globus meldet allen Körpern, die auf die Erde fallen, die gleiche Beschleunigung g = 9,8 m/s2, die als Beschleunigung des freien Falls bezeichnet wird. Und das bedeutet, dass die Erde alle Körper mit einer Kraft namens Schwerkraft anzieht. Dies ist eine besondere Art von Kräften der universellen Gravitation. Die Schwerkraft ist , hängt von der Körpermasse m ab, gemessen in Kilogramm (kg). Der Wert g = 9,8 m/s2 wird als Näherung angenommen, bei verschiedenen Breiten und bei verschiedenen Längen ändert sich sein Wert geringfügig, da:

• der Radius der Erde variiert vom Pol zum Äquator (was zu einer Abnahme des g-Werts am Äquator um 0,18 % führt);
• der durch Rotation verursachte Zentrifugaleffekt ist abhängig von der geografischen Breite (reduziert den Wert um 0,34 %).

Schwerelosigkeit

Angenommen, ein Körper fällt unter dem Einfluss der Schwerkraft. Andere Kräfte wirken nicht auf ihn ein. Diese Bewegung wird als freier Fall bezeichnet. In der Zeit, in der nur Fstrand auf den Körper einwirkt, befindet sich der Körper in Schwerelosigkeit. Im freien Fall verschwindet das Gewicht einer Person.

Gewicht ist die Kraft, mit der ein Körper eine Aufhängung dehnt oder auf eine horizontale Stütze wirkt.

Den Zustand der Schwerelosigkeit erlebt ein Fallschirmspringer bei einem Sprung, ein Mensch bei einer Sprungschanze, ein Flugzeugpassagier, der in ein Luftloch stürzt. Schwerelosigkeit spüren wir nur ganz kurz, nur wenige Sekunden. Aber Astronauten in einem Raumschiff, das mit abgeschalteten Triebwerken im Orbit fliegt, erleben lange Zeit Schwerelosigkeit. Das Raumschiff befindet sich im freien Fall, und die Körper wirken nicht mehr auf die Stütze oder Aufhängung ein - sie befinden sich in Schwerelosigkeit.

künstliche Erdsatelliten

Es ist möglich, die Schwerkraft der Erde zu überwinden, wenn der Körper eine bestimmte Geschwindigkeit hat. Mit Hilfe des Gravitationsgesetzes kann man die Geschwindigkeit bestimmen, mit der ein Körper der Masse m, der sich auf einer Kreisbahn um den Planeten dreht, nicht auf ihn fällt und sein Satellit ist. Betrachten Sie die Bewegung eines Körpers auf einer Kreisbahn um die Erde. Der Körper wird durch die Gravitationskraft der Erde beeinflusst. Aus dem zweiten Newtonschen Gesetz haben wir:

Da sich der Körper mit Zentripetalbeschleunigung im Kreis bewegt:

Wobei r der Radius der kreisförmigen Umlaufbahn ist, R = 6400 km der Radius der Erde ist und h die Höhe über der Erdoberfläche ist, in der sich der Satellit bewegt. Die auf einen Körper der Masse m wirkende Kraft F ist gleich , wobei Mz = 5,98 * 1024kg die Masse der Erde ist.
Wir haben: . Ausdruck der Geschwindigkeit sie wird gerufen Der erste Kosmos ist die niedrigste Geschwindigkeit, bei deren Kommunikation mit dem Körper er zu einem künstlichen Satelliten der Erde (AES) wird.

Es wird auch kreisförmig genannt. Wir nehmen die Höhe gleich 0 und finden diese Geschwindigkeit, sie ist ungefähr gleich:
Sie entspricht der Geschwindigkeit eines Satelliten, der ohne atmosphärischen Widerstand auf einer Kreisbahn um die Erde kreist.
Aus der Formel ist ersichtlich, dass die Geschwindigkeit eines Satelliten nicht von seiner Masse abhängt, was bedeutet, dass jeder Körper ein künstlicher Satellit werden kann.
Wenn Sie dem Körper eine größere Geschwindigkeit geben, wird er die Schwerkraft der Erde überwinden.

Die zweite kosmische Geschwindigkeit wird als niedrigste Geschwindigkeit bezeichnet, die es dem Körper ermöglicht, die Schwerkraft der Erde ohne den Einfluss zusätzlicher Kräfte zu überwinden und ein Satellit der Sonne zu werden.

Diese Geschwindigkeit wurde parabolisch genannt, sie entspricht der parabelförmigen Flugbahn des Körpers im Gravitationsfeld der Erde (wenn kein atmosphärischer Widerstand vorhanden ist). Sie kann nach folgender Formel berechnet werden:

Dabei ist r die Entfernung vom Erdmittelpunkt zum Startplatz.
An der Erdoberfläche . Es gibt noch eine Geschwindigkeit, mit der der Körper das Sonnensystem verlassen und durch die Weiten des Weltraums surfen kann.

Die dritte kosmische Geschwindigkeit, die niedrigste Geschwindigkeit, mit der ein Raumschiff die Schwerkraft der Sonne überwinden und das Sonnensystem verlassen kann.

Diese Geschwindigkeit

Nach welchem ​​Gesetz willst du mich aufhängen?
- Und wir hängen alle nach einem Gesetz auf - dem Gesetz der universellen Gravitation.

Gesetz der Schwerkraft

Das Phänomen der Gravitation ist das Gesetz der universellen Gravitation. Zwei Körper wirken mit einer Kraft aufeinander, die umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung und direkt proportional zum Produkt ihrer Massen ist.

Mathematisch können wir dieses große Gesetz durch die Formel ausdrücken

Die Schwerkraft wirkt über große Entfernungen im Universum. Aber Newton argumentierte, dass alle Objekte sich gegenseitig anziehen. Stimmt es, dass sich zwei Objekte gegenseitig anziehen? Stellen Sie sich vor, es ist bekannt, dass die Erde Sie auf einem Stuhl sitzend anzieht. Aber haben Sie schon einmal darüber nachgedacht, dass sich ein Computer und eine Maus anziehen? Oder Bleistift und Kugelschreiber auf dem Tisch? In diesem Fall setzen wir die Masse des Stifts, die Masse des Bleistifts in die Formel ein, dividieren durch das Quadrat des Abstands zwischen ihnen, unter Berücksichtigung der Gravitationskonstante, erhalten wir die Kraft ihrer gegenseitigen Anziehung. Aber es wird so klein herauskommen (aufgrund der geringen Masse von Kugelschreiber und Bleistift), dass wir seine Anwesenheit nicht spüren. Eine andere Sache ist, wenn es um die Erde und einen Stuhl oder die Sonne und die Erde geht. Die Massen sind erheblich, sodass wir bereits die Krafteinwirkung abschätzen können.

Denken wir an die Beschleunigung im freien Fall. Dies ist die Wirkungsweise des Gesetzes der Anziehung. Unter Einwirkung einer Kraft ändert der Körper seine Geschwindigkeit umso langsamer, je größer die Masse ist. Dadurch fallen alle Körper mit der gleichen Beschleunigung auf die Erde.

Was ist die Ursache dieser unsichtbaren einzigartigen Kraft? Bis heute ist die Existenz eines Gravitationsfeldes bekannt und nachgewiesen. Mehr über die Natur des Gravitationsfeldes erfahren Sie im Zusatzmaterial zum Thema.

Denken Sie darüber nach, was Schwerkraft ist. Wo kommt es her? Was stellt es dar? Kann es doch nicht sein, dass der Planet die Sonne anschaut, sieht, wie weit er entfernt ist, nach diesem Gesetz das umgekehrte Quadrat der Entfernung berechnet?

Richtung der Schwerkraft

Es gibt zwei Körper, sagen wir Körper A und B. Körper A zieht Körper B an. Die Kraft, mit der Körper A wirkt, beginnt auf Körper B und ist auf Körper A gerichtet. Das heißt, sie „nimmt“ Körper B und zieht ihn zu sich . Körper B „macht“ dasselbe mit Körper A.

Jeder Körper wird von der Erde angezogen. Die Erde "nimmt" den Körper und zieht ihn zu seinem Zentrum. Daher wird diese Kraft immer senkrecht nach unten gerichtet sein, und sie wird vom Schwerpunkt des Körpers aufgebracht, sie wird Schwerkraft genannt.

Die Hauptsache, an die man sich erinnern sollte

Einige Methoden der geologischen Erkundung, Gezeitenvorhersage und in jüngerer Zeit die Berechnung der Bewegung künstlicher Satelliten und interplanetarer Stationen. Frühe Berechnung der Position der Planeten.

Können wir selbst ein solches Experiment aufbauen und nicht erraten, ob Planeten, Objekte angezogen werden?

So eine direkte Erfahrung gemacht Cavendish (Henry Cavendish (1731-1810) - englischer Physiker und Chemiker) mit dem in der Abbildung gezeigten Gerät. Die Idee war, einen Stab mit zwei Kugeln an einen sehr dünnen Quarzfaden zu hängen und dann zwei große Bleikugeln daneben zu bringen. Die Anziehungskraft der Kugeln verdreht den Faden leicht - leicht, weil die Anziehungskräfte zwischen gewöhnlichen Objekten sehr schwach sind. Mit Hilfe eines solchen Instruments konnte Cavendish die Kraft, den Abstand und die Größe beider Massen direkt messen und somit bestimmen Gravitationskonstante G.

Die einzigartige Entdeckung der Gravitationskonstante G, die das Gravitationsfeld im Weltraum charakterisiert, ermöglichte die Bestimmung der Masse der Erde, der Sonne und anderer Himmelskörper. Deshalb nannte Cavendish seine Erfahrung „die Erde wiegen“.

Interessanterweise haben die verschiedenen Gesetze der Physik einige Gemeinsamkeiten. Kommen wir zu den Gesetzen der Elektrizität (Coulomb-Kraft). Elektrische Kräfte sind auch umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung, aber schon zwischen den Ladungen, und unwillkürlich kommt der Gedanke auf, dass dieses Muster eine tiefe Bedeutung hat. Bisher war niemand in der Lage, Schwerkraft und Elektrizität als zwei verschiedene Manifestationen derselben Essenz darzustellen.

Die Kraft ändert sich auch hier umgekehrt mit dem Quadrat der Entfernung, aber der Unterschied in der Größe von elektrischen Kräften und Gravitationskräften ist frappierend. Bei dem Versuch, die gemeinsame Natur von Schwerkraft und Elektrizität zu begründen, finden wir eine solche Überlegenheit der elektrischen Kräfte gegenüber den Gravitationskräften, dass es schwer zu glauben ist, dass beide dieselbe Quelle haben. Wie kannst du sagen, dass einer stärker ist als der andere? Schließlich hängt alles davon ab, wie groß die Masse ist und wie hoch die Ladung ist. Wenn Sie darüber streiten, wie stark die Schwerkraft wirkt, haben Sie kein Recht zu sagen: "Nehmen wir eine Masse von dieser und jener Größe", weil Sie sie selbst wählen. Aber wenn wir nehmen, was uns die Natur selbst anbietet (ihre eigenen Zahlen und Maße, die nichts mit unseren Zoll, Jahren, unseren Maßen zu tun haben), dann können wir vergleichen. Wir nehmen ein geladenes Elementarteilchen, wie zum Beispiel ein Elektron. Zwei Elementarteilchen, zwei Elektronen, stoßen sich aufgrund der elektrischen Ladung mit einer Kraft ab, die umgekehrt proportional zum Quadrat ihres Abstands ist, und werden aufgrund der Schwerkraft wieder voneinander angezogen, mit einer Kraft, die umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung ist Distanz.

Frage: Wie ist das Verhältnis von Gravitationskraft zu elektrischer Kraft? Die Gravitation verhält sich zur elektrischen Abstoßung wie die Eins zu einer Zahl mit 42 Nullen. Das ist zutiefst rätselhaft. Woher könnte eine so große Zahl kommen?

Die Menschen suchen diesen enormen Faktor in anderen Naturphänomenen. Sie gehen alle möglichen großen Zahlen durch, und wenn Sie eine große Zahl wollen, warum nehmen Sie beispielsweise nicht das Verhältnis des Durchmessers des Universums zum Durchmesser eines Protons – überraschenderweise ist dies auch eine Zahl mit 42 Nullen. Und sie sagen: Vielleicht ist dieser Koeffizient gleich dem Verhältnis des Durchmessers des Protons zum Durchmesser des Universums? Das ist ein interessanter Gedanke, aber da sich das Universum allmählich ausdehnt, muss sich auch die Gravitationskonstante ändern. Obwohl diese Hypothese noch nicht widerlegt wurde, haben wir keine Beweise dafür. Im Gegenteil, einige Hinweise deuten darauf hin, dass sich die Gravitationskonstante nicht auf diese Weise geändert hat. Diese enorme Zahl ist bis heute ein Rätsel.

Einstein musste die Gravitationsgesetze in Übereinstimmung mit den Prinzipien der Relativität modifizieren. Das erste dieser Prinzipien besagt, dass der Abstand x nicht sofort überwunden werden kann, während nach Newtons Theorie Kräfte sofort wirken. Einstein musste die Newtonschen Gesetze ändern. Diese Änderungen, Verfeinerungen sind sehr gering. Eine davon ist diese: Da Licht Energie hat, Energie gleich Masse ist und alle Massen sich anziehen, zieht sich auch Licht an und muss daher, wenn es an der Sonne vorbeigeht, abgelenkt werden. So passiert es tatsächlich. Auch die Schwerkraft wird in Einsteins Theorie leicht modifiziert. Aber diese sehr geringfügige Änderung des Gravitationsgesetzes reicht gerade aus, um einige der scheinbaren Unregelmäßigkeiten in Merkurbewegung zu erklären.

Physikalische Phänomene im Mikrokosmos unterliegen anderen Gesetzmäßigkeiten als Phänomene in der Welt der großen Skalen. Es stellt sich die Frage: Wie manifestiert sich die Schwerkraft in einer Welt der kleinen Skalen? Die Quantentheorie der Gravitation wird sie beantworten. Aber es gibt noch keine Quantentheorie der Gravitation. Die Menschen waren noch nicht sehr erfolgreich bei der Erstellung einer Gravitationstheorie, die vollständig mit den quantenmechanischen Prinzipien und dem Unbestimmtheitsprinzip vereinbar ist.

Nach den Newtonschen Gesetzen ist die Bewegung eines Körpers mit Beschleunigung nur unter Einwirkung einer Kraft möglich. Da fallende Körper bewegen sich mit einer nach unten gerichteten Beschleunigung, dann werden sie von der Anziehungskraft zur Erde beeinflusst. Aber nicht nur die Erde hat die Eigenschaft, auf alle Körper durch Anziehungskraft zu wirken. Isaac Newton schlug vor, dass zwischen allen Körpern Anziehungskräfte wirken. Diese Kräfte werden gerufen Kräfte der Schwerkraft oder Gravitation Kräfte.

Nachdem Newton die etablierten Gesetze erweitert hatte - die Abhängigkeit der Anziehungskraft von Körpern zur Erde von den Abständen zwischen den Körpern und von den Massen interagierender Körper, die als Ergebnis von Beobachtungen erhalten wurden -, entdeckte Newton 1682 Gesetz der Schwerkraft:Alle Körper werden voneinander angezogen, die Kraft der universellen Gravitation ist direkt proportional zum Produkt der Massen der Körper und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen:

Die Vektoren der Kräfte der universellen Gravitation sind entlang der geraden Linie gerichtet, die die Körper verbindet. Der Proportionalitätsfaktor G wird aufgerufen Gravitationskonstante (universelle Gravitationskonstante) und gleich

.

Schwere heißt Anziehungskraft, die von der Erde auf alle Körper wirkt:

.

Lassen
ist die Masse der Erde, und
ist der Radius der Erde. Betrachten Sie die Abhängigkeit der Beschleunigung des freien Falls von der Höhe des Aufstiegs über der Erdoberfläche:

Körpergewicht. Schwerelosigkeit

Körpergewicht - die Kraft, mit der ein Körper aufgrund der Anziehungskraft dieses Körpers auf den Boden auf eine Stütze oder Aufhängung drückt. Das Gewicht des Körpers wird auf die Stütze (Aufhängung) aufgebracht. Die Höhe des Körpergewichts hängt davon ab, wie sich der Körper mit Unterstützung (Federung) bewegt.

Körpergewicht, d.h. die Kraft, mit der der Körper auf den Träger wirkt, und die elastische Kraft, mit der der Träger auf den Körper wirkt, sind gemäß dem dritten Newtonschen Gesetz betragsmäßig gleich und entgegengesetzt gerichtet.

Wenn der Körper auf einer horizontalen Stütze ruht oder sich gleichförmig bewegt, wirken nur die Schwerkraft und die elastische Kraft von der Seite der Stütze auf ihn, daher ist das Gewicht des Körpers gleich der Schwerkraft (aber diese Kräfte werden auf verschiedene Körper angewendet):

.

Bei beschleunigter Bewegung ist das Gewicht des Körpers nicht gleich der Schwerkraft. Betrachten Sie die Bewegung eines Körpers mit der Masse m unter der Wirkung der Schwerkraft und der Elastizität mit Beschleunigung. Nach Newtons 2. Gesetz:

Wenn die Beschleunigung des Körpers nach unten gerichtet ist, dann ist das Gewicht des Körpers kleiner als die Schwerkraft; wenn die Beschleunigung des Körpers nach oben gerichtet ist, dann sind alle Körper größer als die Schwerkraft.

Die Zunahme des Körpergewichts, die durch die beschleunigte Bewegung der Stütze oder Aufhängung verursacht wird, wird genannt Überlast.

Wenn der Körper frei fällt, folgt aus der Formel *, dass das Gewicht des Körpers Null ist. Das Verschwinden des Gewichts während der Bewegung des Trägers mit der Beschleunigung des freien Falls wird als freier Fall bezeichnet Schwerelosigkeit.

Der Zustand der Schwerelosigkeit wird in einem Flugzeug oder Raumfahrzeug beobachtet, wenn sie sich mit der Beschleunigung des freien Falls bewegen, unabhängig von der Geschwindigkeit ihrer Bewegung. Außerhalb der Erdatmosphäre wirkt bei abgeschalteten Strahltriebwerken nur die universelle Gravitationskraft auf das Raumfahrzeug. Unter dem Einfluss dieser Kraft bewegen sich das Raumfahrzeug und alle darin befindlichen Körper mit der gleichen Beschleunigung; Daher wird im Schiff das Phänomen der Schwerelosigkeit beobachtet.

Die Bewegung eines Körpers unter dem Einfluss der Schwerkraft. Bewegung künstlicher Satelliten. erste kosmische Geschwindigkeit

Wenn der Verschiebungsmodul des Körpers viel kleiner ist als der Abstand zum Erdmittelpunkt, kann die Kraft der universellen Gravitation während der Bewegung als konstant angesehen werden und die Bewegung des Körpers wird gleichmäßig beschleunigt. Der einfachste Fall der Bewegung eines Körpers unter Einwirkung der Schwerkraft ist der freie Fall mit Null Anfangsgeschwindigkeit. Dabei bewegt sich der Körper mit der Beschleunigung des freien Falls in Richtung Erdmittelpunkt. Bei einer nicht senkrecht gerichteten Anfangsgeschwindigkeit bewegt sich der Körper auf einer gekrümmten Bahn (Parabel, wenn der Luftwiderstand nicht berücksichtigt wird).

Bei einer bestimmten Anfangsgeschwindigkeit kann sich ein tangential an die Erdoberfläche geschleuderter Körper unter der Wirkung der Schwerkraft in Abwesenheit einer Atmosphäre auf einem Kreis um die Erde bewegen, ohne auf sie zu fallen und sich von ihr zu entfernen. Diese Geschwindigkeit wird aufgerufen erste kosmische Geschwindigkeit, und der Körper bewegt sich auf diese Weise - Künstlicher Erdsatellit (AES).

Lassen Sie uns die erste kosmische Geschwindigkeit für die Erde definieren. Bewegt sich ein Körper unter dem Einfluss der Schwerkraft gleichmäßig kreisförmig um die Erde, so ist die Beschleunigung des freien Falls seine Zentripetalbeschleunigung:

.

Daher ist die erste kosmische Geschwindigkeit

.

Die erste kosmische Geschwindigkeit für jeden Himmelskörper wird auf die gleiche Weise bestimmt. Die Beschleunigung im freien Fall im Abstand R vom Mittelpunkt eines Himmelskörpers kann mit dem zweiten Newtonschen Gesetz und dem Gesetz der universellen Gravitation ermittelt werden:

.

Daher ist die erste kosmische Geschwindigkeit im Abstand R vom Zentrum eines Himmelskörpers mit der Masse M gleich

.

Um einen Satelliten in eine erdnahe Umlaufbahn zu bringen, muss er zunächst aus der Atmosphäre geholt werden. Daher starten Raumschiffe vertikal. In einer Höhe von 200 - 300 km von der Erdoberfläche, wo die Atmosphäre verdünnt ist und fast keinen Einfluss auf die Bewegung des Satelliten hat, macht die Rakete eine Kurve und teilt dem Satelliten die erste kosmische Geschwindigkeit in senkrechter Richtung mit vertikal.

Wir alle gehen auf der Erde, weil sie uns anzieht. Wenn die Erde nicht alle Körper auf ihrer Oberfläche anziehen würde, würden wir, nachdem wir uns von ihr abgestoßen hätten, in den Weltraum davonfliegen. Aber das passiert nicht, und jeder weiß um die Existenz der irdischen Schwerkraft.

Ziehen wir die Erde? Luna zieht an!

Ziehen wir die Erde zu uns? Lächerliche Frage, oder? Aber mal sehen. Kennen Sie die Gezeiten in den Meeren und Ozeanen? Jeden Tag verlässt das Wasser die Küste, wandert mehrere Stunden umher und kehrt dann, als wäre nichts passiert, zurück.

Das Wasser ist also zu diesem Zeitpunkt nicht unbekannt wo, sondern ungefähr in der Mitte des Ozeans. Es entsteht so etwas wie ein Wasserberg. Unglaublich, oder? Wasser, das sich ausbreiten möchte, fließt nicht nur selbst, sondern bildet auch Berge. Und in diesen Bergen ist eine riesige Wassermasse konzentriert.

Denken Sie nur an die gesamte Wassermenge, die sich bei Ebbe von der Küste wegbewegt, und Sie werden verstehen, dass es sich um gigantische Mengen handelt. Aber wenn das passiert, muss es einen Grund geben. Und es gibt einen Grund. Der Grund liegt darin, dass der Mond dieses Wasser anzieht.

Während er sich um die Erde dreht, zieht der Mond über die Ozeane und zieht das Ozeanwasser zu sich. Der Mond dreht sich um die Erde, weil er von der Erde angezogen wird. Aber es stellt sich heraus, dass sie selbst gleichzeitig die Erde an sich zieht. Die Erde ist ihr jedoch zu groß, aber ihr Einfluss reicht aus, um Wasser in den Ozeanen zu bewegen.

Kraft und Gesetz der universellen Gravitation: Begriff und Formel

Und jetzt gehen wir weiter und denken: Wenn zwei riesige Körper, die sich in der Nähe befinden, sich beide anziehen, ist es dann nicht logisch anzunehmen, dass sich auch kleinere Körper anziehen werden? Ist es nur, dass sie viel kleiner sind und ihre Anziehungskraft gering sein wird?

Es stellt sich heraus, dass diese Annahme absolut richtig ist. Absolut zwischen allen Körpern im Universum gibt es Anziehungskräfte oder mit anderen Worten Kräfte der universellen Gravitation.

Isaac Newton war der erste, der ein solches Phänomen entdeckt und in Form eines Gesetzes formuliert hat. Das Gesetz der universellen Gravitation besagt: Alle Körper werden voneinander angezogen, während die Kraft ihrer Anziehung direkt proportional zur Masse jedes der Körper und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen ist:

F = G * (m_1 * m_2) / r^2 ,

wobei F der Wert des Anziehungskraftvektors zwischen den Körpern ist, m_1 und m_2 die Massen dieser Körper sind, r der Abstand zwischen den Körpern ist, G die Gravitationskonstante ist.

Die Gravitationskonstante ist numerisch gleich der Kraft, die zwischen Körpern mit einer Masse von 1 kg in einem Abstand von 1 Meter besteht. Dieser Wert wird experimentell gefunden: G=6.67*〖10〗^(-11) N* m^2⁄〖kg〗^2 .

Zurück zu unserer ursprünglichen Frage: „Ziehen wir an der Erde?“, können wir getrost mit „Ja“ antworten. Nach Newtons drittem Gesetz ziehen wir die Erde mit genau der gleichen Kraft an, wie die Erde uns anzieht. Diese Kraft kann aus dem Gesetz der universellen Gravitation berechnet werden.

Und nach Newtons zweitem Gesetz wird der Aufprall von Körpern aufeinander durch eine beliebige Kraft in Form der Beschleunigung ausgedrückt, die sie einander verleihen. Die vermittelte Beschleunigung hängt jedoch von der Masse des Körpers ab.

Die Masse der Erde ist groß und gibt uns die Beschleunigung des freien Falls. Und unsere Masse ist im Vergleich zur Erde vernachlässigbar, und daher ist die Beschleunigung, die wir der Erde geben, praktisch Null. Deshalb fühlen wir uns von der Erde angezogen und gehen auf ihr und nicht umgekehrt.

Nicht nur die geheimnisvollsten Naturgewalten aber auch der stärkste.

Mann auf dem Weg zum Fortschritt

Historisch gesehen war es so Mensch 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 hat sich der Energiegehalt jedes Kilogramms fossilen Brennstoffs um das Anderthalb- bis Zweifache erhöht.

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

Ein Erlebnis 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? 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 Verzicht auf die 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 starken Gravitationsfeld, das von ihr erzeugt wird, 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 Teilchenklasse. 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.