Ο Νεύτωνας ήταν ο πρώτος που διαπίστωσε ότι η πτώση μιας πέτρας στη Γη, η κίνηση των πλανητών γύρω από τον Ήλιο, η κίνηση της Σελήνης γύρω από τη Γη προκαλείται από μια δύναμη ή βαρυτική αλληλεπίδραση.
Η αλληλεπίδραση μεταξύ σωμάτων σε απόσταση πραγματοποιείται μέσω του βαρυτικού πεδίου που δημιουργούνται από αυτά. Χάρη σε μια σειρά πειραματικών γεγονότων, ο Νεύτωνας μπόρεσε να καθορίσει την εξάρτηση της δύναμης έλξης μεταξύ δύο σωμάτων από την απόσταση μεταξύ τους. Ο νόμος του Νεύτωνα, που ονομάζεται νόμος της καθολικής έλξης, δηλώνει ότι οποιαδήποτε δύο σώματα έλκονται μεταξύ τους με δύναμη ανάλογη με το γινόμενο των μαζών τους και αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους. Ο νόμος ονομάζεται καθολικός ή καθολικός, καθώς περιγράφει τη βαρυτική αλληλεπίδραση μεταξύ ενός ζεύγους οποιωνδήποτε σωμάτων στο Σύμπαν που έχουν μάζα. Αυτές οι δυνάμεις είναι πολύ αδύναμες, αλλά δεν υπάρχουν εμπόδια για αυτές.
Ο νόμος κυριολεκτικά είναι:
Βαρύτητα
Η υδρόγειος αναφέρει την ίδια επιτάχυνση g = 9,8 m/s2 σε όλα τα σώματα που πέφτουν στη Γη, η οποία ονομάζεται επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης. Και αυτό σημαίνει ότι η Γη δρα, έλκει, όλα τα σώματα με μια δύναμη που ονομάζεται βαρύτητα. Αυτό είναι ένα ειδικό είδος δυνάμεων παγκόσμιας έλξης. Η δύναμη της βαρύτητας είναι 
, εξαρτάται από τη μάζα σώματος m, μετρημένη σε κιλά (kg). Η τιμή g = 9,8m/s2 λαμβάνεται κατά προσέγγιση· σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη και σε διαφορετικά γεωγραφικά μήκη, η τιμή της αλλάζει ελαφρώς λόγω του γεγονότος ότι:
- η ακτίνα της Γης ποικίλλει από τον πόλο στον ισημερινό (πράγμα που οδηγεί σε μείωση της τιμής του g στον ισημερινό κατά 0,18%).
- το φυγόκεντρο φαινόμενο που προκαλείται από την περιστροφή εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος (μειώνει την τιμή κατά 0,34%).
έλλειψη βαρύτητας
Ας υποθέσουμε ότι ένα σώμα πέφτει υπό την επίδραση της βαρύτητας. Άλλες δυνάμεις δεν δρουν σε αυτό. Αυτή η κίνηση ονομάζεται ελεύθερη πτώση. Στο χρονικό διάστημα που μόνο το Fstrand δρα στο σώμα, το σώμα θα βρίσκεται σε έλλειψη βαρύτητας. Στην ελεύθερη πτώση, το βάρος ενός ατόμου εξαφανίζεται.
Βάρος είναι η δύναμη με την οποία ένα σώμα τεντώνει μια ανάρτηση ή δρα σε ένα οριζόντιο στήριγμα.
Η κατάσταση της έλλειψης βαρύτητας βιώνεται από έναν αλεξιπτωτιστή κατά τη διάρκεια ενός άλματος, ένα άτομο κατά τη διάρκεια ενός άλματος με σκι, έναν επιβάτη αεροπλάνου που πέφτει σε μια τρύπα αέρα. Αισθανόμαστε έλλειψη βαρύτητας μόνο για πολύ μικρό χρονικό διάστημα, μόλις λίγα δευτερόλεπτα. Αλλά οι αστροναύτες σε ένα διαστημόπλοιο που πετά σε τροχιά με σβηστούς κινητήρες βιώνουν έλλειψη βαρύτητας για μεγάλο χρονικό διάστημα. Το διαστημόπλοιο βρίσκεται σε κατάσταση ελεύθερης πτώσης και τα σώματα παύουν να ενεργούν στο στήριγμα ή την ανάρτηση - βρίσκονται σε έλλειψη βαρύτητας.
δορυφόρους τεχνητής γης
Είναι δυνατό να ξεπεραστεί η βαρύτητα της Γης εάν το σώμα έχει μια ορισμένη ταχύτητα. Χρησιμοποιώντας το νόμο της βαρύτητας, μπορεί κανείς να προσδιορίσει την ταχύτητα με την οποία ένα σώμα μάζας m, που περιστρέφεται σε κυκλική τροχιά γύρω από τον πλανήτη, δεν θα πέσει πάνω του και θα είναι ο δορυφόρος του. Εξετάστε την κίνηση ενός σώματος σε κύκλο γύρω από τη Γη. Το σώμα επηρεάζεται από τη βαρυτική δύναμη από τη Γη. Από τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα έχουμε:
Δεδομένου ότι το σώμα κινείται σε κύκλο με κεντρομόλο επιτάχυνση:
Όπου r είναι η ακτίνα της κυκλικής τροχιάς, R = 6400 km είναι η ακτίνα της Γης και h είναι το ύψος πάνω από την επιφάνεια της Γης όπου κινείται ο δορυφόρος. Η δύναμη F που ασκείται σε ένα σώμα μάζας m είναι ίση με 
, όπου Mz = 5,98 * 1024kg είναι η μάζα της Γης.
Εχουμε: 
. Εκφράζοντας την ταχύτητα 
αυτή θα κληθεί το πρώτο κοσμικό είναι η χαμηλότερη ταχύτητα, με την επικοινωνία της οποίας με το σώμα, γίνεται τεχνητός δορυφόρος της Γης (AES).
Λέγεται και κυκλικό. Παίρνουμε το ύψος ίσο με 0 και βρίσκουμε αυτή την ταχύτητα, είναι περίπου ίση με: 
Είναι ίση με την ταχύτητα ενός δορυφόρου που περιστρέφεται γύρω από τη Γη σε κυκλική τροχιά απουσία ατμοσφαιρικής αντίστασης. 
Μπορεί να φανεί από τον τύπο ότι η ταχύτητα ενός δορυφόρου δεν εξαρτάται από τη μάζα του, πράγμα που σημαίνει ότι οποιοδήποτε σώμα μπορεί να γίνει τεχνητός δορυφόρος.
Εάν δώσετε στο σώμα μεγαλύτερη ταχύτητα, τότε θα ξεπεράσει τη βαρύτητα της Γης.
Η δεύτερη κοσμική ταχύτητα ονομάζεται η χαμηλότερη ταχύτητα, η οποία επιτρέπει στο σώμα να ξεπεράσει τη βαρύτητα της Γης χωρίς την επίδραση πρόσθετων δυνάμεων και να γίνει δορυφόρος του Ήλιου.
Αυτή η ταχύτητα ονομάστηκε παραβολική, αντιστοιχεί στην παραβολική τροχιά του σώματος στο βαρυτικό πεδίο της Γης (αν δεν υπάρχει ατμοσφαιρική αντίσταση). Μπορεί να υπολογιστεί από τον τύπο: 
Εδώ το r είναι η απόσταση από το κέντρο της Γης έως την τοποθεσία εκτόξευσης.
Στην επιφάνεια της γης 
. Υπάρχει μια ακόμη ταχύτητα, με την οποία το σώμα μπορεί να φύγει από το ηλιακό σύστημα και να σερφάρει στις εκτάσεις του διαστήματος.
Η τρίτη κοσμική ταχύτητα, η χαμηλότερη ταχύτητα που επιτρέπει σε ένα διαστημόπλοιο να ξεπεράσει τη βαρύτητα του Ήλιου και να φύγει από το ηλιακό σύστημα.
Αυτή η ταχύτητα 
Με ποιον νόμο θα με κρεμάσεις;
- Και κρεμάμε όλους σύμφωνα με έναν νόμο - τον νόμο της παγκόσμιας έλξης.
Ο νόμος της βαρύτητας
Το φαινόμενο της βαρύτητας είναι ο νόμος της παγκόσμιας βαρύτητας. Δύο σώματα δρουν μεταξύ τους με δύναμη αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους και ευθέως ανάλογη με το γινόμενο των μαζών τους.
Μαθηματικά, μπορούμε να εκφράσουμε αυτόν τον μεγάλο νόμο με τον τύπο
Η βαρύτητα δρα σε τεράστιες αποστάσεις στο σύμπαν. Αλλά ο Νεύτωνας υποστήριξε ότι όλα τα αντικείμενα έλκονται αμοιβαία. Είναι αλήθεια ότι οποιαδήποτε δύο αντικείμενα ελκύουν το ένα το άλλο; Φανταστείτε, είναι γνωστό ότι η Γη σας ελκύει καθισμένοι σε μια καρέκλα. Αλλά έχετε σκεφτεί ποτέ το γεγονός ότι ένας υπολογιστής και ένα ποντίκι ελκύονται μεταξύ τους; Ή ένα μολύβι και στυλό στο τραπέζι; Σε αυτή την περίπτωση, αντικαθιστούμε τη μάζα του στυλό, τη μάζα του μολυβιού στον τύπο, διαιρούμε με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους, λαμβάνοντας υπόψη τη σταθερά της βαρύτητας, λαμβάνουμε τη δύναμη της αμοιβαίας έλξης τους. Όμως, θα βγει τόσο μικρό (λόγω των μικρών μαζών του στυλό και του μολυβιού) που δεν νιώθουμε την παρουσία του. Ένα άλλο πράγμα είναι όταν πρόκειται για τη Γη και μια καρέκλα, ή τον Ήλιο και τη Γη. Οι μάζες είναι σημαντικές, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούμε ήδη να αξιολογήσουμε την επίδραση της δύναμης.
Ας σκεφτούμε την επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης. Αυτή είναι η λειτουργία του νόμου της έλξης. Υπό τη δράση μιας δύναμης, το σώμα αλλάζει ταχύτητα όσο πιο αργή, τόσο μεγαλύτερη είναι η μάζα. Ως αποτέλεσμα, όλα τα σώματα πέφτουν στη Γη με την ίδια επιτάχυνση.
Ποια είναι η αιτία αυτής της αόρατης μοναδικής δύναμης; Μέχρι σήμερα είναι γνωστή και αποδεδειγμένη η ύπαρξη βαρυτικού πεδίου. Μπορείτε να μάθετε περισσότερα για τη φύση του βαρυτικού πεδίου στο πρόσθετο υλικό για το θέμα.
Σκεφτείτε τι είναι η βαρύτητα. Από που είναι? Τι αντιπροσωπεύει; Τελικά, δεν μπορεί ο πλανήτης να κοιτάζει τον Ήλιο, να βλέπει πόσο απομακρύνεται, να υπολογίζει το αντίστροφο τετράγωνο της απόστασης σύμφωνα με αυτόν τον νόμο;
Διεύθυνση βαρύτητας
Υπάρχουν δύο σώματα, ας πούμε το σώμα Α και Β. Το σώμα Α έλκει το σώμα Β. Η δύναμη με την οποία δρα το σώμα Α αρχίζει από το σώμα Β και κατευθύνεται προς το σώμα Α. Δηλαδή «παίρνει» το σώμα Β και το τραβάει προς το μέρος του. . Το σώμα Β «κάνει» το ίδιο πράγμα με το σώμα Α.
Κάθε σώμα έλκεται από τη Γη. Η γη «παίρνει» το σώμα και το τραβάει προς το κέντρο του. Επομένως, αυτή η δύναμη θα κατευθύνεται πάντα κατακόρυφα προς τα κάτω, και εφαρμόζεται από το κέντρο βάρους του σώματος, ονομάζεται βαρύτητα.
Το κύριο πράγμα που πρέπει να θυμάστε
Μερικές μέθοδοι γεωλογικής εξερεύνησης, πρόβλεψης παλίρροιας και, πιο πρόσφατα, υπολογισμού της κίνησης τεχνητών δορυφόρων και διαπλανητικών σταθμών. Πρώιμος υπολογισμός της θέσης των πλανητών.
Μπορούμε να οργανώσουμε μόνοι μας ένα τέτοιο πείραμα και να μην μαντέψουμε αν έλκονται πλανήτες, αντικείμενα;
Μια τέτοια άμεση εμπειρία έγινε Cavendish (Henry Cavendish (1731-1810) - Άγγλος φυσικός και χημικός)χρησιμοποιώντας τη συσκευή που φαίνεται στην εικόνα. Η ιδέα ήταν να κρεμάσουμε μια ράβδο με δύο μπάλες σε μια πολύ λεπτή κλωστή χαλαζία και στη συνέχεια να φέρουμε δύο μεγάλες μολύβδινες μπάλες στο πλάι τους. Η έλξη των σφαιρών θα στρίψει το νήμα ελαφρώς - ελαφρώς, επειδή οι δυνάμεις έλξης μεταξύ των συνηθισμένων αντικειμένων είναι πολύ αδύναμες. Με τη βοήθεια ενός τέτοιου οργάνου, ο Cavendish μπόρεσε να μετρήσει άμεσα τη δύναμη, την απόσταση και το μέγεθος και των δύο μαζών και, επομένως, να προσδιορίσει βαρυτική σταθερά G.
Η μοναδική ανακάλυψη της βαρυτικής σταθεράς G, που χαρακτηρίζει το βαρυτικό πεδίο στο διάστημα, κατέστησε δυνατό τον προσδιορισμό της μάζας της Γης, του Ήλιου και άλλων ουράνιων σωμάτων. Ως εκ τούτου, ο Κάβεντις ονόμασε την εμπειρία του «ζυγίζοντας τη Γη».
Είναι ενδιαφέρον ότι οι διάφοροι νόμοι της φυσικής έχουν κάποια κοινά χαρακτηριστικά. Ας στραφούμε στους νόμους του ηλεκτρισμού (δύναμη Coulomb). Οι ηλεκτρικές δυνάμεις είναι επίσης αντιστρόφως ανάλογες με το τετράγωνο της απόστασης, αλλά ήδη μεταξύ των φορτίων, και ακούσια προκύπτει η σκέψη ότι αυτό το σχέδιο έχει βαθύ νόημα. Μέχρι τώρα, κανείς δεν μπόρεσε να παρουσιάσει τη βαρύτητα και τον ηλεκτρισμό ως δύο διαφορετικές εκδηλώσεις της ίδιας ουσίας.
Η δύναμη εδώ ποικίλλει επίσης αντιστρόφως με το τετράγωνο της απόστασης, αλλά η διαφορά στο μέγεθος των ηλεκτρικών δυνάμεων και των βαρυτικών δυνάμεων είναι εντυπωσιακή. Προσπαθώντας να καθορίσουμε την κοινή φύση της βαρύτητας και του ηλεκτρισμού, βρίσκουμε μια τέτοια υπεροχή των ηλεκτρικών δυνάμεων έναντι των βαρυτικών δυνάμεων που είναι δύσκολο να πιστέψουμε ότι και οι δύο έχουν την ίδια πηγή. Πώς μπορείς να πεις ότι το ένα είναι πιο δυνατό από το άλλο; Εξάλλου, όλα εξαρτώνται από το ποια είναι η μάζα και ποιο το φορτίο. Διαφωνώντας για το πόσο ισχυρή δρα η βαρύτητα, δεν έχετε δικαίωμα να πείτε: «Ας πάρουμε μια μάζα τέτοιου μεγέθους», γιατί την επιλέγετε μόνοι σας. Αν όμως πάρουμε αυτά που μας προσφέρει η ίδια η Φύση (τους δικούς της αριθμούς και μέτρα, που δεν έχουν καμία σχέση με τις ίντσες, τα χρόνια, τα μέτρα μας), τότε μπορούμε να συγκρίνουμε. Θα πάρουμε ένα στοιχειώδες φορτισμένο σωματίδιο, όπως, για παράδειγμα, ένα ηλεκτρόνιο. Δύο στοιχειώδη σωματίδια, δύο ηλεκτρόνια, λόγω του ηλεκτρικού φορτίου απωθούνται μεταξύ τους με δύναμη αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους και λόγω της βαρύτητας έλκονται μεταξύ τους και πάλι με δύναμη αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου του απόσταση.
Ερώτηση: Ποιος είναι ο λόγος της βαρυτικής δύναμης προς την ηλεκτρική δύναμη; Η βαρύτητα σχετίζεται με την ηλεκτρική απώθηση καθώς το ένα σχετίζεται με έναν αριθμό με 42 μηδενικά. Αυτό είναι βαθιά μπερδεμένο. Από πού θα μπορούσε να προέρχεται ένας τόσο τεράστιος αριθμός;
Οι άνθρωποι αναζητούν αυτόν τον τεράστιο παράγοντα σε άλλα φυσικά φαινόμενα. Περνούν από κάθε λογής μεγάλους αριθμούς, και αν θέλετε έναν μεγάλο αριθμό, γιατί να μην πάρετε, ας πούμε, την αναλογία της διαμέτρου του σύμπαντος προς τη διάμετρο ενός πρωτονίου - παραδόξως, αυτός είναι επίσης ένας αριθμός με 42 μηδενικά. Και λένε: μήπως αυτός ο συντελεστής είναι ίσος με τον λόγο της διαμέτρου του πρωτονίου προς τη διάμετρο του σύμπαντος; Αυτή είναι μια ενδιαφέρουσα σκέψη, αλλά καθώς το σύμπαν διαστέλλεται σταδιακά, η σταθερά της βαρύτητας πρέπει επίσης να αλλάξει. Αν και αυτή η υπόθεση δεν έχει ακόμη διαψευσθεί, δεν έχουμε κανένα στοιχείο υπέρ της. Αντίθετα, ορισμένα στοιχεία δείχνουν ότι η σταθερά της βαρύτητας δεν άλλαξε με αυτόν τον τρόπο. Αυτός ο τεράστιος αριθμός παραμένει μυστήριο μέχρι σήμερα.
Ο Αϊνστάιν έπρεπε να τροποποιήσει τους νόμους της βαρύτητας σύμφωνα με τις αρχές της σχετικότητας. Η πρώτη από αυτές τις αρχές λέει ότι η απόσταση x δεν μπορεί να ξεπεραστεί ακαριαία, ενώ σύμφωνα με τη θεωρία του Νεύτωνα, οι δυνάμεις δρουν ακαριαία. Ο Αϊνστάιν έπρεπε να αλλάξει τους νόμους του Νεύτωνα. Αυτές οι αλλαγές, οι βελτιώσεις είναι πολύ μικρές. Ένα από αυτά είναι το εξής: αφού το φως έχει ενέργεια, η ενέργεια είναι ισοδύναμη με τη μάζα, και όλες οι μάζες έλκονται, το φως έλκει επίσης και, επομένως, περνώντας από τον Ήλιο, πρέπει να εκτραπεί. Έτσι συμβαίνει στην πραγματικότητα. Η δύναμη της βαρύτητας είναι επίσης ελαφρώς τροποποιημένη στη θεωρία του Αϊνστάιν. Αλλά αυτή η πολύ μικρή αλλαγή στο νόμο της βαρύτητας είναι αρκετή για να εξηγήσει μερικές από τις εμφανείς ανωμαλίες στην κίνηση του Ερμή.
Τα φυσικά φαινόμενα στον μικρόκοσμο υπόκεινται σε άλλους νόμους από τα φαινόμενα στον κόσμο της μεγάλης κλίμακας. Τίθεται το ερώτημα: πώς εκδηλώνεται η βαρύτητα σε έναν κόσμο μικρών κλίμακων; Η κβαντική θεωρία της βαρύτητας θα απαντήσει. Αλλά δεν υπάρχει ακόμα κβαντική θεωρία της βαρύτητας. Οι άνθρωποι δεν έχουν ακόμη πετύχει πολύ στη δημιουργία μιας θεωρίας της βαρύτητας που να είναι πλήρως σύμφωνη με τις αρχές της κβαντομηχανικής και με την αρχή της αβεβαιότητας.
Σύμφωνα με τους νόμους του Νεύτωνα, η κίνηση ενός σώματος με επιτάχυνση είναι δυνατή μόνο υπό τη δράση μιας δύναμης. Επειδή Τα σώματα που πέφτουν κινούνται με επιτάχυνση που κατευθύνεται προς τα κάτω, τότε επηρεάζονται από τη δύναμη έλξης προς τη Γη. Αλλά όχι μόνο η Γη έχει την ιδιότητα να ενεργεί σε όλα τα σώματα με τη δύναμη της έλξης. Ο Ισαάκ Νεύτων πρότεινε ότι οι δυνάμεις έλξης ενεργούν μεταξύ όλων των σωμάτων. Αυτές οι δυνάμεις ονομάζονται δυνάμεις βαρύτηταςή βαρυτικήδυνάμεις.
Έχοντας επεκτείνει τους καθιερωμένους νόμους - την εξάρτηση της δύναμης έλξης των σωμάτων στη Γη από τις αποστάσεις μεταξύ των σωμάτων και από τις μάζες των αλληλεπιδρώντων σωμάτων, που προέκυψε ως αποτέλεσμα παρατηρήσεων - ο Νεύτων ανακάλυψε το 1682 ο νόμος της βαρύτητας:Όλα τα σώματα έλκονται μεταξύ τους, η δύναμη της παγκόσμιας βαρύτητας είναι ευθέως ανάλογη με το γινόμενο των μαζών των σωμάτων και αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους:
Τα διανύσματα των δυνάμεων της παγκόσμιας βαρύτητας κατευθύνονται κατά μήκος της ευθείας γραμμής που συνδέει τα σώματα. Ο συντελεστής αναλογικότητας G ονομάζεται σταθερά βαρύτητας (καθολική σταθερά βαρύτητας)και ίσο με
.
βαρύτηταονομάζεται η δύναμη έλξης που ενεργεί από τη Γη σε όλα τα σώματα:
.
Αφήνω 
είναι η μάζα της γης, και 
είναι η ακτίνα της γης. Εξετάστε την εξάρτηση της επιτάχυνσης της ελεύθερης πτώσης από το ύψος της ανόδου πάνω από την επιφάνεια της Γης:
Σωματικό βάρος. έλλειψη βαρύτητας
Σωματικό βάρος -η δύναμη με την οποία ένα σώμα πιέζει ένα στήριγμα ή ανάρτηση λόγω της έλξης αυτού του σώματος προς το έδαφος. Το βάρος του σώματος εφαρμόζεται στο στήριγμα (ανάρτηση). Η ποσότητα του σωματικού βάρους εξαρτάται από το πώς κινείται το σώμα με υποστήριξη (ανάρτηση).
Το σωματικό βάρος, δηλ. η δύναμη με την οποία το σώμα δρα στο στήριγμα και η ελαστική δύναμη με την οποία το στήριγμα δρα στο σώμα, σύμφωνα με τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα, είναι ίσες σε απόλυτη τιμή και αντίθετες ως προς την κατεύθυνση.
Εάν το σώμα βρίσκεται σε ηρεμία σε οριζόντιο στήριγμα ή κινείται ομοιόμορφα, μόνο η δύναμη της βαρύτητας και η ελαστική δύναμη από την πλευρά του στηρίγματος ενεργούν πάνω του, επομένως το βάρος του σώματος είναι ίσο με τη δύναμη της βαρύτητας (αλλά αυτές οι δυνάμεις εφαρμόζονται σε διαφορετικούς φορείς):
.
Με επιταχυνόμενη κίνηση, το βάρος του σώματος δεν θα είναι ίσο με τη δύναμη της βαρύτητας. Θεωρήστε την κίνηση ενός σώματος με μάζα m υπό τη δράση της βαρύτητας και την ελαστικότητα με επιτάχυνση. Σύμφωνα με τον 2ο νόμο του Νεύτωνα:
Εάν η επιτάχυνση του σώματος κατευθύνεται προς τα κάτω, τότε το βάρος του σώματος είναι μικρότερο από τη δύναμη της βαρύτητας. αν η επιτάχυνση του σώματος είναι στραμμένη προς τα πάνω, τότε όλα τα σώματα είναι μεγαλύτερα από τη δύναμη της βαρύτητας.
Η αύξηση του σωματικού βάρους που προκαλείται από την επιταχυνόμενη κίνηση του στηρίγματος ή της ανάρτησης ονομάζεται παραφορτώνω.
Εάν το σώμα πέφτει ελεύθερα, τότε από τον τύπο * προκύπτει ότι το βάρος του σώματος είναι μηδέν. Η εξαφάνιση του βάρους κατά την κίνηση του στηρίγματος με την επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης ονομάζεται έλλειψη βαρύτητας.
Η κατάσταση της έλλειψης βαρύτητας παρατηρείται σε ένα αεροπλάνο ή διαστημόπλοιο όταν κινούνται με την επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης, ανεξάρτητα από την ταχύτητα της κίνησής τους. Έξω από τη γήινη ατμόσφαιρα, όταν σβήνουν οι κινητήρες αεριωθουμένων, μόνο η δύναμη της παγκόσμιας βαρύτητας δρα στο διαστημόπλοιο. Υπό την επίδραση αυτής της δύναμης, το διαστημόπλοιο και όλα τα σώματα σε αυτό κινούνται με την ίδια επιτάχυνση. επομένως στο πλοίο παρατηρείται το φαινόμενο της έλλειψης βαρύτητας.
Η κίνηση ενός σώματος υπό την επίδραση της βαρύτητας. Μετακίνηση τεχνητών δορυφόρων. πρώτη κοσμική ταχύτητα
Εάν ο συντελεστής μετατόπισης του σώματος είναι πολύ μικρότερος από την απόσταση από το κέντρο της Γης, τότε η δύναμη της παγκόσμιας βαρύτητας κατά τη διάρκεια της κίνησης μπορεί να θεωρηθεί σταθερή και η κίνηση του σώματος επιταχύνεται ομοιόμορφα. Η απλούστερη περίπτωση κίνησης ενός σώματος υπό τη δράση της βαρύτητας είναι η ελεύθερη πτώση με μηδενική αρχική ταχύτητα. Στην περίπτωση αυτή, το σώμα κινείται με την επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης προς το κέντρο της Γης. Αν υπάρχει αρχική ταχύτητα που δεν κατευθύνεται κατακόρυφα, τότε το σώμα κινείται κατά μήκος καμπύλης διαδρομής (παραβολή, αν δεν ληφθεί υπόψη η αντίσταση του αέρα).
Με μια ορισμένη αρχική ταχύτητα, ένα σώμα που ρίχνεται εφαπτομενικά στην επιφάνεια της Γης, υπό τη δράση της βαρύτητας απουσία ατμόσφαιρας, μπορεί να κινηθεί σε κύκλο γύρω από τη Γη χωρίς να πέσει πάνω της και χωρίς να απομακρυνθεί από αυτήν. Αυτή η ταχύτητα ονομάζεται πρώτη κοσμική ταχύτητακαι το σώμα κινείται με αυτόν τον τρόπο - τεχνητός δορυφόρος γης (AES).
Ας ορίσουμε την πρώτη κοσμική ταχύτητα για τη Γη. Εάν ένα σώμα υπό την επίδραση της βαρύτητας κινείται γύρω από τη Γη ομοιόμορφα σε κύκλο, τότε η επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης είναι η κεντρομόλος επιτάχυνσή του:
.
Εξ ου και η πρώτη κοσμική ταχύτητα είναι
.
Η πρώτη κοσμική ταχύτητα για οποιοδήποτε ουράνιο σώμα προσδιορίζεται με τον ίδιο τρόπο. Η επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης σε απόσταση R από το κέντρο ενός ουράνιου σώματος μπορεί να βρεθεί χρησιμοποιώντας τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα και τον νόμο της παγκόσμιας έλξης:
.
Επομένως, η πρώτη κοσμική ταχύτητα σε απόσταση R από το κέντρο ενός ουράνιου σώματος με μάζα M είναι ίση με
.
Για να εκτοξευτεί ένας δορυφόρος σε τροχιά κοντά στη Γη, πρέπει πρώτα να αφαιρεθεί από την ατμόσφαιρα. Επομένως, τα διαστημόπλοια εκτοξεύονται κάθετα. Σε υψόμετρο 200 - 300 km από την επιφάνεια της Γης, όπου η ατμόσφαιρα είναι σπάνια και δεν επηρεάζει σχεδόν καθόλου την κίνηση του δορυφόρου, ο πύραυλος κάνει μια στροφή και ενημερώνει τον δορυφόρο για την πρώτη κοσμική ταχύτητα προς την κατεύθυνση κάθετη προς την κατακόρυφος.
Όλοι περπατάμε στη Γη γιατί μας ελκύει. Εάν η Γη δεν προσέλκυε όλα τα σώματα στην επιφάνειά της, τότε εμείς, έχοντας απωθηθεί από αυτήν, θα πετάγαμε μακριά στο διάστημα. Αλλά αυτό δεν συμβαίνει, και όλοι γνωρίζουν την ύπαρξη της επίγειας βαρύτητας.
Τραβάμε τη γη; Η Λούνα ελκύει!
Τραβάμε τη γη προς το μέρος μας; Γελοία ερώτηση, σωστά; Ας δούμε όμως. Ξέρετε τι είναι οι παλίρροιες στις θάλασσες και τους ωκεανούς; Κάθε μέρα, το νερό φεύγει από την ακτή, περιφέρεται για αρκετές ώρες και μετά, σαν να μην είχε συμβεί τίποτα, επιστρέφει πίσω.
Έτσι το νερό αυτή τη στιγμή δεν είναι άγνωστο πού, αλλά περίπου στη μέση του ωκεανού. Εκεί σχηματίζεται κάτι σαν βουνό νερό. Απίστευτο, σωστά; Το νερό, που τείνει να εξαπλώνεται, δεν ρέει μόνο μόνο του, αλλά σχηματίζει και βουνά. Και σε αυτά τα βουνά συγκεντρώνεται μια τεράστια μάζα νερού.
Απλά σκεφτείτε τον συνολικό όγκο νερού που απομακρύνεται από την ακτή κατά τη διάρκεια της άμπωτης και θα καταλάβετε ότι μιλάμε για γιγάντιες ποσότητες. Αλλά αν συμβεί αυτό, πρέπει να υπάρχει κάποιος λόγος. Και υπάρχει λόγος. Ο λόγος έγκειται στο γεγονός ότι το φεγγάρι έλκει αυτό το νερό.
Καθώς περιστρέφεται γύρω από τη Γη, η Σελήνη περνά πάνω από τους ωκεανούς και τραβά τα νερά του ωκεανού προς αυτήν. Το φεγγάρι περιστρέφεται γύρω από τη γη επειδή έλκεται από τη γη. Αλλά, αποδεικνύεται ότι η ίδια προσελκύει ταυτόχρονα τη Γη προς τον εαυτό της. Η γη, ωστόσο, είναι πολύ μεγάλη για εκείνη, αλλά η επιρροή της είναι αρκετή για να μετακινήσει το νερό στους ωκεανούς.
Δύναμη και νόμος της παγκόσμιας έλξης: έννοια και τύπος
Και τώρα ας πάμε παρακάτω και ας σκεφτούμε: αν δύο τεράστια σώματα, που βρίσκονται κοντά, ελκύουν το ένα το άλλο, δεν είναι λογικό να υποθέσουμε ότι και μικρότερα σώματα θα έλκονται μεταξύ τους; Είναι απλώς ότι είναι πολύ μικρότερα και η ελκτική τους δύναμη θα είναι μικρή;
Αποδεικνύεται ότι αυτή η υπόθεση είναι απολύτως σωστή. Απόλυτα μεταξύ όλων των σωμάτων στο Σύμπαν υπάρχουν δυνάμεις έλξης ή, με άλλα λόγια, δυνάμεις παγκόσμιας έλξης.
Ο Ισαάκ Νεύτων ήταν ο πρώτος που ανακάλυψε και διατύπωσε ένα τέτοιο φαινόμενο με τη μορφή νόμου. Ο νόμος της παγκόσμιας βαρύτητας λέει: όλα τα σώματα έλκονται μεταξύ τους, ενώ η δύναμη της έλξης τους είναι ευθέως ανάλογη με τη μάζα καθενός από τα σώματα και αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους:
F = G * (m_1 * m_2) / r^2,
όπου F είναι η τιμή του διανύσματος της δύναμης έλξης μεταξύ των σωμάτων, m_1 και m_2 είναι οι μάζες αυτών των σωμάτων, r είναι η απόσταση μεταξύ των σωμάτων, G είναι η σταθερά βαρύτητας.
Η σταθερά της βαρύτητας είναι αριθμητικά ίση με τη δύναμη που υπάρχει μεταξύ σωμάτων μάζας 1 kg, που βρίσκονται σε απόσταση 1 μέτρου. Αυτή η τιμή βρέθηκε πειραματικά: G=6,67*〖10〗^(-11) N* m^2⁄〖kg〗^2 .
Επιστρέφοντας στην αρχική μας ερώτηση, «Τραβάμε τη Γη;», μπορούμε να απαντήσουμε με σιγουριά «ναι». Σύμφωνα με τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα, έλκουμε τη Γη με την ίδια ακριβώς δύναμη που μας τραβά η Γη. Αυτή η δύναμη μπορεί να υπολογιστεί από το νόμο της παγκόσμιας έλξης.
Και σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα, η πρόσκρουση των σωμάτων μεταξύ τους από οποιαδήποτε δύναμη εκφράζεται με τη μορφή της επιτάχυνσης που προσδίδουν το ένα στο άλλο. Αλλά η επιτάχυνση που προσδίδεται εξαρτάται από τη μάζα του σώματος.
Η μάζα της Γης είναι μεγάλη και μας δίνει την επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης. Και η μάζα μας είναι αμελητέα σε σύγκριση με τη Γη, και επομένως η επιτάχυνση που δίνουμε στη Γη είναι πρακτικά μηδενική. Γι' αυτό μας ελκύει η Γη και περπατάμε πάνω της και όχι το αντίστροφο.
Όχι μόνο το πιο μυστηριώδες δυνάμεις της φύσηςαλλά και το πιο ισχυρό.
Ο άνθρωπος στο δρόμο για την πρόοδο
Ιστορικά, ήταν ο άνθρωποςκαθώς προχωράς μπροστά μονοπάτια προόδουκατέκτησε τις ολοένα πιο ισχυρές δυνάμεις της φύσης. Ξεκίνησε όταν δεν είχε παρά ένα ραβδί στη γροθιά του και τη δική του σωματική δύναμη.
Αλλά ήταν σοφός, και έφερε τη σωματική δύναμη των ζώων στην υπηρεσία του, κάνοντας τα κατοικίδια. Το άλογο επιτάχυνε το τρέξιμό του, η καμήλα έκανε βατή την έρημο, ο ελέφαντας την ελώδη ζούγκλα. Αλλά οι φυσικές δυνάμεις ακόμη και των πιο δυνατών ζώων είναι αμέτρητα μικρές σε σύγκριση με τις δυνάμεις της φύσης.
Το πρώτο πρόσωπο υπέταξε το στοιχείο της φωτιάς, αλλά μόνο στις πιο αποδυναμωμένες εκδοχές του. Αρχικά - για πολλούς αιώνες - χρησιμοποιούσε μόνο ξύλο ως καύσιμο - ένα είδος καυσίμου πολύ χαμηλής έντασης ενέργειας. Λίγο αργότερα, έμαθε να χρησιμοποιεί την αιολική ενέργεια από αυτή την πηγή ενέργειας, ένας άντρας σήκωσε το λευκό φτερό του πανιού στον αέρα - και ένα ελαφρύ πλοίο πέταξε σαν πουλί πάνω από τα κύματα.
Ιστιοφόρο στα κύματα
Εξέθεσε τις λεπίδες του ανεμόμυλου στις ριπές του ανέμου - και οι βαριές πέτρες των μυλόπετρων στριφογύριζαν, τα γουδοχέρια των πλιγουριών έτριζαν. Αλλά είναι σαφές σε όλους ότι η ενέργεια των πίδακα αέρα απέχει πολύ από το να συγκεντρωθεί. Επιπλέον, και το πανί και ο ανεμόμυλος φοβούνταν τα χτυπήματα του ανέμου: η καταιγίδα έσκισε τα πανιά και βύθισε τα πλοία, η καταιγίδα έσπασε τα φτερά και ανέτρεψε τους μύλους.
Ακόμα αργότερα, ο άνθρωπος άρχισε να κατακτά το νερό που ρέει. Ο τροχός δεν είναι μόνο η πιο πρωτόγονη από τις συσκευές ικανές να μετατρέπουν την ενέργεια του νερού σε περιστροφική κίνηση, αλλά και η πιο υποδύναμη σε σύγκριση με διάφορες.
Ο άνθρωπος προχωρούσε στη σκάλα της προόδου και χρειαζόταν όλο και περισσότερη ενέργεια.
Άρχισε να χρησιμοποιεί νέους τύπους καυσίμων - ήδη η μετάβαση στην καύση άνθρακα αύξησε την ενεργειακή ένταση ενός κιλού καυσίμου από 2500 kcal σε 7000 kcal - σχεδόν τρεις φορές. Μετά ήρθε η ώρα του πετρελαίου και του φυσικού αερίου. Και πάλι, το ενεργειακό περιεχόμενο κάθε κιλού ορυκτού καυσίμου έχει αυξηθεί κατά μιάμιση έως δύο φορές.
Οι ατμομηχανές αντικαταστάθηκαν από ατμοστρόβιλους. οι τροχοί μύλου αντικαταστάθηκαν από υδραυλικούς στρόβιλους. Τότε ο άντρας άπλωσε το χέρι του στο σχάσιμο άτομο ουρανίου. Ωστόσο, η πρώτη χρήση ενός νέου τύπου ενέργειας είχε τραγικές συνέπειες - η πυρηνική φλόγα της Χιροσίμα το 1945 έκαψε 70 χιλιάδες ανθρώπινες καρδιές μέσα σε λίγα λεπτά.
Το 1954, ο πρώτος σοβιετικός πυρηνικός σταθμός στον κόσμο τέθηκε σε λειτουργία, μετατρέποντας την ισχύ του ουρανίου σε ακτινοβολούμενη δύναμη ηλεκτρικού ρεύματος. Και πρέπει να σημειωθεί ότι ένα κιλό ουρανίου περιέχει δύο εκατομμύρια φορές περισσότερη ενέργεια από ένα κιλό του καλύτερου πετρελαίου.
Ήταν μια θεμελιωδώς νέα φωτιά, η οποία θα μπορούσε να ονομαστεί φυσική, επειδή ήταν οι φυσικοί που μελέτησαν τις διαδικασίες που οδηγούσαν στη γέννηση τέτοιων φανταστικών ποσοτήτων ενέργειας.
Το ουράνιο δεν είναι το μόνο πυρηνικό καύσιμο. Ένας πιο ισχυρός τύπος καυσίμου χρησιμοποιείται ήδη - ισότοπα υδρογόνου.
Δυστυχώς, ο άνθρωπος δεν έχει καταφέρει ακόμα να υποτάξει την πυρηνική φλόγα υδρογόνου-ηλίου. Ξέρει πώς να ανάψει στιγμιαία την πυρκαγιά του, βάζοντας φωτιά στην αντίδραση σε μια βόμβα υδρογόνου με μια έκρηξη ουρανίου. Αλλά όλο και πιο κοντά, οι επιστήμονες βλέπουν έναν αντιδραστήρα υδρογόνου, ο οποίος θα δημιουργήσει ηλεκτρικό ρεύμα ως αποτέλεσμα της σύντηξης των πυρήνων των ισοτόπων του υδρογόνου σε πυρήνες ηλίου.
Και πάλι, η ποσότητα ενέργειας που μπορεί να πάρει ένα άτομο από κάθε κιλό καυσίμου θα αυξηθεί σχεδόν δεκαπλασιασμένα. Θα είναι όμως αυτό το βήμα το τελευταίο στην επερχόμενη ιστορία της ανθρώπινης δύναμης πάνω στις δυνάμεις της φύσης;
Δεν! Μπροστά - η κυριαρχία της βαρυτικής μορφής ενέργειας. Είναι ακόμη πιο συνετά συσκευασμένο από τη φύση ακόμα και από την ενέργεια της σύντηξης υδρογόνου-ηλίου. Σήμερα είναι η πιο συγκεντρωμένη μορφή ενέργειας που μπορεί να μαντέψει κάποιος.
Τίποτα περαιτέρω δεν είναι ακόμη ορατό εκεί, πέρα από την αιχμή της επιστήμης. Και παρόλο που μπορούμε να πούμε με βεβαιότητα ότι οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής θα λειτουργήσουν για ένα άτομο, επεξεργάζοντας τη βαρυτική ενέργεια σε ηλεκτρικό ρεύμα (ή ίσως σε ένα ρεύμα αερίου που πετά έξω από ένα ακροφύσιο κινητήρα τζετ ή στον προγραμματισμένο μετασχηματισμό των πανταχού παρόντων ατόμων πυριτίου και οξυγόνου σε άτομα εξαιρετικά σπάνιων μετάλλων), δεν μπορούμε ακόμη να πούμε τίποτα για τις λεπτομέρειες ενός τέτοιου σταθμού παραγωγής ενέργειας (πυραυλοκινητήρας, φυσικός αντιδραστήρας).
Η δύναμη της παγκόσμιας βαρύτητας στις απαρχές της γέννησης των γαλαξιών
Η δύναμη της παγκόσμιας βαρύτητας βρίσκεται στην αρχή της γέννησης των γαλαξιώναπό την προαστρική ύλη, όπως είναι πεπεισμένος ο ακαδημαϊκός V.A. Ambartsumyan. Σβήνει επίσης τα αστέρια που έχουν κάψει το χρόνο τους, έχοντας ξοδέψει το αστρικό καύσιμο που τους αναλογεί κατά τη γέννηση.
Ναι, κοιτάξτε γύρω σας: τα πάντα στη Γη ελέγχονται σε μεγάλο βαθμό από αυτή τη δύναμη.
Είναι αυτή που καθορίζει την πολυεπίπεδη δομή του πλανήτη μας - την εναλλαγή της λιθόσφαιρας, της υδρόσφαιρας και της ατμόσφαιρας. Είναι αυτή που διατηρεί ένα παχύ στρώμα αερίων αέρα, στο κάτω μέρος του οποίου και χάρη στο οποίο υπάρχουμε όλοι.
Αν δεν υπήρχε η βαρύτητα, η Γη θα έβγαινε αμέσως από την τροχιά της γύρω από τον Ήλιο και η ίδια η υδρόγειος θα καταρρεύσει, θα διαλυόταν από τις φυγόκεντρες δυνάμεις. Είναι δύσκολο να βρει κανείς κάτι που δεν θα εξαρτάται, στον ένα ή τον άλλο βαθμό, από τη δύναμη της παγκόσμιας βαρύτητας.
Φυσικά, οι αρχαίοι φιλόσοφοι, πολύ παρατηρητικοί άνθρωποι, δεν μπορούσαν να μην παρατηρήσουν ότι μια πέτρα που πετιέται προς τα πάνω πάντα επιστρέφει. Ο Πλάτωνας τον 4ο π.Χ. σε ένα ποτάμι που κάνει το δρόμο του προς τη θάλασσα, ο καπνός της φωτιάς ορμάει στα συγγενικά του σύννεφα.
Ένας μαθητής του Πλάτωνα, ο Αριστοτέλης, διευκρίνισε ότι όλα τα σώματα έχουν ειδικές ιδιότητες βαρύτητας και ελαφρότητας. Βαριά σώματα -πέτρες, μέταλλα- ορμούν στο κέντρο του σύμπαντος, φως - φωτιά, καπνός, ατμοί - στην περιφέρεια. Αυτή η υπόθεση, η οποία εξηγεί ορισμένα από τα φαινόμενα που σχετίζονται με τη δύναμη της παγκόσμιας βαρύτητας, υπάρχει για περισσότερα από 2 χιλιάδες χρόνια.
Οι επιστήμονες για τη δύναμη της βαρύτητας
Ίσως ο πρώτος που έθεσε το ερώτημα του δύναμη της βαρύτηταςπραγματικά επιστημονική, ήταν η ιδιοφυΐα της Αναγέννησης - ο Λεονάρντο ντα Βίντσι. Ο Λεονάρντο διακήρυξε ότι η βαρύτητα είναι χαρακτηριστικό όχι μόνο της Γης, ότι υπάρχουν πολλά κέντρα βάρους. Και πρότεινε επίσης ότι η δύναμη της βαρύτητας εξαρτάται από την απόσταση από το κέντρο βάρους.
Τα έργα του Κοπέρνικου, του Γαλιλαίου, του Κέπλερ, του Ρόμπερτ Χουκ έφεραν όλο και πιο κοντά στην ιδέα του νόμου της παγκόσμιας έλξης, αλλά στην τελική του διατύπωση αυτός ο νόμος συνδέεται για πάντα με το όνομα του Ισαάκ Νεύτωνα.
Ο Ισαάκ Νεύτων για τη δύναμη της βαρύτητας
Γεννήθηκε στις 4 Ιανουαρίου 1643. Αποφοίτησε από το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ, έγινε πτυχιούχος και στη συνέχεια - μεταπτυχιακός στις επιστήμες.
Ισαάκ Νιούτον Όλα όσα ακολουθούν είναι ένας ατελείωτος πλούτος επιστημονικών εργασιών. Αλλά το κύριο έργο του είναι οι «Μαθηματικές αρχές της φυσικής φιλοσοφίας», που δημοσιεύθηκαν το 1687 και συνήθως αποκαλούνται απλώς «Αρχές». Σε αυτά διατυπώνεται το μεγάλο. Μάλλον όλοι τον θυμούνται από το Λύκειο.
Όλα τα σώματα έλκονται μεταξύ τους με δύναμη που είναι ευθέως ανάλογη με το γινόμενο των μαζών αυτών των σωμάτων και αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους...
Κάποιες διατάξεις αυτής της διατύπωσης θα μπορούσαν να προβλεφθούν από τους προκατόχους του Νεύτωνα, αλλά δεν έχει δοθεί ακόμη σε κανέναν ολόκληρο. Χρειαζόταν η ιδιοφυΐα του Νεύτωνα για να συναρμολογήσει αυτά τα θραύσματα σε ένα ενιαίο σύνολο προκειμένου να εξαπλωθεί η έλξη της Γης στη Σελήνη και του Ήλιου - σε ολόκληρο το πλανητικό σύστημα.
Από τον νόμο της παγκόσμιας έλξης, ο Νεύτωνας εξήγαγε όλους τους νόμους της κίνησης των πλανητών, που ανακαλύφθηκαν πριν από τον Κέπλερ. Ήταν απλώς οι συνέπειές του. Επιπλέον, ο Νεύτων έδειξε ότι όχι μόνο οι νόμοι του Κέπλερ, αλλά και οι αποκλίσεις από αυτούς τους νόμους (στον κόσμο των τριών ή περισσότερων σωμάτων) είναι αποτέλεσμα της παγκόσμιας βαρύτητας... Αυτός ήταν ένας μεγάλος θρίαμβος της επιστήμης.
Φάνηκε ότι επιτέλους ανακαλύφθηκε και περιγράφηκε μαθηματικά η κύρια δύναμη της φύσης, που κινεί τους κόσμους, η δύναμη στην οποία υπόκεινται τα μόρια του αέρα, των μήλων και του Ήλιου. Γιγαντιαίο, αμέτρητα τεράστιο ήταν το βήμα που έκανε ο Νεύτων.
Ο πρώτος εκλαϊκευτής του έργου ενός λαμπρού επιστήμονα, ο Γάλλος συγγραφέας Francois Marie Arouet, παγκοσμίως γνωστός με το ψευδώνυμο Βολταίρος, είπε ότι ο Νεύτωνας μάντεψε ξαφνικά την ύπαρξη ενός νόμου με το όνομά του όταν κοίταξε ένα μήλο που έπεφτε.
Ο ίδιος ο Νεύτωνας δεν ανέφερε ποτέ αυτό το μήλο. Και δύσκολα αξίζει να χάσουμε χρόνο σήμερα για τη διάψευση αυτού του πανέμορφου θρύλου. Και, προφανώς, ο Νεύτων έφτασε να κατανοήσει τη μεγάλη δύναμη της φύσης με λογικούς συλλογισμούς. Πιθανόν να συμπεριλήφθηκε στο αντίστοιχο κεφάλαιο των «Αρχών».
Η δύναμη της βαρύτητας επηρεάζει την πτήση του πυρήνα
Ας υποθέσουμε ότι σε ένα πολύ ψηλό βουνό, τόσο ψηλό που η κορυφή του είναι ήδη εκτός ατμόσφαιρας, έχουμε στήσει ένα γιγάντιο πυροβολικό. Η κάννη του τοποθετήθηκε αυστηρά παράλληλα με την επιφάνεια της υδρογείου και εκτοξεύτηκε. Περιγράφοντας το τόξο ο πυρήνας πέφτει στο έδαφος.
Αυξάνουμε τη φόρτιση, βελτιώνουμε την ποιότητα της πυρίτιδας, με τον ένα ή τον άλλο τρόπο κάνουμε τον πυρήνα να κινείται με μεγαλύτερη ταχύτητα μετά την επόμενη βολή. Το τόξο που περιγράφεται από τον πυρήνα γίνεται πιο επίπεδο. Ο πυρήνας πέφτει πολύ πιο μακριά από τους πρόποδες του βουνού μας.
Επίσης αυξάνουμε τη φόρτιση και πυροβολούμε. Ο πυρήνας πετά κατά μήκος μιας τόσο ήπιας τροχιάς που κατεβαίνει παράλληλα με την επιφάνεια της υδρογείου. Ο πυρήνας δεν μπορεί πλέον να πέσει στη Γη: με την ίδια ταχύτητα με την οποία πέφτει, η Γη ξεφεύγει από κάτω του. Και, έχοντας περιγράψει το δαχτυλίδι γύρω από τον πλανήτη μας, ο πυρήνας επιστρέφει στο σημείο εκκίνησης.
Το όπλο μπορεί να αφαιρεθεί στο μεταξύ. Άλλωστε, η πτήση του πυρήνα σε όλη την υδρόγειο θα διαρκέσει περισσότερο από μία ώρα. Και τότε ο πυρήνας θα σαρώσει γρήγορα την κορυφή του βουνού και θα πάει σε έναν νέο κύκλο γύρω από τη Γη. Πτώση, εάν, όπως συμφωνήσαμε, ο πυρήνας δεν έχει καμία αντίσταση αέρα, δεν θα μπορέσει ποτέ.
Η βασική ταχύτητα για αυτό θα πρέπει να είναι κοντά στα 8 km/sec. Και αν αυξήσετε την ταχύτητα της πτήσης του πυρήνα; Πρώτα θα πετάξει σε ένα τόξο, πιο ήπιο από την καμπυλότητα της επιφάνειας της γης, και θα αρχίσει να απομακρύνεται από τη Γη. Ταυτόχρονα, η ταχύτητά του υπό την επίδραση της βαρύτητας της Γης θα μειωθεί.
Και, τέλος, γυρίζοντας, θα αρχίσει, σαν να λέγαμε, να πέφτει πίσω στη Γη, αλλά θα πετάξει δίπλα της και δεν θα συμπληρώνει πλέον έναν κύκλο, αλλά μια έλλειψη. Ο πυρήνας θα κινείται γύρω από τη Γη με τον ίδιο ακριβώς τρόπο που η Γη κινείται γύρω από τον Ήλιο, δηλαδή, κατά μήκος μιας έλλειψης, σε μία από τις εστίες της οποίας θα βρίσκεται το κέντρο του πλανήτη μας.
Εάν αυξήσουμε περαιτέρω την αρχική ταχύτητα του πυρήνα, η έλλειψη θα αποδειχθεί ότι είναι πιο τεντωμένη. Είναι δυνατό να τεντωθεί αυτή η έλλειψη με τέτοιο τρόπο ώστε ο πυρήνας να φτάσει στη σεληνιακή τροχιά ή ακόμα και πολύ πιο μακριά. Μέχρι όμως η αρχική ταχύτητα αυτού του πυρήνα να ξεπεράσει τα 11,2 km/s, θα παραμείνει δορυφόρος της Γης.
Ο πυρήνας, ο οποίος έλαβε ταχύτητα πάνω από 11,2 km / s όταν εκτοξεύτηκε, θα πετάξει για πάντα μακριά από τη Γη κατά μήκος μιας παραβολικής τροχιάς. Εάν μια έλλειψη είναι μια κλειστή καμπύλη, τότε μια παραβολή είναι μια καμπύλη που έχει δύο κλάδους που πηγαίνουν στο άπειρο. Προχωρώντας κατά μήκος μιας έλλειψης, όσο επιμήκη και αν είναι, αναπόφευκτα θα επιστρέψουμε συστηματικά στο σημείο εκκίνησης. Προχωρώντας κατά μήκος μιας παραβολής, δεν θα επιστρέψουμε ποτέ στο σημείο εκκίνησης.
Αλλά, έχοντας αφήσει τη Γη με αυτή την ταχύτητα, ο πυρήνας δεν θα μπορεί ακόμη να πετάξει στο άπειρο. Η ισχυρή βαρύτητα του Ήλιου θα κάμψει την τροχιά της πτήσης του, θα κλείσει γύρω του σαν την τροχιά ενός πλανήτη. Ο πυρήνας θα γίνει η αδερφή της Γης, ένας μικροσκοπικός πλανήτης στη δική μας οικογένεια πλανητών.
Για να κατευθύνετε τον πυρήνα έξω από το πλανητικό σύστημα, για να ξεπεράσετε την ηλιακή έλξη, είναι απαραίτητο να του πείτε ταχύτητα μεγαλύτερη από 16,7 km / s και να τον κατευθύνετε έτσι ώστε η ταχύτητα της ίδιας της κίνησης της Γης να προστεθεί σε αυτήν την ταχύτητα .
Μια ταχύτητα περίπου 8 km / s (αυτή η ταχύτητα εξαρτάται από το ύψος του βουνού από το οποίο πυροβολεί το όπλο μας) ονομάζεται κυκλική ταχύτητα, οι ταχύτητες από 8 έως 11,2 km / s είναι ελλειπτικές, από 11,2 έως 16,7 km / s είναι παραβολικές, και πάνω από αυτόν τον αριθμό - απελευθερωτικές ταχύτητες.
Εδώ πρέπει να προστεθεί ότι οι δεδομένες τιμές αυτών των ταχυτήτων ισχύουν μόνο για τη Γη. Εάν ζούσαμε στον Άρη, η κυκλική ταχύτητα θα ήταν πολύ πιο εύκολο να επιτύχουμε - είναι μόνο περίπου 3,6 km / s εκεί και η παραβολική ταχύτητα είναι μόνο ελαφρώς μεγαλύτερη από 5 km / s.
Από την άλλη πλευρά, θα ήταν πολύ πιο δύσκολο να στείλουμε τον πυρήνα σε μια διαστημική πτήση από τον Δία παρά από τη Γη: η κυκλική ταχύτητα σε αυτόν τον πλανήτη είναι 42,2 km / s και η παραβολική ταχύτητα είναι ακόμη και 61,8 km / s!
Θα ήταν πολύ δύσκολο για τους κατοίκους του Ήλιου να εγκαταλείψουν τον κόσμο τους (αν, φυσικά, μπορούσε να υπάρξει). Η κυκλική ταχύτητα αυτού του γίγαντα θα πρέπει να είναι 437,6 και η ταχύτητα διαχωρισμού - 618,8 km / s!
Έτσι ο Νεύτωνας στα τέλη του 17ου αιώνα, εκατό χρόνια πριν από την πρώτη πτήση του αερόστατου ζεστού αέρα από τους αδελφούς Montgolfier, διακόσια χρόνια πριν από τις πρώτες πτήσεις του αεροπλάνου των αδελφών Ράιτ, και σχεδόν ένα τέταρτο μιας χιλιετίας πριν από την απογείωση των πρώτων υγρών πυραύλων, έδειξε το δρόμο προς τον ουρανό για δορυφόρους και διαστημόπλοια.
Η δύναμη της βαρύτητας είναι εγγενής σε κάθε σφαίρα
Με τη χρήση ο νόμος της βαρύτηταςανακαλύφθηκαν άγνωστοι πλανήτες, δημιουργήθηκαν κοσμογονικές υποθέσεις για την προέλευση του ηλιακού συστήματος. Η κύρια δύναμη της φύσης, η οποία ελέγχει τα αστέρια, τους πλανήτες, τα μήλα στον κήπο και τα μόρια αερίων στην ατμόσφαιρα, έχει ανακαλυφθεί και περιγραφεί μαθηματικά.
Αλλά δεν γνωρίζουμε τον μηχανισμό της παγκόσμιας έλξης. Η νευτώνεια βαρύτητα δεν εξηγεί, αλλά αντιπροσωπεύει οπτικά την τρέχουσα κατάσταση της πλανητικής κίνησης.
Δεν γνωρίζουμε τι προκαλεί την αλληλεπίδραση όλων των σωμάτων του Σύμπαντος. Και δεν μπορεί να ειπωθεί ότι ο Newton δεν ενδιαφερόταν για αυτόν τον λόγο. Για πολλά χρόνια συλλογιζόταν τον πιθανό μηχανισμό του.
Παρεμπιπτόντως, αυτή είναι πράγματι μια εξαιρετικά μυστηριώδης δύναμη. Μια δύναμη που εκδηλώνεται μέσα από εκατοντάδες εκατομμύρια χιλιόμετρα διαστήματος, χωρίς κανένα υλικό σχηματισμό με την πρώτη ματιά, με τη βοήθεια της οποίας θα μπορούσε κανείς να εξηγήσει τη μεταφορά της αλληλεπίδρασης.
Υποθέσεις του Νεύτωνα
Και Νεύτοκατέφυγε σε υπόθεσηγια την ύπαρξη ενός συγκεκριμένου αιθέρα που φέρεται να γεμίζει ολόκληρο το Σύμπαν. Το 1675, εξήγησε την έλξη προς τη Γη από το γεγονός ότι ο αιθέρας που γεμίζει ολόκληρο το Σύμπαν ορμάει στο κέντρο της Γης με συνεχείς ροές, συλλαμβάνοντας όλα τα αντικείμενα σε αυτή την κίνηση και δημιουργώντας μια βαρυτική δύναμη. Η ίδια ροή αιθέρα ορμάει στον Ήλιο και παρασύροντας τους πλανήτες, τους κομήτες, εξασφαλίζει τις ελλειπτικές τροχιές τους...
Δεν ήταν μια πολύ πειστική, αν και απολύτως μαθηματικά λογική υπόθεση. Αλλά τώρα, το 1679, ο Νεύτων δημιούργησε μια νέα υπόθεση που εξηγούσε τον μηχανισμό της βαρύτητας. Αυτή τη φορά προικίζει στον αιθέρα την ιδιότητα να έχει διαφορετική συγκέντρωση κοντά στους πλανήτες και μακριά από αυτούς. Όσο πιο μακριά από το κέντρο του πλανήτη, τόσο πιο πυκνός είναι ο αιθέρας. Και έχει την ιδιότητα να συμπιέζει όλα τα υλικά σώματα από τα πιο πυκνά τους στρώματα σε λιγότερο πυκνά. Και όλα τα σώματα συμπιέζονται προς την επιφάνεια της Γης.
Το 1706, ο Νεύτων αρνείται κατηγορηματικά την ίδια την ύπαρξη του αιθέρα. Το 1717 επιστρέφει και πάλι στην υπόθεση της έκθλιψης του αιθέρα.
Ο πολυμήχανος εγκέφαλος του Νεύτωνα πάλεψε για τη λύση του μεγάλου μυστηρίου και δεν το βρήκε. Αυτό εξηγεί τόσο απότομη ρίψη από πλευρά σε πλευρά. Ο Νεύτων έλεγε:
Δεν κάνω υποθέσεις.
Και παρόλο που, όπως καταφέραμε μόνο να επαληθεύσουμε, αυτό δεν είναι απολύτως αληθές, μπορούμε οπωσδήποτε να πούμε κάτι άλλο: ο Νεύτωνας μπόρεσε να διακρίνει ξεκάθαρα πράγματα που είναι αδιαμφισβήτητα από ασταθείς και αμφιλεγόμενες υποθέσεις. Και στα Στοιχεία υπάρχει μια φόρμουλα του μεγάλου νόμου, αλλά δεν επιχειρείται να εξηγηθεί ο μηχανισμός του.
Ο μεγάλος φυσικός κληροδότησε αυτό το αίνιγμα στον άνθρωπο του μέλλοντος. Πέθανε το 1727.
Δεν έχει λυθεί ούτε σήμερα.
Η συζήτηση για τη φυσική ουσία του νόμου του Νεύτωνα κράτησε δύο αιώνες. Και ίσως αυτή η συζήτηση να μην αφορούσε την ίδια την ουσία του νόμου, αν απαντούσε ακριβώς σε όλες τις ερωτήσεις που του τέθηκαν.
Αλλά το γεγονός είναι ότι με την πάροδο του χρόνου αποδείχθηκε ότι αυτός ο νόμος δεν είναι καθολικός. Ότι υπάρχουν περιπτώσεις που δεν μπορεί να εξηγήσει αυτό ή εκείνο το φαινόμενο. Ας δώσουμε παραδείγματα.
Η δύναμη της βαρύτητας στους υπολογισμούς του Seeliger
Το πρώτο από αυτά είναι το παράδοξο του Seeliger. Θεωρώντας ότι το Σύμπαν είναι άπειρο και ομοιόμορφα γεμάτο με ύλη, ο Seeliger προσπάθησε να υπολογίσει, σύμφωνα με το νόμο του Νεύτωνα, την παγκόσμια βαρυτική δύναμη που δημιουργείται από ολόκληρη την απείρως μεγάλη μάζα του άπειρου Σύμπαντος σε κάποιο σημείο του.
Δεν ήταν εύκολη υπόθεση από την άποψη των καθαρών μαθηματικών. Έχοντας ξεπεράσει όλες τις δυσκολίες των πιο περίπλοκων μετασχηματισμών, ο Seeliger διαπίστωσε ότι η επιθυμητή δύναμη της παγκόσμιας βαρύτητας είναι ανάλογη με την ακτίνα του Σύμπαντος. Και εφόσον αυτή η ακτίνα είναι ίση με το άπειρο, τότε η βαρυτική δύναμη πρέπει να είναι απείρως μεγάλη. Ωστόσο, αυτό δεν το βλέπουμε στην πράξη. Αυτό σημαίνει ότι ο νόμος της παγκόσμιας έλξης δεν ισχύει για ολόκληρο το σύμπαν.
Ωστόσο, άλλες εξηγήσεις για το παράδοξο είναι επίσης πιθανές. Για παράδειγμα, μπορούμε να υποθέσουμε ότι η ύλη δεν γεμίζει ομοιόμορφα ολόκληρο το Σύμπαν, αλλά η πυκνότητά της μειώνεται σταδιακά και, τελικά, κάπου πολύ μακριά δεν υπάρχει καθόλου ύλη. Αλλά το να φανταστείς μια τέτοια εικόνα σημαίνει να παραδεχτείς την πιθανότητα ύπαρξης χώρου χωρίς ύλη, κάτι που είναι γενικά παράλογο.
Μπορούμε να υποθέσουμε ότι η δύναμη της βαρύτητας εξασθενεί πιο γρήγορα από ό,τι αυξάνεται το τετράγωνο της απόστασης. Αλλά αυτό θέτει υπό αμφισβήτηση την εκπληκτική αρμονία του νόμου του Νεύτωνα. Όχι, και αυτή η εξήγηση δεν ικανοποίησε τους επιστήμονες. Το παράδοξο παρέμεινε παράδοξο.
Παρατηρήσεις της κίνησης του Ερμή
Ένα άλλο γεγονός, η δράση της δύναμης της παγκόσμιας έλξης, που δεν εξηγείται από το νόμο του Νεύτωνα, έφερε παρατήρηση της κίνησης του Ερμή- πιο κοντά στον πλανήτη. Ακριβείς υπολογισμοί σύμφωνα με το νόμο του Νεύτωνα έδειξαν ότι το περήλιο - το σημείο της έλλειψης κατά μήκος του οποίου ο Ερμής κινείται πιο κοντά στον Ήλιο - θα πρέπει να μετατοπιστεί κατά 531 δευτερόλεπτα τόξου σε 100 χρόνια.
Και οι αστρονόμοι βρήκαν ότι αυτή η μετατόπιση είναι ίση με 573 δευτερόλεπτα τόξου. Αυτή η υπέρβαση - 42 δευτερόλεπτα τόξου - επίσης δεν μπορούσε να εξηγηθεί από τους επιστήμονες, χρησιμοποιώντας μόνο τύπους που προκύπτουν από το νόμο του Νεύτωνα.
Εξήγησε τόσο το παράδοξο του Seeliger όσο και τη μετατόπιση του περήλιου του Ερμή και πολλά άλλα παράδοξα φαινόμενα και ανεξήγητα γεγονότα Albert Einstein, ένας από τους σπουδαιότερους, αν όχι ο μεγαλύτερος φυσικός όλων των εποχών. Ανάμεσα στα ενοχλητικά μικροπράγματα ήταν η ερώτηση του αιθέριος άνεμος.
Πειράματα από τον Albert Michelson
Φαινόταν ότι αυτή η ερώτηση δεν αφορούσε άμεσα το πρόβλημα της βαρύτητας. Είχε σχέση με την οπτική, με το φως. Πιο συγκεκριμένα, στον ορισμό της ταχύτητάς του.
Ο Δανός αστρονόμος ήταν ο πρώτος που προσδιόρισε την ταχύτητα του φωτός. Όλαφ Ρεμέρπαρακολουθώντας την έκλειψη των φεγγαριών του Δία. Αυτό συνέβη ήδη από το 1675.
Αμερικανός φυσικός Άλμπερτ Μίχελσονστα τέλη του 18ου αιώνα, διεξήγαγε μια σειρά από προσδιορισμούς της ταχύτητας του φωτός σε επίγειες συνθήκες, χρησιμοποιώντας τη συσκευή που είχε σχεδιάσει.
Το 1927, έδωσε την ταχύτητα του φωτός ως 299796 + 4 km/s, που ήταν εξαιρετική ακρίβεια για εκείνες τις εποχές. Αλλά η ουσία του θέματος είναι διαφορετική. Το 1880 αποφάσισε να ερευνήσει τον αιθέριο άνεμο. Ήθελε να αποδείξει επιτέλους την ύπαρξη αυτού του αιθέρα, με την παρουσία του οποίου προσπάθησαν να εξηγήσουν τόσο τη μετάδοση της βαρυτικής αλληλεπίδρασης όσο και τη μετάδοση των κυμάτων φωτός.
Ο Michelson ήταν ίσως ο πιο αξιόλογος πειραματιστής της εποχής του. Είχε εξαιρετικό εξοπλισμό. Και ήταν σχεδόν σίγουρος για την επιτυχία.
Η ουσία της εμπειρίας
Μια εμπειρίαείχε συλληφθεί έτσι. Η γη κινείται στην τροχιά της με ταχύτητα περίπου 30 km/sec.. Κινείται στον αέρα. Αυτό σημαίνει ότι η ταχύτητα του φωτός από μια πηγή που βρίσκεται μπροστά από τον δέκτη σε σχέση με την κίνηση της Γης πρέπει να είναι μεγαλύτερη από μια πηγή που βρίσκεται στην άλλη πλευρά. Στην πρώτη περίπτωση, η ταχύτητα του αιθέριου ανέμου πρέπει να προστεθεί στην ταχύτητα του φωτός, στη δεύτερη περίπτωση, η ταχύτητα του φωτός πρέπει να μειωθεί κατά αυτήν την τιμή.
Φυσικά, η ταχύτητα της Γης στην τροχιά της γύρω από τον Ήλιο είναι μόνο το ένα δέκατο χιλιοστό της ταχύτητας του φωτός. Το να βρεις έναν τόσο μικρό όρο είναι πολύ δύσκολο, αλλά ο Michelson ονομάστηκε βασιλιάς της ακρίβειας για κάποιο λόγο. Χρησιμοποίησε έναν έξυπνο τρόπο για να πιάσει την «άπιαστη» διαφορά στις ταχύτητες των ακτίνων του φωτός.
Έσπασε τη δέσμη σε δύο ίσα ρεύματα και τα κατεύθυνε σε αμοιβαία κάθετες κατευθύνσεις: κατά μήκος του μεσημβρινού και κατά μήκος του παραλλήλου. Αντανακλασμένες από τους καθρέφτες, οι ακτίνες επέστρεψαν. Εάν η δέσμη που πηγαίνει κατά μήκος του παραλλήλου δοκίμαζε την επίδραση του αιθέριου ανέμου, όταν προστέθηκε στη μεσημβρινή δέσμη, θα έπρεπε να είχαν προκύψει κρόσσια παρεμβολής, τα κύματα των δύο ακτίνων θα είχαν μετατοπιστεί σε φάση.
Ωστόσο, ήταν δύσκολο για τον Michelson να μετρήσει τα μονοπάτια και των δύο ακτίνων με τόσο μεγάλη ακρίβεια, ώστε να είναι ακριβώς τα ίδια. Ως εκ τούτου, κατασκεύασε τη συσκευή έτσι ώστε να μην υπάρχουν κρόσσια παρεμβολής και στη συνέχεια την γύρισε 90 μοίρες.
Η μεσημβρινή δέσμη έγινε γεωγραφική και το αντίστροφο. Αν φυσάει αιθέριος άνεμος, κάτω από τον προσοφθάλμιο θα πρέπει να εμφανίζονται μαύρες και ανοιχτόχρωμες ρίγες! Αλλά δεν ήταν. Ίσως, όταν γύριζε τη συσκευή, ο επιστήμονας τη μετακινούσε.
Το έστησε το μεσημέρι και το έφτιαξε. Εξάλλου, εκτός από το γεγονός ότι, περιστρέφεται και γύρω από έναν άξονα. Και επομένως, σε διαφορετικές ώρες της ημέρας, η γεωγραφική δέσμη καταλαμβάνει διαφορετική θέση σε σχέση με τον επερχόμενο αιθέριο άνεμο. Τώρα, όταν η συσκευή είναι αυστηρά ακίνητη, μπορεί κανείς να πειστεί για την ακρίβεια του πειράματος.
Δεν υπήρξαν και πάλι κρόσσια παρεμβολών. Το πείραμα πραγματοποιήθηκε πολλές φορές και ο Michelson, και μαζί του όλοι οι φυσικοί εκείνης της εποχής, έμειναν έκπληκτοι. Ο αιθέριος άνεμος δεν εντοπίστηκε! Το φως ταξίδευε προς όλες τις κατευθύνσεις με την ίδια ταχύτητα!
Κανείς δεν μπόρεσε να το εξηγήσει αυτό. Ο Michelson επανέλαβε το πείραμα ξανά και ξανά, βελτίωσε τον εξοπλισμό και τελικά πέτυχε μια σχεδόν απίστευτη ακρίβεια μέτρησης, μια τάξη μεγέθους μεγαλύτερη από αυτή που ήταν απαραίτητη για την επιτυχία του πειράματος. Και πάλι τίποτα!
Πειράματα του Άλμπερτ Αϊνστάιν
Το επόμενο μεγάλο βήμα γνώση της δύναμης της βαρύτηταςέκανε Albert Einstein.
Κάποτε ρωτήθηκε ο Άλμπερτ Αϊνστάιν:
Πώς καταλήξατε στην ειδική θεωρία της σχετικότητας; Κάτω από ποιες συνθήκες σκέφτηκες μια φαεινή ιδέα; Ο επιστήμονας απάντησε: «Πάντα μου φαινόταν ότι είναι έτσι.
Ίσως δεν ήθελε να είναι ειλικρινής, ίσως ήθελε να απαλλαγεί από τον ενοχλητικό συνομιλητή. Αλλά είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς ότι η ιδέα του Αϊνστάιν για τις συνδέσεις μεταξύ χρόνου, χώρου και ταχύτητας ήταν έμφυτη.
Όχι, βέβαια, στην αρχή υπήρχε ένα προαίσθημα, λαμπερό σαν αστραπή. Μετά άρχισε η ανάπτυξη. Όχι, δεν υπάρχουν αντιφάσεις με γνωστά φαινόμενα. Και μετά εμφανίστηκαν αυτές οι πέντε σελίδες γεμάτες φόρμουλες, οι οποίες δημοσιεύτηκαν σε ένα φυσικό περιοδικό. Σελίδες που άνοιξαν μια νέα εποχή στη φυσική.
Φανταστείτε ένα διαστημόπλοιο να πετάει στο διάστημα. Θα σας προειδοποιήσουμε αμέσως: το διαστημόπλοιο είναι πολύ περίεργο, το είδος για το οποίο δεν έχετε διαβάσει σε ιστορίες επιστημονικής φαντασίας. Το μήκος του είναι 300 χιλιάδες χιλιόμετρα και η ταχύτητά του είναι, ας πούμε, 240 χιλιάδες km / s. Και αυτό το διαστημόπλοιο περνά δίπλα από μια από τις ενδιάμεσες πλατφόρμες στο διάστημα, χωρίς να σταματήσει σε αυτήν. Σε πλήρη ταχύτητα.
Ένας από τους επιβάτες στέκεται στο κατάστρωμα του διαστημόπλοιου με ένα ρολόι. Και εσύ και εγώ, αναγνώστη, στεκόμαστε σε μια πλατφόρμα - το μήκος της πρέπει να αντιστοιχεί στο μέγεθος ενός διαστημόπλοιου, δηλαδή 300 χιλιάδες χιλιόμετρα, διαφορετικά δεν θα μπορεί να κολλήσει σε αυτήν. Και έχουμε και ένα ρολόι στα χέρια μας.
Παρατηρούμε ότι τη στιγμή που η πλώρη του διαστημόπλοιου έπιασε την πίσω άκρη της πλατφόρμας μας, ένα φανάρι έλαμψε πάνω της, φωτίζοντας τον χώρο που το περιβάλλει. Ένα δευτερόλεπτο αργότερα, μια δέσμη φωτός έφτασε στο μπροστινό άκρο της πλατφόρμας μας. Δεν αμφιβάλλουμε γι' αυτό, γιατί γνωρίζουμε την ταχύτητα του φωτός και έχουμε καταφέρει να εντοπίσουμε ακριβώς την αντίστοιχη στιγμή στο ρολόι. Και σε ένα διαστημόπλοιο...
Αλλά και το διαστημόπλοιο πέταξε προς τη δέσμη φωτός. Και σίγουρα είδαμε ότι το φως φώτισε την πρύμνη του τη στιγμή που βρισκόταν κάπου κοντά στη μέση της πλατφόρμας. Είδαμε σίγουρα ότι η δέσμη φωτός δεν κάλυψε 300 χιλιάδες χιλιόμετρα από την πλώρη μέχρι την πρύμνη του πλοίου.
Όμως οι επιβάτες στο κατάστρωμα του διαστημόπλοιου είναι σίγουροι για κάτι άλλο. Είναι σίγουροι ότι το δοκάρι τους κάλυψε όλη την απόσταση από την πλώρη μέχρι την πρύμνη των 300 χιλιάδων χιλιομέτρων. Άλλωστε, πέρασε ένα ολόκληρο δευτερόλεπτο σε αυτό. Και αυτοί το κατέγραψαν με απόλυτη ακρίβεια στα ρολόγια τους. Και πώς θα μπορούσε να είναι διαφορετικά: τελικά, η ταχύτητα του φωτός δεν εξαρτάται από την ταχύτητα της πηγής ...
Πως και έτσι? Βλέπουμε ένα πράγμα από μια σταθερή πλατφόρμα και άλλο σε αυτούς στο κατάστρωμα ενός διαστημόπλοιου; Τι συμβαίνει?
Η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν
Θα πρέπει να σημειωθεί αμέσως: Η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάινμε την πρώτη ματιά, έρχεται σε απόλυτη αντίθεση με την καθιερωμένη ιδέα μας για τη δομή του κόσμου. Μπορούμε να πούμε ότι έρχεται σε αντίθεση και με την κοινή λογική, όπως έχουμε συνηθίσει να την παρουσιάζουμε. Αυτό έχει συμβεί πολλές φορές στην ιστορία της επιστήμης.
Αλλά η ανακάλυψη της σφαιρικότητας της Γης ήταν αντίθετη με την κοινή λογική. Πώς μπορούν οι άνθρωποι να ζουν στην απέναντι πλευρά και να μην πέσουν στην άβυσσο;
Για εμάς, η σφαιρικότητα της Γης είναι αναμφισβήτητο γεγονός και από την άποψη της κοινής λογικής, κάθε άλλη υπόθεση είναι ανούσια και άγρια. Αλλά κάντε πίσω από την εποχή σας, φανταστείτε την πρώτη εμφάνιση αυτής της ιδέας και θα καταλάβετε πόσο δύσκολο θα ήταν να την αποδεχτείτε.
Λοιπόν, ήταν ευκολότερο να παραδεχτούμε ότι η Γη δεν είναι ακίνητη, αλλά πετάει κατά μήκος της τροχιάς της δεκάδες φορές πιο γρήγορα από μια βολίδα;
Όλα αυτά ήταν ναυάγια της κοινής λογικής. Επομένως, οι σύγχρονοι φυσικοί δεν αναφέρονται ποτέ σε αυτό.
Τώρα πίσω στην ειδική θεωρία της σχετικότητας. Ο κόσμος την αναγνώρισε για πρώτη φορά το 1905 από ένα άρθρο που υπογράφει ένα ελάχιστα γνωστό όνομα - ο Άλμπερτ Αϊνστάιν. Και ήταν μόλις 26 ετών τότε.
Ο Αϊνστάιν έκανε μια πολύ απλή και λογική υπόθεση από αυτό το παράδοξο: από την οπτική γωνία ενός παρατηρητή στην πλατφόρμα, έχει περάσει λιγότερος χρόνος σε ένα κινούμενο αυτοκίνητο από ό,τι μέτρησε το ρολόι χειρός σας. Στο αυτοκίνητο, το πέρασμα του χρόνου επιβραδύνθηκε σε σύγκριση με το χρόνο στη σταθερή πλατφόρμα.
Από αυτή την υπόθεση προέκυψαν λογικά εκπληκτικά πράγματα. Αποδείχθηκε ότι ένα άτομο που ταξιδεύει στη δουλειά του σε ένα τραμ, σε σύγκριση με έναν πεζό που πηγαίνει με τον ίδιο τρόπο, όχι μόνο εξοικονομεί χρόνο λόγω ταχύτητας, αλλά του πηγαίνει και πιο αργά.
Ωστόσο, μην προσπαθήσετε να διατηρήσετε την αιώνια νιότη με αυτόν τον τρόπο: ακόμα κι αν γίνετε οδηγός άμαξας και περάσετε το ένα τρίτο της ζωής σας σε ένα τραμ, σε 30 χρόνια θα κερδίσετε μετά βίας περισσότερο από το ένα εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου. Για να γίνει αισθητό το κέρδος στο χρόνο, είναι απαραίτητο να κινηθείτε με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός.
Αποδεικνύεται ότι η αύξηση της ταχύτητας των σωμάτων αντανακλάται στη μάζα τους. Όσο πιο κοντά είναι η ταχύτητα ενός σώματος στην ταχύτητα του φωτός, τόσο μεγαλύτερη είναι η μάζα του. Με την ταχύτητα ενός σώματος ίση με την ταχύτητα του φωτός, η μάζα του είναι ίση με το άπειρο, δηλαδή είναι μεγαλύτερη από τη μάζα της Γης, του Ήλιου, του Γαλαξία, ολόκληρου του Σύμπαντος μας... Αυτή είναι πόση μάζα μπορεί να συγκεντρωθεί σε ένα απλό λιθόστρωτο, επιταχύνοντάς το στην ταχύτητα
Σβέτα!
Αυτό επιβάλλει έναν περιορισμό που δεν επιτρέπει σε κανένα υλικό σώμα να αναπτύξει ταχύτητα ίση με την ταχύτητα του φωτός. Άλλωστε, όσο μεγαλώνει η μάζα, η διασπορά της γίνεται όλο και πιο δύσκολη. Και μια άπειρη μάζα δεν μπορεί να κινηθεί με καμία δύναμη.
Ωστόσο, η φύση έχει κάνει μια πολύ σημαντική εξαίρεση σε αυτόν τον νόμο για μια ολόκληρη κατηγορία σωματιδίων. Για παράδειγμα, για φωτόνια. Μπορούν να κινηθούν με την ταχύτητα του φωτός. Πιο συγκεκριμένα, δεν μπορούν να κινηθούν με άλλη ταχύτητα. Είναι αδιανόητο να φανταστεί κανείς ένα ακίνητο φωτόνιο.
Όταν είναι ακίνητο, δεν έχει μάζα. Επίσης, τα νετρίνα δεν έχουν μάζα ηρεμίας και είναι επίσης καταδικασμένα σε μια αιώνια ασυγκράτητη πτήση μέσα στο διάστημα με τη μέγιστη δυνατή ταχύτητα στο Σύμπαν μας, χωρίς να προσπερνούν το φως και να συμβαδίζουν με αυτό.
Δεν είναι αλήθεια ότι κάθε μία από τις συνέπειες της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας που παραθέτουμε είναι εκπληκτική, παράδοξη! Και το καθένα φυσικά αντίκειται στην «κοινή λογική»!
Αλλά εδώ είναι το ενδιαφέρον: όχι στη συγκεκριμένη μορφή του, αλλά ως ευρεία φιλοσοφική θέση, όλες αυτές οι εκπληκτικές συνέπειες είχαν προβλεφθεί από τους ιδρυτές του διαλεκτικού υλισμού. Τι λένε αυτές οι επιπτώσεις; Σχετικά με τις συνδέσεις που διασυνδέουν την ενέργεια και τη μάζα, τη μάζα και την ταχύτητα, την ταχύτητα και τον χρόνο, την ταχύτητα και το μήκος ενός κινούμενου αντικειμένου…
Η ανακάλυψη της αλληλεξάρτησης από τον Αϊνστάιν, όπως το τσιμέντο (περισσότερα:), που συνδέει τον οπλισμό ή τους θεμελιώδεις λίθους, συνέδεσε πράγματα και φαινόμενα που προηγουμένως έμοιαζαν ανεξάρτητα μεταξύ τους και δημιούργησε το θεμέλιο πάνω στο οποίο βρισκόταν για πρώτη φορά στην ιστορία της επιστήμης είναι δυνατό να χτιστεί ένα αρμονικό κτίριο. Αυτό το κτίριο είναι μια αναπαράσταση του πώς λειτουργεί το σύμπαν μας.
Αλλά πρώτα, τουλάχιστον λίγα λόγια για τη γενική θεωρία της σχετικότητας, που δημιουργήθηκε επίσης από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν.
Albert Einstein Αυτό το όνομα - η γενική θεωρία της σχετικότητας - δεν ανταποκρίνεται πλήρως στο περιεχόμενο της θεωρίας που θα συζητηθεί. Καθιερώνει την αλληλεξάρτηση μεταξύ χώρου και ύλης. Προφανώς θα ήταν πιο σωστό να το ονομάσουμε θεωρία του χωροχρόνου, ή θεωρία της βαρύτητας.
Αλλά αυτό το όνομα έχει αναπτυχθεί τόσο στενά με τη θεωρία του Αϊνστάιν που ακόμη και το να τίθεται το ζήτημα της αντικατάστασής του φαίνεται πλέον απρεπές σε πολλούς επιστήμονες.
Η γενική θεωρία της σχετικότητας καθιέρωσε την αλληλεξάρτηση μεταξύ της ύλης και του χρόνου και του χώρου που την περιέχουν. Αποδείχθηκε ότι ο χώρος και ο χρόνος όχι μόνο δεν μπορούν να φανταστούν ότι υπάρχουν χωριστά από την ύλη, αλλά οι ιδιότητές τους εξαρτώνται και από την ύλη που τους γεμίζει.
Αφετηρία συζήτησης
Επομένως, μπορεί κανείς μόνο να διευκρινίσει σημείο εκκίνησης της συζήτησηςκαι βγάλτε μερικά σημαντικά συμπεράσματα.
Στην αρχή του διαστημικού ταξιδιού, μια απροσδόκητη καταστροφή κατέστρεψε τη βιβλιοθήκη, το ταμείο ταινιών και άλλα αποθετήρια του μυαλού, τη μνήμη των ανθρώπων που πετούσαν στο διάστημα. Και η φύση του γηγενούς πλανήτη ξεχνιέται στην αλλαγή των αιώνων. Ακόμη και ο νόμος της παγκόσμιας βαρύτητας ξεχνιέται, επειδή ο πύραυλος πετά στον διαγαλαξιακό χώρο, όπου σχεδόν δεν γίνεται αισθητός.
Ωστόσο, οι κινητήρες του πλοίου λειτουργούν άριστα, η παροχή ενέργειας στις μπαταρίες είναι πρακτικά απεριόριστη. Τις περισσότερες φορές, το πλοίο κινείται με αδράνεια και οι κάτοικοί του είναι συνηθισμένοι στην έλλειψη βαρύτητας. Μερικές φορές όμως ανάβουν τις μηχανές και επιβραδύνουν ή επιταχύνουν την κίνηση του πλοίου. Όταν τα ακροφύσια πίδακα φλέγονται στο κενό με μια άχρωμη φλόγα και το πλοίο κινείται με επιταχυνόμενο ρυθμό, οι κάτοικοι αισθάνονται ότι το σώμα τους γίνεται βαρύ, αναγκάζονται να περπατούν γύρω από το πλοίο και να μην πετούν στους διαδρόμους.
Και τώρα η πτήση είναι κοντά στην ολοκλήρωση. Το πλοίο πετά μέχρι ένα από τα αστέρια και πέφτει στις τροχιές του πιο κατάλληλου πλανήτη. Τα διαστημόπλοια σβήνουν, περπατώντας σε καταπράσινο έδαφος, βιώνοντας συνεχώς την ίδια αίσθηση βαρύτητας, γνώριμη από την εποχή που το πλοίο κινούνταν με επιταχυνόμενους ρυθμούς.
Όμως ο πλανήτης κινείται ομοιόμορφα. Δεν μπορεί να πετάξει προς το μέρος τους με σταθερή επιτάχυνση 9,8 m/s2! Και έχουν την πρώτη υπόθεση ότι το βαρυτικό πεδίο (βαρυτική δύναμη) και η επιτάχυνση δίνουν το ίδιο αποτέλεσμα, και ίσως έχουν μια κοινή φύση.
Κανένας από τους γήινους σύγχρονούς μας δεν ήταν σε τόσο μεγάλη πτήση, αλλά πολλοί άνθρωποι ένιωσαν το φαινόμενο να «βαραίνουν» και να «ελαφρύνουν» το σώμα τους. Ήδη ένα συνηθισμένο ασανσέρ, όταν κινείται με επιταχυνόμενους ρυθμούς, δημιουργεί αυτή την αίσθηση. Όταν κατεβαίνετε, αισθάνεστε μια ξαφνική απώλεια βάρους, όταν ανεβαίνετε, αντίθετα, το πάτωμα πιέζει τα πόδια σας με περισσότερη δύναμη από το συνηθισμένο.
Αλλά ένα συναίσθημα δεν αποδεικνύει τίποτα. Άλλωστε, οι αισθήσεις προσπαθούν να μας πείσουν ότι ο Ήλιος κινείται στον ουρανό γύρω από την ακίνητη Γη, ότι όλα τα αστέρια και οι πλανήτες βρίσκονται στην ίδια απόσταση από εμάς, στο στερέωμα κ.λπ.
Οι επιστήμονες υπέβαλαν αισθήσεις σε πειραματική επαλήθευση. Ακόμη και ο Νεύτων σκέφτηκε την περίεργη ταυτότητα των δύο φαινομένων. Προσπάθησε να τους δώσει αριθμητικά χαρακτηριστικά. Έχοντας μετρήσει τη βαρύτητα και, ήταν πεπεισμένος ότι οι τιμές τους είναι πάντα αυστηρά ίσες μεταξύ τους.
Από όσα υλικά έφτιαχνε τα εκκρεμή του πιλοτικού φυτού: από ασήμι, μόλυβδο, γυαλί, αλάτι, ξύλο, νερό, χρυσό, άμμο, σιτάρι. Το αποτέλεσμα ήταν το ίδιο.
Αρχή της ισοδυναμίας, για το οποίο μιλάμε, είναι η βάση της γενικής θεωρίας της σχετικότητας, αν και η σύγχρονη ερμηνεία της θεωρίας δεν χρειάζεται πλέον αυτή την αρχή. Παραλείποντας τις μαθηματικές συναγωγές που απορρέουν από αυτήν την αρχή, ας προχωρήσουμε απευθείας σε ορισμένες συνέπειες της γενικής θεωρίας της σχετικότητας.
Η παρουσία μεγάλων μαζών ύλης επηρεάζει πολύ τον περιβάλλοντα χώρο. Οδηγεί σε τέτοιες αλλαγές σε αυτό, που μπορούν να οριστούν ως ανομοιογένειες του χώρου. Αυτές οι ανομοιογένειες κατευθύνουν την κίνηση οποιωνδήποτε μαζών που βρίσκονται κοντά στο ελκτικό σώμα.
Συνήθως καταφεύγετε σε μια τέτοια αναλογία. Φανταστείτε έναν καμβά τεντωμένο σφιχτά σε ένα πλαίσιο παράλληλο με την επιφάνεια της γης. Βάλε ένα μεγάλο βάρος πάνω του. Αυτή θα είναι η μεγάλη ελκυστική μας μάζα. Αυτή, φυσικά, θα λυγίσει τον καμβά και θα καταλήξει σε κάποια εσοχή. Τώρα κυλήστε την μπάλα πάνω από αυτόν τον καμβά με τέτοιο τρόπο ώστε μέρος της διαδρομής της να βρίσκεται δίπλα στην ελκυστική μάζα. Ανάλογα με το πώς θα εκτοξευτεί η μπάλα, είναι δυνατές τρεις επιλογές.
- Η μπάλα θα πετάξει αρκετά μακριά από την εσοχή που δημιουργείται από την εκτροπή του καμβά και δεν θα αλλάξει την κίνησή της.
- Η μπάλα θα αγγίξει την εσοχή και οι γραμμές της κίνησής της θα λυγίσουν προς την ελκυστική μάζα.
- Η μπάλα θα πέσει σε αυτή την τρύπα, δεν θα μπορεί να βγει από αυτήν και θα κάνει μία ή δύο περιστροφές γύρω από τη βαρυτική μάζα.
Δεν είναι αλήθεια ότι η τρίτη επιλογή μοντελοποιεί πολύ όμορφα τη σύλληψη από ένα αστέρι ή έναν πλανήτη ενός ξένου σώματος που πετάχτηκε απρόσεκτα στο πεδίο έλξης του;
Και η δεύτερη περίπτωση είναι η κάμψη της τροχιάς ενός σώματος που πετά με ταχύτητα μεγαλύτερη από την πιθανή ταχύτητα σύλληψης! Η πρώτη περίπτωση είναι παρόμοια με την πτήση έξω από την πρακτική εμβέλεια του βαρυτικού πεδίου. Ναι, είναι πρακτικό, γιατί θεωρητικά το βαρυτικό πεδίο είναι απεριόριστο.
Φυσικά, αυτή είναι μια πολύ μακρινή αναλογία, κυρίως επειδή κανείς δεν μπορεί πραγματικά να φανταστεί την εκτροπή του τρισδιάστατου χώρου μας. Ποιο είναι το φυσικό νόημα αυτής της εκτροπής, ή καμπυλότητας, όπως λένε συχνά, κανείς δεν ξέρει.
Από τη γενική θεωρία της σχετικότητας προκύπτει ότι οποιοδήποτε υλικό σώμα μπορεί να κινηθεί σε ένα βαρυτικό πεδίο μόνο κατά μήκος καμπύλων γραμμών. Μόνο σε ειδικές ειδικές περιπτώσεις η καμπύλη μετατρέπεται σε ευθεία γραμμή.
Η ακτίνα φωτός υπακούει επίσης σε αυτόν τον κανόνα. Εξάλλου, αποτελείται από φωτόνια που έχουν μια συγκεκριμένη μάζα κατά την πτήση. Και το βαρυτικό πεδίο έχει την επίδρασή του σε αυτό, καθώς και σε ένα μόριο, έναν αστεροειδή ή έναν πλανήτη.
Ένα άλλο σημαντικό συμπέρασμα είναι ότι το βαρυτικό πεδίο αλλάζει επίσης την πορεία του χρόνου. Κοντά σε μια μεγάλη ελκτική μάζα, σε ένα ισχυρό βαρυτικό πεδίο που δημιουργείται από αυτήν, το πέρασμα του χρόνου θα πρέπει να είναι πιο αργό παρά μακριά από αυτήν.
Βλέπετε, και η γενική θεωρία της σχετικότητας είναι γεμάτη με παράδοξα συμπεράσματα που μπορούν να ανατρέψουν τις ιδέες μας για την «κοινή λογική» ξανά και ξανά!
Βαρυτική κατάρρευση
Ας μιλήσουμε για ένα εκπληκτικό φαινόμενο κοσμικής φύσης - για τη βαρυτική κατάρρευση (καταστροφική συμπίεση). Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει σε γιγαντιαίες συσσωρεύσεις ύλης, όπου οι βαρυτικές δυνάμεις φτάνουν σε τέτοια τεράστια μεγέθη που καμία άλλη δύναμη που υπάρχει στη φύση δεν μπορεί να τους αντισταθεί.
Θυμηθείτε τον διάσημο τύπο του Νεύτωνα: όσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη της βαρύτητας, τόσο μικρότερο είναι το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ των βαρυτικών σωμάτων. Έτσι, όσο πιο πυκνός γίνεται ο σχηματισμός του υλικού, όσο μικρότερο είναι το μέγεθός του, όσο πιο γρήγορα αυξάνονται οι βαρυτικές δυνάμεις, τόσο πιο αναπόφευκτος είναι ο καταστροφικός εναγκαλισμός τους.
Υπάρχει μια πονηρή τεχνική με την οποία η φύση παλεύει με τη φαινομενικά απεριόριστη συμπίεση της ύλης. Για να γίνει αυτό, σταματά την ίδια την πορεία του χρόνου στη σφαίρα δράσης των υπεργιγάντων βαρυτικών δυνάμεων και οι δεσμευμένες μάζες της ύλης είναι, σαν να λέγαμε, απενεργοποιημένες από το Σύμπαν μας, παγωμένες σε ένα παράξενο ληθαργικό όνειρο.
Η πρώτη από αυτές τις «μαύρες τρύπες» του σύμπαντος πιθανότατα έχει ήδη ανακαλυφθεί. Σύμφωνα με την υπόθεση των Σοβιετικών επιστημόνων O. Kh. Huseynov και A. Sh. Novruzova, είναι το δέλτα των Διδύμων - ένα διπλό αστέρι με ένα αόρατο συστατικό.
Το ορατό συστατικό έχει μάζα 1,8 ηλιακή και ο αόρατος «συνεργάτης» του θα πρέπει να είναι, σύμφωνα με υπολογισμούς, τέσσερις φορές πιο μάζα από τον ορατό. Όμως δεν υπάρχουν ίχνη του: είναι αδύνατο να δεις το πιο εκπληκτικό δημιούργημα της φύσης, τη «μαύρη τρύπα».
Ο σοβιετικός επιστήμονας καθηγητής K.P. Stanyukovich, όπως λένε, «στην άκρη ενός στυλό», έδειξε μέσα από καθαρά θεωρητικές κατασκευές ότι τα σωματίδια της «παγωμένης ύλης» μπορεί να είναι πολύ διαφορετικά σε μέγεθος.
- Οι γιγάντιοι σχηματισμοί του είναι δυνατοί, παρόμοιοι με τα κβάζαρ, που εκπέμπουν συνεχώς τόση ενέργεια όση ακτινοβολούν και τα 100 δισεκατομμύρια αστέρια του Γαλαξία μας.
- Είναι δυνατές πολύ πιο μέτριες συστάδες, ίσες με λίγες μόνο ηλιακές μάζες. Τόσο αυτά όσο και άλλα αντικείμενα μπορούν να προκύψουν μόνα τους από συνηθισμένη, όχι «κοιμισμένη» ύλη.
- Και είναι δυνατοί σχηματισμοί μιας εντελώς διαφορετικής τάξης, ανάλογης μάζας με στοιχειώδη σωματίδια.
Για να προκύψουν, είναι απαραίτητο πρώτα να υποβάλουμε το υλικό που τα δημιουργεί σε γιγαντιαία πίεση και να το οδηγήσουμε στα όρια της σφαίρας Schwarzschild - μια σφαίρα όπου ο χρόνος για έναν εξωτερικό παρατηρητή σταματά εντελώς. Και ακόμα κι αν μετά από αυτό αφαιρεθεί ακόμη και η πίεση, τα σωματίδια για τα οποία ο χρόνος έχει σταματήσει θα συνεχίσουν να υπάρχουν ανεξάρτητα από το Σύμπαν μας.
σανίδες
Τα πλαγκέον είναι μια πολύ ειδική κατηγορία σωματιδίων. Κατέχουν, σύμφωνα με τον K.P. Stanyukovich, μια εξαιρετικά ενδιαφέρουσα ιδιότητα: φέρουν την ύλη μέσα τους σε αμετάβλητη μορφή, όπως ήταν πριν από εκατομμύρια και δισεκατομμύρια χρόνια. Κοιτάζοντας μέσα στο πλανκέον, μπορούσαμε να δούμε την ύλη όπως ήταν τη στιγμή της γέννησης του σύμπαντός μας. Σύμφωνα με τους θεωρητικούς υπολογισμούς, υπάρχουν περίπου 1080 πλαγκέτες στο Σύμπαν, περίπου ένα πλανγκέον σε έναν κύβο διαστήματος με πλευρά 10 εκατοστών. Παρεμπιπτόντως, ταυτόχρονα με τον Stanyukovich και (ανεξάρτητα από αυτόν, η υπόθεση των πλανκεών προτάθηκε από τον ακαδημαϊκό M.A. Markov. Μόνο ο Markov τους έδωσε ένα διαφορετικό όνομα - maximons.
Οι ειδικές ιδιότητες των πλαγκέων μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για να εξηγήσουν μερικές φορές παράδοξους μετασχηματισμούς στοιχειωδών σωματιδίων. Είναι γνωστό ότι όταν δύο σωματίδια συγκρούονται, δεν σχηματίζονται ποτέ θραύσματα, αλλά προκύπτουν άλλα στοιχειώδη σωματίδια. Αυτό είναι πραγματικά εκπληκτικό: στον συνηθισμένο κόσμο, σπάζοντας ένα βάζο, δεν θα πάρουμε ποτέ ολόκληρα κύπελλα ή ακόμα και ροζέτες. Ας υποθέσουμε όμως ότι στα βάθη κάθε στοιχειώδους σωματιδίου υπάρχει ένα πλαγκκέον, ένα ή πολλά, και μερικές φορές πολλά πλαγκέα.
Τη στιγμή της σύγκρουσης των σωματιδίων, ο σφιχτά δεμένος «σάκος» του πλανκέοντος ανοίγει ελαφρά, κάποια σωματίδια θα «πέσουν» μέσα του και αντί να «ξεπηδήσουν» αυτά που θεωρούμε ότι προέκυψαν κατά τη σύγκρουση. Ταυτόχρονα, ο πλαγκέας, ως επιμελής λογιστής, θα διασφαλίσει όλους τους «νόμους διατήρησης» που υιοθετήθηκαν στον κόσμο των στοιχειωδών σωματιδίων.
Λοιπόν, τι σχέση έχει ο μηχανισμός της παγκόσμιας βαρύτητας;
«Υπεύθυνα» για τη βαρύτητα, σύμφωνα με την υπόθεση του K. P. Stanyukovich, είναι τα μικροσκοπικά σωματίδια, τα λεγόμενα γκραβιτόνια, που εκπέμπονται συνεχώς από στοιχειώδη σωματίδια. Τα γκραβιτόνια είναι τόσο μικρότερα από τα τελευταία, όσο ένα κομμάτι σκόνης που χορεύει σε μια ηλιαχτίδα είναι μικρότερο από τη σφαίρα.
Η ακτινοβολία των γραβιτονίων υπακούει σε μια σειρά από κανονικότητες. Συγκεκριμένα, είναι πιο εύκολο να πετάξουν σε αυτήν την περιοχή του διαστήματος. Το οποίο περιέχει λιγότερα γκραβιτόνια. Αυτό σημαίνει ότι εάν υπάρχουν δύο ουράνια σώματα στο διάστημα, και τα δύο θα ακτινοβολούν γκραβιτόνια κυρίως «προς τα έξω», σε κατευθύνσεις αντίθετες μεταξύ τους. Αυτό δημιουργεί μια παρόρμηση που αναγκάζει τα σώματα να πλησιάσουν το ένα το άλλο, να ελκύσουν το ένα το άλλο.
