ન્યુટનના ગુરુત્વાકર્ષણ સિદ્ધાંત અને આઈન્સ્ટાઈનના સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંતમાં, ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિર ( જી) એ પ્રકૃતિનો સાર્વત્રિક સ્થિરાંક છે, જે અવકાશ અને સમયમાં અપરિવર્તનશીલ છે, પર્યાવરણના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો અને ગુરુત્વાકર્ષણથી સ્વતંત્ર છે.

ન્યુટનના સૂત્રમાં તેના મૂળ સ્વરૂપમાં, ગુણાંક જીગેરહાજર હતી. સ્ત્રોત સૂચવે છે તેમ: “ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિરાંક સૌપ્રથમ સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના કાયદામાં દાખલ કરવામાં આવ્યો હતો, દેખીતી રીતે, પગલાંની એકીકૃત મેટ્રિક સિસ્ટમમાં સંક્રમણ પછી જ. કદાચ આ પ્રથમ ફ્રેન્ચ ભૌતિકશાસ્ત્રી એસ.ડી. પોઈસને તેની “ટ્રીટાઈઝ ઓન મિકેનિક્સ” (1809) માં, ઓછામાં ઓછું, ઈતિહાસકારોએ અગાઉના કોઈપણ કાર્યોને ઓળખ્યા નથી જેમાં ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિરાંક દેખાશે.”

ગુણાંકનો પરિચય જીતે બે કારણોસર થયું હતું: સાચા પરિમાણને સ્થાપિત કરવાની અને વાસ્તવિક માહિતી સાથે ગુરુત્વાકર્ષણ દળોનું સમાધાન કરવાની જરૂરિયાત. પરંતુ સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમમાં આ ગુણાંકની હાજરી હજી પણ પરસ્પર આકર્ષણની પ્રક્રિયાના ભૌતિકશાસ્ત્ર પર પ્રકાશ પાડતી નથી, જેના માટે તેના સમકાલીન લોકો દ્વારા ન્યૂટનની ટીકા કરવામાં આવી હતી.

ન્યૂટન પર એક ગંભીર કારણસર આરોપ મૂકવામાં આવ્યો હતો: જો શરીર એકબીજાને આકર્ષે છે, તો તેઓએ આના પર ઊર્જા ખર્ચ કરવી જોઈએ, પરંતુ ઊર્જા ક્યાંથી આવે છે, તે કેવી રીતે ખર્ચવામાં આવે છે અને કયા સ્ત્રોતોમાંથી તે ફરી ભરાય છે તે સિદ્ધાંતથી સ્પષ્ટ નથી. જેમ કે કેટલાક સંશોધકો નોંધે છે: આ કાયદાની શોધ ડેસકાર્ટેસ દ્વારા રજૂ કરાયેલ વેગ સંરક્ષણના સિદ્ધાંત પછી થઈ હતી, પરંતુ ન્યૂટનના સિદ્ધાંતથી તે અનુસરે છે કે આકર્ષણ એ શરીરના સમૂહની ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં સહજ મિલકત છે જે ભરપાઈ કર્યા વિના ઊર્જા ખર્ચ કરે છે અને ઓછી થતી નથી! આ ગુરુત્વાકર્ષણ ઊર્જાનો એક પ્રકારનો અખૂટ સ્ત્રોત છે!

લીબનીઝે ન્યુટનના ગુરુત્વાકર્ષણના સિદ્ધાંતને "અભૌતિક અને અકલ્પનીય બળ" ગણાવ્યું. સંપૂર્ણ રદબાતલમાં ગુરુત્વાકર્ષણના સૂચનને બર્નૌલી દ્વારા "અપમાનજનક" તરીકે વર્ણવવામાં આવ્યું હતું; અને "અંતરમાં ક્રિયા" (અંતરે ક્રિયા) ના સિદ્ધાંતને તે સમયે હવે કરતાં વધુ અનુકૂળ નહોતું મળ્યું.

તે કદાચ ક્યાંય બહાર ન હતું કે ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ ન્યુટનના સૂત્રને દુશ્મનાવટ સાથે મળ્યા હતા; તે ખરેખર ગુરુત્વાકર્ષણની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા માટે ઊર્જાને પ્રતિબિંબિત કરતું નથી. શા માટે જુદા જુદા ગ્રહોમાં વિવિધ ગુરુત્વાકર્ષણ હોય છે, અને જીપૃથ્વી અને અવકાશમાં તમામ સંસ્થાઓ માટે સતત? કદાચ જીશરીરના સમૂહ પર આધાર રાખે છે, પરંતુ તેના શુદ્ધ સ્વરૂપમાં સમૂહમાં કોઈ ગુરુત્વાકર્ષણ નથી.

એ હકીકતને ધ્યાનમાં રાખીને કે દરેક ચોક્કસ કિસ્સામાં શરીરની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા (આકર્ષણ) એક અલગ બળ (પ્રયત્ન) સાથે થાય છે, આ બળ ગુરુત્વાકર્ષણ જનતાની ઊર્જા પર આધારિત હોવું જોઈએ. ઉપરોક્ત સંબંધમાં, ન્યુટનના સૂત્રમાં જનતાને આકર્ષવાની ઊર્જા માટે જવાબદાર ઊર્જા ગુણાંક હોવો જોઈએ. શરીરના ગુરુત્વાકર્ષણ આકર્ષણમાં વધુ સાચો વિધાન એ સમૂહની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વિશે નહીં, પરંતુ આ લોકોમાં રહેલી શક્તિઓની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વિશે બોલવાનું છે. એટલે કે, ઊર્જા પાસે ભૌતિક વાહક છે, જેના વિના તે અસ્તિત્વમાં નથી.

શરીરની ઊર્જા સંતૃપ્તિ તેમની ગરમી (તાપમાન) સાથે સંબંધિત હોવાથી, ગુણાંક આ પત્રવ્યવહારને પ્રતિબિંબિત કરે છે, કારણ કે ગરમી ગુરુત્વાકર્ષણ પેદા કરે છે!

G ની બિન-સ્થિરતા વિશેની બીજી દલીલ. હું રેટ્રો ભૌતિકશાસ્ત્રના પાઠ્યપુસ્તકમાંથી અવતરણ કરીશ: “સામાન્ય રીતે, ગુણોત્તર E = mc 2 દર્શાવે છે કે કોઈપણ શરીરનું દળ તેની કુલ ઊર્જાના પ્રમાણસર છે. તેથી, શરીરની ઊર્જામાં કોઈપણ ફેરફાર તેના સમૂહમાં એક સાથે ફેરફાર સાથે છે. તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, જો શરીર ગરમ થાય છે, તો તેનો સમૂહ વધે છે."

જો બે ગરમ શરીરનો સમૂહ વધે છે, તો સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમ અનુસાર, તેમના પરસ્પર આકર્ષણનું બળ પણ વધવું જોઈએ. પરંતુ અહીં એક ગંભીર સમસ્યા છે. જેમ જેમ તાપમાન વધે છે, અનંતતા તરફ વળે છે તેમ, ગુરુત્વાકર્ષણ કરતી સંસ્થાઓ વચ્ચેના દળો અને દળો પણ અનંત તરફ વળશે. જો આપણે કહીએ કે તાપમાન અનંત છે, અને હવે કેટલીકવાર આવી સ્વતંત્રતાને મંજૂરી આપવામાં આવે છે, તો પછી બે શરીર વચ્ચેનું ગુરુત્વાકર્ષણ પણ અનંત હશે, પરિણામે, જ્યારે ગરમ થાય છે, ત્યારે શરીર સંકુચિત થવું જોઈએ અને વિસ્તરણ કરવું જોઈએ નહીં! પરંતુ કુદરત, જેમ તમે જુઓ છો, વાહિયાતતાના બિંદુ સુધી પહોંચતી નથી!

આ મુશ્કેલીનો સામનો કેવી રીતે કરવો? તે તુચ્છ છે - તમારે પ્રકૃતિમાં પદાર્થનું મહત્તમ તાપમાન શોધવાની જરૂર છે. પ્રશ્ન: તેને કેવી રીતે શોધવું?

તાપમાન મર્યાદિત છે

હું માનું છું કે ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિરાંકના વિશાળ સંખ્યામાં પ્રયોગશાળા માપન ઓરડાના તાપમાને સમાન તાપમાને કરવામાં આવે છે અને કરવામાં આવે છે: Θ=293 કે(20 0 સે) અથવા આ તાપમાનની નજીક, કારણ કે ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ પોતે, કેવેન્ડિશ ટોર્સિયન બેલેન્સ, ખૂબ જ સાવચેતીપૂર્વક હેન્ડલિંગની જરૂર છે (ફિગ. 2). માપન દરમિયાન, તમામ હસ્તક્ષેપને બાકાત રાખવું આવશ્યક છે, ખાસ કરીને કંપન અને તાપમાનમાં ફેરફાર. માપન ઉચ્ચ ચોકસાઈ સાથે વેક્યૂમમાં થવું જોઈએ; આ માપેલ જથ્થાના ખૂબ જ નાના કદ દ્વારા જરૂરી છે.

"યુનિવર્સલ ગ્રેવિટેશનનો કાયદો" સાર્વત્રિક અને વિશ્વવ્યાપી બનવા માટે, તેને થર્મોડાયનેમિક તાપમાન સ્કેલ સાથે જોડવું જરૂરી છે. નીચે આપેલ ગણતરીઓ અને આલેખ અમને આ કરવામાં મદદ કરશે.

ચાલો કાર્ટેશિયન કોઓર્ડિનેટ સિસ્ટમ OX – OU લઈએ. આ કોઓર્ડિનેટ્સમાં આપણે પ્રારંભિક કાર્ય G=ƒ( બનાવીએ છીએ. Θ ).

એબ્સીસા અક્ષ પર આપણે શૂન્ય ડિગ્રી કેલ્વિનથી શરૂ કરીને તાપમાનનું કાવતરું કરીએ છીએ. ચાલો આપણે ઓર્ડિનેટ અક્ષ પર ગુણાંક G ના મૂલ્યોનું કાવતરું કરીએ, તે ધ્યાનમાં લેતા કે તેના મૂલ્યો શૂન્યથી એકની શ્રેણીમાં આવવા જોઈએ.

ચાલો પ્રથમ સંદર્ભ બિંદુ (A) ને ચિહ્નિત કરીએ, આ બિંદુ કોઓર્ડિનેટ્સ સાથે: x=293.15 K (20⁰С); y=6.67408·10 -11 Nm 2 /kg 2 (G). ચાલો આ બિંદુને કોઓર્ડિનેટ્સના મૂળ સાથે જોડીએ અને નિર્ભરતાનો આલેખ મેળવીએ G=ƒ( Θ ), (ફિગ. 3)

ચોખા. 3

અમે આ આલેખને એક્સ્ટ્રાપોલેટ કરીએ છીએ અને સીધી રેખાને લંબાવીએ છીએ જ્યાં સુધી તે એક, y=1 સમાન ઓર્ડિનેટ મૂલ્ય સાથે છેદે નહીં. ગ્રાફ બનાવતી વખતે તકનીકી મુશ્કેલીઓ હતી. ગ્રાફના પ્રારંભિક ભાગને કાવતરું કરવા માટે, પેરામીટરથી, સ્કેલને મોટા પ્રમાણમાં વધારવો જરૂરી હતો જીખૂબ જ નાનું મૂલ્ય ધરાવે છે. ગ્રાફમાં એક નાનો એલિવેશન એંગલ છે, તેથી તેને એક શીટ પર ફીટ કરવા માટે, અમે લોગરીધમિક x-અક્ષ સ્કેલનો આશરો લઈશું. (ફિગ.4).

ચોખા. 4

હવે, ધ્યાન આપો!

ઓર્ડિનેટ સાથે ગ્રાફ ફંક્શનનું આંતરછેદ G=1, બીજા સંદર્ભ બિંદુ (B) આપે છે. આ બિંદુથી આપણે કાટખૂણે એબ્સીસા અક્ષને નીચે કરીએ છીએ, જેના પર આપણે સંકલન મૂલ્ય મેળવીએ છીએ. x=4.39 10 12 કે.

આ મૂલ્ય શું છે અને તેનો અર્થ શું છે? બાંધકામની સ્થિતિ અનુસાર, આ તાપમાન છે. "x" અક્ષ પર બિંદુ (B) નું પ્રક્ષેપણ પ્રતિબિંબિત કરે છે - પ્રકૃતિમાં પદાર્થનું મહત્તમ શક્ય તાપમાન!

અનુભૂતિની સરળતા માટે, ચાલો સમાન ગ્રાફને ડબલ લોગરીધમિક કોઓર્ડિનેટ્સમાં રજૂ કરીએ ( ફિગ.5).

ગુણાંક જીવ્યાખ્યા દ્વારા એક કરતાં વધુ મૂલ્ય હોઈ શકતું નથી. આ બિંદુએ સંપૂર્ણ થર્મોડાયનેમિક તાપમાન સ્કેલ બંધ કર્યું, જે 1848 માં લોર્ડ કેલ્વિન દ્વારા શરૂ કરવામાં આવ્યું હતું.

આલેખ બતાવે છે કે જી ગુણાંક શરીરના તાપમાનના પ્રમાણસર છે. તેથી, ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિરાંક એ એક પરિવર્તનશીલ જથ્થો છે, અને સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમમાં (1) તે સંબંધ દ્વારા નક્કી કરવું જોઈએ:

G E - સાર્વત્રિક ગુણાંક (UC), G સાથે મૂંઝવણમાં ન આવે તે માટે, અમે તેને અનુક્રમણિકા સાથે લખીએ છીએ ઇ(Eergy – energy). જો ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતી સંસ્થાઓનું તાપમાન અલગ હોય, તો તેમનું સરેરાશ મૂલ્ય લેવામાં આવે છે.

Θ 1- પ્રથમ શરીરનું તાપમાન

Θ 2- બીજા શરીરનું તાપમાન.

Θ મહત્તમ- પ્રકૃતિમાં પદાર્થનું મહત્તમ શક્ય તાપમાન.

આ લેખનમાં, ગુણાંક જીઇકોઈ પરિમાણ નથી, જે તેને પ્રમાણસરતા અને સાર્વત્રિકતાના ગુણાંક તરીકે પુષ્ટિ આપે છે.

ચાલો G E ને અભિવ્યક્તિ (1) માં બદલીએ અને સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનો નિયમ સામાન્ય સ્વરૂપમાં લખીએ:

જનતામાં રહેલી ઊર્જાને કારણે જ તેમનું પરસ્પર આકર્ષણ થાય છે. ઊર્જા એ કાર્ય કરવા માટે ભૌતિક વિશ્વની મિલકત છે.

માત્ર આકર્ષણને કારણે ઉર્જા ગુમાવવાને કારણે, કોસ્મિક બોડીઓ વચ્ચે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા થાય છે. ઠંડક સાથે ઊર્જા નુકશાન ઓળખી શકાય છે.

કોઈપણ શરીર (પદાર્થ), જ્યારે ઠંડુ થાય છે, ત્યારે તે ઊર્જા ગુમાવે છે અને તેના કારણે, વિચિત્ર રીતે, અન્ય શરીર તરફ આકર્ષાય છે. શરીરના ગુરુત્વાકર્ષણની ભૌતિક પ્રકૃતિ એ ઓછામાં ઓછી આંતરિક ઊર્જા સાથે સૌથી સ્થિર સ્થિતિની ઇચ્છા છે - આ પ્રકૃતિની કુદરતી સ્થિતિ છે.

ન્યૂટનનું સૂત્ર (4) વ્યવસ્થિત સ્વરૂપ ધારણ કરે છે. કૃત્રિમ ઉપગ્રહો અને આંતરગ્રહીય સ્ટેશનોની અવકાશ ફ્લાઇટની ગણતરી કરવા માટે આ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે, અને તે પણ વધુ ચોક્કસ રીતે ગણતરી કરવાનું શક્ય બનાવશે, સૌ પ્રથમ, સૂર્યના સમૂહ. કામ જીપર એમતે ગ્રહો માટે જાણીતા છે, જેની આસપાસ ઉપગ્રહોની ગતિ ઉચ્ચ ચોકસાઈ સાથે માપવામાં આવી હતી. સૂર્યની આસપાસ ગ્રહોની ગતિથી આપણે ગણતરી કરી શકીએ છીએ જીઅને સૂર્યનો સમૂહ. પૃથ્વી અને સૂર્યના સમૂહમાં ભૂલો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે જી.

નવા ગુણાંક આખરે સમજવા અને સમજાવવાનું શક્ય બનાવશે કે શા માટે પ્રથમ ઉપગ્રહો (પાયોનિયરો) ની ભ્રમણકક્ષાના માર્ગો અત્યાર સુધી ગણતરી કરેલ લોકો સાથે સુસંગત નથી. ઉપગ્રહો લોન્ચ કરતી વખતે, બહાર નીકળતા વાયુઓનું તાપમાન ધ્યાનમાં લેવામાં આવ્યું ન હતું. ગણતરીઓએ રોકેટનો નીચો જોર બતાવ્યો, અને ઉપગ્રહો ઊંચી ભ્રમણકક્ષામાં ગયા, ઉદાહરણ તરીકે, એક્સપ્લોરર-1 ભ્રમણકક્ષા ગણતરી કરતાં 360 કિમી ઊંચી હોવાનું બહાર આવ્યું. વોન બ્રૌન આ ઘટનાને સમજ્યા વિના જ ગુજરી ગયા.

અત્યાર સુધી, ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિરતાનો કોઈ ભૌતિક અર્થ નહોતો; આ સ્થિરતાના હાલના આંકડાકીય મૂલ્યે નિયમને સાર્વત્રિકમાં નહીં, પરંતુ એક તાપમાનના મૂલ્ય માટે ચોક્કસ એકમાં ફેરવ્યો!

ગુરુત્વાકર્ષણીય સ્થિરાંક એ ચલ જથ્થો છે. હું વધુ કહીશ, ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિર, ગુરુત્વાકર્ષણની મર્યાદામાં પણ, સ્થિર મૂલ્ય નથી, કારણ કે તે ગુરુત્વાકર્ષણ આકર્ષણમાં ભાગ લેનારા શરીરના સમૂહ નથી, પરંતુ માપેલા શરીરમાં રહેલી શક્તિઓ છે. આ જ કારણ છે કે ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિરતાને માપવામાં ઉચ્ચ ચોકસાઈ પ્રાપ્ત કરવી શક્ય નથી.

ગુરુત્વાકર્ષણનો કાયદો

ન્યુટનનો સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનો નિયમ અને સાર્વત્રિક ગુણાંક (G E =UC).

આ ગુણાંક પરિમાણહીન હોવાથી, સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ માટેના સૂત્રને પરિમાણ ડિમ કિગ્રા 2 / એમ 2 પ્રાપ્ત થયું - આ એક વધારાનું-સિસ્ટમ એકમ છે જે શરીરના સમૂહના ઉપયોગના પરિણામે ઉદ્ભવ્યું છે. પરિમાણ સાથે, અમે સૂત્રના મૂળ સ્વરૂપ પર આવ્યા, જે ન્યુટન દ્વારા નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું.

કારણ કે ફોર્મ્યુલા (4) આકર્ષણના બળને ઓળખે છે, જે SI સિસ્ટમમાં ન્યૂટનમાં માપવામાં આવે છે, અમે કુલોમ્બના કાયદાની જેમ પરિમાણીય ગુણાંક (K) નો ઉપયોગ કરી શકીએ છીએ.

જ્યાં K એ 1 ની બરાબર ગુણાંક છે. પરિમાણને SI માં કન્વર્ટ કરવા માટે, તમે સમાન પરિમાણનો ઉપયોગ કરી શકો છો જી, એટલે કે K= m 3 kg -1 s -2.

પ્રયોગો સાક્ષી આપે છે: ગુરુત્વાકર્ષણ સમૂહ (દ્રવ્ય) દ્વારા ઉત્પન્ન થતું નથી, ગુરુત્વાકર્ષણ આ લોકોમાં રહેલી શક્તિઓની મદદથી હાથ ધરવામાં આવે છે! ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં શરીરનું પ્રવેગ તેમના સમૂહ પર આધારિત નથી, તેથી બધા શરીર સમાન પ્રવેગ સાથે જમીન પર પડે છે. એક તરફ, શરીરનું પ્રવેગ તેમના પર કાર્ય કરતા બળના પ્રમાણસર છે અને તેથી, તેમના ગુરુત્વાકર્ષણ સમૂહના પ્રમાણસર છે. પછી, તર્કના તર્ક અનુસાર, સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમનું સૂત્ર આના જેવું દેખાવું જોઈએ:

જ્યાં ઇ 1અને ઇ 2- ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતી સંસ્થાઓના સમૂહમાં રહેલી ઊર્જા.

ગણતરીમાં શરીરની ઉર્જા નક્કી કરવી ખૂબ જ મુશ્કેલ હોવાથી, અમે ન્યૂટનના સૂત્ર (4) માં સમૂહ છોડીએ છીએ, જે સ્થિરાંકને બદલીને જીઊર્જા ગુણાંક દ્વારા જીઇ.

સંબંધમાંથી ગાણિતિક રીતે મહત્તમ તાપમાનની વધુ ચોક્કસ ગણતરી કરી શકાય છે:

ચાલો આ ગુણોત્તરને સંખ્યાત્મક સ્વરૂપમાં લખીએ, તે ધ્યાનમાં લઈએ (G max =1):

અહીંથી: Θ મહત્તમ=4.392365689353438 10 12 કે (8)

Θ મહત્તમ- આ પ્રકૃતિમાં પદાર્થનું મહત્તમ શક્ય તાપમાન છે, જેની ઉપર કોઈ મૂલ્ય શક્ય નથી!

હું તરત જ નોંધવા માંગુ છું કે આ અમૂર્ત આકૃતિથી દૂર છે તે સૂચવે છે કે ભૌતિક પ્રકૃતિમાં બધું મર્યાદિત છે! ભૌતિકશાસ્ત્ર મર્યાદિત વિભાજ્યતા, પ્રકાશની મર્યાદિત ગતિના મૂળભૂત ખ્યાલોના આધારે વિશ્વનું વર્ણન કરે છે અને તે મુજબ તાપમાન મર્યાદિત હોવું જોઈએ!

Θ મહત્તમ 4.4 ટ્રિલિયન ડિગ્રી (4.4 ટેરાકેલ્વિન). આપણા ધરતીના ધોરણો (સંવેદનાઓ) દ્વારા આટલા ઊંચા તાપમાનની કલ્પના કરવી મુશ્કેલ છે, પરંતુ તેનું મર્યાદિત મૂલ્ય તેની અનંતતા સાથે અનુમાન પર પ્રતિબંધ મૂકે છે. આ વિધાન આપણને નિષ્કર્ષ પર લઈ જાય છે કે ગુરુત્વાકર્ષણ પણ અનંત હોઈ શકતું નથી, ગુણોત્તર G E =Θ/Θ મહત્તમ દરેક વસ્તુને તેના સ્થાને મૂકે છે.

બીજી બાબત એ છે કે જો અંશ (3) થર્મોડાયનેમિક તાપમાન સ્કેલના શૂન્ય (સંપૂર્ણ શૂન્ય) બરાબર હોય, તો બળ એફસૂત્રમાં (5) શૂન્યની બરાબર હશે. શરીર વચ્ચેનું આકર્ષણ બંધ થવું જોઈએ, શરીર અને વસ્તુઓ તેમના ઘટક કણો, અણુઓ અને અણુઓમાં ક્ષીણ થવાનું શરૂ કરશે.

આગળના લેખમાં ચાલુ...

(ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિર - ​​કદ સ્થિર નથી)

ભાગ 1

ફિગ.1

ભૌતિકશાસ્ત્રમાં, ગુરુત્વાકર્ષણ સાથે સંકળાયેલ માત્ર એક જ સ્થિરતા છે - ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિરાંક (G). આ સ્થિરાંક પ્રાયોગિક રીતે મેળવવામાં આવ્યો હતો અને અન્ય સ્થિરાંકો સાથે તેનો કોઈ સંબંધ નથી. ભૌતિકશાસ્ત્રમાં તેને મૂળભૂત ગણવામાં આવે છે.

કેટલાક લેખો આ સ્થિરતાને સમર્પિત કરવામાં આવશે, જ્યાં હું તેની સ્થિરતાની અસંગતતા અને તેના હેઠળના પાયાના અભાવને બતાવવાનો પ્રયાસ કરીશ. વધુ સ્પષ્ટ રીતે, તેના હેઠળ એક પાયો છે, પરંતુ તે કંઈક અલગ છે.

સતત ગુરુત્વાકર્ષણનો અર્થ શું છે અને તે શા માટે આટલી કાળજીપૂર્વક માપવામાં આવે છે? સમજવા માટે, સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમ પર પાછા ફરવું જરૂરી છે. શા માટે ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ આ કાયદો સ્વીકાર્યો, વધુમાં, તેઓએ તેને "માનવ મન દ્વારા પ્રાપ્ત થયેલ સૌથી મહાન સામાન્યીકરણ" કહેવાનું શરૂ કર્યું. તેની રચના સરળ છે: બે સંસ્થાઓ એકબીજા પર એક બળ સાથે કાર્ય કરે છે જે તેમની વચ્ચેના અંતરના વર્ગના વિપરિત પ્રમાણસર હોય છે અને તેમના સમૂહના ઉત્પાદનના સીધા પ્રમાણસર હોય છે.

જી- ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિર

આ સરળ સૂત્રમાંથી ઘણા બિન-તુચ્છ તારણો આવે છે, પરંતુ મૂળભૂત પ્રશ્નોના કોઈ જવાબ નથી: ગુરુત્વાકર્ષણ બળ કેવી રીતે અને શાના કારણે કાર્ય કરે છે?

આ કાયદો કઈ પદ્ધતિ દ્વારા આકર્ષણનું બળ ઉદભવે છે તે વિશે કંઈ કહેતો નથી; જો કે, તેનો ઉપયોગ આજે પણ થાય છે અને દેખીતી રીતે આવનારી સદીઓ સુધી તેનો ઉપયોગ થતો રહેશે.

કેટલાક વૈજ્ઞાનિકો તેમની મજાક ઉડાવે છે, અન્ય તેમની મૂર્તિ બનાવે છે. તે બંને તેના વિના કરી શકતા નથી, કારણ કે ... આનાથી વધુ સારી કંઈ શોધ કે શોધ થઈ નથી. અવકાશ સંશોધનમાં પ્રેક્ટિશનરો, આ કાયદાની અપૂર્ણતાને જાણીને, સુધારણા કોષ્ટકોનો ઉપયોગ કરે છે, જે દરેક અવકાશયાનના પ્રક્ષેપણ પછી નવા ડેટા સાથે અપડેટ થાય છે.

સિદ્ધાંતવાદીઓ સુધારાઓ, વધારાના ગુણાંક રજૂ કરીને, ગુરુત્વાકર્ષણીય સ્થિરાંક જીના પરિમાણમાં ભૂલના અસ્તિત્વના પુરાવા શોધીને આ કાયદાને સુધારવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છે, પરંતુ કંઈપણ રુટ લેતું નથી, અને ન્યૂટનનું સૂત્ર તેના મૂળ સ્વરૂપમાં રહે છે.

આ સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને ગણતરીમાં અસ્પષ્ટતા અને અચોક્કસતાની વિવિધતાને ધ્યાનમાં લેતા, તેને હજુ પણ સુધારવાની જરૂર છે.

ન્યુટનની અભિવ્યક્તિ વ્યાપકપણે જાણીતી છે: "ગુરુત્વાકર્ષણ સાર્વત્રિક છે," એટલે કે, ગુરુત્વાકર્ષણ સાર્વત્રિક છે. આ કાયદો બે સંસ્થાઓ વચ્ચેના ગુરુત્વાકર્ષણની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું વર્ણન કરે છે, પછી ભલે તેઓ બ્રહ્માંડમાં હોય; આ તેમના સાર્વત્રિકવાદનો સાર માનવામાં આવે છે. સમીકરણમાં સમાવિષ્ટ ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિર G ને પ્રકૃતિના સાર્વત્રિક સ્થિરાંક તરીકે ગણવામાં આવે છે.

સ્થિર G પાર્થિવ પરિસ્થિતિઓમાં સંતોષકારક ગણતરીઓ માટે પરવાનગી આપે છે, તાર્કિક રીતે, તે ઊર્જા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા માટે જવાબદાર હોવું જોઈએ, પરંતુ આપણે સતતમાંથી શું લઈ શકીએ?

એક વૈજ્ઞાનિક (કોસ્ટ્યુશ્કો V.E.), જેમણે પ્રકૃતિના નિયમોને સમજવા અને તેને ઉજાગર કરવા માટે વાસ્તવિક પ્રયોગો કર્યા હતા તેનો અભિપ્રાય રસપ્રદ છે, આ વાક્ય: "કુદરત પાસે ન તો ભૌતિક કાયદા છે, ન તો માણસ દ્વારા શોધાયેલ પરિમાણો સાથે ભૌતિક સ્થિરાંકો." “ગુરુત્વાકર્ષણીય સ્થિરાંકના કિસ્સામાં, વિજ્ઞાને અભિપ્રાય સ્થાપિત કર્યો છે કે આ જથ્થો મળી આવ્યો છે અને આંકડાકીય રીતે અંદાજવામાં આવ્યો છે. જો કે, તેનો ચોક્કસ ભૌતિક અર્થ હજી સ્થાપિત થયો નથી, અને આ, સૌ પ્રથમ, કારણ કે વાસ્તવમાં, ખોટી ક્રિયાઓ અથવા તેના બદલે એકંદર ભૂલોના પરિણામે, વાહિયાત પરિમાણ સાથેનો અર્થહીન અને સંપૂર્ણ અર્થહીન જથ્થો પ્રાપ્ત થયો હતો.

હું મારી જાતને આવી સ્પષ્ટ સ્થિતિમાં મૂકવા માંગતો નથી, પરંતુ આપણે આખરે આ સ્થિરતાનો અર્થ સમજવાની જરૂર છે.

હાલમાં, ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિરાંકનું મૂલ્ય મૂળભૂત ભૌતિક સ્થિરાંકો પરની સમિતિ દ્વારા મંજૂર કરવામાં આવ્યું છે: G=6.67408·10 -11 m³/(kg·s²) [CODATA 2014] . હકીકત એ છે કે આ સ્થિરાંક કાળજીપૂર્વક માપવામાં આવે છે છતાં, તે વિજ્ઞાનની જરૂરિયાતોને સંતોષતું નથી. બાબત એ છે કે વિશ્વભરની વિવિધ પ્રયોગશાળાઓમાં કરવામાં આવેલા સમાન માપન વચ્ચેના પરિણામોનો કોઈ ચોક્કસ મેળ નથી.

મેલ્નીકોવ અને પ્રોનિન નોંધે છે તેમ: “ઐતિહાસિક રીતે, ગુરુત્વાકર્ષણ એ વૈજ્ઞાનિક સંશોધનનો પ્રથમ વિષય બન્યો. જો કે ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમના આગમનને 300 થી વધુ વર્ષો વીતી ગયા છે, જે આપણે ન્યુટનના ઋણી છીએ, ગુરુત્વાકર્ષણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા સતત અન્યની તુલનામાં ઓછામાં ઓછી ચોક્કસ રીતે માપવામાં આવે છે."

વધુમાં, ગુરુત્વાકર્ષણની પ્રકૃતિ અને તેના સાર વિશેનો મુખ્ય પ્રશ્ન ખુલ્લો રહે છે. જેમ જાણીતું છે તેમ, ન્યુટનનો સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનો નિયમ પોતે જ સ્થિર G ની ચોકસાઈ કરતાં ઘણી વધુ ચોકસાઈ સાથે ચકાસવામાં આવ્યો છે. ગુરુત્વાકર્ષણ બળોના ચોક્કસ નિર્ધારણ પરની મુખ્ય મર્યાદા ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિરાંક દ્વારા લાદવામાં આવે છે, તેથી તેના પર આટલું નજીકથી ધ્યાન આપવામાં આવે છે.

ધ્યાન આપવું એ એક બાબત છે, અને બીજી બાબત એ છે કે G માપતી વખતે પરિણામોની સચોટતા. બે સૌથી સચોટ માપમાં, ભૂલ લગભગ 1/10000 સુધી પહોંચી શકે છે. પરંતુ જ્યારે ગ્રહ પર વિવિધ બિંદુઓ પર માપન હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું, ત્યારે મૂલ્યો તીવ્રતા અથવા વધુના ક્રમમાં પ્રાયોગિક ભૂલને ઓળંગી શકે છે!

જ્યારે તેને માપતી વખતે વાંચનનો આટલો મોટો છૂટાછવાયો હોય ત્યારે આ કેવો સતત છે? અથવા કદાચ તે સ્થિર નથી, પરંતુ કેટલાક અમૂર્ત પરિમાણોનું માપન છે. અથવા સંશોધકો માટે અજ્ઞાત દખલગીરી દ્વારા પ્રભાવિત માપન છે? આ તે છે જ્યાં વિવિધ પૂર્વધારણાઓ માટે નવું મેદાન દેખાય છે. કેટલાક વૈજ્ઞાનિકો પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્રનો ઉલ્લેખ કરે છે: "પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણ અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોનો પરસ્પર પ્રભાવ એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે જ્યાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર વધુ મજબૂત છે ત્યાં પૃથ્વીનું ગુરુત્વાકર્ષણ વધુ મજબૂત હશે." ડીરાકના અનુયાયીઓ દાવો કરે છે કે ગુરુત્વાકર્ષણ સતત સમય સાથે બદલાય છે, વગેરે.

કેટલાક પ્રશ્નો પુરાવાના અભાવે દૂર કરવામાં આવે છે, જ્યારે અન્ય દેખાય છે અને આ એક કુદરતી પ્રક્રિયા છે. પરંતુ આવી બદનામી અનિશ્ચિતપણે ચાલુ રાખી શકાતી નથી; મને આશા છે કે મારું સંશોધન સત્ય તરફ દિશા સ્થાપિત કરવામાં મદદ કરશે.

સતત ગુરુત્વાકર્ષણ માપવાના પ્રયોગમાં પહેલ કરનાર પ્રથમ વ્યક્તિ અંગ્રેજ રસાયણશાસ્ત્રી હેનરી કેવેન્ડિશ હતા, જેમણે 1798 માં પૃથ્વીની ઘનતા નક્કી કરવા માટે પ્રયાણ કર્યું હતું. આવા નાજુક પ્રયોગ માટે, તેમણે જે. મિશેલ (હવે ગ્રેટ બ્રિટનના નેશનલ મ્યુઝિયમમાં એક પ્રદર્શન) દ્વારા શોધાયેલ ટોર્સિયન બેલેન્સનો ઉપયોગ કર્યો. કેવેન્ડિશે પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં જાણીતા સમૂહના દડાઓના ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રભાવ હેઠળ પરીક્ષણ શરીરના લોલકના ઓસિલેશનની તુલના કરી.

પ્રાયોગિક ડેટા, જેમ કે તે પછીથી બહાર આવ્યું છે, તે જી નક્કી કરવા માટે ઉપયોગી છે. કેવેન્ડિશ દ્વારા મેળવેલ પરિણામ અસાધારણ હતું, જે આજે સ્વીકારવામાં આવે છે તેના કરતા માત્ર 1% અલગ છે. તેમના યુગમાં આ કેટલી મોટી સિદ્ધિ હતી એ નોંધવું જોઈએ. બે સદીઓથી વધુ સમયથી, પ્રયોગનું વિજ્ઞાન માત્ર 1% જ આગળ વધ્યું છે? તે અકલ્પનીય છે, પરંતુ સાચું છે. તદુપરાંત, જો આપણે વધઘટ અને તેને દૂર કરવામાં અસમર્થતાને ધ્યાનમાં લઈએ, તો G નું મૂલ્ય કૃત્રિમ રીતે અસાઇન કરવામાં આવે છે, તે તારણ આપે છે કે કેવેન્ડિશના સમયથી આપણે માપનની ચોકસાઈમાં બિલકુલ આગળ વધ્યા નથી!

હા! આપણે ક્યાંય આગળ નથી વધ્યા, વિજ્ઞાન પ્રણામમાં છે - ગુરુત્વાકર્ષણને સમજાતું નથી!

શા માટે વિજ્ઞાને ત્રણ સદીઓથી વધુ સમયથી આ સ્થિરતાને માપવામાં વર્ચ્યુઅલ રીતે કોઈ પ્રગતિ કરી નથી? કદાચ તે બધા કેવેન્ડિશ વપરાયેલ સાધન વિશે છે. ટોર્સિયન સ્કેલ, 16મી સદીની શોધ, આજે પણ વૈજ્ઞાનિકોની સેવામાં છે. અલબત્ત, આ હવે સમાન ટોર્સિયન ભીંગડા નથી, ફોટો જુઓ, ફિગ. 1. આધુનિક મિકેનિક્સ અને ઇલેક્ટ્રોનિક્સની ઘંટડીઓ અને સિસોટીઓ, ઉપરાંત શૂન્યાવકાશ અને તાપમાન સ્થિરીકરણ હોવા છતાં, પરિણામ ભાગ્યે જ બડ્યું છે. સ્પષ્ટપણે અહીં કંઈક ખોટું છે.

અમારા પૂર્વજો અને સમકાલીન લોકોએ વિવિધ ભૌગોલિક અક્ષાંશોમાં અને સૌથી અવિશ્વસનીય સ્થળોએ G માપવાના વિવિધ પ્રયાસો કર્યા: ઊંડી ખાણો, બરફની ગુફાઓ, કુવાઓ, ટેલિવિઝન ટાવર પર. ટોર્સિયન બેલેન્સની ડિઝાઇનમાં સુધારો કરવામાં આવ્યો છે. ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિરાંકને સ્પષ્ટ કરવા માટે નવા માપો પુનરાવર્તિત અને ચકાસવામાં આવ્યા હતા. ચાવીરૂપ પ્રયોગ 1982માં લોસ એલામોસ ખાતે જી. લ્યુથર અને ડબલ્યુ. ટાઉલર દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો. તેમનું સેટઅપ ટંગસ્ટન બોલ સાથે કેવેન્ડિશ ટોર્સિયન બેલેન્સ જેવું હતું. આ માપનનું પરિણામ, 6.6726(50)?10 -11 m 3 kg -1 s -2 (એટલે ​​​​કે 6.6726±0.0005), 1986 માં ડેટા ફોર સાયન્સ એન્ડ ટેક્નોલોજી (CODATA) મૂલ્યોની સમિતિ દ્વારા ભલામણ કરાયેલ આધાર હતો. .

1995 સુધી બધું શાંત હતું, જ્યારે બ્રૌનશ્વેઇગમાં જર્મન પીટીબી લેબોરેટરીમાં ભૌતિકશાસ્ત્રીઓના એક જૂથે, સંશોધિત ઇન્સ્ટોલેશન (પારાની સપાટી પર તરતા ભીંગડા, મોટા સમૂહના દડાઓ સાથે) નો ઉપયોગ કરીને (0.6 ± 0.008)% નું G મૂલ્ય મેળવ્યું. સામાન્ય રીતે સ્વીકૃત કરતાં વધુ. પરિણામે, 1998 માં G માપવામાં ભૂલ લગભગ તીવ્રતાના ક્રમમાં વધી હતી.

સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમને ચકાસવા માટેના પ્રયોગો, અણુ ઇન્ટરફેરોમેટ્રીના આધારે, માઇક્રોસ્કોપિક ટેસ્ટ માસને માપવા અને માઇક્રોકોઝમમાં ન્યુટનના ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમને વધુ ચકાસવા માટે, હાલમાં સક્રિયપણે ચર્ચા કરવામાં આવી રહી છે.

G માપવાની અન્ય પદ્ધતિઓનો પ્રયાસ કરવામાં આવ્યો છે, પરંતુ માપ વચ્ચેનો સંબંધ વર્ચ્યુઅલ રીતે યથાવત છે. આ ઘટનાને આજે વ્યસ્ત ચોરસ કાયદાનું ઉલ્લંઘન અથવા "પાંચમું બળ" કહેવામાં આવે છે. પાંચમા બળમાં હવે અમુક હિગ્સ કણો (ક્ષેત્રો) - ભગવાનના કણોનો પણ સમાવેશ થાય છે.

એવું લાગે છે કે દૈવી કણ રેકોર્ડ કરવામાં આવ્યું હતું, અથવા તેના બદલે, ગણતરી કરવામાં આવી હતી, આ રીતે લાર્જ હેડ્રોન કોલાઇડર (LHC) ખાતે પ્રયોગમાં ભાગ લેનારા ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ વિશ્વ સમક્ષ સનસનાટીભર્યા સમાચાર રજૂ કર્યા.

હિગ્સ બોઝોન પર ભરોસો રાખો, પણ તમારી જાતે ભૂલ કરશો નહીં!

તો આ રહસ્યમય સ્થિરાંક શું છે જે જાતે જ ચાલે છે, અને તેના વિના તમે ક્યાંય જઈ શકતા નથી?

લેખની સાતત્ય વાંચો