ગુરુત્વાકર્ષણ - તે શું છે? ગુરુત્વાકર્ષણ બળ. પૃથ્વી ગુરુત્વાકર્ષણ

પ્રાચીન સમયથી, માનવજાતે આપણી આસપાસની દુનિયા કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તે વિશે વિચાર્યું છે. શા માટે ઘાસ ઉગે છે, શા માટે સૂર્ય ચમકે છે, આપણે કેમ ઉડી શકતા નથી... બાદમાં, માર્ગ દ્વારા, લોકો માટે હંમેશા ખાસ રસ રહ્યો છે. હવે આપણે જાણીએ છીએ કે દરેક વસ્તુનું કારણ ગુરુત્વાકર્ષણ છે. તે શું છે અને શા માટે આ ઘટના એટલી મહત્વપૂર્ણ છે કે આપણે આજના સમયમાં વિચારણા કરીશું.

પરિચય

વૈજ્ઞાનિકોએ શોધી કાઢ્યું છે કે તમામ વિશાળ સંસ્થાઓ એકબીજા પ્રત્યે પરસ્પર આકર્ષણ અનુભવે છે. ત્યારબાદ, તે બહાર આવ્યું કે આ રહસ્યમય બળ તેમની સતત ભ્રમણકક્ષામાં અવકાશી પદાર્થોની હિલચાલ પણ નક્કી કરે છે. ગુરુત્વાકર્ષણનો સમાન સિદ્ધાંત એક પ્રતિભાશાળી દ્વારા ઘડવામાં આવ્યો હતો જેની પૂર્વધારણાઓ આવનારી ઘણી સદીઓ સુધી ભૌતિકશાસ્ત્રના વિકાસને પૂર્વનિર્ધારિત કરે છે. વિકસિત અને ચાલુ રાખ્યું (એક સંપૂર્ણપણે અલગ દિશામાં હોવા છતાં) આ શિક્ષણ આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન હતા - છેલ્લી સદીના સૌથી મહાન મનમાંના એક.

સદીઓથી, વૈજ્ઞાનિકોએ ગુરુત્વાકર્ષણનું અવલોકન કર્યું છે, તેને સમજવા અને માપવાનો પ્રયાસ કર્યો છે. છેવટે, છેલ્લા કેટલાક દાયકાઓમાં, ગુરુત્વાકર્ષણ જેવી ઘટના પણ માનવજાતની સેવામાં મૂકવામાં આવી છે (ચોક્કસ અર્થમાં, અલબત્ત). તે શું છે, આધુનિક વિજ્ઞાનમાં પ્રશ્નાર્થ શબ્દની વ્યાખ્યા શું છે?

વૈજ્ઞાનિક વ્યાખ્યા

જો તમે પ્રાચીન વિચારકોના કાર્યોનો અભ્યાસ કરો છો, તો તમે શોધી શકો છો કે લેટિન શબ્દ "ગ્રેવિટાસ" નો અર્થ "ગુરુત્વાકર્ષણ", "આકર્ષણ" થાય છે. આજે, વૈજ્ઞાનિકો તેથી ભૌતિક સંસ્થાઓ વચ્ચે સાર્વત્રિક અને સતત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કહે છે. જો આ બળ પ્રમાણમાં નબળું હોય અને તે વસ્તુઓ પર જ કાર્ય કરે છે જે વધુ ધીમેથી આગળ વધે છે, તો ન્યૂટનનો સિદ્ધાંત તેમને લાગુ પડે છે. જો વિપરીત કિસ્સો હોય, તો આઈન્સ્ટાઈનના તારણોનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ.

ચાલો તરત જ એક આરક્ષણ કરીએ: હાલમાં, ગુરુત્વાકર્ષણની પ્રકૃતિનો સિદ્ધાંતમાં સંપૂર્ણ અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો નથી. તે શું છે, અમે હજુ પણ સંપૂર્ણપણે સમજી શકતા નથી.

ન્યૂટન અને આઈન્સ્ટાઈનના સિદ્ધાંતો

આઇઝેક ન્યુટનના શાસ્ત્રીય ઉપદેશ મુજબ, બધા શરીર એક બળ સાથે એકબીજા તરફ આકર્ષાય છે જે તેમના સમૂહના સીધા પ્રમાણસર હોય છે, તેમની વચ્ચેના અંતરના વર્ગના વિપરિત પ્રમાણસર હોય છે. બીજી તરફ આઈન્સ્ટાઈને દલીલ કરી હતી કે અવકાશ અને સમયની વક્રતાના કિસ્સામાં પદાર્થો વચ્ચેનું ગુરુત્વાકર્ષણ પોતાને પ્રગટ કરે છે (અને અવકાશની વક્રતા ત્યારે જ શક્ય છે જો તેમાં પદાર્થ હોય).

આ વિચાર ઘણો ઊંડો હતો, પરંતુ આધુનિક સંશોધનો તેને અમુક અંશે અચોક્કસ સાબિત કરે છે. આજે એવું માનવામાં આવે છે કે અવકાશમાં ગુરુત્વાકર્ષણ માત્ર અવકાશને વાળે છે: સમયને ધીમો કરી શકાય છે અને રોકી પણ શકાય છે, પરંતુ અસ્થાયી પદાર્થના આકારને બદલવાની વાસ્તવિકતા સૈદ્ધાંતિક રીતે પુષ્ટિ મળી નથી. તેથી, શાસ્ત્રીય આઈન્સ્ટાઈન સમીકરણ એવી તક પણ પ્રદાન કરતું નથી કે અવકાશ પદાર્થ અને ઉભરતા ચુંબકીય ક્ષેત્રને પ્રભાવિત કરવાનું ચાલુ રાખશે.

મોટી હદ સુધી, ગુરુત્વાકર્ષણનો નિયમ (સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ) જાણીતો છે, જેની ગાણિતિક અભિવ્યક્તિ ચોક્કસપણે ન્યૂટનની છે:

\[ F = γ \frac[-1.2](m_1 m_2)(r^2) \]

γ હેઠળ ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિરાંક સમજાય છે (કેટલીકવાર G પ્રતીકનો ઉપયોગ થાય છે), જેનું મૂલ્ય 6.67545 × 10−11 m³ / (kg s²) છે.

પ્રાથમિક કણો વચ્ચે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા

આપણી આસપાસના અવકાશની અવિશ્વસનીય જટિલતા મોટે ભાગે પ્રાથમિક કણોની અનંત સંખ્યાને કારણે છે. તેમની વચ્ચે વિવિધ સ્તરે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ પણ છે જેનો આપણે ફક્ત અનુમાન કરી શકીએ છીએ. જો કે, તેમની વચ્ચેના પ્રાથમિક કણોની તમામ પ્રકારની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા તેમની શક્તિમાં નોંધપાત્ર રીતે અલગ પડે છે.

આપણા માટે જાણીતા તમામ દળોમાં સૌથી શક્તિશાળી અણુ ન્યુક્લિયસના ઘટકોને એકસાથે બાંધે છે. તેમને અલગ કરવા માટે, તમારે ખરેખર પ્રચંડ ઊર્જા ખર્ચવાની જરૂર છે. ઇલેક્ટ્રોન માટે, તેઓ માત્ર સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા ન્યુક્લિયસ સાથે "જોડાયેલા" છે. તેને રોકવા માટે, કેટલીકવાર સૌથી સામાન્ય રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના પરિણામે દેખાતી ઊર્જા પૂરતી છે. અણુઓ અને સબએટોમિક કણોના પ્રકારમાં ગુરુત્વાકર્ષણ (તે શું છે, તમે પહેલાથી જ જાણો છો) એ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો સૌથી સરળ પ્રકાર છે.

આ કિસ્સામાં ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર એટલું નબળું છે કે તેની કલ્પના કરવી મુશ્કેલ છે. વિચિત્ર રીતે પર્યાપ્ત, પરંતુ તે તેઓ છે જે અવકાશી પદાર્થોની હિલચાલને "અનુસરે છે", જેના સમૂહની કલ્પના કરવી ક્યારેક અશક્ય છે. આ બધું ગુરુત્વાકર્ષણના બે લક્ષણોને કારણે શક્ય છે, જે ખાસ કરીને મોટા ભૌતિક શરીરના કિસ્સામાં ઉચ્ચારવામાં આવે છે:

• પરમાણુ બળોથી વિપરીત, ગુરુત્વાકર્ષણ આકર્ષણ પદાર્થથી વધુ દૂર ધ્યાનપાત્ર છે. તેથી, પૃથ્વીનું ગુરુત્વાકર્ષણ ચંદ્રને પણ તેના ક્ષેત્રમાં રાખે છે, અને ગુરુનું સમાન બળ એકસાથે અનેક ઉપગ્રહોની ભ્રમણકક્ષાને સહેલાઈથી સમર્થન આપે છે, જેમાંથી દરેકનું દળ પૃથ્વી સાથે તદ્દન તુલનાત્મક છે!
• વધુમાં, તે હંમેશા વસ્તુઓ વચ્ચે આકર્ષણ પૂરું પાડે છે, અને અંતર સાથે આ બળ ઓછી ઝડપે નબળું પડે છે.

ગુરુત્વાકર્ષણના વધુ કે ઓછા સુસંગત સિદ્ધાંતની રચના પ્રમાણમાં તાજેતરમાં થઈ છે, અને ચોક્કસપણે ગ્રહો અને અન્ય અવકાશી પદાર્થોની ગતિના સદીઓ જૂના અવલોકનોના પરિણામોના આધારે. કાર્યને એ હકીકત દ્વારા મોટા પ્રમાણમાં સુવિધા આપવામાં આવી હતી કે તેઓ બધા શૂન્યાવકાશમાં આગળ વધે છે, જ્યાં અન્ય કોઈ સંભવિત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ નથી. ગેલિલિયો અને કેપ્લર, તે સમયના બે ઉત્કૃષ્ટ ખગોળશાસ્ત્રીઓએ તેમના સૌથી મૂલ્યવાન અવલોકનો સાથે નવી શોધોનો માર્ગ મોકળો કરવામાં મદદ કરી.

પરંતુ માત્ર મહાન આઇઝેક ન્યૂટન જ ગુરુત્વાકર્ષણનો પ્રથમ સિદ્ધાંત બનાવી શક્યા અને તેને ગાણિતિક રજૂઆતમાં વ્યક્ત કરી શક્યા. આ ગુરુત્વાકર્ષણનો પ્રથમ નિયમ હતો, જેની ગાણિતિક રજૂઆત ઉપર પ્રસ્તુત છે.

ન્યૂટન અને તેના કેટલાક પુરોગામીઓના તારણો

આપણી આજુબાજુની દુનિયામાં અસ્તિત્વમાં રહેલી અન્ય ભૌતિક ઘટનાઓથી વિપરીત, ગુરુત્વાકર્ષણ હંમેશા અને દરેક જગ્યાએ પોતાને પ્રગટ કરે છે. તમારે સમજવાની જરૂર છે કે "શૂન્ય ગુરુત્વાકર્ષણ" શબ્દ, જે ઘણીવાર સ્યુડો-વૈજ્ઞાનિક વર્તુળોમાં જોવા મળે છે, તે અત્યંત ખોટો છે: અવકાશમાં પણ વજનહીનતાનો અર્થ એ નથી કે કોઈ વ્યક્તિ અથવા અવકાશયાન કોઈ મોટા પદાર્થના આકર્ષણથી પ્રભાવિત નથી.

વધુમાં, તમામ ભૌતિક સંસ્થાઓમાં ચોક્કસ સમૂહ હોય છે, જે તેમના પર લાગુ કરાયેલા બળના સ્વરૂપમાં વ્યક્ત થાય છે, અને આ અસરને કારણે પ્રવેગક પ્રાપ્ત થાય છે.

આમ, ગુરુત્વાકર્ષણ દળો પદાર્થોના સમૂહના પ્રમાણસર હોય છે. સંખ્યાત્મક રીતે, તેઓ બંને માનવામાં આવેલા શરીરના સમૂહના ઉત્પાદનને મેળવીને વ્યક્ત કરી શકાય છે. આ બળ ઑબ્જેક્ટ્સ વચ્ચેના અંતરના વર્ગ પર વિપરીત અવલંબનનું સખતપણે પાલન કરે છે. અન્ય તમામ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ બે સંસ્થાઓ વચ્ચેના અંતર પર તદ્દન અલગ રીતે આધાર રાખે છે.

સિદ્ધાંતના પાયાના પથ્થર તરીકે માસ

ઑબ્જેક્ટ્સનો સમૂહ વિવાદનો એક ચોક્કસ મુદ્દો બની ગયો છે જેની આસપાસ આઈન્સ્ટાઈનનો ગુરુત્વાકર્ષણ અને સાપેક્ષતાનો સંપૂર્ણ આધુનિક સિદ્ધાંત બાંધવામાં આવ્યો છે. જો તમને બીજું યાદ છે, તો તમે કદાચ જાણો છો કે સમૂહ એ કોઈપણ ભૌતિક ભૌતિક શરીરની ફરજિયાત લાક્ષણિકતા છે. તે બતાવે છે કે જો કોઈ વસ્તુ તેના મૂળને ધ્યાનમાં લીધા વિના તેના પર બળ લાગુ કરવામાં આવે તો તે કેવી રીતે વર્તશે.

જ્યારે બાહ્ય બળ તેમના પર કાર્ય કરે છે ત્યારે તમામ સંસ્થાઓ (ન્યૂટન મુજબ) વેગ આપે છે, તેથી તે સમૂહ જ નક્કી કરે છે કે આ પ્રવેગ કેટલો મોટો હશે. ચાલો એક સ્પષ્ટ ઉદાહરણ જોઈએ. સ્કૂટર અને બસની કલ્પના કરો: જો તમે તેમના પર બરાબર સમાન બળ લાગુ કરો છો, તો તેઓ જુદા જુદા સમયે જુદી જુદી ઝડપે પહોંચશે. આ બધું ગુરુત્વાકર્ષણના સિદ્ધાંત દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું છે.

સમૂહ અને આકર્ષણ વચ્ચે શું સંબંધ છે?

જો આપણે ગુરુત્વાકર્ષણ વિશે વાત કરીએ, તો આ ઘટનામાંનો સમૂહ પદાર્થના બળ અને પ્રવેગના સંબંધમાં જે ભૂમિકા ભજવે છે તેનાથી સંપૂર્ણપણે વિરુદ્ધ ભૂમિકા ભજવે છે. તે તે છે જે આકર્ષણનો પ્રાથમિક સ્ત્રોત છે. જો તમે બે શરીર લો અને જુઓ કે તેઓ કયા બળથી ત્રીજા પદાર્થને આકર્ષે છે, જે પ્રથમ બેથી સમાન અંતરે સ્થિત છે, તો તમામ દળોનો ગુણોત્તર પ્રથમ બે પદાર્થોના સમૂહના ગુણોત્તર સમાન હશે. આમ, આકર્ષણનું બળ શરીરના સમૂહના સીધા પ્રમાણસર છે.

જો આપણે ન્યુટનના ત્રીજા નિયમને ધ્યાનમાં લઈએ, તો આપણે જોઈ શકીએ છીએ કે તે બરાબર એ જ કહે છે. ગુરુત્વાકર્ષણ બળ, જે આકર્ષણના સ્ત્રોતથી સમાન અંતરે સ્થિત બે શરીર પર કાર્ય કરે છે, તે આ પદાર્થોના સમૂહ પર સીધો આધાર રાખે છે. રોજિંદા જીવનમાં, આપણે તે બળ વિશે વાત કરીએ છીએ કે જેનાથી શરીર તેના વજન તરીકે ગ્રહની સપાટી તરફ આકર્ષાય છે.

ચાલો કેટલાક પરિણામોનો સરવાળો કરીએ. તેથી, સમૂહ બળ અને પ્રવેગ સાથે નજીકથી સંબંધિત છે. તે જ સમયે, તે તે છે જે શરીર પર ગુરુત્વાકર્ષણ કાર્ય કરશે તે બળ નક્કી કરે છે.

ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં શરીરના પ્રવેગકની વિશેષતાઓ

આ અદ્ભુત દ્વૈતતા એ જ કારણ છે કે, સમાન ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં, સંપૂર્ણપણે અલગ પદાર્થોની પ્રવેગ સમાન હશે. ધારો કે આપણી પાસે બે શરીર છે. ચાલો તેમાંથી એકને સમૂહ z અને બીજાને Z સોંપીએ.બંને પદાર્થોને જમીન પર છોડવામાં આવે છે, જ્યાં તેઓ મુક્તપણે પડે છે.

આકર્ષણના દળોનો ગુણોત્તર કેવી રીતે નક્કી થાય છે? તે સૌથી સરળ ગાણિતિક સૂત્ર દ્વારા બતાવવામાં આવે છે - z/Z. ગુરુત્વાકર્ષણ બળના પરિણામે તેઓ જે પ્રવેગ મેળવે છે તે બરાબર એ જ હશે. સાદા શબ્દોમાં કહીએ તો, ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રે શરીર જે પ્રવેગક ધરાવે છે તે કોઈપણ રીતે તેના ગુણધર્મો પર આધારિત નથી.

વર્ણવેલ કેસમાં પ્રવેગક શું આધાર રાખે છે?

તે ફક્ત (!) પદાર્થોના સમૂહ પર આધારિત છે જે આ ક્ષેત્ર બનાવે છે, તેમજ તેમની અવકાશી સ્થિતિ પર. સમૂહની દ્વિ ભૂમિકા અને ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં વિવિધ પદાર્થોના સમાન પ્રવેગની શોધ પ્રમાણમાં લાંબા સમયથી કરવામાં આવી છે. આ ઘટનાઓને નીચેનું નામ મળ્યું છે: "સમાનતાનો સિદ્ધાંત". આ શબ્દ ફરી એકવાર ભાર મૂકે છે કે પ્રવેગકતા અને જડતા ઘણીવાર સમાન હોય છે (ચોક્કસ હદ સુધી, અલબત્ત).

જી ના મહત્વ પર

શાળાના ભૌતિકશાસ્ત્રના અભ્યાસક્રમમાંથી, આપણે યાદ રાખીએ છીએ કે આપણા ગ્રહની સપાટી (પૃથ્વીનું ગુરુત્વાકર્ષણ) પર મુક્ત પતનનું પ્રવેગક 10 m/s² છે (અલબત્ત 9.8, પરંતુ આ મૂલ્ય ગણતરીની સરળતા માટે વપરાય છે). આમ, જો હવાના પ્રતિકારને ધ્યાનમાં લેવામાં ન આવે (નાના પતન અંતર સાથે નોંધપાત્ર ઊંચાઈ પર), તો અસર પ્રાપ્ત થશે જ્યારે શરીર 10 m/s ની પ્રવેગક વૃદ્ધિ પ્રાપ્ત કરશે. દરેક સેકન્ડે. આમ, ઘરના બીજા માળેથી પડી ગયેલું પુસ્તક તેની ઉડાન પૂરી થતાં સુધીમાં 30-40 મીટર/સેકન્ડની ઝડપે આગળ વધશે. સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, 10 m/s એ પૃથ્વીની અંદર ગુરુત્વાકર્ષણની "ગતિ" છે.

ભૌતિક સાહિત્યમાં ગુરુત્વાકર્ષણને કારણે પ્રવેગક "g" અક્ષર દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. પૃથ્વીનો આકાર ગોળા કરતાં અમુક હદ સુધી ટેન્જેરિન જેવો હોવાથી, આ જથ્થાનું મૂલ્ય તેના તમામ પ્રદેશોમાં સમાન હોવું દૂર છે. તેથી, ધ્રુવો પર, પ્રવેગક વધારે છે, અને ઊંચા પર્વતોની ટોચ પર તે ઓછું બને છે.

ખાણકામ ઉદ્યોગમાં પણ ગુરુત્વાકર્ષણ મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે. ઘટના ક્યારેક ઘણો સમય બચાવી શકે છે. આમ, ભૂસ્તરશાસ્ત્રીઓ ખાસ કરીને g ના આદર્શ રીતે સચોટ નિર્ધારણમાં રસ ધરાવે છે, કારણ કે આ અસાધારણ ચોકસાઈ સાથે ખનિજ થાપણોની શોધ અને શોધની મંજૂરી આપે છે. માર્ગ દ્વારા, ગુરુત્વાકર્ષણ સૂત્ર કેવું દેખાય છે, જેમાં આપણે ધ્યાનમાં લીધેલું મૂલ્ય મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે? તેણી ત્યાં છે:

નૉૅધ! આ કિસ્સામાં, ગુરુત્વાકર્ષણ સૂત્રનો અર્થ G દ્વારા "ગુરુત્વાકર્ષણીય સ્થિરાંક" થાય છે, જેનું મૂલ્ય આપણે પહેલાથી જ ઉપર આપ્યું છે.

એક સમયે, ન્યુટને ઉપરોક્ત સિદ્ધાંતો ઘડ્યા હતા. તે એકતા અને સાર્વત્રિકતા બંનેને સંપૂર્ણ રીતે સમજી શક્યો, પરંતુ તે આ ઘટનાના તમામ પાસાઓનું વર્ણન કરી શક્યો નહીં. આ સન્માન આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈનને મળ્યું, જે સમાનતાના સિદ્ધાંતને સમજાવવામાં પણ સક્ષમ હતા. તે તેના માટે છે કે માનવજાત અવકાશ-સમયના સાતત્યની પ્રકૃતિની આધુનિક સમજણની ઋણી છે.

સાપેક્ષતાનો સિદ્ધાંત, આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈનના કાર્યો

આઇઝેક ન્યૂટનના સમયે, એવું માનવામાં આવતું હતું કે સંદર્ભ બિંદુઓને અમુક પ્રકારના સખત "સળિયા" તરીકે રજૂ કરી શકાય છે, જેની મદદથી અવકાશી સંકલન પ્રણાલીમાં શરીરની સ્થિતિ સ્થાપિત થાય છે. તે જ સમયે, એવું માનવામાં આવતું હતું કે આ કોઓર્ડિનેટ્સને ચિહ્નિત કરનારા તમામ નિરીક્ષકો એક જ સમયની જગ્યામાં હશે. તે વર્ષોમાં, આ જોગવાઈ એટલી સ્પષ્ટ માનવામાં આવી હતી કે તેને પડકારવા અથવા તેને પૂરક બનાવવાના કોઈ પ્રયાસો કરવામાં આવ્યા ન હતા. અને આ સમજી શકાય તેવું છે, કારણ કે આપણા ગ્રહની અંદર આ નિયમમાં કોઈ વિચલનો નથી.

આઈન્સ્ટાઈને સાબિત કર્યું કે જો કાલ્પનિક ઘડિયાળ પ્રકાશની ગતિ કરતાં ઘણી ધીમી ગતિએ ચાલતી હોય તો માપનની ચોકસાઈ ખરેખર નોંધપાત્ર હશે. સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, જો એક નિરીક્ષક, પ્રકાશની ગતિ કરતાં ધીમી ગતિએ, બે ઘટનાઓને અનુસરે છે, તો તે તેના માટે તે જ સમયે થશે. તદનુસાર, બીજા નિરીક્ષક માટે? જેની ઝડપ સમાન અથવા વધુ છે, ઘટનાઓ અલગ-અલગ સમયે થઈ શકે છે.

પરંતુ ગુરુત્વાકર્ષણ બળ સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંત સાથે કેવી રીતે સંબંધિત છે? ચાલો આ મુદ્દાને વિગતવાર અન્વેષણ કરીએ.

સાપેક્ષતા અને ગુરુત્વાકર્ષણ દળો વચ્ચેનો સંબંધ

તાજેતરના વર્ષોમાં, સબએટોમિક કણોના ક્ષેત્રમાં મોટી સંખ્યામાં શોધો કરવામાં આવી છે. પ્રતીતિ વધુ મજબૂત થઈ રહી છે કે આપણે અંતિમ કણ શોધવાના છીએ, જેનાથી આગળ આપણું વિશ્વ વિભાજિત કરી શકાતું નથી. આપણા બ્રહ્માંડની સૌથી નાની "ઇંટો" છેલ્લી સદીમાં અથવા તેનાથી પણ અગાઉ શોધાયેલી તે મૂળભૂત શક્તિઓ દ્વારા બરાબર કેવી રીતે પ્રભાવિત થાય છે તે શોધવાની જરૂરિયાત વધુ આગ્રહી છે. તે ખાસ કરીને નિરાશાજનક છે કે ગુરુત્વાકર્ષણની પ્રકૃતિ હજુ સુધી સમજાવવામાં આવી નથી.

તેથી જ, વિચારણા હેઠળના ક્ષેત્રમાં ન્યૂટનના ક્લાસિકલ મિકેનિક્સની "અક્ષમતા" સ્થાપિત કરનાર આઈન્સ્ટાઈન પછી, સંશોધકોએ અગાઉ મેળવેલા ડેટાના સંપૂર્ણ પુનર્વિચાર પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું. ઘણી રીતે, ગુરુત્વાકર્ષણ પોતે જ એક સંશોધનમાંથી પસાર થયું છે. સબએટોમિક કણોના સ્તરે તે શું છે? શું આ અદ્ભુત બહુપરિમાણીય વિશ્વમાં તેનો કોઈ અર્થ છે?

એક સરળ ઉકેલ?

શરૂઆતમાં, ઘણાએ ધાર્યું હતું કે ન્યૂટનના ગુરુત્વાકર્ષણ અને સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંત વચ્ચેની વિસંગતતાને ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સના ક્ષેત્રમાંથી સામ્યતાઓ દોરીને તદ્દન સરળ રીતે સમજાવી શકાય છે. એવું માની શકાય છે કે ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર ચુંબકીય ક્ષેત્રની જેમ પ્રચાર કરે છે, જે પછી તેને અવકાશી પદાર્થોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં "મધ્યસ્થી" જાહેર કરી શકાય છે, જે જૂના અને નવા સિદ્ધાંત વચ્ચેની ઘણી અસંગતતાઓને સમજાવે છે. હકીકત એ છે કે પછી વિચારણા હેઠળના દળોના પ્રસારની સંબંધિત વેગ પ્રકાશની ગતિ કરતા ઘણી ઓછી હશે. તો ગુરુત્વાકર્ષણ અને સમય કેવી રીતે સંબંધિત છે?

સૈદ્ધાંતિક રીતે, આઈન્સ્ટાઈન પોતે આવા મંતવ્યો પર આધારિત સાપેક્ષ સિદ્ધાંત રચવામાં લગભગ સફળ થયા હતા, માત્ર એક સંજોગોએ તેમનો ઈરાદો અટકાવ્યો હતો. તે સમયના કોઈપણ વૈજ્ઞાનિકો પાસે એવી કોઈ માહિતી નહોતી કે જે ગુરુત્વાકર્ષણની "ગતિ" નક્કી કરવામાં મદદ કરી શકે. પરંતુ મોટા જનસમુદાયની હિલચાલને લગતી ઘણી બધી માહિતી હતી. જેમ જાણીતું છે, તેઓ શક્તિશાળી ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રોના સામાન્ય રીતે માન્ય સ્ત્રોત હતા.

ઉચ્ચ ગતિ શરીરના સમૂહને સખત અસર કરે છે, અને આ ગતિ અને ચાર્જની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા જેવું નથી. ઝડપ જેટલી વધારે છે, શરીરનો સમૂહ વધારે છે. સમસ્યા એ છે કે છેલ્લું મૂલ્ય પ્રકાશની ઝડપે અથવા વધુ ગતિએ ચળવળના કિસ્સામાં આપમેળે અનંત બની જશે. તેથી, આઈન્સ્ટાઈને તારણ કાઢ્યું કે ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર નથી, પરંતુ ટેન્સર ક્ષેત્ર છે, જેના વર્ણન માટે ઘણા વધુ ચલોનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ.

તેમના અનુયાયીઓ નિષ્કર્ષ પર આવ્યા કે ગુરુત્વાકર્ષણ અને સમય વ્યવહારીક રીતે અસંબંધિત છે. હકીકત એ છે કે આ ટેન્સર ક્ષેત્ર પોતે અવકાશ પર કાર્ય કરી શકે છે, પરંતુ તે સમયને પ્રભાવિત કરવામાં સક્ષમ નથી. જો કે, તેજસ્વી આધુનિક ભૌતિકશાસ્ત્રી સ્ટીફન હોકિંગનો દૃષ્ટિકોણ અલગ છે. પરંતુ તે એક સંપૂર્ણપણે અલગ વાર્તા છે ...