ગુરુત્વાકર્ષણનો કાયદો. સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ બળ વિશે વૈજ્ઞાનિકો

પૃથ્વી પર પથ્થરનું પડવું, સૂર્યની ફરતે ગ્રહોની હિલચાલ અને પૃથ્વીની આસપાસ ચંદ્રની હિલચાલ બળ અથવા ગુરુત્વાકર્ષણની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે થાય છે તે પ્રસ્થાપિત કરનાર ન્યૂટન પ્રથમ વ્યક્તિ હતા.

અંતરે શરીર વચ્ચે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા તેઓ બનાવેલ ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર દ્વારા થાય છે. સંખ્યાબંધ પ્રાયોગિક તથ્યો માટે આભાર, ન્યૂટન તેમની વચ્ચેના અંતર પર બે શરીરના આકર્ષણના બળની અવલંબન સ્થાપિત કરવામાં સક્ષમ હતા. ન્યુટનનો નિયમ, જેને સાર્વત્રિક આકર્ષણનો નિયમ કહેવામાં આવે છે, તે જણાવે છે કે કોઈપણ બે શરીર તેમના દળના ઉત્પાદનના પ્રમાણસર અને તેમની વચ્ચેના અંતરના વર્ગના વિપરિત પ્રમાણમાં બળ સાથે એકબીજા તરફ આકર્ષાય છે. કાયદાને સાર્વત્રિક અથવા સાર્વત્રિક કહેવામાં આવે છે, કારણ કે તે બ્રહ્માંડમાં દળ ધરાવતા કોઈપણ શરીરની જોડી વચ્ચેના ગુરુત્વાકર્ષણીય ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું વર્ણન કરે છે. આ દળો ખૂબ નબળા છે, પરંતુ તેમની સામે કોઈ અવરોધો નથી.

શાબ્દિક અભિવ્યક્તિમાં કાયદો આના જેવો દેખાય છે:

ગુરુત્વાકર્ષણ

ગ્લોબ પૃથ્વી પર પડતા તમામ પદાર્થોને સમાન પ્રવેગક g = 9.8 m/s2 આપે છે, જેને ગુરુત્વાકર્ષણનું પ્રવેગ કહેવાય છે. આનો અર્થ એ છે કે પૃથ્વી ગુરુત્વાકર્ષણ નામના બળ સાથે તમામ શરીરને કાર્ય કરે છે, આકર્ષે છે. આ એક ખાસ પ્રકારનું સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ બળ છે. ગુરુત્વાકર્ષણ બળ છે , બોડી માસ m પર આધાર રાખે છે, જે કિલોગ્રામ (કિલો) માં માપવામાં આવે છે. મૂલ્ય g = 9.8 m/s2 એ અંદાજિત મૂલ્ય તરીકે વિવિધ અક્ષાંશો અને વિવિધ રેખાંશ પર લેવામાં આવે છે કારણ કે તે હકીકતને કારણે સહેજ બદલાય છે:

• પૃથ્વીની ત્રિજ્યા ધ્રુવથી વિષુવવૃત્તમાં બદલાય છે (જે વિષુવવૃત્ત પર g ના મૂલ્યમાં 0.18% નો ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે);
• પરિભ્રમણને કારણે કેન્દ્રત્યાગી અસર ભૌગોલિક અક્ષાંશ પર આધારિત છે (મૂલ્યને 0.34% ઘટાડે છે).

વજનહીનતા

ધારો કે શરીર ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રભાવ હેઠળ આવે છે. અન્ય દળો તેના પર કાર્ય કરતા નથી. આ ચળવળને ફ્રી ફોલ કહેવામાં આવે છે. તે સમયગાળા દરમિયાન જ્યારે શરીર પર માત્ર F ભારે કાર્ય કરે છે, ત્યારે શરીર વજનહીન હશે. મુક્ત પતનમાં, વ્યક્તિનું વજન અદૃશ્ય થઈ જાય છે.

વજન એ બળ છે જેના વડે શરીર સસ્પેન્શનને ખેંચે છે અથવા આડા ટેકા પર કાર્ય કરે છે.

વજનહીનતાની સ્થિતિનો અનુભવ પેરાશૂટિસ્ટ દ્વારા કૂદકા દરમિયાન, સ્કી જમ્પ દરમિયાન એક વ્યક્તિ અને વિમાનના મુસાફર એર પોકેટમાં પડે છે. આપણે વજનહીનતા અનુભવીએ છીએ ખૂબ જ ટૂંકા સમય માટે, માત્ર થોડીક સેકંડ માટે. પરંતુ એન્જિન સાથે ભ્રમણકક્ષામાં ઉડતા અવકાશયાનમાં અવકાશયાત્રીઓએ લાંબા સમય સુધી વજનહીનતાનો અનુભવ બંધ કર્યો. અવકાશયાન મુક્ત પતનની સ્થિતિમાં છે, અને શરીર આધાર અથવા સસ્પેન્શન પર કાર્ય કરવાનું બંધ કરે છે - તે વજનહીન છે.

કૃત્રિમ પૃથ્વી ઉપગ્રહો

જો શરીરની ચોક્કસ ગતિ હોય તો પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણને દૂર કરવું શક્ય છે. ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમનો ઉપયોગ કરીને, આપણે ગ્રહની આસપાસ ગોળાકાર ભ્રમણકક્ષામાં ફરતા m સમૂહનું શરીર તેના પર નહીં પડે અને તેનો ઉપગ્રહ બની જશે તે ગતિ નક્કી કરી શકીએ છીએ. પૃથ્વીની આસપાસના વર્તુળમાં શરીરની ગતિને ધ્યાનમાં લો. પૃથ્વી પરથી ગુરુત્વાકર્ષણ બળ દ્વારા શરીર પર કાર્ય થાય છે. ન્યુટનના બીજા નિયમમાંથી આપણી પાસે છે:

કારણ કે શરીર કેન્દ્રિય પ્રવેગક સાથે વર્તુળમાં ફરે છે:

જ્યાં r એ ગોળાકાર ભ્રમણકક્ષાની ત્રિજ્યા છે, R = 6400 km એ પૃથ્વીની ત્રિજ્યા છે, અને h એ પૃથ્વીની સપાટીથી ઉપરની ઊંચાઈ છે જેના પર ઉપગ્રહ આગળ વધી રહ્યો છે. દળ m ના શરીર પર કાર્ય કરતું બળ F બરાબર છે , જ્યાં Mz = 5.98*1024 kg - પૃથ્વીનું દળ.
અમારી પાસે: . ઝડપ વ્યક્ત તેને બોલાવવામાં આવશે પ્રથમ કોસ્મિક સ્પીડ એ સૌથી નીચી ઝડપ છે કે જેના પર શરીર પ્રસારિત થાય છે, તે કૃત્રિમ પૃથ્વી ઉપગ્રહ (AES) બને છે.

તેને પરિપત્ર પણ કહેવામાં આવે છે. અમે 0 ની બરાબર ઊંચાઈ લઈએ છીએ અને આ ઝડપ શોધીએ છીએ, તે લગભગ સમાન છે:
તે વાતાવરણીય પ્રતિકારની ગેરહાજરીમાં ગોળાકાર ભ્રમણકક્ષામાં પૃથ્વીની આસપાસ ફરતા કૃત્રિમ ઉપગ્રહની ઝડપ જેટલી છે.
સૂત્રમાંથી તમે જોઈ શકો છો કે ઉપગ્રહની ગતિ તેના સમૂહ પર આધારિત નથી, જેનો અર્થ છે કે કોઈપણ શરીર કૃત્રિમ ઉપગ્રહ બની શકે છે.
જો તમે શરીરને વધુ ગતિ આપો છો, તો તે પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણને દૂર કરશે.

બીજી કોસ્મિક વેગ એ સૌથી નીચી ગતિ છે જે શરીરને, કોઈપણ વધારાના દળોના પ્રભાવ વિના, ગુરુત્વાકર્ષણને દૂર કરવા અને સૂર્યનો ઉપગ્રહ બનવાની મંજૂરી આપે છે.

આ ગતિને પેરાબોલિક કહેવામાં આવતું હતું; તે પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં શરીરના પેરાબોલિક માર્ગને અનુરૂપ છે (જો ત્યાં કોઈ વાતાવરણીય પ્રતિકાર નથી). તે સૂત્ર દ્વારા ગણતરી કરી શકાય છે:

અહીં r એ પૃથ્વીના કેન્દ્રથી પ્રક્ષેપણ સ્થળ સુધીનું અંતર છે.
પૃથ્વીની સપાટીની નજીક . બીજી ગતિ છે, જેની મદદથી શરીર સૌરમંડળ છોડીને અવકાશના વિસ્તરણમાં ભ્રમણ કરી શકે છે.

ત્રીજો એસ્કેપ વેગ, સૌથી નીચો ઝડપ જે અવકાશયાનને સૂર્યના ગુરુત્વાકર્ષણને પાર કરીને સૂર્યમંડળમાંથી બહાર નીકળવા દે છે.

આ ઝડપ

તમે મને કયા કાયદાથી ફાંસી પર લટકાવી રહ્યા છો?
- અને અમે દરેકને એક કાયદા અનુસાર લટકાવીએ છીએ - સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનો કાયદો.

ગુરુત્વાકર્ષણનો કાયદો

ગુરુત્વાકર્ષણની ઘટના એ સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનો નિયમ છે. બે સંસ્થાઓ એકબીજા પર એવા બળ સાથે કાર્ય કરે છે જે તેમની વચ્ચેના અંતરના વર્ગના વિપરિત પ્રમાણસર હોય છે અને તેમના સમૂહના ઉત્પાદનના સીધા પ્રમાણસર હોય છે.

ગાણિતિક રીતે આપણે આ મહાન નિયમને સૂત્ર દ્વારા વ્યક્ત કરી શકીએ છીએ

ગુરુત્વાકર્ષણ બ્રહ્માંડમાં વિશાળ અંતર પર કાર્ય કરે છે. પરંતુ ન્યૂટને દલીલ કરી હતી કે તમામ વસ્તુઓ પરસ્પર આકર્ષિત થાય છે. શું તે સાચું છે કે કોઈપણ બે પદાર્થો એકબીજાને આકર્ષે છે? જરા કલ્પના કરો, તે જાણીતું છે કે પૃથ્વી તમને ખુરશી પર બેસીને આકર્ષે છે. પરંતુ શું તમે ક્યારેય વિચાર્યું છે કે કોમ્પ્યુટર અને માઉસ એકબીજાને આકર્ષે છે? કે ટેબલ પર પડેલી પેન્સિલ અને પેન? આ કિસ્સામાં, અમે પેનનો સમૂહ અને પેન્સિલના સમૂહને સૂત્રમાં બદલીએ છીએ, ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિરાંકને ધ્યાનમાં લઈને, તેમની વચ્ચેના અંતરના વર્ગ દ્વારા વિભાજીત કરીએ છીએ અને તેમના પરસ્પર આકર્ષણનું બળ મેળવીએ છીએ. પરંતુ તે એટલું નાનું હશે (પેન અને પેન્સિલના નાના સમૂહને કારણે) કે આપણે તેની હાજરી અનુભવતા નથી. જ્યારે તે પૃથ્વી અને ખુરશી અથવા સૂર્ય અને પૃથ્વીની વાત આવે છે ત્યારે તે અલગ બાબત છે. જનતા નોંધપાત્ર છે, જેનો અર્થ છે કે આપણે પહેલાથી જ બળની અસરનું મૂલ્યાંકન કરી શકીએ છીએ.

ચાલો ફ્રી ફોલના પ્રવેગને યાદ કરીએ. આ આકર્ષણના કાયદાની અસર છે. બળના પ્રભાવ હેઠળ, શરીર જેટલી ધીમે ધીમે ગતિમાં ફેરફાર કરે છે, તેટલું જ તેનું દળ વધારે છે. પરિણામે, બધા શરીર સમાન પ્રવેગ સાથે પૃથ્વી પર પડે છે.

આ અદૃશ્ય અનન્ય બળનું કારણ શું છે? આજે ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રનું અસ્તિત્વ જાણીતું અને સાબિત થયું છે. તમે વિષય પરની વધારાની સામગ્રીમાં ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રની પ્રકૃતિ વિશે વધુ જાણી શકો છો.

તે વિશે વિચારો, ગુરુત્વાકર્ષણ શું છે? તે ક્યાંથી છે? આ શુ છે? ચોક્કસ એવું ન હોઈ શકે કે ગ્રહ સૂર્ય તરફ જુએ, તે કેટલો દૂર છે તે જુએ અને આ નિયમ અનુસાર અંતરના વ્યસ્ત વર્ગની ગણતરી કરે?

ગુરુત્વાકર્ષણની દિશા

બે શરીર છે, ચાલો કહીએ કે શરીર A અને B. શરીર A શરીર B ને આકર્ષે છે. શરીર A જે બળ સાથે કાર્ય કરે છે તે શરીર B પર શરૂ થાય છે અને શરીર A તરફ નિર્દેશિત થાય છે. એટલે કે, તે શરીર B "લે" છે અને તેને પોતાની તરફ ખેંચે છે . બોડી B બોડી A માટે સમાન વસ્તુ "કરે છે".

દરેક શરીર પૃથ્વી દ્વારા આકર્ષાય છે. પૃથ્વી શરીરને "લે છે" અને તેને તેના કેન્દ્ર તરફ ખેંચે છે. તેથી, આ બળ હંમેશા ઊભી રીતે નીચે તરફ નિર્દેશિત કરવામાં આવશે, અને તે શરીરના ગુરુત્વાકર્ષણના કેન્દ્રમાંથી લાગુ થાય છે, તેને ગુરુત્વાકર્ષણ બળ કહેવામાં આવે છે.

યાદ રાખવાની મુખ્ય વસ્તુ

ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય સંશોધનની કેટલીક પદ્ધતિઓ, ભરતીની આગાહી અને તાજેતરમાં, કૃત્રિમ ઉપગ્રહો અને આંતરગ્રહીય સ્ટેશનોની હિલચાલની ગણતરી. ગ્રહોની સ્થિતિની અગાઉથી ગણતરી.

શું આપણે આવો પ્રયોગ જાતે કરી શકીએ છીએ, અને અનુમાન કરી શકતા નથી કે ગ્રહો અને પદાર્થો આકર્ષાય છે કે કેમ?

એવો સીધો અનુભવ કરાવ્યો કેવેન્ડિશ (હેનરી કેવેન્ડિશ (1731-1810) - અંગ્રેજી ભૌતિકશાસ્ત્રી અને રસાયણશાસ્ત્રી)આકૃતિમાં બતાવેલ ઉપકરણનો ઉપયોગ કરીને. ખૂબ જ પાતળા ક્વાર્ટઝ થ્રેડ પર બે બોલ સાથે સળિયા લટકાવવાનો અને પછી બાજુથી બે મોટા લીડ બોલને તેમની તરફ લાવવાનો વિચાર હતો. દડાઓનું આકર્ષણ થ્રેડને સહેજ ટ્વિસ્ટ કરશે - સહેજ, કારણ કે સામાન્ય વસ્તુઓ વચ્ચેના આકર્ષણના દળો ખૂબ નબળા છે. આવા ઉપકરણની મદદથી, કેવેન્ડિશ બંને સમૂહના બળ, અંતર અને તીવ્રતાને સીધું માપવામાં સક્ષમ હતું અને આમ, નિર્ધારિત ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિર જી.

ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિર G ની અનન્ય શોધ, જે અવકાશમાં ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રને દર્શાવે છે, તેને પૃથ્વી, સૂર્ય અને અન્ય અવકાશી પદાર્થોના સમૂહને નિર્ધારિત કરવાનું શક્ય બનાવ્યું. તેથી, કેવેન્ડિશે તેના પ્રયોગને "પૃથ્વીનું વજન" ગણાવ્યું.

રસપ્રદ રીતે, ભૌતિકશાસ્ત્રના વિવિધ નિયમોમાં કેટલીક સામાન્ય લાક્ષણિકતાઓ છે. ચાલો વીજળીના નિયમો (કુલોમ્બ ફોર્સ) તરફ વળીએ. વિદ્યુત દળો પણ અંતરના ચોરસના વિપરિત પ્રમાણસર હોય છે, પરંતુ ચાર્જ અને ચાર્જ વચ્ચે અનૈચ્છિક રીતે વિચાર આવે છે કે આ પેટર્નમાં ઊંડો અર્થ છુપાયેલો છે. અત્યાર સુધી, કોઈ પણ વ્યક્તિ ગુરુત્વાકર્ષણ અને વીજળીને એક જ સારનાં બે અલગ-અલગ અભિવ્યક્તિઓ તરીકે કલ્પના કરી શક્યું નથી.

અહીં બળ પણ અંતરના વર્ગ સાથે વિપરીત રીતે બદલાય છે, પરંતુ વિદ્યુત અને ગુરુત્વાકર્ષણ બળોની તીવ્રતામાં તફાવત આશ્ચર્યજનક છે. ગુરુત્વાકર્ષણ અને વીજળીની સામાન્ય પ્રકૃતિ સ્થાપિત કરવાનો પ્રયાસ કરતાં, અમે ગુરુત્વાકર્ષણના દળો પર વિદ્યુત દળોની એટલી શ્રેષ્ઠતા શોધી કાઢીએ છીએ કે બંનેનો સ્ત્રોત સમાન છે તે માનવું મુશ્કેલ છે. તમે કેવી રીતે કહી શકો કે એક બીજા કરતાં વધુ શક્તિશાળી છે? છેવટે, બધું સામૂહિક શું છે અને ચાર્જ શું છે તેના પર આધાર રાખે છે. ગુરુત્વાકર્ષણ કેટલી મજબૂત રીતે કાર્ય કરે છે તેની ચર્ચા કરતી વખતે, તમને કહેવાનો કોઈ અધિકાર નથી: "ચાલો આવા અને આવા કદનો સમૂહ લઈએ," કારણ કે તમે તેને જાતે પસંદ કરો છો. પરંતુ જો આપણે કુદરત પોતે જે આપે છે તે લઈએ (તેણીની પોતાની સંખ્યા અને માપ, જેને આપણા ઇંચ, વર્ષો, આપણા માપ સાથે કોઈ લેવાદેવા નથી), તો આપણે સરખામણી કરી શકીશું. આપણે પ્રાથમિક ચાર્જ થયેલ કણ લઈએ છીએ, જેમ કે ઈલેક્ટ્રોન. બે પ્રાથમિક કણો, બે ઇલેક્ટ્રોન, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જને કારણે, તેમની વચ્ચેના અંતરના વર્ગના વિપરિત પ્રમાણસર બળ વડે એકબીજાને ભગાડે છે અને ગુરુત્વાકર્ષણને કારણે તેઓ ફરીથી એકબીજા તરફ આકર્ષાય છે. અંતર.

પ્રશ્ન: ગુરુત્વાકર્ષણ બળ અને વિદ્યુત બળનો ગુણોત્તર શું છે? ગુરુત્વાકર્ષણ એ વિદ્યુત પ્રતિકૂળતા છે કારણ કે એક 42 શૂન્ય સાથેની સંખ્યા છે. આ સૌથી ઊંડી ચિંતાનું કારણ બને છે. આટલી મોટી સંખ્યા ક્યાંથી આવી શકે?

લોકો અન્ય કુદરતી ઘટનાઓમાં આ વિશાળ ગુણાંક શોધે છે. તેઓ તમામ પ્રકારની મોટી સંખ્યાઓનો પ્રયાસ કરે છે, અને જો તમને મોટી સંખ્યાની જરૂર હોય, તો શા માટે બ્રહ્માંડના વ્યાસ અને પ્રોટોનના વ્યાસનો ગુણોત્તર ન લો - આશ્ચર્યજનક રીતે, આ 42 શૂન્ય સાથેની સંખ્યા પણ છે. અને તેથી તેઓ કહે છે: કદાચ આ ગુણાંક પ્રોટોનના વ્યાસ અને બ્રહ્માંડના વ્યાસના ગુણોત્તર સમાન છે? આ એક રસપ્રદ વિચાર છે, પરંતુ જેમ જેમ બ્રહ્માંડ ધીમે ધીમે વિસ્તરે છે તેમ, ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિરાંક પણ બદલવો જોઈએ. જો કે આ પૂર્વધારણા હજુ સુધી નકારી કાઢવામાં આવી નથી, અમારી પાસે તેની તરફેણમાં કોઈ પુરાવા નથી. તેનાથી વિપરીત, કેટલાક પુરાવા સૂચવે છે કે ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિરાંક આ રીતે બદલાયો નથી. આ વિશાળ સંખ્યા આજે પણ એક રહસ્ય છે.

આઈન્સ્ટાઈને સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંતો અનુસાર ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમોમાં ફેરફાર કરવો પડ્યો. આમાંનો પહેલો સિદ્ધાંત જણાવે છે કે x નું અંતર તરત જ પાર કરી શકાતું નથી, જ્યારે ન્યુટનના સિદ્ધાંત મુજબ, દળો તરત જ કાર્ય કરે છે. આઈન્સ્ટાઈને ન્યૂટનના નિયમો બદલવા પડ્યા. આ ફેરફારો અને સ્પષ્ટતાઓ બહુ નાના છે. તેમાંથી એક આ છે: કારણ કે પ્રકાશમાં ઊર્જા હોય છે, ઊર્જા સમૂહની સમકક્ષ હોય છે, અને તમામ લોકો આકર્ષાય છે, પ્રકાશ પણ આકર્ષિત થાય છે અને તેથી, સૂર્યની નજીકથી પસાર થવું, તેને વિચલિત કરવું આવશ્યક છે. આ રીતે તે ખરેખર થાય છે. આઈન્સ્ટાઈનના સિદ્ધાંતમાં ગુરુત્વાકર્ષણ બળમાં પણ થોડો ફેરફાર કરવામાં આવ્યો છે. પરંતુ ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમમાં આ ખૂબ જ નાનો ફેરફાર બુધની ગતિમાં દેખીતી કેટલીક અનિયમિતતાઓને સમજાવવા માટે પૂરતો છે.

માઇક્રોવર્લ્ડમાં ભૌતિક ઘટનાઓ મોટા પાયે વિશ્વની ઘટનાઓ કરતાં જુદા કાયદાને આધીન છે. પ્રશ્ન ઊભો થાય છે: નાના ભીંગડાની દુનિયામાં ગુરુત્વાકર્ષણ કેવી રીતે પ્રગટ થાય છે? ગુરુત્વાકર્ષણની ક્વોન્ટમ થિયરી તેનો જવાબ આપશે. પરંતુ હજુ સુધી ગુરુત્વાકર્ષણનો કોઈ ક્વોન્ટમ સિદ્ધાંત નથી. લોકો હજુ સુધી ક્વોન્ટમ યાંત્રિક સિદ્ધાંતો અને અનિશ્ચિતતા સિદ્ધાંત સાથે સંપૂર્ણ રીતે સુસંગત હોય તેવા ગુરુત્વાકર્ષણનો સિદ્ધાંત બનાવવામાં સફળ થયા નથી.

ન્યુટનના નિયમો અનુસાર, શરીર બળના પ્રભાવ હેઠળ જ પ્રવેગ સાથે આગળ વધી શકે છે. કારણ કે પડતી સંસ્થાઓ નીચે તરફ નિર્દેશિત પ્રવેગક સાથે આગળ વધે છે, પછી તેઓ પૃથ્વી તરફ ગુરુત્વાકર્ષણ બળ દ્વારા કાર્ય કરે છે. પરંતુ ગુરુત્વાકર્ષણ બળ સાથે તમામ શરીર પર કાર્ય કરવાની મિલકત માત્ર પૃથ્વી પાસે નથી. આઇઝેક ન્યૂટને સૂચન કર્યું હતું કે તમામ સંસ્થાઓ વચ્ચે ગુરુત્વાકર્ષણ બળ હોય છે. આ દળો કહેવામાં આવે છે સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ દળોઅથવા ગુરુત્વાકર્ષણદળો

સ્થાપિત પેટર્નને વિસ્તૃત કર્યા પછી - અવલોકનોના પરિણામે પ્રાપ્ત થયેલા શરીર વચ્ચેના અંતર અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતી સંસ્થાઓના સમૂહ પર પૃથ્વી પરના શરીરના આકર્ષણના બળની અવલંબન - ન્યૂટને 1682 માં શોધ્યું. સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનો કાયદો:તમામ સંસ્થાઓ એકબીજાને આકર્ષે છે, સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનું બળ શરીરના સમૂહના ઉત્પાદનના સીધા પ્રમાણસર છે અને તેમની વચ્ચેના અંતરના વર્ગના વિપરિત પ્રમાણસર છે:

સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ બળોના વેક્ટર્સ શરીરને જોડતી સીધી રેખા સાથે નિર્દેશિત થાય છે. પ્રમાણસરતા પરિબળ G કહેવાય છે ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિર (સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિર)અને બરાબર છે

.

ગુરુત્વાકર્ષણપૃથ્વી પરથી તમામ શરીરો પર કાર્ય કરતી ગુરુત્વાકર્ષણ બળ કહેવામાં આવે છે:

.

દો
પૃથ્વીનો સમૂહ છે, અને
- પૃથ્વીની ત્રિજ્યા. ચાલો પૃથ્વીની સપાટીથી ઉપરની ઉંચાઈ પર મુક્ત પતનના પ્રવેગની અવલંબનને ધ્યાનમાં લઈએ:

શરીર નુ વજન. વજનહીનતા

શરીર નુ વજન -બળ કે જેના વડે શરીર આ શરીરના જમીન તરફના આકર્ષણને કારણે આધાર અથવા સસ્પેન્શન પર દબાવે છે. શરીરનું વજન આધાર (સસ્પેન્શન) પર લાગુ થાય છે. શરીરના વજનની માત્રા આધાર (સસ્પેન્શન) સાથે શરીર કેવી રીતે આગળ વધે છે તેના પર આધાર રાખે છે.

શરીરનું વજન, એટલે કે. જે બળ સાથે શરીર આધાર પર કાર્ય કરે છે અને સ્થિતિસ્થાપક બળ કે જેના વડે ટેકો શરીર પર કાર્ય કરે છે, ન્યૂટનના ત્રીજા નિયમ અનુસાર, સંપૂર્ણ મૂલ્યમાં સમાન છે અને દિશામાં વિરુદ્ધ છે.

જો કોઈ શરીર આડા ટેકા પર આરામ કરે છે અથવા એકસરખી રીતે આગળ વધે છે, તો તેના પર માત્ર ગુરુત્વાકર્ષણ અને સપોર્ટમાંથી સ્થિતિસ્થાપક બળ કાર્ય કરે છે, તેથી શરીરનું વજન ગુરુત્વાકર્ષણ સમાન છે (પરંતુ આ દળો વિવિધ શરીર પર લાગુ થાય છે):

.

ઝડપી ચળવળ સાથે, શરીરનું વજન ગુરુત્વાકર્ષણ બળ જેટલું નહીં હોય. ચાલો ગુરુત્વાકર્ષણ અને સ્થિતિસ્થાપકતાના પ્રભાવ હેઠળ પ્રવેગક m સમૂહના શરીરની હિલચાલને ધ્યાનમાં લઈએ. ન્યુટનના 2જા નિયમ મુજબ:

જો શરીરના પ્રવેગને નીચે તરફ નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે, તો પછી શરીરનું વજન ગુરુત્વાકર્ષણ બળ કરતાં ઓછું છે; જો શરીરના પ્રવેગને ઉપર તરફ નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે, તો પછી બધા શરીર ગુરુત્વાકર્ષણ બળ કરતા વધારે છે.

આધાર અથવા સસ્પેન્શનની ઝડપી હિલચાલને કારણે શરીરના વજનમાં વધારો કહેવામાં આવે છે ઓવરલોડ.

જો શરીર મુક્તપણે પડે છે, તો પછી સૂત્ર * પરથી તે અનુસરે છે કે શરીરનું વજન શૂન્ય છે. જ્યારે ફ્રી ફોલના પ્રવેગ સાથે ટેકો ખસે છે ત્યારે વજનનું અદ્રશ્ય થવું કહેવામાં આવે છે વજનહીનતા.

વિમાન અથવા અવકાશયાનમાં વજનહીનતાની સ્થિતિ જોવા મળે છે જ્યારે તે ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રવેગ સાથે આગળ વધે છે, તેની ગતિની ગતિને ધ્યાનમાં લીધા વગર. પૃથ્વીના વાતાવરણની બહાર, જ્યારે જેટ એન્જિન બંધ હોય છે, ત્યારે અવકાશયાન પર માત્ર સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ બળ જ કાર્ય કરે છે. આ બળના પ્રભાવ હેઠળ, અવકાશયાન અને તેમાંના તમામ શરીર સમાન પ્રવેગ સાથે આગળ વધે છે; તેથી, વહાણમાં વજનહીનતાની ઘટના જોવા મળે છે.

ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રભાવ હેઠળ શરીરની હિલચાલ. કૃત્રિમ ઉપગ્રહોની હિલચાલ. પ્રથમ એસ્કેપ વેગ

જો શરીરની હિલચાલનું મોડ્યુલ પૃથ્વીના કેન્દ્રના અંતર કરતાં ઘણું ઓછું હોય, તો ચળવળ દરમિયાન સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનું બળ સતત ગણી શકાય, અને શરીરની હિલચાલ એકસરખી રીતે ઝડપી બને છે. ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રભાવ હેઠળ શરીરની ગતિનો સૌથી સરળ કેસ શૂન્ય પ્રારંભિક ગતિ સાથે મુક્ત પતન છે. આ કિસ્સામાં, શરીર પૃથ્વીના કેન્દ્ર તરફ મુક્ત પતન પ્રવેગ સાથે આગળ વધે છે. જો ત્યાં પ્રારંભિક વેગ હોય જે ઊભી રીતે નિર્દેશિત ન હોય, તો પછી શરીર વળાંકવાળા માર્ગ સાથે આગળ વધે છે (પેરાબોલા, જો હવાના પ્રતિકારને ધ્યાનમાં લેવામાં ન આવે તો).

ચોક્કસ પ્રારંભિક ગતિએ, વાતાવરણની ગેરહાજરીમાં ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રભાવ હેઠળ, પૃથ્વીની સપાટી પર સ્પર્શક રીતે ફેંકવામાં આવેલું શરીર, તેના પર પડ્યા વિના અથવા તેનાથી દૂર ગયા વિના પૃથ્વીની આસપાસ એક વર્તુળમાં આગળ વધી શકે છે. આ ઝડપ કહેવાય છે પ્રથમ એસ્કેપ વેગ, અને આ રીતે આગળ વધતું શરીર છે કૃત્રિમ પૃથ્વી ઉપગ્રહ (AES).

ચાલો પૃથ્વી માટે પ્રથમ એસ્કેપ વેગ નક્કી કરીએ. જો કોઈ શરીર, ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રભાવ હેઠળ, એક વર્તુળમાં પૃથ્વીની આસપાસ એકસરખી રીતે ફરે છે, તો ગુરુત્વાકર્ષણનું પ્રવેગ એ તેનું કેન્દ્રબિંદુ પ્રવેગ છે:

.

તેથી પ્રથમ એસ્કેપ વેગ બરાબર છે

.

કોઈપણ અવકાશી પદાર્થ માટે પ્રથમ એસ્કેપ વેગ એ જ રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે. અવકાશી પદાર્થના કેન્દ્રથી R ના અંતરે ગુરુત્વાકર્ષણનું પ્રવેગ ન્યુટનના બીજા નિયમ અને સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમનો ઉપયોગ કરીને શોધી શકાય છે:

.

પરિણામે, દળ Mના અવકાશી પદાર્થના કેન્દ્રથી R ના અંતરે પ્રથમ એસ્કેપ વેગ બરાબર છે

.

કૃત્રિમ ઉપગ્રહને લો-અર્થ ભ્રમણકક્ષામાં પ્રક્ષેપિત કરવા માટે, તેને સૌપ્રથમ વાતાવરણમાંથી બહાર કાઢવો પડશે. તેથી, સ્પેસશીપ ઊભી રીતે લોંચ થાય છે. પૃથ્વીની સપાટીથી 200 - 300 કિમીની ઉંચાઈએ, જ્યાં વાતાવરણ દુર્લભ છે અને ઉપગ્રહની હિલચાલ પર લગભગ કોઈ અસર થતી નથી, રોકેટ વળાંક લે છે અને ઉપગ્રહને લંબરૂપ દિશામાં લંબરૂપ દિશામાં તેની પ્રથમ એસ્કેપ વેગ આપે છે. .

આપણે બધા પૃથ્વી પર ચાલીએ છીએ કારણ કે તે આપણને આકર્ષે છે. જો પૃથ્વી તેની સપાટી પરના તમામ શરીરને આકર્ષિત ન કરે, તો આપણે તેનાથી દૂર ધકેલાઈ જઈશું અને અવકાશમાં ઉડીશું. પરંતુ આવું થતું નથી, અને દરેક વ્યક્તિ ગુરુત્વાકર્ષણના અસ્તિત્વ વિશે જાણે છે.

શું આપણે પૃથ્વીને આકર્ષિત કરીએ છીએ? ચંદ્ર આકર્ષે છે!

શું આપણે પૃથ્વીને પોતાની તરફ આકર્ષિત કરીએ છીએ? રમુજી પ્રશ્ન, અધિકાર? પરંતુ ચાલો તે આકૃતિ કરીએ. શું તમે જાણો છો કે દરિયા અને મહાસાગરોમાં શું ભરતી આવે છે? દરરોજ પાણી કિનારો છોડી દે છે, કેટલાક કલાકો સુધી અજાણી જગ્યાએ અટકી જાય છે, અને પછી, જાણે કંઈ બન્યું જ ન હોય તેમ, પાછા ફરે છે.

તેથી આ સમયે પાણી ક્યાંક અજાણ્યું નથી, પરંતુ લગભગ સમુદ્રની મધ્યમાં છે. ત્યાં પાણીના પહાડ જેવું કંઈક બને છે. ઈનક્રેડિબલ, બરાબર ને? પાણી, જે ફેલાવવાની મિલકત ધરાવે છે, તે માત્ર નીચે વહેતું નથી, પણ પર્વતો પણ બનાવે છે. અને આ પર્વતોમાં પાણીનો વિશાળ સમૂહ કેન્દ્રિત છે.

નીચા ભરતી વખતે કિનારામાંથી નીકળતા પાણીના સમગ્ર જથ્થાનો અંદાજ કાઢો, અને તમે સમજી શકશો કે અમે વિશાળ જથ્થા વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ. પરંતુ જો આવું થાય, તો કોઈ કારણ હોવું જોઈએ. અને ત્યાં એક કારણ છે. કારણ એ હકીકતમાં રહેલું છે કે આ પાણી ચંદ્ર તરફ આકર્ષાય છે.

પૃથ્વીની આસપાસ ફરતી વખતે, ચંદ્ર મહાસાગરોની ઉપરથી પસાર થાય છે અને સમુદ્રના પાણીને આકર્ષે છે. ચંદ્ર પૃથ્વીની આસપાસ ફરે છે કારણ કે તે પૃથ્વી દ્વારા આકર્ષાય છે. પરંતુ તે તારણ આપે છે કે તેણી પોતે પણ પૃથ્વીને પોતાની તરફ આકર્ષિત કરે છે. પૃથ્વી, જો કે, તેના માટે ખૂબ મોટી છે, પરંતુ તેનો પ્રભાવ મહાસાગરોમાં પાણીને ખસેડવા માટે પૂરતો છે.

સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનું બળ અને કાયદો: ખ્યાલ અને સૂત્ર

હવે ચાલો આગળ જઈએ અને વિચારીએ: જો બે વિશાળ શરીર, નજીકમાં હોવાને કારણે, બંને એકબીજાને આકર્ષે છે, તો શું એવું માનવું તાર્કિક નથી કે નાના શરીર પણ એકબીજાને આકર્ષશે? શું તેઓ ફક્ત ઘણા નાના છે અને તેમનું આકર્ષક બળ ઓછું હશે?

તે તારણ આપે છે કે આ ધારણા એકદમ સાચી છે. બ્રહ્માંડમાં સંપૂર્ણપણે તમામ સંસ્થાઓ વચ્ચે આકર્ષણના દળો અથવા બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના દળો છે.

આઇઝેક ન્યૂટને આ ઘટનાની શોધ કરી અને તેને કાયદાના રૂપમાં ઘડનાર પ્રથમ વ્યક્તિ હતા. સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનો કાયદો જણાવે છે: બધા શરીર એકબીજા તરફ આકર્ષાય છે, અને તેમના આકર્ષણનું બળ દરેક શરીરના સમૂહના સીધા પ્રમાણસર છે અને તેમની વચ્ચેના અંતરના વર્ગના વિપરિત પ્રમાણસર છે:

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

જ્યાં F એ શરીર વચ્ચેના આકર્ષણના વેક્ટરની તીવ્રતા છે, m_1 અને m_2 એ આ પદાર્થોના સમૂહ છે, r એ શરીર વચ્ચેનું અંતર છે, G એ ગુરુત્વાકર્ષણીય સ્થિરાંક છે.

ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિરાંક સંખ્યાત્મક રીતે 1 મીટરના અંતરે સ્થિત 1 કિગ્રા સમૂહના શરીર વચ્ચે અસ્તિત્વમાં રહેલા બળના સમાન છે. આ મૂલ્ય પ્રાયોગિક રીતે મળી આવ્યું હતું: G=6.67*〖10〗^(-11) N*m^2⁄〖kg〗^2.

અમારા મૂળ પ્રશ્ન પર પાછા ફરો: "શું આપણે પૃથ્વીને આકર્ષિત કરી રહ્યા છીએ?", આપણે વિશ્વાસપૂર્વક જવાબ આપી શકીએ: "હા." ન્યુટનના ત્રીજા નિયમ મુજબ, પૃથ્વી આપણને જે બળથી આકર્ષે છે તે જ બળથી આપણે પૃથ્વીને આકર્ષિત કરીએ છીએ. આ બળની ગણતરી સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમ પરથી કરી શકાય છે.

અને ન્યૂટનના બીજા નિયમ મુજબ, કોઈપણ બળ દ્વારા શરીરનો એકબીજા પર પ્રભાવ તેઓ એકબીજાને આપેલા પ્રવેગના સ્વરૂપમાં વ્યક્ત થાય છે. પરંતુ આપવામાં આવેલ પ્રવેગક શરીરના સમૂહ પર આધાર રાખે છે.

પૃથ્વીનો સમૂહ મોટો છે, અને તે આપણને ગુરુત્વાકર્ષણની ગતિ આપે છે. અને આપણું દળ પૃથ્વીની તુલનામાં નહિવત્ છે, અને તેથી આપણે પૃથ્વીને જે પ્રવેગ આપીએ છીએ તે વ્યવહારીક રીતે શૂન્ય છે. તેથી જ આપણે પૃથ્વી તરફ આકર્ષિત થઈએ છીએ અને તેના પર ચાલીએ છીએ, અને તેનાથી વિપરીત નથી.

માત્ર સૌથી રહસ્યમય નથી પ્રકૃતિની શક્તિઓ, પણ સૌથી શક્તિશાળી.

પ્રગતિના પંથે માણસ

ઐતિહાસિક રીતે તે બહાર આવ્યું છે માનવજેમ તે આગળ વધે છે પ્રગતિના માર્ગોકુદરતના વધુને વધુ શક્તિશાળી દળોમાં નિપુણતા મેળવી. તેણે શરૂઆત કરી જ્યારે તેની પાસે તેની મુઠ્ઠીમાં પકડેલી લાકડી અને તેની પોતાની શારીરિક શક્તિ સિવાય બીજું કંઈ નહોતું.

પરંતુ તે જ્ઞાની હતો, અને તેણે પ્રાણીઓની શારીરિક શક્તિને તેની સેવામાં લાવીને, તેમને પાળેલા બનાવ્યા. ઘોડાએ તેની દોડ ઝડપી કરી, ઊંટે રણને પસાર થઈ શકે તેવું બનાવ્યું, હાથીએ ગીચ જંગલ બનાવ્યું. પરંતુ સૌથી મજબૂત પ્રાણીઓની શારીરિક શક્તિ પણ કુદરતના દળોની તુલનામાં અત્યંત ઓછી છે.

માણસ અગ્નિના તત્વને વશ કરનાર પ્રથમ હતો, પરંતુ ફક્ત તેના સૌથી નબળા સંસ્કરણોમાં. શરૂઆતમાં - ઘણી સદીઓથી - તેણે બળતણ તરીકે માત્ર લાકડાનો ઉપયોગ કર્યો - ખૂબ જ ઓછી ઉર્જાનું બળતણ. થોડા સમય પછી, તેણે પવનની ઉર્જાનો ઉપયોગ કરવા માટે ઊર્જાના આ સ્ત્રોતનો ઉપયોગ કરવાનું શીખ્યા, માણસે સઢની સફેદ પાંખ હવામાં ઉભી કરી - અને પ્રકાશ વહાણ પક્ષીની જેમ મોજાઓ તરફ ઉડાન ભરી.

મોજા પર સેઇલબોટ

તેણે પવનચક્કીના બ્લેડને પવનના ઝાપટા સામે ખુલ્લા પાડ્યા - અને મિલના ભારે પથ્થરો ફરવા લાગ્યા, અને ગ્રાઇન્ડર્સના કીટકો ખડખડાટ કરવા લાગ્યા. પરંતુ તે દરેક માટે સ્પષ્ટ છે કે એર જેટની ઊર્જા કેન્દ્રિત થવાથી દૂર છે. વધુમાં, સઢ અને પવનચક્કી બંને પવનના મારામારીથી ડરતા હતા: વાવાઝોડાએ સેઇલ ફાડી નાખ્યા અને વહાણો ડૂબી ગયા, તોફાને પાંખો તોડી નાખી અને મિલોને ઉથલાવી દીધી.

પછીથી પણ માણસ વહેતા પાણીને જીતવા લાગ્યો. વ્હીલ એ માત્ર પાણીની ઊર્જાને રોટેશનલ ગતિમાં રૂપાંતરિત કરવામાં સક્ષમ ઉપકરણોમાં સૌથી આદિમ જ નથી, પરંતુ વિવિધ પ્રકારની સરખામણીમાં સૌથી ઓછું શક્તિશાળી પણ છે.

માણસ પ્રગતિની સીડી સાથે સતત આગળ ચાલતો હતો અને તેને વધુ ને વધુ શક્તિની જરૂર હતી.
તેણે નવા પ્રકારના બળતણનો ઉપયોગ કરવાનું શરૂ કર્યું - પહેલાથી જ કોલસાને બાળી નાખવાના સંક્રમણથી એક કિલોગ્રામ બળતણની ઉર્જા તીવ્રતા 2500 kcal થી 7000 kcal થઈ ગઈ - લગભગ ત્રણ ગણી. પછી તેલ અને ગેસનો સમય આવ્યો. અશ્મિભૂત ઇંધણના પ્રત્યેક કિલોગ્રામની ઊર્જા સામગ્રીમાં ફરી દોઢથી બે ગણો વધારો થયો છે.

સ્ટીમ એન્જિનોએ સ્ટીમ ટર્બાઇનને બદલ્યું; મિલના વ્હીલ્સને હાઇડ્રોલિક ટર્બાઇન દ્વારા બદલવામાં આવ્યા હતા. આગળ, માણસે વિખંડિત યુરેનિયમ અણુ તરફ હાથ લંબાવ્યો. જો કે, નવા પ્રકારની ઉર્જાનો પ્રથમ ઉપયોગ દુ:ખદ પરિણામો ધરાવે છે - 1945 માં હિરોશિમાની પરમાણુ અગ્નિએ થોડી જ મિનિટોમાં 70 હજાર માનવ હૃદયને બાળી નાખ્યું હતું.

1954 માં, વિશ્વનો પ્રથમ સોવિયેત પરમાણુ પાવર પ્લાન્ટ ઓનલાઈન આવ્યો, યુરેનિયમની શક્તિને વિદ્યુત પ્રવાહના તેજસ્વી બળમાં ફેરવી. અને એ નોંધવું જોઇએ કે એક કિલોગ્રામ યુરેનિયમમાં એક કિલોગ્રામ શ્રેષ્ઠ તેલ કરતાં 20 લાખ ગણી વધુ ઊર્જા હોય છે.

આ મૂળભૂત રીતે નવી આગ હતી, જેને ભૌતિક કહી શકાય, કારણ કે તે ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ હતા જેમણે આવી કલ્પિત માત્રામાં ઊર્જાના જન્મ તરફ દોરી જતી પ્રક્રિયાઓનો અભ્યાસ કર્યો હતો.
યુરેનિયમ એકમાત્ર પરમાણુ બળતણ નથી. એક વધુ શક્તિશાળી પ્રકારનું બળતણ પહેલેથી જ ઉપયોગમાં લેવાય છે - હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ્સ.

કમનસીબે, માણસ હજી સુધી હાઇડ્રોજન-હિલિયમ પરમાણુ જ્યોતને વશ કરવામાં સક્ષમ નથી. તે જાણે છે કે યુરેનિયમ વિસ્ફોટની ફ્લેશ સાથે હાઇડ્રોજન બોમ્બમાં પ્રતિક્રિયાને સળગાવીને, તેની સળગતી આગને ક્ષણભરમાં કેવી રીતે પ્રગટાવવી. પરંતુ વૈજ્ઞાનિકો પણ એક હાઇડ્રોજન રિએક્ટરને વધુ નજીક આવતા જોઈ રહ્યા છે, જે હિલિયમ ન્યુક્લીમાં હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ્સના ન્યુક્લીના ફ્યુઝનના પરિણામે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરશે.

ફરીથી, દરેક કિલોગ્રામ બળતણમાંથી વ્યક્તિ જે ઊર્જા લઈ શકે છે તે લગભગ દસ ગણો વધી જશે. પરંતુ શું કુદરતની શક્તિઓ પર માનવજાતની સત્તાના આવતા ઇતિહાસમાં આ પગલું છેલ્લું હશે?

ના! આગળ ઊર્જાના ગુરુત્વાકર્ષણ સ્વરૂપમાં નિપુણતા મેળવી રહી છે. તે હાઇડ્રોજન-હિલીયમ ફ્યુઝનની ઉર્જા કરતાં પણ કુદરત દ્વારા વધુ સમજદારીપૂર્વક પેકેજ થયેલ છે. આજે આ ઊર્જાનું સૌથી કેન્દ્રિત સ્વરૂપ છે જેની વ્યક્તિ કલ્પના પણ કરી શકે છે.

વિજ્ઞાનની અદ્યતન ધારની બહાર, હજુ સુધી ત્યાં કશું જ દેખાતું નથી. અને તેમ છતાં આપણે વિશ્વાસપૂર્વક કહી શકીએ કે પાવર પ્લાન્ટ્સ મનુષ્યો માટે કામ કરશે, ગુરુત્વાકર્ષણ ઊર્જાને ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહમાં રૂપાંતરિત કરશે (અને કદાચ જેટ એન્જિનના નોઝલમાંથી નીકળતા ગેસના પ્રવાહમાં અથવા સિલિકોન અને ઓક્સિજનના સર્વવ્યાપક અણુઓના આયોજિત પરિવર્તનમાં. અતિ-દુર્લભ ધાતુઓના અણુઓમાં), અમે હજી સુધી આવા પાવર પ્લાન્ટ (રોકેટ એન્જિન, ભૌતિક રિએક્ટર) ની વિગતો વિશે કશું કહી શકતા નથી.

તારાવિશ્વોના જન્મની ઉત્પત્તિ સમયે સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનું બળ

સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનું બળ તારાવિશ્વોના જન્મની ઉત્પત્તિ પર છેપ્રીસ્ટેલર મેટરમાંથી, જેમ કે એકેડેમિશિયન વી.એ. તે એવા તારાઓને ઓલવી નાખે છે કે જેઓ તેમનો સમય બળી ગયા છે, તેમને જન્મ સમયે આપવામાં આવેલા તારાકીય બળતણનો ઉપયોગ કર્યો છે.

તમારી આસપાસ જુઓ: અહીં પૃથ્વી પરની દરેક વસ્તુ મોટાભાગે આ બળ દ્વારા નિયંત્રિત છે.

આ તે છે જે આપણા ગ્રહની સ્તરવાળી રચના નક્કી કરે છે - લિથોસ્ફિયર, હાઇડ્રોસ્ફિયર અને વાતાવરણનું ફેરબદલ. તે તેણી છે જેણે હવાના વાયુઓનો જાડો સ્તર ધરાવે છે, જેના તળિયે અને આભાર કે જેના માટે આપણે બધા અસ્તિત્વમાં છીએ.

ગુરુત્વાકર્ષણ વિના, પૃથ્વી તરત જ સૂર્યની આસપાસની તેની ભ્રમણકક્ષામાંથી બહાર નીકળી જશે, અને વિશ્વ પોતે જ તૂટી જશે, કેન્દ્રત્યાગી દળો દ્વારા ફાટી જશે. સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ બળ પર નિર્ભર, એક અંશે કે બીજી કોઈ પણ વસ્તુ શોધવી મુશ્કેલ છે.

અલબત્ત, પ્રાચીન ફિલસૂફો, ખૂબ જ અવલોકનશીલ લોકો, મદદ કરી શક્યા નહીં પરંતુ નોંધ્યું કે ઉપરની તરફ ફેંકવામાં આવેલો પથ્થર હંમેશા પાછો આવે છે. 4થી સદી બીસીમાં પ્લેટોએ આ વાતને સમજાવીને કહ્યું કે બ્રહ્માંડના તમામ પદાર્થો જ્યાં મોટા ભાગના સમાન પદાર્થો કેન્દ્રિત છે તે તરફ વલણ ધરાવે છે: ફેંકવામાં આવેલો પથ્થર જમીન પર પડે છે અથવા તળિયે જાય છે, છલકાયેલું પાણી નજીકના તળાવમાં અથવા અંદર જાય છે. એક નદી સમુદ્ર તરફ જાય છે, આગનો ધુમાડો તેના સગાં વાદળો તરફ ધસી આવે છે.

પ્લેટોના વિદ્યાર્થી, એરિસ્ટોટલે સ્પષ્ટ કર્યું કે તમામ શરીરમાં ભારેપણું અને હળવાશના વિશેષ ગુણધર્મો છે. ભારે શરીર - પથ્થરો, ધાતુઓ - બ્રહ્માંડના કેન્દ્ર તરફ ધસી આવે છે, પ્રકાશ સંસ્થાઓ - અગ્નિ, ધુમાડો, વરાળ - પરિઘ તરફ. આ પૂર્વધારણા, જે સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ બળ સાથે સંકળાયેલી કેટલીક ઘટનાઓને સમજાવે છે, તે 2 હજાર વર્ષથી વધુ સમયથી અસ્તિત્વમાં છે.

સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ બળ વિશે વૈજ્ઞાનિકો

વિશે પ્રશ્ન ઊભો કરનાર કદાચ પ્રથમ સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ બળખરેખર વૈજ્ઞાનિક રીતે, પુનરુજ્જીવનની એક પ્રતિભા હતી - લિયોનાર્ડો દા વિન્સી. લિયોનાર્ડોએ જાહેર કર્યું કે ગુરુત્વાકર્ષણ પૃથ્વી માટે વિશિષ્ટ નથી, ગુરુત્વાકર્ષણના ઘણા કેન્દ્રો છે. અને તેમણે એવો વિચાર પણ વ્યક્ત કર્યો કે ગુરુત્વાકર્ષણ બળ ગુરુત્વાકર્ષણના કેન્દ્રના અંતર પર આધાર રાખે છે.

કોપરનિકસ, ગેલિલિયો, કેપ્લર, રોબર્ટ હૂકના કાર્યોએ સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના કાયદાના વિચારની નજીક અને નજીક લાવ્યા, પરંતુ તેની અંતિમ રચનામાં આ કાયદો કાયમ આઇઝેક ન્યૂટનના નામ સાથે જોડાયેલો છે.

સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ બળ પર આઇઝેક ન્યૂટન

જન્મ 4 જાન્યુઆરી, 1643. તેમણે કેમ્બ્રિજ યુનિવર્સિટીમાંથી સ્નાતક થયા, સ્નાતક બન્યા, પછી વિજ્ઞાનમાં માસ્ટર બન્યા.

અનુસરે છે તે બધું વૈજ્ઞાનિક કાર્યની અનંત સંપત્તિ છે. પરંતુ તેમનું મુખ્ય કાર્ય "મેથેમેટિકલ પ્રિન્સિપલ્સ ઓફ નેચરલ ફિલોસોફી" છે, જે 1687 માં પ્રકાશિત થયું હતું અને સામાન્ય રીતે તેને "સિદ્ધાંતો" કહેવામાં આવે છે. તેમનામાં જ મહાન ઘડાય છે. સંભવતઃ દરેક તેને હાઇસ્કૂલથી યાદ કરે છે.

આ શરીરોના સમૂહના ઉત્પાદનના સીધા પ્રમાણસર અને તેમની વચ્ચેના અંતરના વર્ગના વિપરિત પ્રમાણસર તમામ પદાર્થો એકબીજાને આકર્ષે છે...

આ ફોર્મ્યુલેશનની કેટલીક જોગવાઈઓ ન્યૂટનના પુરોગામીઓની અપેક્ષા રાખવામાં સક્ષમ હતી, પરંતુ કોઈ પણ તેને સંપૂર્ણ રીતે હાંસલ કરવામાં સફળ થયું ન હતું. પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણને ચંદ્ર સુધી અને સૂર્યને સમગ્ર ગ્રહમંડળમાં વિસ્તારવા માટે આ ટુકડાઓને એક જ આખામાં ભેગા કરવામાં ન્યૂટનની પ્રતિભા લાગી.

સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમમાંથી, ન્યૂટને કેપ્લર દ્વારા અગાઉ શોધાયેલ ગ્રહોની ગતિના તમામ નિયમોની ગણતરી કરી. તેઓ ફક્ત તેના પરિણામો હોવાનું બહાર આવ્યું. તદુપરાંત, ન્યૂટને બતાવ્યું કે માત્ર કેપ્લરના નિયમો જ નહીં, પણ આ કાયદાઓમાંથી વિચલનો (ત્રણ કે તેથી વધુ સંસ્થાઓની દુનિયામાં) પણ સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનું પરિણામ છે... આ વિજ્ઞાનની મોટી જીત હતી.

એવું લાગતું હતું કે કુદરતનું મુખ્ય બળ જે વિશ્વને ખસેડે છે તે આખરે શોધી કાઢવામાં આવ્યું હતું અને ગાણિતિક રીતે વર્ણવવામાં આવ્યું હતું, એક બળ જે હવાના પરમાણુઓ, સફરજન અને સૂર્યને નિયંત્રિત કરે છે. ન્યૂટને લીધેલું પગલું કદાવર હતું, અપાર વિશાળ હતું.

તેજસ્વી વૈજ્ઞાનિકની કૃતિઓને પ્રથમ લોકપ્રિય બનાવનાર, ફ્રેન્ચ લેખક ફ્રાન્કોઇસ મેરી એરોએટ, ઉપનામ વોલ્ટેર હેઠળ વિશ્વ વિખ્યાત, જણાવ્યું હતું કે ન્યૂટને અચાનક તેના નામના કાયદાના અસ્તિત્વનો અહેસાસ થયો જ્યારે તેણે એક ખરતા સફરજન તરફ જોયું.

ન્યુટને પોતે ક્યારેય આ સફરજનનો ઉલ્લેખ કર્યો નથી. અને આ સુંદર દંતકથાનું ખંડન કરવા માટે આજે ભાગ્યે જ સમય બગાડવો યોગ્ય છે. અને, દેખીતી રીતે, ન્યૂટન તાર્કિક તર્ક દ્વારા પ્રકૃતિની મહાન શક્તિને સમજવા માટે આવ્યા હતા. સંભવતઃ, આ તે હતું જે "શરૂઆત" ના અનુરૂપ પ્રકરણમાં સમાવવામાં આવ્યું હતું.

સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ બળ ન્યુક્લિયસની ફ્લાઇટને અસર કરે છે

ધારો કે ખૂબ ઊંચા પર્વત પર, એટલો ઊંચો છે કે તેની ટોચ હવે વાતાવરણમાં નથી, તો આપણે એક વિશાળ તોપખાનાનો ટુકડો સ્થાપિત કર્યો છે. તેની બેરલને વિશ્વની સપાટીની સખત સમાંતર મૂકવામાં આવી હતી અને તેને છોડવામાં આવી હતી. આર્કનું વર્ણન કર્યા પછી, કોર પૃથ્વી પર પડે છે.

અમે ચાર્જ વધારીએ છીએ, ગનપાઉડરની ગુણવત્તામાં સુધારો કરીએ છીએ, અને એક અથવા બીજી રીતે કેનનબોલને આગલા શોટ પછી વધુ ઝડપે ખસેડવા દબાણ કરીએ છીએ. કોર દ્વારા વર્ણવેલ ચાપ ચપટી બની જાય છે. કોર આપણા પર્વતની તળેટીથી ઘણો આગળ પડે છે.

અમે ચાર્જ વધારીએ છીએ અને શૂટ પણ કરીએ છીએ. કોર આવા સપાટ માર્ગ સાથે ઉડે છે કે તે વિશ્વની સપાટીની સમાંતર નીચે આવે છે. કોર હવે પૃથ્વી પર પડી શકશે નહીં: તે જ ઝડપે જે તે ઘટે છે, પૃથ્વી તેની નીચેથી છટકી જાય છે. અને, આપણા ગ્રહની આસપાસ એક રિંગનું વર્ણન કર્યા પછી, કોર પ્રસ્થાનના બિંદુ પર પાછો ફરે છે.

આ દરમિયાન બંદૂક દૂર કરી શકાય છે. છેવટે, વિશ્વભરમાં કોરની ફ્લાઇટ એક કલાકથી વધુ સમય લેશે. અને પછી કોર ઝડપથી પર્વતની ટોચ પર ઉડી જશે અને પૃથ્વીની આસપાસ નવી ફ્લાઇટ પર પ્રસ્થાન કરશે. જો, જેમ આપણે સંમત થયા છીએ, કોર કોઈપણ હવા પ્રતિકારનો અનુભવ કરતું નથી, તો તે ક્યારેય પડી શકશે નહીં.

આ માટે, કોર સ્પીડ 8 કિમી/સેકંડની નજીક હોવી જોઈએ. જો આપણે કોરની ફ્લાઇટની ઝડપ વધારીએ તો શું? તે સૌપ્રથમ એક ચાપમાં ઉડશે, પૃથ્વીની સપાટીની વક્રતા કરતાં ચપટી, અને પૃથ્વીથી દૂર જવાનું શરૂ કરશે. તે જ સમયે, પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રભાવ હેઠળ તેની ઝડપ ઘટશે.

અને અંતે, ફરીને, તે પૃથ્વી પર પાછું પડવાનું શરૂ કરશે, પરંતુ તેમાંથી પસાર થશે અને વર્તુળ નહીં, પરંતુ એક લંબગોળ બંધ કરશે. કોર પૃથ્વીની આસપાસ તે જ રીતે ફરશે જે રીતે પૃથ્વી સૂર્યની આસપાસ ફરે છે, એટલે કે એક લંબગોળ સાથે, જેના કેન્દ્રમાં આપણા ગ્રહનું કેન્દ્ર સ્થિત હશે.

જો તમે કોરની પ્રારંભિક ગતિમાં વધુ વધારો કરશો, તો લંબગોળ વધુ ખેંચાઈ જશે. આ લંબગોળને લંબાવવું શક્ય છે જેથી કોર ચંદ્રની ભ્રમણકક્ષામાં અથવા તેનાથી પણ વધુ આગળ પહોંચી શકે. પરંતુ જ્યાં સુધી આ કોરની પ્રારંભિક ગતિ 11.2 કિમી/સેકંડથી વધી ન જાય ત્યાં સુધી તે પૃથ્વીનો ઉપગ્રહ જ રહેશે.

કોર, જેને ફાયર કરવામાં આવે ત્યારે 11.2 કિમી/સેકંડથી વધુની ઝડપ પ્રાપ્ત થાય છે, તે પેરાબોલિક માર્ગ સાથે પૃથ્વીથી હંમેશ માટે દૂર ઉડી જશે. જો અંડાકાર એ બંધ વળાંક છે, તો પેરાબોલા એ વળાંક છે જેની બે શાખાઓ અનંત તરફ જાય છે. લંબગોળ સાથે આગળ વધવું, ભલે તે ગમે તેટલું વિસ્તરેલ હોય, અમે અનિવાર્યપણે વ્યવસ્થિત રીતે પ્રારંભિક બિંદુ પર પાછા આવીશું. પેરાબોલા સાથે આગળ વધતા, અમે ક્યારેય પ્રારંભિક બિંદુ પર પાછા ફરીશું નહીં.

પરંતુ, આ ઝડપે પૃથ્વી છોડ્યા પછી, કોર હજી સુધી અનંત સુધી ઉડી શકશે નહીં. સૂર્યનું શક્તિશાળી ગુરુત્વાકર્ષણ તેની ફ્લાઇટના માર્ગને વળાંક આપશે, તેને ગ્રહના માર્ગની જેમ પોતાની આસપાસ બંધ કરશે. કોર પૃથ્વીની બહેન બનશે, જે આપણા ગ્રહોના પરિવારમાં એક સ્વતંત્ર નાનો ગ્રહ છે.

ગ્રહોની પ્રણાલીની બહારના કોરને દિશામાન કરવા માટે, સૌર ગુરુત્વાકર્ષણને દૂર કરવા માટે, તેને 16.7 કિમી/સેકંડથી વધુની ઝડપ આપવી જરૂરી છે, અને તેને દિશામાન કરવું જરૂરી છે જેથી પૃથ્વીની પોતાની ગતિની ગતિ આ ગતિમાં ઉમેરવામાં આવે.

લગભગ 8 કિમી/સેકંડની ઝડપ (આ ઝડપ પર્વતની ઊંચાઈ પર આધાર રાખે છે જેમાંથી આપણી તોપ ફાયર કરે છે) ગોળ ગતિ કહેવાય છે, 8 થી 11.2 કિમી/સેકન્ડની ઝડપ લંબગોળ છે, 11.2 થી 16.7 કિમી/સેકંડની ગતિ પેરાબોલિક છે, અને આ સંખ્યા ઉપર - મુક્તિની ઝડપે.

અહીં ઉમેરવું જોઈએ કે આ વેગના આપેલ મૂલ્યો ફક્ત પૃથ્વી માટે જ માન્ય છે. જો આપણે મંગળ પર રહેતા હોત, તો ગોળાકાર ગતિ આપણા માટે વધુ સરળતાથી પ્રાપ્ત થઈ શકે છે - તે લગભગ 3.6 કિમી/સેકંડ છે, અને પેરાબોલિક ગતિ માત્ર 5 કિમી/સેકંડ કરતાં થોડી વધારે છે.

પરંતુ ગુરુમાંથી કોરને અવકાશમાં મોકલવું પૃથ્વી કરતાં વધુ મુશ્કેલ હશે: આ ગ્રહ પર ગોળ ગતિ 42.2 કિમી/સેકન્ડ છે, અને પેરાબોલિક ગતિ પણ 61.8 કિમી/સેકન્ડ છે!

સૂર્યના રહેવાસીઓ માટે તેમની દુનિયા છોડવી સૌથી મુશ્કેલ હશે (જો, અલબત્ત, તે અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે). આ વિશાળની ગોળાકાર ગતિ 437.6 હોવી જોઈએ, અને બ્રેકઅવે સ્પીડ - 618.8 કિમી/સેકન્ડ!

આમ, ન્યૂટન, 17મી સદીના અંતમાં, મોન્ટગોલ્ફિયર ભાઈઓના હોટ એર બલૂનની ​​પ્રથમ ઉડાનનાં સો વર્ષ પહેલાં, રાઈટ બંધુઓના વિમાનની પ્રથમ ઉડાનનાં બેસો વર્ષ પહેલાં અને સહસ્ત્રાબ્દીના લગભગ ચોથા ભાગ પહેલાં. પ્રથમ લિક્વિડ-પ્રોપેલન્ટ રોકેટનું ટેકઓફ, ઉપગ્રહો અને સ્પેસશીપ્સ માટે આકાશ તરફનો માર્ગ બતાવ્યો.

સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ બળ દરેક ક્ષેત્રમાં સહજ છે

ઉપયોગ કરીને સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનો કાયદોઅજાણ્યા ગ્રહોની શોધ થઈ, સૌરમંડળની ઉત્પત્તિની કોસ્મોગોનિક પૂર્વધારણાઓ બનાવવામાં આવી. કુદરતનું મુખ્ય બળ, જે તારાઓ, ગ્રહો, બગીચામાં સફરજન અને વાતાવરણમાં ગેસના પરમાણુઓને નિયંત્રિત કરે છે, તે શોધી કાઢવામાં આવ્યું છે અને તેનું ગાણિતિક વર્ણન કરવામાં આવ્યું છે.

પરંતુ આપણે સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણની પદ્ધતિને જાણતા નથી. ન્યૂટોનિયન ગુરુત્વાકર્ષણ સમજાવતું નથી, પરંતુ ગ્રહોની ગતિની આધુનિક સ્થિતિને સ્પષ્ટપણે રજૂ કરે છે.

બ્રહ્માંડના તમામ શરીરની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું કારણ શું છે તે આપણે જાણતા નથી. અને એવું કહી શકાય નહીં કે ન્યૂટનને આ કારણમાં રસ નહોતો. ઘણા વર્ષો સુધી તેણે તેની સંભવિત પદ્ધતિ પર વિચાર કર્યો.

માર્ગ દ્વારા, આ ખરેખર એક અત્યંત રહસ્યમય શક્તિ છે. એક બળ કે જે લાખો કિલોમીટરની અવકાશમાં પોતાને પ્રગટ કરે છે, જે પ્રથમ નજરમાં કોઈપણ ભૌતિક રચનાઓથી વંચિત છે જેની મદદથી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના સ્થાનાંતરણને સમજાવી શકાય છે.

ન્યૂટનની પૂર્વધારણાઓ

અને ન્યુટનનો આશરો લીધો પૂર્વધારણાચોક્કસ ઈથરના અસ્તિત્વ વિશે જે માનવામાં આવે છે કે સમગ્ર બ્રહ્માંડને ભરે છે. 1675 માં, તેમણે પૃથ્વી પ્રત્યેના આકર્ષણને એ હકીકત દ્વારા સમજાવ્યું કે ઈથર, જે સમગ્ર બ્રહ્માંડને ભરી દે છે, તે સતત પ્રવાહોમાં પૃથ્વીના કેન્દ્ર તરફ ધસી આવે છે, આ ચળવળમાં તમામ પદાર્થોને કબજે કરે છે અને ગુરુત્વાકર્ષણ બળ બનાવે છે. ઈથરનો સમાન પ્રવાહ સૂર્ય તરફ ધસી આવે છે અને તેની સાથે ગ્રહો અને ધૂમકેતુઓ લઈ જાય છે, તેમના લંબગોળ માર્ગને સુનિશ્ચિત કરે છે...

આ ખૂબ જ વિશ્વાસપાત્ર પૂર્વધારણા ન હતી, જો કે તે ગાણિતિક રીતે તદ્દન તાર્કિક હતી. પરંતુ તે પછી, 1679 માં, ન્યૂટને ગુરુત્વાકર્ષણની પદ્ધતિ સમજાવતી નવી પૂર્વધારણા બનાવી. આ વખતે તે ઈથરને ગ્રહોની નજીક અને તેનાથી દૂર અલગ-અલગ સાંદ્રતા ધરાવવાની મિલકત આપે છે. ગ્રહના કેન્દ્રથી જેટલું દૂર હશે, તેટલું જ ઈથરનું કથિતપણે ઘનત્વ થશે. અને તેમાં તમામ ભૌતિક પદાર્થોને તેમના ગીચ સ્તરોમાંથી ઓછા ગીચ સ્તરોમાં સ્ક્વિઝ કરવાની મિલકત છે. અને બધા શરીર પૃથ્વીની સપાટી પર દબાવવામાં આવે છે.

1706 માં, ન્યૂટને ઈથરના અસ્તિત્વને તીવ્રપણે નકારી કાઢ્યું. 1717 માં, તે ફરીથી ઇથરને બહાર કાઢવાની પૂર્વધારણા પર પાછો ફર્યો.

ન્યૂટનના તેજસ્વી મગજે મહાન રહસ્યને ઉકેલવા માટે સંઘર્ષ કર્યો અને તે શોધી શક્યો નહીં. આ બાજુથી બીજી બાજુ આવા તીક્ષ્ણ ફેંકવાની સમજાવે છે. ન્યૂટનને કહેવાનું ગમ્યું:

હું પૂર્વધારણાઓ બનાવતો નથી.

અને તેમ છતાં, જલદી અમે ચકાસવા સક્ષમ હતા, આ સંપૂર્ણ રીતે સાચું નથી, બીજું કંઈક નિશ્ચિતપણે કહી શકાય: ન્યૂટન જાણતા હતા કે કેવી રીતે નિર્વિવાદ વસ્તુઓ અને અસ્થિર અને વિવાદાસ્પદ પૂર્વધારણાઓ વચ્ચે સ્પષ્ટ રીતે તફાવત કરવો. અને "સિદ્ધાંતો" માં મહાન કાયદા માટે એક સૂત્ર છે, પરંતુ તેની પદ્ધતિને સમજાવવાનો કોઈ પ્રયાસ નથી.
મહાન ભૌતિકશાસ્ત્રીએ આ કોયડો ભવિષ્યના માણસને આપ્યો. 1727 માં તેમનું અવસાન થયું.
તેનો આજદિન સુધી ઉકેલ આવ્યો નથી.

ન્યૂટનના કાયદાના ભૌતિક સાર વિશેની ચર્ચામાં બે સદીઓ લાગી. અને કદાચ આ ચર્ચા કાયદાના સારથી સંબંધિત નહીં હોય જો તે તેના વિશે પૂછવામાં આવેલા તમામ પ્રશ્નોના બરાબર જવાબ આપે.

પરંતુ આ બાબતની હકીકત એ છે કે સમય જતાં તે બહાર આવ્યું છે કે આ કાયદો સાર્વત્રિક નથી. એવા કિસ્સાઓ છે જ્યારે તે આ અથવા તે ઘટનાને સમજાવી શકતો નથી. ચાલો ઉદાહરણો આપીએ.

સીલીગરની ગણતરીમાં સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનું બળ

તેમાંથી પ્રથમ સીલીગરનો વિરોધાભાસ છે. બ્રહ્માંડને અનંત અને એકસરખી રીતે દ્રવ્યથી ભરેલું માનીને, સીલીગરે ન્યૂટનના નિયમ મુજબ, અનંત બ્રહ્માંડના સમગ્ર અનંત મોટા સમૂહ દ્વારા અમુક સમયે બનાવેલ સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ બળની ગણતરી કરવાનો પ્રયાસ કર્યો.

શુદ્ધ ગણિતની દૃષ્ટિએ આ સરળ કાર્ય નહોતું. સૌથી જટિલ પરિવર્તનની તમામ મુશ્કેલીઓને દૂર કર્યા પછી, સીલીગરે સ્થાપિત કર્યું કે સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનું ઇચ્છિત બળ બ્રહ્માંડની ત્રિજ્યાના પ્રમાણસર છે. અને આ ત્રિજ્યા અનંતની બરાબર હોવાથી, ગુરુત્વાકર્ષણ બળ અનંતપણે મોટું હોવું જોઈએ. જો કે, વ્યવહારમાં આપણે આનું પાલન કરતા નથી. આનો અર્થ એ છે કે સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનો નિયમ સમગ્ર બ્રહ્માંડને લાગુ પડતો નથી.

જો કે, વિરોધાભાસ માટે અન્ય સ્પષ્ટતા શક્ય છે. ઉદાહરણ તરીકે, આપણે માની શકીએ કે દ્રવ્ય સમગ્ર બ્રહ્માંડને એકસરખી રીતે ભરતું નથી, પરંતુ તેની ઘનતા ધીમે ધીમે ઘટતી જાય છે અને છેવટે, ક્યાંક ખૂબ દૂર ત્યાં કોઈ બાબત જ નથી. પરંતુ આવા ચિત્રની કલ્પના કરવાનો અર્થ એ છે કે દ્રવ્ય વિના અવકાશના અસ્તિત્વની શક્યતાને સ્વીકારવી, જે સામાન્ય રીતે વાહિયાત છે.

આપણે ધારી શકીએ કે અંતરના વર્ગ કરતાં સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ બળ વધુ ઝડપથી નબળું પડે છે. પરંતુ આ ન્યુટનના કાયદાની અદ્ભુત સંવાદિતાને પ્રશ્નમાં મૂકે છે. ના, અને આ સમજૂતીથી વૈજ્ઞાનિકોને સંતોષ ન થયો. વિરોધાભાસ એક વિરોધાભાસ જ રહ્યો.

બુધની હિલચાલનું અવલોકન

બીજી હકીકત, સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ બળની ક્રિયા, જે ન્યુટનના નિયમ દ્વારા સમજાવવામાં આવી નથી, લાવવામાં આવી બુધની હિલચાલનું અવલોકન- ગ્રહની સૌથી નજીક. ન્યુટનના નિયમનો ઉપયોગ કરીને સચોટ ગણતરીઓ દર્શાવે છે કે પરહેલિયન, લંબગોળ બિંદુ કે જેની સાથે બુધ સૂર્યની સૌથી નજીક જાય છે, તે દર 100 વર્ષમાં 531 આર્કસેકંડ દ્વારા બદલાવું જોઈએ.

અને ખગોળશાસ્ત્રીઓએ નિર્ધારિત કર્યું છે કે આ વિસ્થાપન 573 આર્કસેકંડ જેટલું છે. આ અધિક - 42 આર્ક સેકન્ડ - પણ વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા સમજાવી શકાયા નથી, માત્ર ન્યુટનના નિયમમાંથી ઉદ્ભવતા સૂત્રોનો ઉપયોગ કરીને.

સીલીગર વિરોધાભાસ, બુધના પેરિહેલિયનનું સ્થળાંતર અને અન્ય ઘણી વિરોધાભાસી ઘટનાઓ અને સમજાવી ન શકાય તેવી હકીકતો સમજાવી. આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન, મહાનમાંના એક, જો ન હોય તો સર્વકાલીન મહાન ભૌતિકશાસ્ત્રી. હેરાન થોડી વસ્તુઓ વચ્ચે પ્રશ્ન હતો અલૌકિક પવન.

આલ્બર્ટ મિશેલસનના પ્રયોગો

એવું લાગતું હતું કે આ પ્રશ્ન ગુરુત્વાકર્ષણની સમસ્યા સાથે સીધી રીતે સંબંધિત નથી. તે પ્રકાશ સાથે સંબંધિત છે. વધુ સ્પષ્ટ રીતે, તેની ઝડપ નક્કી કરવા માટે.

પ્રકાશની ગતિ સૌપ્રથમ ડેનિશ ખગોળશાસ્ત્રીએ નક્કી કરી હતી ઓલાફ રોમર, ગુરુના ઉપગ્રહોના ગ્રહણનું અવલોકન. આ 1675 માં થયું હતું.

અમેરિકન ભૌતિકશાસ્ત્રી આલ્બર્ટ મિશેલસન 18મી સદીના અંતે, તેણે પાર્થિવ પરિસ્થિતિઓમાં પ્રકાશની ગતિના નિર્ધારણની શ્રેણી હાથ ધરી, તેણે રચેલા ઉપકરણનો ઉપયોગ કર્યો.

1927 માં, તેણે પ્રકાશની ગતિને 299796 + 4 કિમી/સેકંડનું મૂલ્ય આપ્યું - તે સમય માટે આ ઉત્તમ ચોકસાઈ હતી. પણ વાત જુદી છે. 1880 માં, તેણે ઇથેરિયલ પવનની શોધ કરવાનું નક્કી કર્યું. તે આખરે તે જ ઈથરના અસ્તિત્વને સ્થાપિત કરવા માંગતો હતો, જેની હાજરી તેઓએ ગુરુત્વાકર્ષણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અને પ્રકાશ તરંગોના પ્રસારણ બંનેને સમજાવવાનો પ્રયાસ કર્યો.

મિશેલસન કદાચ તેમના સમયના સૌથી નોંધપાત્ર પ્રયોગવાદી હતા. તેની પાસે ઉત્તમ સાધનો હતા. અને તેને સફળતાની લગભગ ખાતરી હતી.

અનુભવનો સાર

અનુભવઆ રીતે હેતુ હતો. પૃથ્વી તેની ભ્રમણકક્ષામાં લગભગ 30 કિમી/સેકંડની ઝડપે ફરે છે. ઈથર દ્વારા ખસે છે. આનો અર્થ એ છે કે રીસીવરની સામે ઊભેલા સ્ત્રોતમાંથી પૃથ્વીની હિલચાલ સંબંધિત પ્રકાશની ઝડપ બીજી બાજુ ઉભેલા સ્ત્રોત કરતાં વધુ હોવી જોઈએ. પ્રથમ કિસ્સામાં, ઇથરિક પવનની ગતિ પ્રકાશની ગતિમાં ઉમેરવી આવશ્યક છે, બીજા કિસ્સામાં, પ્રકાશની ગતિ આ રકમથી ઘટવી જોઈએ.

અલબત્ત, સૂર્યની ફરતે પૃથ્વીની ભ્રમણકક્ષાની ઝડપ પ્રકાશની ગતિના દસ-હજારમા ભાગની જ છે. આવા નાના શબ્દને શોધવું ખૂબ જ મુશ્કેલ છે, પરંતુ તે કંઈપણ માટે નથી કે મિશેલસનને ચોકસાઈનો રાજા કહેવામાં આવે છે. તેણે પ્રકાશ કિરણોની ગતિમાં "સૂક્ષ્મ" તફાવતને પકડવા માટે એક ચપળ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કર્યો.

તેણે બીમને બે સમાન પ્રવાહોમાં વિભાજિત કર્યા અને તેમને પરસ્પર લંબ દિશામાં નિર્દેશિત કર્યા: મેરીડીયન સાથે અને સમાંતર સાથે. અરીસાઓમાંથી પ્રતિબિંબિત થયા પછી, કિરણો પાછા ફર્યા. જો સમાંતર સાથે મુસાફરી કરતી બીમ ઇથરીયલ પવનથી પ્રભાવિત હોય, જ્યારે તેને મેરીડીયોનલ બીમમાં ઉમેરવામાં આવે, તો હસ્તક્ષેપની કિનારો દેખાશે, અને બે બીમના તરંગો તબક્કાની બહાર હશે.

જો કે, મિશેલસન માટે બંને કિરણોના માર્ગોને એટલી ચોકસાઈથી માપવાનું મુશ્કેલ હતું કે જેથી તેઓ એકદમ સરખા હોય. તેથી તેણે ઉપકરણ બનાવ્યું જેથી ત્યાં કોઈ દખલગીરી ન હોય, અને પછી તેને 90 ડિગ્રી ફેરવ્યું.

મેરીડિનલ કિરણ અક્ષાંશ અને ઊલટું બન્યું. જો ઈથરિક પવન હોય, તો આઈપીસની નીચે કાળા અને આછા પટ્ટાઓ દેખાવા જોઈએ! પરંતુ તેઓ ત્યાં ન હતા. કદાચ, ઉપકરણને ફેરવતી વખતે, વૈજ્ઞાનિકે તેને ખસેડ્યું.

તેણે તેને બપોરના સમયે સેટ કરી અને સુરક્ષિત કરી. છેવટે, હકીકત એ છે કે તે એક ધરીની આસપાસ પણ ફરે છે. અને તેથી, દિવસના જુદા જુદા સમયે, અક્ષાંશ બીમ આવનારા ઇથરિયલ પવનની તુલનામાં અલગ સ્થાન ધરાવે છે. હવે, જ્યારે ઉપકરણ સખત રીતે ગતિહીન છે, ત્યારે કોઈ પણ પ્રયોગની સચોટતાની ખાતરી કરી શકે છે.

ફરીથી કોઈ દખલગીરી ન હતી. પ્રયોગ ઘણી વખત કરવામાં આવ્યો હતો, અને મિશેલસન અને તેની સાથે તે સમયના તમામ ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ આશ્ચર્યચકિત થઈ ગયા હતા. કોઈ અલૌકિક પવન મળી આવ્યો ન હતો! પ્રકાશ બધી દિશામાં એક જ ઝડપે ફરતો હતો!

આ વાતનો ખુલાસો કોઈ કરી શક્યું નથી. મિશેલસને વારંવાર પ્રયોગનું પુનરાવર્તન કર્યું, સાધનસામગ્રીમાં સુધારો કર્યો અને અંતે લગભગ અકલ્પનીય માપન ચોકસાઈ હાંસલ કરી, જે પ્રયોગની સફળતા માટે જરૂરી હતી તેના કરતાં વધુ તીવ્રતાનો ક્રમ હતો. અને ફરીથી કંઈ નહીં!

આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈનના પ્રયોગો

આગળનું મોટું પગલું સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ બળનું જ્ઞાનકર્યું આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન.
આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈનને એકવાર પૂછવામાં આવ્યું:

તમે તમારા સાપેક્ષતાના વિશેષ સિદ્ધાંત પર કેવી રીતે પહોંચ્યા? કયા સંજોગોમાં તમને તેજસ્વી વિચાર આવ્યો? વૈજ્ઞાનિકે જવાબ આપ્યો: "મેં હંમેશા કલ્પના કરી હતી કે આ કેસ છે."

કદાચ તે નિખાલસ બનવા માંગતો ન હતો, કદાચ તે તેના હેરાન ઇન્ટરલોક્યુટરથી છૂટકારો મેળવવા માંગતો હતો. પરંતુ એ કલ્પના કરવી મુશ્કેલ છે કે આઈન્સ્ટાઈન દ્વારા શોધાયેલ સમય, અવકાશ અને ગતિ વચ્ચેના જોડાણોની વિભાવના જન્મજાત હતી.

ના, અલબત્ત, પ્રથમ ધારી વીજળીની જેમ ચમકી. પછી તેનો વિકાસ શરૂ થયો. ના, જાણીતી ઘટનાઓ સાથે કોઈ વિરોધાભાસ નથી. અને પછી તે પાંચ પૃષ્ઠો, સૂત્રોથી ભરેલા, દેખાયા જે ભૌતિકશાસ્ત્ર જર્નલમાં પ્રકાશિત થયા હતા. પૃષ્ઠો જેણે ભૌતિકશાસ્ત્રમાં એક નવો યુગ ખોલ્યો.

અવકાશમાં ઉડતી સ્ટારશીપની કલ્પના કરો. ચાલો અમે તમને તરત જ ચેતવણી આપીએ: સ્ટારશિપ ખૂબ જ અનોખી છે, જે પ્રકારનું તમે વિજ્ઞાન સાહિત્યની વાર્તાઓમાં ક્યારેય વાંચ્યું નથી. તેની લંબાઈ 300 હજાર કિલોમીટર છે, અને તેની ઝડપ, ચાલો કહીએ, 240 હજાર કિમી/સેકન્ડ છે. અને આ સ્પેસશીપ અવકાશના મધ્યવર્તી પ્લેટફોર્મ્સમાંથી એક પર અટક્યા વિના, પસાર થાય છે. પૂર ઝડપે.

તેનો એક પેસેન્જર સ્ટારશિપના ડેક પર ઘડિયાળ લઈને ઊભો છે. અને તમે અને હું, વાચક, એક પ્લેટફોર્મ પર ઉભા છીએ - તેની લંબાઈ સ્ટારશિપના કદને અનુરૂપ હોવી જોઈએ, એટલે કે 300 હજાર કિલોમીટર, કારણ કે અન્યથા તે તેના પર ઉતરી શકશે નહીં. અને અમારા હાથમાં ઘડિયાળ પણ છે.

અમે નોંધ્યું: તે ક્ષણે, જ્યારે સ્પેસશીપનું નાક અમારા પ્લેટફોર્મની પાછળની ધાર પર પહોંચ્યું, ત્યારે તેના પર એક ફાનસ ચમક્યો, જે તેની આસપાસની જગ્યાને પ્રકાશિત કરે છે. એક સેકન્ડ પછી, પ્રકાશનો કિરણ અમારા પ્લેટફોર્મની આગળની ધાર પર પહોંચ્યો. અમને આ વિશે કોઈ શંકા નથી, કારણ કે અમે પ્રકાશની ગતિ જાણીએ છીએ, અને અમે ઘડિયાળ પર અનુરૂપ ક્ષણને ચોક્કસ રીતે શોધી શક્યા છીએ. અને સ્ટારશિપ પર...

પરંતુ એક સ્ટારશિપ પણ પ્રકાશના કિરણ તરફ ઉડી રહી હતી. અને અમે ચોક્કસપણે જોયું કે જ્યારે તે પ્લેટફોર્મની મધ્યમાં ક્યાંક હતો ત્યારે તે ક્ષણે પ્રકાશ તેના સ્ટર્નને પ્રકાશિત કરે છે. અમે ચોક્કસપણે જોયું કે પ્રકાશનો કિરણ ધનુષ્યથી વહાણના સ્ટર્ન સુધી 300 હજાર કિલોમીટરની મુસાફરી કરતો નથી.

પરંતુ સ્ટારશીપના તૂતક પરના મુસાફરોને કંઈક બીજું જ ખાતરી છે. તેઓને વિશ્વાસ છે કે તેમના બીમ ધનુષથી સ્ટર્ન સુધીનું 300 હજાર કિલોમીટરનું સમગ્ર અંતર આવરી લે છે. છેવટે, તેણે આના પર આખી સેકંડ વિતાવી. તેઓએ તેમની ઘડિયાળ પર પણ આ એકદમ સચોટ રીતે શોધી કાઢ્યું. અને તે અન્યથા કેવી રીતે હોઈ શકે: છેવટે, પ્રકાશની ગતિ સ્ત્રોતની ગતિ પર આધારિત નથી ...

કેવી રીતે? આપણે સ્થિર પ્લેટફોર્મ પરથી એક વસ્તુ જોઈએ છીએ, પરંતુ તેઓ સ્ટારશિપના ડેક પર કંઈક બીજું જુએ છે? શું બાબત છે?

આઈન્સ્ટાઈનનો સાપેક્ષતાનો સિદ્ધાંત

તે તરત જ નોંધવું જોઈએ: આઈન્સ્ટાઈનનો સાપેક્ષતાનો સિદ્ધાંતપ્રથમ નજરમાં, તે વિશ્વની રચના વિશેની અમારી સ્થાપિત સમજનો સંપૂર્ણપણે વિરોધાભાસ કરે છે. આપણે કહી શકીએ કે તે સામાન્ય બુદ્ધિનો પણ વિરોધાભાસ કરે છે, કારણ કે આપણે તેને રજૂ કરવા માટે ટેવાયેલા છીએ. વિજ્ઞાનના ઈતિહાસમાં આવું એક કરતા વધુ વખત બન્યું છે.

પરંતુ પૃથ્વીના ગોળાકાર આકારની શોધ પણ સામાન્ય સમજનો વિરોધાભાસ કરે છે. લોકો કેવી રીતે સામે પક્ષે જીવી શકે અને પાતાળમાં ન પડી શકે?

આપણા માટે, પૃથ્વીની ગોળાકારતા એક અસંદિગ્ધ હકીકત છે, અને સામાન્ય સમજના દૃષ્ટિકોણથી, અન્ય કોઈપણ ધારણા અર્થહીન અને જંગલી છે. પરંતુ તમારા સમયથી પાછા ફરો, આ વિચારના પ્રથમ દેખાવની કલ્પના કરો, અને તે સ્પષ્ટ થઈ જાય છે કે તે સ્વીકારવું કેટલું મુશ્કેલ હશે.

સારું, શું તે સ્વીકારવું સહેલું હશે કે પૃથ્વી ગતિહીન નથી, પરંતુ તે તોપના ગોળા કરતા દસ ગણી ઝડપથી તેના માર્ગ પર ઉડે છે?

આ બધી સામાન્ય બુદ્ધિની નિષ્ફળતા હતી. તેથી જ આધુનિક ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ ક્યારેય તેનો ઉલ્લેખ કરતા નથી.

હવે આપણે સાપેક્ષતાના વિશેષ સિદ્ધાંત પર પાછા ફરીએ. આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન - આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન દ્વારા હસ્તાક્ષર કરાયેલ લેખમાંથી વિશ્વને સૌ પ્રથમ 1905 માં તેના વિશે જાણવા મળ્યું. અને તે સમયે તે માત્ર 26 વર્ષનો હતો.

આઈન્સ્ટાઈને આ વિરોધાભાસથી ખૂબ જ સરળ અને તાર્કિક ધારણા કરી: પ્લેટફોર્મ પરના નિરીક્ષકના દૃષ્ટિકોણથી, તમારી કાંડા ઘડિયાળ દ્વારા માપવામાં આવે તે કરતાં ચાલતી ગાડીમાં ઓછો સમય પસાર થયો છે. કેરેજમાં, સ્થિર પ્લેટફોર્મ પરના સમયની તુલનામાં સમય પસાર થવાનો સમય ધીમો પડી ગયો.

તાર્કિક રીતે આ ધારણામાંથી એકદમ આશ્ચર્યજનક વસ્તુઓ વહેતી થઈ. તે બહાર આવ્યું છે કે ટ્રામ પર કામ કરવા જતી વ્યક્તિ, તે જ રીતે ચાલતા રાહદારીની તુલનામાં, માત્ર ઝડપને કારણે સમય બચાવે છે, પરંતુ તે તેના માટે ધીમી પણ જાય છે.

જો કે, આ રીતે શાશ્વત યુવાની જાળવવાનો પ્રયાસ કરશો નહીં: જો તમે કેરેજ ડ્રાઇવર બનો અને તમારા જીવનનો ત્રીજો ભાગ ટ્રામમાં વિતાવશો, તો પણ 30 વર્ષમાં તમને સેકન્ડના એક મિલિયનમાં ભાગથી વધુ ફાયદો થશે. સમયનો ફાયદો નોંધનીય બનવા માટે, તમારે પ્રકાશની ગતિની નજીકની ઝડપે આગળ વધવાની જરૂર છે.

તે તારણ આપે છે કે શરીરની ગતિમાં વધારો તેમના સમૂહમાં પ્રતિબિંબિત થાય છે. શરીરની ગતિ પ્રકાશની ગતિની જેટલી નજીક છે, તેટલું જ તેનું દળ વધારે છે. જ્યારે શરીરની ગતિ પ્રકાશની ગતિ જેટલી હોય છે, ત્યારે તેનું દળ અનંત જેટલું હોય છે, એટલે કે તે પૃથ્વી, સૂર્ય, આકાશગંગા, આપણા સમગ્ર બ્રહ્માંડના દળ કરતાં વધારે હોય છે... આ તે દળ છે જે એક સરળ કોબલસ્ટોનમાં કેન્દ્રિત રહો, તેને ગતિમાં વેગ આપો
સ્વેતા!

આ એક મર્યાદા લાદે છે જે કોઈપણ ભૌતિક શરીરને પ્રકાશની ઝડપ જેટલી ઝડપ વિકસાવવા દેતું નથી. છેવટે, જેમ જેમ સમૂહ વધે છે, તેને વેગ આપવાનું વધુ અને વધુ મુશ્કેલ બને છે. અને અનંત સમૂહને તેની જગ્યાએથી કોઈપણ બળ દ્વારા ખસેડી શકાતું નથી.

જો કે, કુદરતે કણોના સંપૂર્ણ વર્ગ માટે આ નિયમમાં ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ અપવાદ કર્યો છે. ઉદાહરણ તરીકે, ફોટોન માટે. તેઓ પ્રકાશની ઝડપે આગળ વધી શકે છે. વધુ સ્પષ્ટ રીતે, તેઓ કોઈપણ અન્ય ગતિએ આગળ વધી શકતા નથી. ગતિહીન ફોટોનની કલ્પના કરવી અકલ્પ્ય છે.

જ્યારે સ્થિર હોય, ત્યારે તેનું કોઈ દળ હોતું નથી. ન્યુટ્રિનોમાં પણ આરામનો સમૂહ હોતો નથી, અને તેઓ પ્રકાશને ઓવરટેક કર્યા વિના અથવા તેની પાછળ પડ્યા વિના, આપણા બ્રહ્માંડમાં શક્ય મહત્તમ ઝડપે અવકાશમાંથી શાશ્વત અનિયંત્રિત ઉડાન માટે પણ નિંદા કરે છે.

શું એ સાચું નથી કે આપણે જે સ્પેશિયલ થિયરી ઑફ રિલેટિવિટીનો ઉલ્લેખ કર્યો છે તેના દરેક પરિણામો આશ્ચર્યજનક અને વિરોધાભાસી છે! અને દરેક, અલબત્ત, "સામાન્ય જ્ઞાન" નો વિરોધાભાસ કરે છે!

પરંતુ અહીં રસપ્રદ છે તે છે: તેમના વિશિષ્ટ સ્વરૂપમાં નહીં, પરંતુ વ્યાપક દાર્શનિક સ્થિતિ તરીકે, આ બધા અદ્ભુત પરિણામોની આગાહી ડાયાલેક્ટિકલ ભૌતિકવાદના સ્થાપકો દ્વારા કરવામાં આવી હતી. આ પરિણામો શું સૂચવે છે? ઊર્જા અને દળ, દળ અને ગતિ, ગતિ અને સમય, ગતિ અને ગતિશીલ પદાર્થની લંબાઈને એકબીજા સાથે જોડતા જોડાણો વિશે...

આઈન્સ્ટાઈનની પરસ્પર નિર્ભરતાની શોધ, જેમ કે સિમેન્ટ (વધુ વિગતો:), મજબૂતીકરણ અથવા પાયાના પત્થરોને એકસાથે જોડવાથી, અગાઉ એકબીજાથી સ્વતંત્ર લાગતી વસ્તુઓ અને અસાધારણ ઘટનાઓને એકસાથે લાવવામાં આવી અને વિજ્ઞાનના ઈતિહાસમાં પ્રથમ વખત તેના પર પાયો નાખ્યો. , એક સુમેળભર્યું મકાન બનાવવું શક્ય લાગતું હતું. આ ઇમારત આપણું બ્રહ્માંડ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તેનો ખ્યાલ છે.

પરંતુ પ્રથમ, આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન દ્વારા બનાવવામાં આવેલ સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંત વિશે ઓછામાં ઓછા થોડાક શબ્દો.

આ નામ - સાપેક્ષતાનો સામાન્ય સિદ્ધાંત - જે સિદ્ધાંતની ચર્ચા કરવામાં આવશે તેની સામગ્રી સાથે તદ્દન અનુરૂપ નથી. તે અવકાશ અને પદાર્થ વચ્ચે પરસ્પર નિર્ભરતા સ્થાપિત કરે છે. દેખીતી રીતે તેને કૉલ કરવો વધુ યોગ્ય રહેશે અવકાશ-સમય સિદ્ધાંત, અથવા ગુરુત્વાકર્ષણ સિદ્ધાંત.

પરંતુ આ નામ આઈન્સ્ટાઈનના સિદ્ધાંત સાથે એટલું વણાઈ ગયું છે કે હવે તેને બદલવાનો પ્રશ્ન પણ ઘણા વૈજ્ઞાનિકોને અભદ્ર લાગે છે.

સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંતે દ્રવ્ય અને તેમાં સમાવિષ્ટ સમય અને અવકાશ વચ્ચે પરસ્પર નિર્ભરતા સ્થાપિત કરી. તે બહાર આવ્યું છે કે અવકાશ અને સમયને માત્ર દ્રવ્યથી અલગ રીતે અસ્તિત્વમાં તરીકે કલ્પના કરી શકાતી નથી, પરંતુ તેમની મિલકતો પણ તેમને ભરવાની બાબત પર આધારિત છે.

તર્ક માટે પ્રારંભિક બિંદુ

તેથી, અમે ફક્ત સૂચવી શકીએ છીએ પ્રારંભિક બિંદુઅને કેટલાક મહત્વપૂર્ણ તારણો પ્રદાન કરો.

અવકાશ યાત્રાની શરૂઆતમાં, એક અણધારી આપત્તિએ લાઇબ્રેરી, ફિલ્મ સંગ્રહ અને અવકાશમાં ઉડતા લોકોના મન અને સ્મૃતિના અન્ય ભંડારનો નાશ કર્યો. અને સદીઓના પરિવર્તનમાં મૂળ ગ્રહની પ્રકૃતિ ભૂલી ગઈ હતી. સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનો નિયમ પણ ભૂલી ગયો છે, કારણ કે રોકેટ આંતરગાલેક્ટિક અવકાશમાં ઉડે છે, જ્યાં તે લગભગ અનુભવાતું નથી.

જો કે, જહાજના એન્જિનો મહાન કામ કરે છે, અને બેટરીમાં ઊર્જા પુરવઠો વ્યવહારીક રીતે અમર્યાદિત છે. મોટાભાગે વહાણ જડતા દ્વારા આગળ વધે છે, અને તેના રહેવાસીઓ વજનહીનતા માટે ટેવાયેલા છે. પરંતુ કેટલીકવાર તેઓ એન્જિન ચાલુ કરે છે અને વહાણની હિલચાલને ધીમી અથવા ઝડપી બનાવે છે. જ્યારે જેટ નોઝલ એક રંગહીન જ્યોત સાથે શૂન્યમાં ઝળકે છે અને વહાણ ઝડપી ગતિએ આગળ વધે છે, ત્યારે રહેવાસીઓને લાગે છે કે તેમનું શરીર વજનદાર બની રહ્યું છે, તેઓને વહાણની આસપાસ ચાલવા માટે ફરજ પાડવામાં આવે છે, અને કોરિડોર સાથે ઉડતા નથી.

અને હવે ફ્લાઇટ પૂર્ણતાને આરે છે. વહાણ તારાઓમાંથી એક સુધી ઉડે છે અને સૌથી યોગ્ય ગ્રહની ભ્રમણકક્ષામાં આવે છે. સ્પેસશીપ બહાર જાય છે, તાજી લીલોતરીથી ઢંકાયેલી જમીન પર ચાલે છે, સતત ભારેતાની સમાન લાગણી અનુભવે છે, જ્યારે વહાણ ઝડપી ગતિએ આગળ વધી રહ્યું હતું તે સમયથી પરિચિત છે.

પરંતુ ગ્રહ સરખી રીતે ફરે છે. તે 9.8 m/sec2 ના સતત પ્રવેગ સાથે તેમની તરફ ઉડી શકતું નથી! અને તેઓ પ્રથમ ધારણા ધરાવે છે કે ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર (ગુરુત્વાકર્ષણ બળ) અને પ્રવેગ સમાન અસર આપે છે, અને કદાચ સમાન પ્રકૃતિ ધરાવે છે.

આપણા પૃથ્વીના સમકાલીન લોકોમાંથી કોઈ પણ આટલી લાંબી ઉડાન પર નહોતું, પરંતુ ઘણાએ તેમના શરીરના "ભારેપણું" અને "હળવા" ની ઘટના અનુભવી હતી. એક સામાન્ય એલિવેટર પણ, જ્યારે તે ઝડપી ગતિએ આગળ વધે છે, ત્યારે આ લાગણી પેદા કરે છે. જ્યારે તમે નીચે જાઓ છો, ત્યારે તમે વજનમાં અચાનક ઘટાડો અનુભવો છો, તેનાથી વિપરિત, તમારા પગ પર ફ્લોર સામાન્ય કરતાં વધુ દબાણ કરે છે

પરંતુ એક લાગણી કંઈપણ સાબિત કરતી નથી. છેવટે, સંવેદનાઓ આપણને ખાતરી આપવાનો પ્રયાસ કરે છે કે સૂર્ય ગતિહીન પૃથ્વીની આસપાસ આકાશમાં ફરે છે, કે બધા તારાઓ અને ગ્રહો આપણાથી સમાન અંતરે છે, આકાશમાં, વગેરે.

વૈજ્ઞાનિકોએ સંવેદનાઓને પ્રાયોગિક પરીક્ષણને આધિન કરી છે. ન્યૂટને બે ઘટનાઓની વિચિત્ર ઓળખ વિશે પણ વિચાર્યું. તેમણે તેમને સંખ્યાત્મક લાક્ષણિકતાઓ આપવાનો પ્રયાસ કર્યો. ગુરુત્વાકર્ષણીય માપન કર્યા પછી અને, તેને ખાતરી થઈ કે તેમના મૂલ્યો હંમેશા એકબીજા સાથે સખત રીતે સમાન છે.

તેણે તમામ પ્રકારની સામગ્રીમાંથી પાયલોટ પ્લાન્ટના લોલક બનાવ્યા: ચાંદી, સીસું, કાચ, મીઠું, લાકડું, પાણી, સોનું, રેતી, ઘઉં. પરિણામ એ જ આવ્યું.

સમાનતા સિદ્ધાંત, જેના વિશે આપણે વાત કરી રહ્યા છીએ, તે સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંતના આધારે આવેલું છે, જો કે સિદ્ધાંતના આધુનિક અર્થઘટનને હવે આ સિદ્ધાંતની જરૂર નથી. આ સિદ્ધાંતને અનુસરતા ગાણિતિક નિષ્કર્ષોને છોડીને, ચાલો આપણે સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંતના કેટલાક પરિણામો તરફ સીધા જ જઈએ.

દ્રવ્યના વિશાળ સમૂહની હાજરી આસપાસની જગ્યાને ખૂબ અસર કરે છે. તે તેનામાં આવા ફેરફારો તરફ દોરી જાય છે જેને અવકાશની વિવિધતા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે. આ અસંગતતાઓ કોઈપણ જનમાનસની હિલચાલને દિશામાન કરે છે જે પોતાને આકર્ષિત શરીરની નજીક શોધે છે.

સામાન્ય રીતે તેઓ આ સામ્યતાનો આશરો લે છે. કલ્પના કરો કે કેનવાસ પૃથ્વીની સપાટીની સમાંતર ફ્રેમ પર ચુસ્તપણે ખેંચાયેલો છે. તેના પર ભારે વજન મૂકો. આ અમારું વિશાળ આકર્ષણ સમૂહ હશે. તે, અલબત્ત, કેનવાસને વાળશે અને અમુક પ્રકારની હતાશામાં સમાપ્ત થશે. હવે આ કેનવાસ સાથે બોલને રોલ કરો જેથી કરીને તેના પાથનો ભાગ આકર્ષિત સમૂહની બાજુમાં રહે. બોલ કેવી રીતે લોન્ચ થાય છે તેના આધારે, ત્રણ સંભવિત વિકલ્પો છે.

1. કેનવાસના ડિફ્લેક્શન દ્વારા બનાવેલ હતાશાથી બોલ પર્યાપ્ત દૂર ઉડી જશે અને તેની હિલચાલ બદલશે નહીં.
2. બોલ ડિપ્રેશનને સ્પર્શ કરશે, અને તેની હિલચાલની રેખાઓ આકર્ષિત સમૂહ તરફ વળશે.
3. બોલ આ છિદ્રમાં પડી જશે, તેમાંથી બહાર નીકળી શકશે નહીં, અને ગુરુત્વાકર્ષણ સમૂહની આસપાસ એક કે બે ક્રાંતિ કરશે.

શું તે સાચું નથી કે ત્રીજો વિકલ્પ તેમના આકર્ષણના ક્ષેત્રમાં બેદરકારીપૂર્વક ઉડતા વિદેશી શરીરના તારા અથવા ગ્રહ દ્વારા કેપ્ચરને ખૂબ જ સુંદર રીતે મોડેલ કરે છે?

અને બીજો કિસ્સો છે કેપ્ચરની શક્ય ઝડપ કરતાં વધુ ઝડપે ઉડતા શરીરના માર્ગને વાળવાનો! પ્રથમ કિસ્સો ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રની પ્રાયોગિક પહોંચની બહાર ઉડવા સમાન છે. હા, ચોક્કસ વ્યવહારુ, કારણ કે સૈદ્ધાંતિક રીતે ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર અમર્યાદિત છે.

અલબત્ત, આ એક ખૂબ જ દૂરની સામ્યતા છે, મુખ્યત્વે કારણ કે આપણી ત્રિ-પરિમાણીય અવકાશના વિચલનની કોઈ ખરેખર કલ્પના કરી શકતું નથી. કોઈને ખબર નથી કે આ વિચલન અથવા વક્રતાનો ભૌતિક અર્થ શું છે, જેમ કે તેઓ વારંવાર કહે છે.

સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંત પરથી તે અનુસરે છે કે કોઈપણ ભૌતિક શરીર વક્ર રેખાઓ સાથે જ ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં આગળ વધી શકે છે. ફક્ત ખાસ કરીને, ખાસ કિસ્સાઓમાં વળાંક સીધી રેખામાં ફેરવાય છે.

પ્રકાશનું કિરણ પણ આ નિયમનું પાલન કરે છે. છેવટે, તેમાં ફોટોનનો સમાવેશ થાય છે જે ફ્લાઇટમાં ચોક્કસ સમૂહ ધરાવે છે. અને ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર તેના પર તેનો પ્રભાવ પાડે છે, જેમ કે પરમાણુ, એસ્ટરોઇડ અથવા ગ્રહ પર.

અન્ય મહત્વપૂર્ણ નિષ્કર્ષ એ છે કે ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર પણ સમય પસાર થવાથી બદલાય છે. મોટા આકર્ષિત સમૂહની નજીક, તે બનાવેલ મજબૂત ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં, સમય પસાર થવાનો સમય તેના કરતા ઘણો ધીમો હોવો જોઈએ.

તમે જુઓ, સાપેક્ષતાનો સામાન્ય સિદ્ધાંત વિરોધાભાસી નિષ્કર્ષોથી ભરપૂર છે જે ફરી એકવાર "સામાન્ય સમજ"ના આપણા વિચારોને ઉથલાવી શકે છે!

ગુરુત્વાકર્ષણ પતન

ચાલો એક અદ્ભુત ઘટના વિશે વાત કરીએ જેમાં કોસ્મિક પાત્ર છે - ગુરુત્વાકર્ષણ પતન (આપત્તિજનક સંકોચન). આ ઘટના દ્રવ્યના વિશાળ સંચયમાં થાય છે, જ્યાં ગુરુત્વાકર્ષણ દળો એટલી પ્રચંડ પરિમાણ સુધી પહોંચે છે કે પ્રકૃતિમાં અસ્તિત્વમાં રહેલા અન્ય કોઈ દળો તેનો પ્રતિકાર કરી શકતા નથી.

ન્યુટનનું પ્રખ્યાત સૂત્ર યાદ રાખો: ગુરુત્વાકર્ષણ કરતી સંસ્થાઓ વચ્ચેના અંતરનો વર્ગ જેટલો નાનો હશે, તેટલું ગુરુત્વાકર્ષણ બળ વધારે છે. આમ, સામગ્રીની રચના જેટલી ગીચ બને છે, તેનું કદ જેટલું નાનું થાય છે, ગુરુત્વાકર્ષણની શક્તિઓ જેટલી ઝડપથી વધે છે, તેટલું વધુ અનિવાર્ય તેમનું વિનાશક આલિંગન.

એક ઘડાયેલું ટેકનિક છે જેની મદદથી પ્રકૃતિ દ્રવ્યના અમર્યાદિત સંકોચન સામે લડે છે. આ કરવા માટે, તે સુપરજાયન્ટ ગુરુત્વાકર્ષણ દળોની ક્રિયાના ક્ષેત્રમાં સમય પસાર થવાનું બંધ કરે છે, અને દ્રવ્યનો બંધાયેલ સમૂહ આપણા બ્રહ્માંડમાંથી બંધ થઈ ગયો હોય તેવું લાગે છે, એક વિચિત્ર સુસ્ત નિંદ્રામાં સ્થિર છે.

અવકાશમાં આમાંથી પ્રથમ "બ્લેક હોલ" સંભવતઃ પહેલેથી જ મળી ચૂક્યું છે. સોવિયેત વૈજ્ઞાનિકો ઓ.કે.એચ. અને એ.શ. નોવરુઝોવાની ધારણા મુજબ, તે ડેલ્ટા જેમિની છે - એક અદ્રશ્ય ઘટક સાથે.

દૃશ્યમાન ઘટકનું દળ 1.8 સૌર છે, અને તેનો અદ્રશ્ય "સાથી" ગણતરીઓ અનુસાર, દૃશ્યમાન કરતાં ચાર ગણો વધુ વિશાળ હોવો જોઈએ. પરંતુ તેના કોઈ નિશાન નથી: પ્રકૃતિની સૌથી અદ્ભુત રચના, "બ્લેક હોલ" જોવી અશક્ય છે.

સોવિયેત વૈજ્ઞાનિક પ્રોફેસર કે.પી. સ્ટેન્યુકોવિચ, જેમ કે તેઓ કહે છે, "તેમની કલમની ટોચ પર", સંપૂર્ણ સૈદ્ધાંતિક રચનાઓ દ્વારા, બતાવ્યું કે "સ્થિર પદાર્થ" ના કણો કદમાં ખૂબ જ વૈવિધ્યસભર હોઈ શકે છે.

• તેની વિશાળ રચનાઓ શક્ય છે, ક્વાસાર જેવી જ છે, જે આપણા ગેલેક્સીના તમામ 100 અબજ તારાઓ જેટલી ઊર્જાનું સતત ઉત્સર્જન કરે છે.
• વધુ સાધારણ ઝુંડ, માત્ર થોડાક સૌર માસ જેટલા, શક્ય છે. બંને પદાર્થો સામાન્ય, બિન-નિદ્રાવસ્થામાંથી ઉત્પન્ન થઈ શકે છે.
• અને સંપૂર્ણપણે અલગ વર્ગની રચના શક્ય છે, પ્રાથમિક કણો સાથે સમૂહમાં તુલનાત્મક.

તેમને ઉદભવવા માટે, જે બાબત તેમને કંપોઝ કરે છે તે સૌપ્રથમ વિશાળ દબાણને આધિન હોવું જોઈએ અને શ્વાર્ઝચાઈલ્ડ ગોળાની મર્યાદામાં ધકેલવું જોઈએ - એક ક્ષેત્ર જ્યાં બાહ્ય નિરીક્ષક માટે સમય સંપૂર્ણપણે અટકી જાય છે. અને જો આ પછી દબાણ દૂર કરવામાં આવે તો પણ, જે કણો માટે સમય અટકી ગયો છે તે આપણા બ્રહ્માંડમાં સ્વતંત્ર રીતે અસ્તિત્વમાં રહેશે.

પ્લેન્કેન્સ

પ્લેન્કેન્સ એ કણોનો સંપૂર્ણ વિશિષ્ટ વર્ગ છે. કે.પી. સ્ટેન્યુકોવિચના જણાવ્યા મુજબ, તેમની પાસે એક અત્યંત રસપ્રદ મિલકત છે: તેઓ દ્રવ્યને અપરિવર્તિત સ્વરૂપમાં વહન કરે છે, જે રીતે તે લાખો અને અબજો વર્ષો પહેલા હતું. પ્લેન્કિયોનની અંદર જોતાં, આપણે આપણા બ્રહ્માંડના જન્મ સમયે દ્રવ્યને જોઈ શકીશું. સૈદ્ધાંતિક ગણતરીઓ અનુસાર, બ્રહ્માંડમાં લગભગ 10 80 પ્લેન્કિઓન છે, 10 સેન્ટિમીટરની બાજુ સાથે અવકાશના ક્યુબમાં આશરે એક પ્લેન્કિયોન છે. માર્ગ દ્વારા, એક સાથે સ્ટેન્યુકોવિચ અને (તેનાથી સ્વતંત્ર રીતે), પ્લેન્કિઓન્સ વિશેની પૂર્વધારણા એકેડેમિશિયન એમ.એ. માર્કોવ દ્વારા આગળ મૂકવામાં આવી હતી - ફક્ત માર્કોવે તેમને એક અલગ નામ આપ્યું હતું - મેક્સિમન્સ.

પ્લેન્કિઓનના વિશેષ ગુણધર્મોનો ઉપયોગ કરીને પ્રાથમિક કણોના ક્યારેક વિરોધાભાસી પરિવર્તનને સમજાવવાનો પ્રયાસ કરી શકાય છે. તે જાણીતું છે કે જ્યારે બે કણો અથડાય છે, ત્યારે ટુકડાઓ ક્યારેય રચાતા નથી, પરંતુ અન્ય પ્રાથમિક કણો ઉત્પન્ન થાય છે. આ ખરેખર અદ્ભુત છે: સામાન્ય વિશ્વમાં, ફૂલદાની તોડવાથી, આપણને ક્યારેય આખા કપ અથવા રોઝેટ્સ નહીં મળે. પરંતુ ધારો કે દરેક પ્રાથમિક કણની ઊંડાઈમાં એક પ્લેન્કિયોન, એક અથવા અનેક અને કેટલીકવાર ઘણા પ્લેન્કિઓન છુપાયેલા છે.

કણોની અથડામણની ક્ષણે, પ્લેન્કિયોનની ચુસ્તપણે બંધાયેલ "બેગ" સહેજ ખુલે છે, કેટલાક કણો તેમાં "પડશે" અને બદલામાં આપણે જે અથડામણ દરમિયાન ઉદ્ભવ્યા હોવાનું માનીએ છીએ તે "પૉપ આઉટ" થશે. તે જ સમયે, પ્લેન્કિયોન, એક સમજદાર એકાઉન્ટન્ટની જેમ, પ્રાથમિક કણોની દુનિયામાં સ્વીકૃત તમામ "સંરક્ષણના નિયમો" ની ખાતરી કરશે.
સારું, સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણની પદ્ધતિને તેની સાથે શું લેવાદેવા છે?

ગુરુત્વાકર્ષણ માટે "જવાબદાર", કે.પી. સ્ટેન્યુકોવિચની પૂર્વધારણા અનુસાર, નાના કણો છે, કહેવાતા ગુરુત્વાકર્ષણ, પ્રાથમિક કણો દ્વારા સતત ઉત્સર્જિત થાય છે. ગુરુત્વાકર્ષણ એ પછીના કરતા ઘણા નાના હોય છે કારણ કે સૂર્યકિરણમાં નૃત્ય કરતી ધૂળના ટુકડા ગ્લોબ કરતા નાના હોય છે.

ગુરુત્વાકર્ષણનું ઉત્સર્જન સંખ્યાબંધ કાયદાઓનું પાલન કરે છે. ખાસ કરીને, તેઓ અવકાશના તે ક્ષેત્રમાં વધુ સરળતાથી ઉડે છે. જેમાં ઓછા ગ્રેવિટોન હોય છે. આનો અર્થ એ છે કે જો અવકાશમાં બે અવકાશી પદાર્થો છે, તો બંને ગુરુત્વાકર્ષણ મુખ્યત્વે "બહારની તરફ", એકબીજાની વિરુદ્ધ દિશામાં ઉત્સર્જિત કરશે. આ એક આવેગ બનાવે છે જેના કારણે શરીર નજીક આવે છે અને એકબીજાને આકર્ષિત કરે છે.