Эрт дээр үеэс хүн төрөлхтөн бидний эргэн тойрон дахь ертөнц хэрхэн ажилладаг талаар бодож ирсэн. Яагаад өвс ургадаг вэ, яагаад нар гэрэлтдэг вэ, яагаад бид нисч чадахгүй байна вэ ... Сүүлийнх нь хүмүүсийн сонирхлыг үргэлж татсаар ирсэн. Одоо бид бүх зүйлийн шалтгаан нь таталцал гэдгийг мэддэг болсон. Энэ юу вэ, яагаад энэ үзэгдэл яагаад ийм чухал вэ гэдгийг бид өнөөдөр авч үзэх болно.
Оршил
Эрдэмтэд бүх том биетүүд бие биенээ татдаг болохыг тогтоожээ. Улмаар энэхүү нууцлаг хүч нь мөн селестиел биетүүдийн тогтмол тойрог замд хөдөлгөөнийг тодорхойлдог болох нь тогтоогджээ. Таталцлын онолыг үүнтэй ижил таамаглал нь олон зууны туршид физикийн хөгжлийг урьдчилан тодорхойлсон суут ухаантан боловсруулсан. Энэ сургаалийг хөгжүүлж, үргэлжлүүлсэн (хэдийгээр тэс өөр чиглэлд) өнгөрсөн зууны хамгийн агуу оюун ухааны нэг болох Альберт Эйнштейн байв.
Эрдэмтэд олон зууны турш таталцлыг ажиглаж, түүнийг ойлгож, хэмжихийг хичээдэг. Эцэст нь сүүлийн хэдэн арван жилд хүндийн хүч гэх мэт үзэгдлийг хүртэл хүн төрөлхтний үйлчлэлд оруулсан (мэдээж тодорхой утгаараа). Энэ нь юу вэ, орчин үеийн шинжлэх ухаанд энэ нэр томъёоны тодорхойлолт юу вэ?
шинжлэх ухааны тодорхойлолт
Хэрэв та эртний сэтгэгчдийн бүтээлийг судалбал "gravitas" гэдэг латин үг нь "таталцал", "таталцал" гэсэн утгатай болохыг олж мэдэх боломжтой. Өнөөдөр эрдэмтэд материаллаг биетүүдийн хоорондын нийтлэг бөгөөд байнгын харилцан үйлчлэлийг ингэж нэрлэдэг. Хэрэв энэ хүч харьцангуй сул бөгөөд зөвхөн илүү удаан хөдөлж буй биетүүдэд үйлчилдэг бол Ньютоны онолыг тэдгээрт хэрэглэх боломжтой. Хэрэв эсрэгээрээ бол Эйнштейний дүгнэлтийг ашиглах хэрэгтэй.
Нэн даруй тайлбар хийцгээе: одоогоор таталцлын мөн чанар нь өөрөө зарчмын хувьд бүрэн судлагдаагүй байна. Энэ юу вэ, бид бүрэн ойлгоогүй хэвээр байна.
Ньютон, Эйнштейний онолууд
Исаак Ньютоны сонгодог сургаалын дагуу бүх бие бие биедээ масстай нь шууд пропорциональ, тэдгээрийн хоорондох зайн квадраттай урвуу хамааралтай хүчээр татагддаг. Харин Эйнштейн биетүүдийн хоорондох таталцал нь орон зай, цаг хугацааны муруйлтаар илэрдэг (мөн орон зайн муруйлт нь зөвхөн түүнд матери байгаа тохиолдолд л боломжтой) гэж үзсэн.
Энэ санаа нь маш гүн гүнзгий байсан боловч орчин үеийн судалгаагаар энэ нь зарим талаараа буруу болохыг баталж байна. Өнөөдөр сансар огторгуй дахь таталцлыг зөвхөн орон зайг нугалж байна гэж үздэг: цаг хугацааг удаашруулж, бүр зогсоох боломжтой боловч түр зуурын материйн хэлбэрийг өөрчлөх бодит байдал онолын хувьд батлагдаагүй байна. Тиймээс Эйнштейний сонгодог тэгшитгэл нь сансар огторгуй нь матери болон шинээр гарч ирж буй соронзон орон дээр үргэлжлүүлэн нөлөөлнө гэсэн боломжийг ч өгдөггүй.
Илүү их хэмжээгээр таталцлын хууль (бүх нийтийн таталцал) мэдэгдэж байгаа бөгөөд түүний математик илэрхийлэл нь яг Ньютонд хамаардаг.
\[ F = γ \frac[-1.2](m_1 м_2)(r^2) \]
γ-ийн доор таталцлын тогтмолыг ойлгодог (заримдаа G тэмдэглэгээг ашигладаг), утга нь 6.67545 × 10−11 м³ / (кг с²).
Энгийн хэсгүүдийн харилцан үйлчлэл
Бидний эргэн тойрон дахь сансар огторгуйн гайхалтай нарийн төвөгтэй байдал нь үндсэн хэсгүүдийн хязгааргүй тоотой холбоотой юм. Тэдний хооронд бидний зөвхөн таамаглаж чадах түвшинд янз бүрийн харилцан үйлчлэл байдаг. Гэсэн хэдий ч бүх төрлийн энгийн бөөмсийн харилцан үйлчлэл нь хүч чадлаараа эрс ялгаатай байдаг. 
Бидний мэддэг бүх хүчнүүдийн хамгийн хүчирхэг нь атомын цөмийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг холбодог. Тэдгээрийг салгахын тулд та үнэхээр асар их энерги зарцуулах хэрэгтэй. Электронуудын хувьд тэд зөвхөн энгийн цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн үр дүнд цөмд "холбогддог". Үүнийг зогсоохын тулд заримдаа хамгийн энгийн химийн урвалын үр дүнд гарч ирдэг энерги хангалттай байдаг. Атом ба субатомын бөөмсийн хувилбарт таталцал (энэ нь юу вэ, та аль хэдийн мэддэг) бол харилцан үйлчлэлийн хамгийн хялбар хэлбэр юм.
Энэ тохиолдолд таталцлын талбар нь маш сул тул төсөөлөхөд хэцүү байдаг. Хачирхалтай нь тэд бол массыг төсөөлөхийн аргагүй байдаг селестиел биетүүдийн хөдөлгөөнийг "дагдаг" хүмүүс юм. Энэ бүхэн нь таталцлын хоёр шинж чанараас шалтгаалан боломжтой бөгөөд энэ нь том биетүүдийн хувьд тод илэрдэг.
- Атомын хүчнээс ялгаатай нь таталцлын хүч нь объектоос холдох тусам мэдэгдэхүйц юм. Тиймээс, дэлхийн таталцал нь сарыг хүртэл өөрийн талбайд байлгадаг бөгөөд Бархасбадийн ижил төстэй хүч нь хэд хэдэн хиймэл дагуулын тойрог замыг нэгэн зэрэг хялбархан дэмждэг бөгөөд тус бүрийн масс нь дэлхийнхтэй харьцангуй тэнцүү юм!
- Нэмж дурдахад, энэ нь объектуудын хоорондох таталцлыг үргэлж хангадаг бөгөөд хол байх тусам энэ хүч бага хурдтайгаар сулардаг.
Таталцлын тухай илүү их эсвэл бага уялдаатай онолыг бий болгох нь харьцангуй саяхан болсон бөгөөд гаригууд болон бусад селестиел биетүүдийн хөдөлгөөний олон зуун жилийн ажиглалтын үр дүнд үндэслэсэн юм. Тэд бүгд өөр ямар ч харилцан үйлчлэл байхгүй вакуум орчинд хөдөлж байгаа нь даалгаврыг ихээхэн хөнгөвчилсөн. Тухайн үеийн хоёр шилдэг одон орон судлаач Галилео, Кеплер нар хамгийн үнэ цэнэтэй ажиглалтаараа шинэ нээлт хийх замыг нээхэд тусалсан.
Гэхдээ агуу Исаак Ньютон л таталцлын анхны онолыг бий болгож, математик дүрслэлээр илэрхийлж чадсан юм. Энэ бол таталцлын анхны хууль байсан бөгөөд математик дүрслэлийг дээр дурдсан болно.
Ньютон болон түүний өмнөх зарим хүмүүсийн дүгнэлт
Бидний эргэн тойрон дахь ертөнцөд байдаг бусад физик үзэгдлүүдээс ялгаатай нь таталцал нь үргэлж, хаа сайгүй илэрдэг. Псевдо-шинжлэх ухааны хүрээлэлд ихэвчлэн олддог "тэг таталцал" гэсэн нэр томъёо нь туйлын буруу гэдгийг та ойлгох хэрэгтэй: сансарт жингүйдэх нь хүн эсвэл сансрын хөлөг ямар нэгэн том биетийн таталцалд өртөхгүй гэсэн үг биш юм.
Нэмж дурдахад, бүх материаллаг биетүүд нь тодорхой масстай байдаг бөгөөд тэдгээр нь тэдэнд нөлөөлсөн хүчний хэлбэрээр илэрхийлэгддэг бөгөөд энэ нөлөөллийн улмаас олж авсан хурдатгал юм.
Тиймээс таталцлын хүч нь объектын масстай пропорциональ байна. Тоон утгаараа тэдгээрийг авч үзсэн хоёр биеийн массын үржвэрийг олж авах замаар илэрхийлж болно. Энэ хүч нь объект хоорондын зайн квадратаас урвуу хамаарлыг хатуу дагаж мөрддөг. Бусад бүх харилцан үйлчлэл нь хоёр биетийн хоорондох зайнаас огт өөр хамаарна.
Онолын тулгын чулуу болох масс
Объектуудын масс нь Эйнштейний орчин үеийн таталцлын болон харьцангуйн онолын бүхэл бүтэн онолыг бий болгосон маргааны тодорхой цэг болжээ. Хэрэв та хоёр дахь хэсгийг санаж байгаа бол масс нь аливаа бие махбодийн материаллаг биетийн зайлшгүй шинж чанар гэдгийг та мэдэж байгаа байх. Энэ нь тухайн объект руу хүч хэрэглэсэн тохиолдолд түүний гарал үүслийг үл харгалзан хэрхэн ажиллахыг харуулдаг.
Бүх биетүүд (Ньютоны хэлснээр) гадны хүч үйлчлэх үед хурдасдаг тул энэ хурдатгал хэр их болохыг масс тодорхойлдог. Илүү тодорхой жишээг авч үзье. Скутер, автобус хоёрыг төсөөлөөд үз дээ: хэрэв та тэдэнд яг ижил хүч хэрэглэвэл тэд өөр өөр хугацаанд өөр өөр хурдтай болно. Энэ бүхнийг таталцлын онолоор тайлбарладаг.
Масс ба таталцлын хооронд ямар хамааралтай вэ?
Хэрэв бид таталцлын тухай ярих юм бол энэ үзэгдлийн масс нь объектын хүч, хурдатгалтай холбоотой үүрэг гүйцэтгэдэгтэй харьцуулахад бүрэн эсрэг үүрэг гүйцэтгэдэг. Тэр бол өөрийгөө татах гол эх үүсвэр юм. Хэрэв та хоёр биеийг аваад эхний хоёроос ижил зайд байрладаг гурав дахь биетийг ямар хүчээр татаж байгааг харвал бүх хүчний харьцаа нь эхний хоёр биетийн массын харьцаатай тэнцүү байх болно. Тиймээс таталцлын хүч нь биеийн масстай шууд пропорциональ байна. 
Хэрэв бид Ньютоны 3-р хуулийг авч үзвэл тэр яг ижил зүйлийг хэлж байгааг харж болно. Таталцлын эх үүсвэрээс ижил зайд байрлах хоёр биед үйлчилдэг таталцлын хүч нь эдгээр объектын массаас шууд хамаардаг. Өдөр тутмын амьдралд бид гаригийн гадаргуу дээр биеийг татах хүчийг түүний жин гэж ярьдаг.
Зарим үр дүнг нэгтгэн дүгнэе. Тиймээс масс нь хүч ба хурдатгалтай нягт холбоотой. Үүний зэрэгцээ таталцал нь биед ямар хүчийг үзүүлэхийг тэр л тодорхойлдог.
Таталцлын талбар дахь биеийн хурдатгалын онцлог
Энэхүү гайхалтай хоёрдмол байдал нь ижил таталцлын талбарт огт өөр биетүүдийн хурдатгал тэнцүү байх шалтгаан болдог. Бид хоёр биетэй гэж бодъё. Аль нэгэнд нь z, нөгөөд нь Z массыг оноож өгье.Хоёулаа газар унасан бөгөөд тэнд чөлөөтэй унана.
Таталцлын хүчний харьцаа хэрхэн тодорхойлогддог вэ? Үүнийг хамгийн энгийн математикийн томъёогоор харуулав - z / Z. Энэ бол таталцлын хүчний үр дүнд тэдний авах хурдатгал нь яг адилхан байх болно. Энгийнээр хэлбэл, таталцлын талбар дахь биеийн хурдатгал нь түүний шинж чанараас ямар ч байдлаар хамаардаггүй.
Тайлбарласан тохиолдолд хурдатгал юунаас хамаардаг вэ?
Энэ нь зөвхөн (!) Энэ талбарыг бий болгож буй объектуудын масс, түүнчлэн орон зайн байрлалаас хамаарна. Таталцлын талбар дахь массын давхар үүрэг, янз бүрийн биетүүдийн адил хурдатгал нь харьцангуй удаан хугацаанд нээгдсэн. Эдгээр үзэгдлүүд нь дараахь нэрийг авсан: "Тэнцүү байдлын зарчим". Энэ нэр томъёо нь хурдатгал ба инерци нь ихэвчлэн тэнцүү (мэдээж тодорхой хэмжээгээр) байдгийг дахин нэг удаа онцолж байна.
ач холбогдлын талаар Г
Сургуулийн физикийн хичээлээс харахад манай гаригийн гадаргуу дээрх чөлөөт уналтын хурдатгал (Дэлхийн таталцал) 10 м / с² (мэдээж 9.8, гэхдээ энэ утгыг тооцоолоход хялбар болгох үүднээс ашигладаг) гэдгийг бид санаж байна. Тиймээс, хэрэв агаарын эсэргүүцлийг тооцохгүй бол (унах зай багатай, мэдэгдэхүйц өндөрт), бие нь 10 м / с хурдатгалын өсөлтийг олж авах үед үр нөлөөг бий болгоно. секунд тутамд. Ийнхүү байшингийн хоёр давхраас унасан ном нислэгийнхээ төгсгөлд 30-40 м/сек хурдтай хөдөлнө. Энгийнээр хэлбэл, 10 м/с бол дэлхийн доторх таталцлын "хурд" юм. 
Физик уран зохиолд таталцлын хурдатгал нь "g" үсгээр тэмдэглэгдсэн байдаг. Дэлхийн хэлбэр нь бөмбөрцөг гэхээсээ илүү тодорхой хэмжээгээр мандаринтай төстэй байдаг тул энэ хэмжигдэхүүний үнэ цэнэ нь түүний бүх бүс нутагт ижил байхаас хол байна. Тэгэхээр туйл дээр хурдатгал өндөр, өндөр уулын оройд багасдаг.
Уул уурхайн салбарт ч хүндийн хүч чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. үзэгдэл заримдаа маш их цаг хэмнэж чаддаг. Иймээс геологичид g-ийг хамгийн оновчтой тодорхойлоход онцгой анхаарал хандуулдаг, учир нь энэ нь ашигт малтмалын ордыг онцгой нарийвчлалтайгаар хайх, олох боломжийг олгодог. Дашрамд хэлэхэд, бидний авч үзсэн утга чухал үүрэг гүйцэтгэдэг таталцлын томъёо ямар харагддаг вэ? Тэр тэнд байна:
Анхаар! Энэ тохиолдолд таталцлын томьёо нь G-ээр "таталцлын тогтмол" гэсэн утгыг илэрхийлдэг бөгөөд үүний утгыг бид дээр аль хэдийн өгсөн.
Нэгэн цагт Ньютон дээрх зарчмуудыг томъёолсон. Тэрээр нэгдмэл байдал, нийтлэг байдлын аль алиныг нь төгс ойлгосон боловч энэ үзэгдлийн бүх талыг дүрсэлж чадаагүй юм. Энэ нэр хүндийг Альберт Эйнштейн хүртсэн бөгөөд тэрээр мөн адил тэгш байдлын зарчмыг тайлбарлаж чадсан юм. Хүн төрөлхтөн орон зай-цаг хугацааны тасралтгүй байдлын мөн чанарын тухай орчин үеийн ойлголттой болсон нь түүнд өртэй юм.
Харьцангуйн онол, Альберт Эйнштейний бүтээлүүд
Исаак Ньютоны үед лавлах цэгүүдийг орон зайн координатын систем дэх биеийн байрлалыг тогтоодог зарим төрлийн хатуу "саваа" хэлбэрээр дүрсэлж болно гэж үздэг байв. Үүний зэрэгцээ эдгээр координатыг тэмдэглэсэн бүх ажиглагчид нэг цаг хугацааны орон зайд байх болно гэж үзсэн. Тэр жилүүдэд энэ заалтыг маш тодорхой гэж үздэг байсан тул түүнийг эсэргүүцэх, нэмэлт оруулах оролдлого хийгдээгүй. Энэ нь ойлгомжтой, учир нь манай гаригийн дотор энэ дүрэмд ямар ч хазайлт байхгүй.
Хэрэв таамагласан цаг гэрлийн хурдаас хамаагүй удаан хөдөлж байвал хэмжилтийн нарийвчлал үнэхээр чухал болохыг Эйнштейн нотолсон. Энгийнээр хэлэхэд, гэрлийн хурдаас удаан хөдөлж буй нэг ажиглагч хоёр үйл явдлыг дагаж мөрдвөл тэр нь түүний хувьд нэгэн зэрэг тохиолдох болно. Үүний дагуу хоёр дахь ажиглагчийн хувьд? хурд нь ижил ба түүнээс дээш бол үйл явдал өөр өөр цаг үед тохиолдож болно.
Харин таталцлын хүч харьцангуйн онолтой ямар холбоотой вэ? Энэ асуудлыг нарийвчлан авч үзье.
Харьцангуй онол ба таталцлын хүчний хоорондын хамаарал
Сүүлийн жилүүдэд субатомын бөөмсийн салбарт асар олон тооны нээлтүүд хийгдсэн. Бидний ертөнцийг хуваах боломжгүй эцсийн бөөмсийг олох гэж байна гэсэн итгэл улам бүр нэмэгдсээр байна. Өнгөрсөн зуунд эсвэл бүр эрт нээгдсэн эдгээр үндсэн хүчнүүд манай орчлон ертөнцийн хамгийн жижиг "тоосго" хэрхэн нөлөөлж байгааг олж мэдэх шаардлагатай байгаа нь илүү чухал юм. Ялангуяа таталцлын мөн чанарыг хараахан тайлбарлаагүй байгаа нь сэтгэл дундуур байна.
Тийм ч учраас Ньютоны сонгодог механикийн "чадваргүй" байдлыг авч үзсэн талбарт тогтоосон Эйнштейний дараа судлаачид өмнө нь олж авсан өгөгдлүүдийг бүрэн эргэцүүлэн бодоход анхаарлаа хандуулав. Олон талаараа таталцлын хүч өөрөө шинэчлэгдсэн. Субатомын бөөмсийн түвшинд ямар түвшинд байна вэ? Энэ гайхалтай олон хэмжээст ертөнцөд ямар нэгэн утга учиртай юу?
Энгийн шийдэл үү?
Эхлээд олон хүн Ньютоны таталцал ба харьцангуйн онолын хоорондох зөрүүг электродинамикийн талбараас аналоги зурах замаар маш энгийнээр тайлбарлаж болно гэж таамаглаж байсан. Таталцлын орон нь соронзон мэт тархдаг гэж таамаглаж болох бөгөөд үүний дараа түүнийг селестиел биетүүдийн харилцан үйлчлэлийн "зуучлагч" гэж зарлаж, хуучин болон шинэ онолын хоорондын олон зөрчилтэй байдлыг тайлбарлаж болно. Баримт нь тухайн үед авч үзэж буй хүчний тархалтын харьцангуй хурд нь гэрлийн хурдаас хамаагүй бага байх болно. Тэгэхээр таталцал ба цаг хугацаа хэрхэн хамааралтай вэ?
Зарчмын хувьд, Эйнштейн өөрөө яг ийм үзэл бодол дээр суурилсан харьцангуй онолыг бараг л барьж чадсан бөгөөд зөвхөн нэг нөхцөл байдал түүний зорилгод саад болсон юм. Тухайн үеийн эрдэмтдийн хэн нь ч таталцлын "хурд"-ыг тодорхойлоход туслах ямар ч мэдээлэлгүй байв. Гэхдээ олны хөл хөдөлгөөнтэй холбоотой мэдээлэл их байсан. Мэдэгдэж байгаагаар тэд хүчирхэг таталцлын талбайн нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн эх үүсвэр байсан.
Өндөр хурд нь биеийн массад хүчтэй нөлөөлдөг бөгөөд энэ нь хурд ба цэнэгийн харилцан үйлчлэлтэй огт адилгүй. Хурд өндөр байх тусам биеийн масс их болно. Асуудал нь гэрлийн хурд эсвэл түүнээс дээш хурдтай хөдөлгөөн хийх тохиолдолд сүүлчийн утга автоматаар хязгааргүй болно. Тиймээс Эйнштейн таталцал биш, харин тензорын талбар байдаг бөгөөд үүнийг тайлбарлахад өөр олон хувьсагчийг ашиглах ёстой гэж дүгнэжээ.
Түүний дагалдагчид таталцал ба цаг хугацаа нь бараг хамааралгүй гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. Баримт нь энэ тензорын талбар өөрөө орон зайд үйлчилж чаддаг боловч цаг хугацаанд нөлөөлөх чадваргүй байдаг. Гэсэн хэдий ч орчин үеийн гайхалтай физикч Стивен Хокинг өөр үзэл бодолтой байдаг. Гэхдээ энэ бол огт өөр түүх ...
