Forca e gravitetit

Jo vetëm më misteriozët forcat e natyrës por edhe më të fuqishmit.

Njeriu në rrugën e përparimit

Historikisht, ka qenë njerëzore ndërsa ecni përpara rrugët e përparimit zotëroi forcat gjithnjë e më të fuqishme të natyrës. Ai filloi kur nuk kishte asgjë tjetër përveç një shkop në grusht dhe forcën e tij fizike.

Por ai ishte i urtë dhe i solli në shërbim forcën fizike të kafshëve, duke i bërë ato shtëpiake. Kali shpejtoi vrapimin e tij, deveja e bëri shkretëtirën të kalueshme, elefanti xhunglën moçalore. Por forcat fizike edhe të kafshëve më të forta janë jashtëzakonisht të vogla në krahasim me forcat e natyrës.

Personi i parë nënshtroi elementin e zjarrit, por vetëm në versionet e tij më të dobësuara. Fillimisht - për shumë shekuj - ai përdori vetëm dru si lëndë djegëse - një lloj karburanti me energji shumë të ulët. Disi më vonë, ai mësoi të përdorte energjinë e erës nga ky burim energjie, një burrë ngriti krahun e bardhë të velit në ajër - dhe një anije e lehtë fluturoi si një zog mbi valë.

Varkë me vela mbi dallgë

Ai ekspozoi tehet e mullirit të erës ndaj rrëmbyesve të erës - dhe gurët e rëndë të gurëve të mullirit u rrotulluan, goditësit e drithërave u tundën. Por është e qartë për të gjithë se energjia e avionëve ajror është larg nga përqendrimi. Për më tepër, si vela ashtu edhe mulliri me erë kishin frikë nga fryrjet e erës: stuhia grisi velat dhe fundosi anijet, stuhia theu krahët dhe përmbysi mullinjtë.

Edhe më vonë, njeriu filloi të pushtojë ujin që rrjedh. Rrota nuk është vetëm pajisja më primitive e aftë për të kthyer energjinë e ujit në lëvizje rrotulluese, por edhe më e pafuqishmja në krahasim me ato të ndryshme.

Njeriu po lëvizte përpara në shkallët e përparimit dhe kishte nevojë për gjithnjë e më shumë energji.
Ai filloi të përdorë lloje të reja të karburantit - tashmë kalimi në djegien e qymyrit rriti intensitetin e energjisë së një kilogrami karburant nga 2500 kcal në 7000 kcal - pothuajse tre herë. Pastaj erdhi koha për naftë dhe gaz. Përsëri, përmbajtja energjetike e çdo kilogrami lëndë djegëse fosile u rrit me një e gjysmë deri në dy herë.

Motorët me avull u zëvendësuan nga turbinat me avull; rrotat e mullirit u zëvendësuan me turbina hidraulike. Pastaj burri zgjati dorën drejt atomit të uraniumit të zbërthyer. Sidoqoftë, përdorimi i parë i një lloji të ri energjie pati pasoja tragjike - flaka bërthamore e Hiroshimës në vitin 1945 dogji 70 mijë zemra njerëzore brenda pak minutash.

Në vitin 1954, termocentrali i parë bërthamor sovjetik në botë hyri në punë, duke e kthyer fuqinë e uraniumit në fuqinë rrezatuese të rrymës elektrike. Dhe duhet theksuar se një kilogram uranium përmban dy milionë herë më shumë energji se një kilogram naftë më e mirë.

Ishte një zjarr thelbësisht i ri, i cili mund të quhej fizik, sepse ishin fizikanët ata që studiuan proceset që çuan në lindjen e sasive të tilla përrallore të energjisë.
Uraniumi nuk është karburanti i vetëm bërthamor. Një lloj karburanti më i fuqishëm tashmë është duke u përdorur - izotopet e hidrogjenit.

Fatkeqësisht, njeriu ende nuk ka mundur të nënshtrojë flakën bërthamore hidrogjen-helium. Ai di të ndezë për një moment zjarrin e tij gjithëpërfshirës, ​​duke i vënë flakën reagimit në një bombë hidrogjeni me një shpërthim të një shpërthimi uraniumi. Por gjithnjë e më afër, shkencëtarët shohin një reaktor hidrogjeni, i cili do të gjenerojë një rrymë elektrike si rezultat i shkrirjes së bërthamave të izotopeve të hidrogjenit në bërthamat e heliumit.

Përsëri, sasia e energjisë që një person mund të marrë nga çdo kilogram karburant do të rritet pothuajse dhjetëfish. Por a do të jetë ky hap i fundit në historinë e ardhshme të fuqisë njerëzore mbi forcat e natyrës?

Jo! Përpara - zotërimi i formës gravitacionale të energjisë. Nga natyra është paketuar edhe më me kujdes sesa energjia e shkrirjes hidrogjen-helium. Sot është forma më e përqendruar e energjisë që një person madje mund ta hamendësojë.

Asgjë më tej nuk është ende e dukshme atje, përtej avantazhit të fundit të shkencës. Dhe megjithëse mund të themi me besim se termocentralet do të funksionojnë për një person, duke përpunuar energjinë gravitacionale në rrymë elektrike (ose ndoshta në një rrymë gazi që fluturon nga një hundë e motorit reaktiv, ose në transformimin e planifikuar të atomeve të kudondodhura të silikonit dhe oksigjenit në atomet e metaleve ultra të rralla), ende nuk mund të themi asgjë për detajet e një termocentrali të tillë (motor rakete, reaktor fizik).

Forca e gravitetit universal në origjinën e lindjes së galaktikave

Forca e gravitetit universal është në origjinën e lindjes së galaktikave nga materia parayjore, siç është i bindur akademiku V.A. Ambartsumyan. Ajo gjithashtu shuan yjet që kanë djegur kohën e tyre, pasi kanë shpenzuar karburantin yjor që u është caktuar në lindje.

Po, shikoni përreth: gjithçka në Tokë kontrollohet kryesisht nga kjo forcë.

Është ajo që përcakton strukturën me shtresa të planetit tonë - alternimin e litosferës, hidrosferës dhe atmosferës. Është ajo që mban një shtresë të trashë gazrash ajri, në fund të së cilës dhe falë së cilës ekzistojmë të gjithë.

Nëse nuk do të kishte graviteti, Toka do të dilte menjëherë nga orbita e saj rreth Diellit dhe vetë globi do të shpërbëhej, i copëtuar nga forcat centrifugale. Është e vështirë të gjesh diçka që nuk do të ishte, në një shkallë apo në një tjetër, të varur nga forca e gravitetit universal.

Sigurisht, filozofët e lashtë, njerëz shumë vëzhgues, nuk mund të mos vinin re se një gur i hedhur lart kthehet gjithmonë. Platoni në shekullin e IV para Krishtit e shpjegoi këtë me faktin se të gjitha substancat e universit priren aty ku përqendrohen shumica e substancave të ngjashme: një gur i hedhur bie në tokë ose shkon në fund, uji i derdhur depërton në pellgun më të afërt ose në një lumë që shkon drejt detit, tymi i zjarrit vërshon te retë e afërta.

Një student i Platonit, Aristoteli, sqaroi se të gjithë trupat kanë veti të veçanta të peshës dhe lehtësisë. Trupat e rëndë - gurë, metale - nxitojnë në qendër të universit, drita - zjarri, tymi, avujt - në periferi. Kjo hipotezë, e cila shpjegon disa nga fenomenet që lidhen me forcën e gravitetit universal, ekziston për më shumë se 2 mijë vjet.

Shkencëtarët për forcën e gravitetit

Ndoshta i pari që ngriti pyetjen e forca e gravitetit vërtet shkencor, ishte gjeniu i Rilindjes - Leonardo da Vinci. Leonardo shpalli se graviteti është karakteristik jo vetëm për Tokën, se ka shumë qendra graviteti. Dhe ai gjithashtu sugjeroi që forca e gravitetit varet nga distanca në qendrën e gravitetit.

Punimet e Kopernikut, Galileos, Keplerit, Robert Hooke e afruan gjithnjë e më shumë idenë e ligjit të gravitetit universal, por në formulimin e tij përfundimtar ky ligj lidhet përgjithmonë me emrin e Isaac Njutonit.

Isak Njutoni mbi forcën e gravitetit

Lindur më 4 janar 1643. Ai u diplomua në Universitetin e Kembrixhit, u bë bachelor, pastaj - master i shkencës.

Gjithçka që vijon është një pasuri e pafundme veprash shkencore. Por vepra e tij kryesore është "Parimet Matematikore të Filozofisë Natyrore", botuar në 1687 dhe zakonisht quhet thjesht "Fillime". Pikërisht në to formulohet e madhja. Ndoshta të gjithë e mbajnë mend nga shkolla e mesme.

Të gjithë trupat tërhiqen nga njëri-tjetri me një forcë që është drejtpërdrejt proporcionale me produktin e masave të këtyre trupave dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës midis tyre ...

Disa dispozita të këtij formulimi mund të parashikoheshin nga paraardhësit e Njutonit, por ai ende nuk i është dhënë askujt në tërësi. Gjeniu i Njutonit ishte i nevojshëm për të mbledhur këto fragmente në një tërësi të vetme, në mënyrë që të përhapte tërheqjen e Tokës drejt Hënës, dhe Diellit - në të gjithë sistemin planetar.

Nga ligji i gravitetit universal, Njutoni nxori të gjitha ligjet e lëvizjes së planetëve, të zbuluar më parë nga Kepleri. Ato ishin thjesht pasojat e saj. Për më tepër, Njutoni tregoi se jo vetëm ligjet e Keplerit, por edhe devijimet nga këto ligje (në botën e tre ose më shumë trupave) janë rezultat i gravitacionit universal ... Ky ishte një triumf i madh i shkencës.

Dukej se më në fund u zbulua dhe u përshkrua matematikisht forca kryesore e natyrës, e cila lëviz botët, forca së cilës i nënshtrohen molekulat e ajrit, mollëve dhe Diellit. Giant, pa masë i madh ishte hapi i ndërmarrë nga Njutoni.

Popullarizuesi i parë i veprës së një shkencëtari të shkëlqyer, shkrimtari francez Francois Marie Arouet, me famë botërore me pseudonimin Voltaire, tha se Njutoni papritmas mendoi ekzistencën e një ligji të quajtur pas tij kur shikoi një mollë që binte.

Vetë Njutoni nuk e përmendi kurrë këtë mollë. Dhe vështirë se ia vlen të humbim kohë sot për përgënjeshtrimin e kësaj legjende të bukur. Dhe, me sa duket, Njutoni arriti të kuptonte fuqinë e madhe të natyrës me arsyetim logjik. Ka të ngjarë që ajo të jetë përfshirë në kapitullin përkatës të "Fillimeve".

Forca e gravitetit ndikon në fluturimin e bërthamës

Le të supozojmë se në një mal shumë të lartë, aq të lartë sa maja e tij tashmë është jashtë atmosferës, ne kemi ngritur një artileri gjigante. Futa e saj u vendos rreptësisht paralel me sipërfaqen e globit dhe u shkrep. Duke përshkruar harkun bërthama bie në tokë.

Ne rrisim ngarkesën, përmirësojmë cilësinë e barutit, në një mënyrë ose në një tjetër bëjmë që bërthama të lëvizë me një shpejtësi më të madhe pas goditjes tjetër. Harku i përshkruar nga bërthama bëhet më i sheshtë. Bërthama bie shumë më larg nga rrëza e malit tonë.

Ne gjithashtu rrisim ngarkesën dhe gjuajmë. Bërthama fluturon përgjatë një trajektoreje kaq të butë sa që zbret paralelisht me sipërfaqen e globit. Bërthama nuk mund të bjerë më në Tokë: me të njëjtën shpejtësi me të cilën bie, Toka ikën nga poshtë saj. Dhe, duke përshkruar unazën rreth planetit tonë, thelbi kthehet në pikën e nisjes.

Arma mund të hiqet ndërkohë. Në fund të fundit, fluturimi i bërthamës rreth globit do të zgjasë më shumë se një orë. Dhe pastaj bërthama do të fshijë me shpejtësi majën e malit dhe do të shkojë në një rreth të ri rreth Tokës. Bie, nëse, siç ramë dakord, bërthama nuk përjeton asnjë rezistencë ajri, nuk do të jetë kurrë në gjendje.

Shpejtësia bazë për këtë duhet të jetë afër 8 km/sek. Dhe nëse rritni shpejtësinë e fluturimit të bërthamës? Fillimisht do të fluturojë në një hark, më të butë se lakimi i sipërfaqes së tokës dhe do të fillojë të largohet nga Toka. Në të njëjtën kohë, shpejtësia e saj nën ndikimin e gravitetit të Tokës do të ulet.

Dhe, më në fund, duke u kthyer, do të fillojë, si të thuash, të bjerë përsëri në Tokë, por do të fluturojë pranë saj dhe nuk do të përfundojë më një rreth, por një elips. Bërthama do të lëvizë rreth Tokës në të njëjtën mënyrë siç lëviz Toka rreth Diellit, domethënë, përgjatë një elipsi, në një nga fokuset e së cilës do të vendoset qendra e planetit tonë.

Nëse rrisim më tej shpejtësinë fillestare të bërthamës, elipsa do të rezultojë të jetë më e shtrirë. Është e mundur të shtrihet kjo elipsë në atë mënyrë që bërthama të arrijë në orbitën hënore ose edhe shumë më tej. Por derisa shpejtësia fillestare e kësaj bërthame të kalojë 11.2 km/s, ajo do të mbetet një satelit i Tokës.

Bërthama, e cila mori një shpejtësi prej mbi 11.2 km / s kur u shkrep, do të fluturojë përgjithmonë larg nga Toka përgjatë një trajektoreje parabolike. Nëse një elipsë është një kurbë e mbyllur, atëherë një parabolë është një kurbë që ka dy degë që shkojnë në pafundësi. Duke lëvizur përgjatë një elipsi, pa marrë parasysh sa e zgjatur mund të jetë, ne në mënyrë të pashmangshme do të kthehemi sistematikisht në pikën e fillimit. Duke lëvizur përgjatë një parabole, ne nuk do të kthehemi kurrë në pikën e fillimit.

Por, pasi u largua nga Toka me këtë shpejtësi, bërthama nuk do të jetë ende në gjendje të fluturojë në pafundësi. Graviteti i fuqishëm i Diellit do të përkulë trajektoren e fluturimit të tij, do të mbyllet rreth vetes si trajektorja e një planeti. Bërthama do të bëhet motra e Tokës, një planet i vogël në familjen tonë të planetëve.

Për të drejtuar bërthamën jashtë sistemit planetar, për të kapërcyer tërheqjen diellore, është e nevojshme t'i tregoni një shpejtësi prej më shumë se 16.7 km / s dhe ta drejtoni atë në mënyrë që shpejtësia e lëvizjes së vetë Tokës t'i shtohet kësaj shpejtësie. .

Një shpejtësi prej rreth 8 km / s (kjo shpejtësi varet nga lartësia e malit nga i cili gjuan arma jonë) quhet shpejtësi rrethore, shpejtësitë nga 8 në 11.2 km / s janë eliptike, nga 11.2 në 16.7 km / s janë parabolike, dhe mbi këtë numër - shpejtësi çliruese.

Këtu duhet shtuar se vlerat e dhëna të këtyre shpejtësive vlejnë vetëm për Tokën. Nëse do të jetonim në Mars, shpejtësia rrethore do të ishte shumë më e lehtë për ne për të arritur - është vetëm rreth 3.6 km / s atje, dhe shpejtësia parabolike është vetëm pak më shumë se 5 km / s.

Nga ana tjetër, do të ishte shumë më e vështirë për të dërguar bërthamën në një fluturim hapësinor nga Jupiteri sesa nga Toka: shpejtësia rrethore në këtë planet është 42.2 km / s, dhe shpejtësia parabolike është madje 61.8 km / s!

Do të ishte më e vështirë për banorët e Diellit të largoheshin nga bota e tyre (nëse, sigurisht, një gjë e tillë mund të ekzistonte). Shpejtësia rrethore e këtij gjiganti duhet të jetë 437.6, dhe shpejtësia e ndarjes - 618.8 km / s!

Kështu që Njutoni në fund të shekullit të 17-të, njëqind vjet përpara fluturimit të parë të balonës së nxehtë të mbushur me ajër të ngrohtë nga vëllezërit Montgolfier, dyqind vjet përpara fluturimeve të para të aeroplanit të vëllezërve Wright, dhe pothuajse një çerek e një mijëvjeçari para ngritjes së raketave të para të lëngshme, treguan rrugën drejt qiellit për satelitët dhe anijet kozmike.

Forca e gravitetit është e natyrshme në çdo sferë

Duke përdorur ligji i gravitetit u zbuluan planetë të panjohur, u krijuan hipoteza kozmogonike të origjinës së sistemit diellor. Forca kryesore e natyrës, e cila kontrollon yjet, planetët, mollët në kopsht dhe molekulat e gazit në atmosferë, është zbuluar dhe përshkruar matematikisht.

Por ne nuk e dimë mekanizmin e gravitetit universal. Graviteti Njutonian nuk shpjegon, por paraqet vizualisht gjendjen aktuale të lëvizjes planetare.

Ne nuk e dimë se çfarë e shkakton ndërveprimin e të gjithë trupave të Universit. Dhe nuk mund të thuhet se Njutoni nuk ishte i interesuar për këtë arsye. Për shumë vite ai mendoi mbi mekanizmin e tij të mundshëm.

Nga rruga, kjo është me të vërtetë një fuqi jashtëzakonisht misterioze. Një forcë që manifestohet në qindra miliona kilometra hapësirë, pa asnjë formacion material në shikim të parë, me ndihmën e së cilës mund të shpjegohet transferimi i ndërveprimit.

Hipotezat e Njutonit

Dhe Njutoni iu drejtua hipoteza për ekzistencën e një eteri të caktuar që gjoja mbush të gjithë Universin. Në 1675, ai shpjegoi tërheqjen ndaj Tokës me faktin se eteri që mbush të gjithë Universin nxiton në qendër të Tokës në rrjedha të vazhdueshme, duke kapur të gjitha objektet në këtë lëvizje dhe duke krijuar një forcë gravitacionale. E njëjta rrjedhë eterit nxiton drejt Diellit dhe, duke tërhequr zvarrë planetët, kometat, siguron trajektoret e tyre eliptike...

Nuk ishte një hipotezë shumë bindëse, megjithëse absolutisht matematikisht logjike. Por tani, në 1679, Njutoni krijoi një hipotezë të re që shpjegon mekanizmin e gravitetit. Këtë herë ai i jep eterit vetinë që të ketë një përqendrim të ndryshëm pranë planetëve dhe larg tyre. Sa më larg nga qendra e planetit, aq më i dendur supozohet se është eteri. Dhe ka vetinë e shtrydhjes së të gjithë trupave materialë nga shtresat e tyre më të dendura në ato më pak të dendura. Dhe të gjithë trupat janë shtrydhur në sipërfaqen e Tokës.

Në 1706, Njutoni mohon ashpër ekzistencën e eterit. Në 1717 ai i kthehet përsëri hipotezës së shtrydhjes së eterit.

Truri i zgjuar i Njutonit luftoi për zgjidhjen e misterit të madh dhe nuk e gjeti atë. Kjo shpjegon një hedhje kaq të mprehtë nga njëra anë në tjetrën. Njutoni thoshte:

Unë nuk bëj hipoteza.

Dhe megjithëse, siç kemi mundur vetëm të verifikojmë, kjo nuk është plotësisht e vërtetë, mund të themi patjetër diçka tjetër: Njutoni ishte në gjendje të dallonte qartë gjërat që janë të padiskutueshme nga hipotezat e paqëndrueshme dhe të diskutueshme. Dhe në Elementet ekziston një formulë e ligjit të madh, por nuk ka asnjë përpjekje për të shpjeguar mekanizmin e tij.
Fizikani i madh ia la trashëgim këtë gjëegjëzë njeriut të së ardhmes. Ai vdiq në 1727.
Nuk është zgjidhur as sot.

Diskutimi për thelbin fizik të ligjit të Njutonit zgjati dy shekuj. Dhe ndoshta ky diskutim nuk do të kishte të bënte me thelbin e ligjit, nëse ai do t'i përgjigjej saktësisht të gjitha pyetjeve që i drejtohen.

Por fakti është se me kalimin e kohës doli se ky ligj nuk është universal. Se ka raste kur ai nuk mund të shpjegojë këtë apo atë fenomen. Le të japim shembuj.

Forca e gravitetit në llogaritjet e Seeliger

E para prej tyre është paradoksi i Seeliger-it. Duke e konsideruar Universin të pafund dhe të mbushur në mënyrë uniforme me materie, Seeliger u përpoq të llogariste, sipas ligjit të Njutonit, forcën gravitacionale universale të krijuar nga e gjithë masa pafundësisht e madhe e Universit të pafund në një pikë në të.

Nuk ishte një detyrë e lehtë nga pikëpamja e matematikës së pastër. Duke kapërcyer të gjitha vështirësitë e transformimeve më komplekse, Seeliger zbuloi se forca e dëshiruar e gravitetit universal është proporcionale me rrezen e Universit. Dhe meqenëse kjo rreze është e barabartë me pafundësinë, atëherë forca gravitacionale duhet të jetë pafundësisht e madhe. Megjithatë, ne nuk e shohim këtë në praktikë. Kjo do të thotë se ligji i gravitetit universal nuk zbatohet për të gjithë universin.

Megjithatë, shpjegime të tjera për paradoksin janë gjithashtu të mundshme. Për shembull, mund të supozojmë se materia nuk e mbush në mënyrë të barabartë të gjithë Universin, por dendësia e saj zvogëlohet gradualisht dhe, më në fund, diku shumë larg nuk ka fare lëndë. Por të imagjinosh një tablo të tillë do të thotë të pranosh mundësinë e ekzistencës së hapësirës pa materie, gjë që përgjithësisht është absurde.

Mund të supozojmë se forca e gravitetit dobësohet më shpejt se sa rritet katrori i distancës. Por kjo vë në dyshim harmoninë befasuese të ligjit të Njutonit. Jo, dhe ky shpjegim nuk i kënaqi shkencëtarët. Paradoksi mbeti paradoks.

Vëzhgimet e lëvizjes së Mërkurit

Një fakt tjetër, veprimin e forcës së gravitetit universal, i pashpjeguar nga ligji i Njutonit, solli vëzhgimi i lëvizjes së Mërkurit- më afër planetit. Llogaritjet e sakta sipas ligjit të Njutonit treguan se perehelion - pika e elipsës përgjatë së cilës Mërkuri lëviz më afër Diellit - duhet të zhvendoset me 531 sekonda hark në 100 vjet.

Dhe astronomët kanë zbuluar se kjo zhvendosje është e barabartë me 573 sekonda me hark. Ky tepricë - 42 sekonda hark - gjithashtu nuk mund të shpjegohej nga shkencëtarët, duke përdorur vetëm formula që dalin nga ligji i Njutonit.

Ai shpjegoi si paradoksin e Seeliger-it, ashtu edhe zhvendosjen e perhelionit të Merkurit, dhe shumë fenomene të tjera paradoksale dhe fakte të pashpjegueshme. Albert Einstein, një nga fizikantët më të mëdhenj, nëse jo më i madhi i të gjitha kohërave. Ndër gjërat e vogla të bezdisshme ishte pyetja e erë eterike.

Eksperimentet nga Albert Michelson

Dukej se kjo pyetje nuk kishte të bënte drejtpërdrejt me problemin e gravitetit. Ai lidhej me optikën, me dritën. Më saktësisht, për përcaktimin e shpejtësisë së tij.

Astronomi danez ishte i pari që përcaktoi shpejtësinë e dritës. Olaf Remer duke parë eklipsin e hënave të Jupiterit. Kjo ndodhi qysh në vitin 1675.

fizikan amerikan Albert Michelson në fund të shekullit të 18-të, ai kreu një sërë përcaktimesh të shpejtësisë së dritës në kushte tokësore, duke përdorur aparatin që kishte projektuar.

Në vitin 1927, ai dha shpejtësinë e dritës si 299796 + 4 km/s, që ishte një saktësi e shkëlqyer për ato kohë. Por thelbi i çështjes është ndryshe. Në 1880 ai vendosi të hetojë erën eterike. Ai donte të vërtetonte më në fund ekzistencën e atij eteri, me praninë e të cilit ata u përpoqën të shpjegonin si transmetimin e ndërveprimit gravitacional ashtu edhe transmetimin e valëve të dritës.

Michelson ishte ndoshta eksperimentuesi më i shquar i kohës së tij. Ai kishte pajisje të shkëlqyera. Dhe ai ishte pothuajse i sigurt për sukses.

Thelbi i përvojës

Një eksperiencë u konceptua kështu. Toka lëviz në orbitën e saj me një shpejtësi prej rreth 30 km/sek.. Lëviz nëpër ajër. Kjo do të thotë se shpejtësia e dritës nga një burim që është përpara marrësit në raport me lëvizjen e Tokës duhet të jetë më i madh se nga një burim që është në anën tjetër. Në rastin e parë, shpejtësia e erës eterike duhet t'i shtohet shpejtësisë së dritës; në rastin e dytë, shpejtësia e dritës duhet të ulet me këtë vlerë.

Ai e ndau rrezen në dy rrjedha të barabarta dhe i drejtoi në drejtime pingule reciproke: përgjatë meridianit dhe përgjatë paraleles. Të reflektuara nga pasqyrat, rrezet u kthyen. Nëse rrezja që shkon përgjatë paraleles do të përjetonte ndikimin e erës eterike, kur do t'i shtohej rrezes meridional, duhet të kishin lindur skajet e ndërhyrjes, valët e dy trarëve do të ishin zhvendosur në fazë.

Megjithatë, ishte e vështirë për Michelson të matë shtigjet e të dy rrezeve me një saktësi kaq të madhe, në mënyrë që ato të ishin saktësisht të njëjta. Prandaj, ai e ndërtoi aparatin në mënyrë që të mos kishte skaje ndërhyrjeje, dhe më pas e ktheu atë 90 gradë.

Trau meridional u bë gjerësor dhe anasjelltas. Nëse fryn erë eterike, nën okular duhet të shfaqen vija të zeza dhe të lehta! Por ata nuk ishin. Ndoshta, kur e kthente pajisjen, shkencëtari e lëvizi atë.

E vendosi në mesditë dhe e rregulloi. Në fund të fundit, përveç faktit se, ai gjithashtu rrotullohet rreth një boshti. Dhe për këtë arsye, në periudha të ndryshme të ditës, rreze gjerësore zë një pozicion të ndryshëm në krahasim me erën eterike që vjen. Tani, kur aparati është rreptësisht i palëvizshëm, mund të bindet për saktësinë e eksperimentit.

Sërish nuk pati skaje ndërhyrjeje. Eksperimenti u krye shumë herë dhe Michelson dhe bashkë me të të gjithë fizikantët e asaj kohe u mahnitën. Era eterike nuk u zbulua! Drita udhëtoi në të gjitha drejtimet me të njëjtën shpejtësi!

Askush nuk ka mundur ta shpjegojë këtë. Michelson përsëriti eksperimentin përsëri dhe përsëri, përmirësoi pajisjet dhe më në fund arriti një saktësi matjeje pothuajse të jashtëzakonshme, një renditje me madhësi më të madhe se sa ishte e nevojshme për suksesin e eksperimentit. Dhe përsëri asgjë!

Eksperimentet nga Albert Einstein

Hapi tjetër i madh në njohja e forcës së gravitetit bëri Albert Einstein.
Albert Ajnshtajni u pyet një herë:

Si arritët në teorinë tuaj speciale të relativitetit? Në çfarë rrethanash ju lindi një ide e shkëlqyer? Shkencëtari u përgjigj: “Gjithmonë më është dukur se kështu është.

Ndoshta ai nuk donte të ishte i sinqertë, mbase donte të hiqte qafe bashkëbiseduesin e bezdisshëm. Por është e vështirë të imagjinohet se ideja e Ajnshtajnit për lidhjet midis kohës, hapësirës dhe shpejtësisë ishte e lindur.

Jo, sigurisht, në fillim kishte një prerje, e ndritshme si rrufeja. Pastaj filloi zhvillimi. Jo, nuk ka kontradikta me fenomenet e njohura. Dhe pastaj u shfaqën ato pesë faqe plot formula, të cilat u botuan në një ditar fizik. Faqe që hapën një epokë të re në fizikë.

Imagjinoni një anije kozmike që fluturon nëpër hapësirë. Ne do t'ju paralajmërojmë menjëherë: anija yll është shumë e veçantë, lloji për të cilin nuk keni lexuar në tregimet fantashkencë. Gjatësia e saj është 300 mijë kilometra, dhe shpejtësia e saj është, le të themi, 240 mijë km / s. Dhe kjo anije kozmike kalon pranë një prej platformave të ndërmjetme në hapësirë, pa u ndalur në të. Me shpejtësi të plotë.

Një nga pasagjerët qëndron në kuvertën e anijes me një orë. Dhe unë dhe ti, lexues, jemi duke qëndruar në një platformë - gjatësia e saj duhet të korrespondojë me madhësinë e një anijeje star, domethënë 300 mijë kilometra, përndryshe nuk do të jetë në gjendje të ngjitet në të. Dhe ne gjithashtu kemi një orë në duar.

Vëmë re se në momentin kur harku i anijes yll kapi skajin e pasmë të platformës sonë, një fener ndezi mbi të, duke ndriçuar hapësirën që e rrethonte. Një sekondë më vonë, një rreze drite arriti në skajin e përparmë të platformës sonë. Ne nuk dyshojmë për këtë, sepse e dimë shpejtësinë e dritës dhe kemi arritur të përcaktojmë saktësisht momentin përkatës të orës. Dhe në një anije ylli ...

Por edhe ylli i anijes fluturoi drejt rrezes së dritës. Dhe ne pamë me siguri se drita ndriçoi ashpërsinë e saj në momentin kur ishte diku afër mesit të platformës. Pamë patjetër që rrezja e dritës nuk mbulonte 300 mijë kilometra nga harku deri në skajin e anijes.

Por pasagjerët në kuvertën e anijes janë të sigurt për diçka tjetër. Ata janë të sigurt se rrezja e tyre mbuloi të gjithë distancën nga harku në sternë prej 300 mijë kilometrash. Në fund të fundit, ai kaloi një sekondë të tërë për të. Ata, gjithashtu, e regjistruan absolutisht me saktësi në orët e tyre. Dhe si mund të ishte ndryshe: në fund të fundit, shpejtësia e dritës nuk varet nga shpejtësia e burimit ...

Si keshtu? Ne shohim një gjë nga një platformë fikse, dhe një tjetër tek ata në kuvertën e një anijeje yjesh? Per Cfarë bëhet fjalë?

Teoria e relativitetit të Ajnshtajnit

Duhet të theksohet menjëherë: Teoria e relativitetit të Ajnshtajnit në shikim të parë, absolutisht kundërshton idenë tonë të vendosur për strukturën e botës. Mund të themi se bie ndesh edhe me sensin e shëndoshë, siç jemi mësuar ta paraqesim. Kjo ka ndodhur shumë herë në historinë e shkencës.

Por zbulimi i sfericitetit të Tokës ishte në kundërshtim me sensin e përbashkët. Si mund të jetojnë njerëzit në anën e kundërt dhe të mos bien në humnerë?

Për ne, sfericiteti i Tokës është një fakt i padyshimtë, dhe nga pikëpamja e sensit të përbashkët, çdo supozim tjetër është i pakuptimtë dhe i egër. Por tërhiquni nga koha juaj, imagjinoni shfaqjen e parë të kësaj ideje dhe do të kuptoni se sa e vështirë do të ishte ta pranonit atë.

Epo, a ishte më e lehtë të pranoje se Toka nuk është e palëvizshme, por fluturon përgjatë trajektores së saj dhjetëra herë më shpejt se një top?

Të gjitha këto ishin gërmadha të arsyes së shëndoshë. Prandaj, fizikantët modernë nuk i referohen kurrë asaj.

Tani kthehemi te teoria speciale e relativitetit. Bota e njohu për herë të parë në vitin 1905 nga një artikull i nënshkruar nga një emër pak i njohur - Albert Einstein. Dhe ai ishte vetëm 26 vjeç në atë kohë.

Ajnshtajni bëri një supozim shumë të thjeshtë dhe logjik nga ky paradoks: nga këndvështrimi i një vëzhguesi në platformë, ka kaluar më pak kohë në një makinë në lëvizje sesa ka matur ora juaj e dorës. Në makinë, kalimi i kohës u ngadalësua në krahasim me kohën në platformën e palëvizshme.

Nga ky supozim rrjedhin logjikisht gjëra mjaft të mahnitshme. Rezultoi se një person që udhëton për në punë në një tramvaj, në krahasim me një këmbësor që shkon në të njëjtën mënyrë, jo vetëm që kursen kohë për shkak të shpejtësisë, por i shkon edhe më ngadalë.

Sidoqoftë, mos u përpiqni të ruani rininë e përjetshme në këtë mënyrë: edhe nëse bëheni shofer karroce dhe kaloni një të tretën e jetës tuaj në një tramvaj, në 30 vjet do të fitoni vështirë se një e milionta e sekondës. Në mënyrë që fitimi në kohë të bëhet i dukshëm, është e nevojshme të lëvizni me një shpejtësi afër shpejtësisë së dritës.

Rezulton se rritja e shpejtësisë së trupave reflektohet në masën e tyre. Sa më afër shpejtësisë së një trupi me shpejtësinë e dritës, aq më e madhe është masa e tij. Me shpejtësinë e një trupi të barabartë me shpejtësinë e dritës, masa e tij është e barabartë me pafundësinë, domethënë është më e madhe se masa e Tokës, Diellit, Galaktikës, gjithë universit tonë... Ja sa masë mund të përqendrohet në një kalldrëm të thjeshtë, duke e përshpejtuar atë në shpejtësi
Sveta!

Kjo imponon një kufizim që nuk lejon asnjë trup material të zhvillojë një shpejtësi të barabartë me shpejtësinë e dritës. Në fund të fundit, ndërsa masa rritet, bëhet gjithnjë e më e vështirë për ta shpërndarë atë. Dhe një masë e pafundme nuk mund të lëvizet nga asnjë forcë.

Megjithatë, natyra ka bërë një përjashtim shumë të rëndësishëm nga ky ligj për një klasë të tërë grimcash. Për shembull, për fotonet. Ata mund të lëvizin me shpejtësinë e dritës. Më saktësisht, ata nuk mund të lëvizin me asnjë shpejtësi tjetër. Është e paimagjinueshme të imagjinohet një foton i palëvizshëm.

Kur është i palëvizshëm, ai nuk ka masë. Gjithashtu, neutrinot nuk kanë një masë pushimi, dhe ata janë gjithashtu të dënuar për një fluturim të përjetshëm të pakufizuar nëpër hapësirë ​​me shpejtësinë maksimale të mundshme në Universin tonë, pa kapërcyer dritën dhe pa ecur me të.

A nuk është e vërtetë se secila nga pasojat e teorisë speciale të relativitetit të renditur nga ne është befasuese, paradoksale! Dhe secila, natyrisht, është në kundërshtim me "logjikën e shëndoshë"!

Por ja çfarë është interesante: jo në formën e tij konkrete, por si një pozicion i gjerë filozofik, të gjitha këto pasoja mahnitëse u parashikuan nga themeluesit e materializmit dialektik. Çfarë thonë këto implikime? Rreth lidhjeve që ndërlidhin energjinë dhe masën, masën dhe shpejtësinë, shpejtësinë dhe kohën, shpejtësinë dhe gjatësinë e një objekti në lëvizje…

Zbulimi i ndërvarësisë së Ajnshtajnit, si çimentoja (më shumë :), duke lidhur së bashku përforcimin ose gurët e themelit, lidhi së bashku gjëra dhe fenomene që më parë dukeshin të pavarura nga njëra-tjetra dhe krijoi themelin mbi të cilin për herë të parë në historinë e shkencës u vendos. e mundur për të ndërtuar një ndërtesë harmonike. Kjo ndërtesë është një përfaqësim i mënyrës se si funksionon universi ynë.

Por së pari, të paktën disa fjalë për teorinë e përgjithshme të relativitetit, e krijuar gjithashtu nga Albert Ajnshtajni.

Por një ndjenjë nuk dëshmon asgjë. Në fund të fundit, ndjesitë përpiqen të na bindin se Dielli lëviz në qiell rreth Tokës së palëvizshme, se të gjithë yjet dhe planetët janë në të njëjtën distancë nga ne, në qiell, etj.

Shkencëtarët iu nënshtruan ndjesive verifikimit eksperimental. Edhe Njutoni mendoi për identitetin e çuditshëm të dy fenomeneve. Ai u përpoq t'u jepte atyre karakteristika numerike. Pasi mati gravitacionin dhe, ai u bind se vlerat e tyre janë gjithmonë rreptësisht të barabarta me njëra-tjetrën.

Nga çfarëdo materiali që ai bëri lavjerrëset e uzinës pilot: nga argjendi, plumbi, qelqi, kripa, druri, uji, ari, rëra, gruri. Rezultati ishte i njëjtë.

Parimi i ekuivalencës, për të cilën po flasim, është baza e teorisë së përgjithshme të relativitetit, megjithëse interpretimi modern i teorisë nuk ka më nevojë për këtë parim. Duke lënë mënjanë zbritjet matematikore që rrjedhin nga ky parim, le të vazhdojmë drejtpërdrejt me disa pasoja të teorisë së përgjithshme të relativitetit.

Prania e masave të mëdha të materies ndikon shumë në hapësirën përreth. Ajo çon në ndryshime të tilla në të, të cilat mund të përkufizohen si johomogjenitete të hapësirës. Këto inhomogjenitete drejtojnë lëvizjen e çdo mase që është afër trupit tërheqës.

Zakonisht drejtohuni në një analogji të tillë. Imagjinoni një kanavacë të shtrirë fort në një kornizë paralele me sipërfaqen e tokës. Vendosni një peshë të rëndë mbi të. Kjo do të jetë masa jonë e madhe tërheqëse. Ajo, sigurisht, do të përkulë kanavacën dhe do të përfundojë në një pushim. Tani rrokullisni topin mbi këtë kanavacë në atë mënyrë që një pjesë e rrugës së tij të shtrihet pranë masës tërheqëse. Në varësi të mënyrës se si do të lëshohet topi, janë të mundshme tre opsione.

1. Topi do të fluturojë mjaft larg nga vrima e krijuar nga devijimi i kanavacës dhe nuk do të ndryshojë lëvizjen e tij.
2. Topi do të prekë prerjen dhe linjat e lëvizjes së tij do të përkulen drejt masës tërheqëse.
3. Topi do të bjerë në këtë vrimë, nuk do të jetë në gjendje të dalë prej saj dhe do të bëjë një ose dy rrotullime rreth masës gravituese.

A nuk është e vërtetë që opsioni i tretë modelon shumë bukur kapjen nga një yll ose planet i një trupi të jashtëm të fluturuar pa kujdes në fushën e tyre të tërheqjes?

Dhe rasti i dytë është përkulja e trajektores së një trupi që fluturon me një shpejtësi më të madhe se shpejtësia e mundshme e kapjes! Rasti i parë është i ngjashëm me fluturimin jashtë shtrirjes praktike të fushës gravitacionale. Po, është praktike, sepse teorikisht fusha gravitacionale është e pakufizuar.

Sigurisht, kjo është një analogji shumë e largët, kryesisht sepse askush nuk mund ta imagjinojë me të vërtetë devijimin e hapësirës sonë tredimensionale. Cili është kuptimi fizik i këtij devijimi, apo lakimi, siç thonë shpesh, askush nuk e di.

Nga teoria e përgjithshme e relativitetit rrjedh se çdo trup material mund të lëvizë në një fushë gravitacionale vetëm përgjatë vijave të lakuara. Vetëm në raste të veçanta, kurba kthehet në vijë të drejtë.

Këtij rregulli i bindet edhe rrezja e dritës. Në fund të fundit, ai përbëhet nga fotone që kanë një masë të caktuar në fluturim. Dhe fusha gravitacionale ka ndikimin e saj mbi të, si dhe në një molekulë, një asteroid ose një planet.

Një tjetër përfundim i rëndësishëm është se fusha gravitacionale gjithashtu ndryshon rrjedhën e kohës. Pranë një mase të madhe tërheqëse, në një fushë të fortë gravitacionale të krijuar prej saj, kalimi i kohës duhet të jetë më i ngadalshëm sesa larg saj.

E shihni, dhe teoria e përgjithshme e relativitetit është e mbushur me përfundime paradoksale që mund të përmbysin idetë tona të "arsyes së shëndoshë" përsëri dhe përsëri!

Kolapsi gravitacional

Le të flasim për një fenomen të mahnitshëm të një natyre kozmike - për kolapsin gravitacional (ngjeshje katastrofike). Ky fenomen ndodh në akumulimet gjigante të materies, ku forcat gravitacionale arrijnë përmasa kaq të mëdha sa që asnjë forcë tjetër ekzistuese në natyrë nuk mund t'i rezistojë atyre.

Mos harroni formulën e famshme të Njutonit: sa më e madhe të jetë forca e gravitetit, aq më i vogël është katrori i distancës midis trupave gravitues. Kështu, sa më i dendur të bëhet formimi material, sa më i vogël të jetë madhësia e tij, aq më shpejt rriten forcat gravitacionale, aq më i pashmangshëm është përqafimi i tyre shkatërrues.

Ekziston një teknikë dinake me të cilën natyra lufton me ngjeshjen në dukje të pakufishme të materies. Për ta bërë këtë, ai ndalon vetë rrjedhën e kohës në sferën e veprimit të forcave supergjigante gravitacionale, dhe masat e lidhura të materies, si të thuash, janë shkëputur nga Universi ynë, të ngrira në një ëndërr të çuditshme letargjike.

E para nga këto "vrima të zeza" të kozmosit është zbuluar tashmë. Sipas supozimit të shkencëtarëve sovjetikë O. Kh. Huseynov dhe A. Sh. Novruzova, është delta e Binjakëve - një yll i dyfishtë me një përbërës të padukshëm.

Komponenti i dukshëm ka një masë prej 1.8 diellore dhe "partneri" i tij i padukshëm duhet të jetë, sipas llogaritjeve, katër herë më masiv se ai i dukshëm. Por nuk ka asnjë gjurmë të saj: është e pamundur të shihet krijimi më i mahnitshëm i natyrës, "vrima e zezë".

Shkencëtari sovjetik Profesor K.P. Stanyukovich, siç thonë ata, "në majë të një stilolapsi", tregoi përmes ndërtimeve thjesht teorike se grimcat e "materies së ngrirë" mund të jenë shumë të ndryshme në madhësi.

• Formacionet e tij gjigante janë të mundshme, të ngjashme me kuazarët, duke rrezatuar vazhdimisht aq energji sa rrezatojnë të gjithë 100 miliardë yjet e galaktikës sonë.
• Grumbullime shumë më modeste janë të mundshme, të barabarta me vetëm disa masa diellore. Si ato ashtu edhe objektet e tjera mund të lindin vetë nga materia e zakonshme, jo "e fjetur".
• Dhe formacionet e një klase krejtësisht të ndryshme janë të mundshme, në përpjesëtim me masën me grimcat elementare.

Në mënyrë që ato të lindin, është e nevojshme që së pari t'i nënshtrohet një presioni gjigant lënda që i bën ata dhe ta çojmë atë në kufijtë e sferës Schwarzschild - një sferë ku koha për një vëzhgues të jashtëm ndalon plotësisht. Dhe edhe nëse pas kësaj presioni madje hiqet, grimcat për të cilat koha ka ndalur do të vazhdojnë të ekzistojnë pavarësisht nga Universi ynë.

plankeons

Plankeonët janë një klasë shumë e veçantë grimcash. Ata posedojnë, sipas K.P. Stanyukovich, një pronë jashtëzakonisht interesante: ata mbajnë lëndën në vetvete në një formë të pandryshuar, siç ishte miliona e miliarda vjet më parë. Duke parë brenda plankeonit, ne mund ta shihnim lëndën ashtu siç ishte në kohën e lindjes së universit tonë. Sipas llogaritjeve teorike, ka rreth 1080 plankeon në Univers, afërsisht një plankeon në një kub hapësire me një anë prej 10 centimetrash. Nga rruga, në të njëjtën kohë me Stanyukovich dhe (pavarësisht prej tij, hipoteza e plankeonëve u parashtrua nga Akademiku M.A. Markov. Vetëm Markov u dha atyre një emër tjetër - maksimone.

Vetitë e veçanta të plankeonëve mund të përdoren gjithashtu për të shpjeguar transformimet ndonjëherë paradoksale të grimcave elementare. Dihet se kur dy grimca përplasen, fragmente nuk formohen kurrë, por lindin grimca të tjera elementare. Kjo është vërtet e mahnitshme: në botën e zakonshme, kur thyejmë një vazo, nuk do të marrim kurrë filxhanë të tërë apo edhe rozeta. Por supozoni se në thellësitë e secilës grimcë elementare ka një plankeon, një ose disa, dhe nganjëherë shumë plankeon.

Në momentin e përplasjes së grimcave, "çanta" e lidhur fort e plankeonit hapet pak, disa grimca do të "bien" në të dhe në vend të "kërcejnë" ato që ne konsiderojmë se kanë lindur gjatë përplasjes. Në të njëjtën kohë, plankeoni, si një llogaritar i zellshëm, do të sigurojë të gjitha "ligjet e ruajtjes" të miratuara në botën e grimcave elementare.
Epo, çfarë lidhje ka mekanizmi i gravitacionit universal?

"Përgjegjëse" për gravitacionin, sipas hipotezës së K. P. Stanyukovich, janë grimcat e vogla, të ashtuquajturat gravitone, të emetuara vazhdimisht nga grimcat elementare. Gravitonët janë po aq më të vegjël se këto të fundit, sa një grimcë pluhuri që kërcen në një rreze dielli është më e vogël se globi.

Rrezatimi i gravitoneve i bindet një sërë rregullsish. Në veçanti, ata janë më të lehtë për të fluturuar në atë rajon të hapësirës. Që përmban më pak gravitone. Kjo do të thotë se nëse ka dy trupa qiellorë në hapësirë, të dy do të rrezatojnë gravitone kryesisht "nga jashtë", në drejtime të kundërta me njëri-tjetrin. Kjo krijon një impuls që bën që trupat t'i afrohen njëri-tjetrit, të tërheqin njëri-tjetrin.

Duke lënë grimcat e tyre elementare, gravitonët marrin me vete një pjesë të masës. Sado të vogla të jenë, humbja e masës nuk mund të mos jetë e dukshme me kalimin e kohës. Por koha është e paimagjinueshme e madhe. Do të duhen rreth 100 miliardë vjet që e gjithë lënda në univers të shndërrohet në një fushë gravitacionale.