Bu makale evrensel çekim yasasının keşfinin tarihine odaklanacaktır. Burada, bu fiziksel dogmayı keşfeden bilim adamının hayatından biyografik bilgilerle tanışacağız, ana hükümlerini, kuantum yerçekimi ile ilişkisini, gelişim sürecini ve çok daha fazlasını ele alacağız.
Dahi
Sir Isaac Newton aslen İngiltere kökenli bir bilim insanıdır. Bir zamanlar fizik ve matematik gibi bilimlere çok fazla ilgi ve çaba harcadı, aynı zamanda mekaniğe ve astronomiye de birçok yeni şey getirdi. Haklı olarak klasik modelinde fiziğin ilk kurucularından biri olarak kabul edilir. Mekaniğin üç kanunu ve evrensel çekim kanunu hakkında bilgiler sunduğu “Doğal Felsefenin Matematiksel İlkeleri” adlı temel eserin yazarıdır. Isaac Newton bu çalışmalarıyla klasik mekaniğin temellerini attı. Ayrıca integral tipi olan ışık teorisini de geliştirdi. Ayrıca fiziksel optiğe büyük katkılarda bulundu ve fizik ve matematikte başka birçok teori geliştirdi.
Kanun
Evrensel çekim yasası ve keşfinin tarihi çok eskilere dayanmaktadır. Klasik biçimi, mekaniğin sınırlarını aşmayan çekimsel tipte etkileşimleri tanımlayan bir yasadır.
Özü, birbirinden belirli bir r mesafesi ile ayrılmış 2 cisim veya m1 ve m2 madde noktaları arasında ortaya çıkan yerçekimsel itme kuvvetinin F göstergesinin, her iki kütle göstergesine göre orantılılığı koruması ve ters orantılı olmasıydı. cisimler arasındaki mesafenin karesi:
F = G, burada G sembolü 6,67408(31).10 -11 m 3 /kgf 2'ye eşit olan yer çekimi sabitini belirtir.
Newton'un yerçekimi
Evrensel çekim yasasının keşif tarihini ele almadan önce, genel özelliklerini daha ayrıntılı olarak tanıyalım.
Newton'un oluşturduğu teoriye göre kütlesi büyük olan tüm cisimlerin, kendi etrafında, diğer nesneleri kendine çeken özel bir alan oluşturması gerekir. Buna yerçekimi alanı denir ve potansiyeli vardır.
Küresel simetriye sahip bir cisim, kendi dışında, cismin merkezinde bulunan aynı kütleye sahip maddi bir noktanın yarattığı alana benzer bir alan oluşturur.
Çok daha büyük kütleye sahip bir cisim tarafından oluşturulan yerçekimi alanındaki böyle bir noktanın yörüngesinin yönü, örneğin bir gezegen veya kuyruklu yıldız gibi evrenin nesneleri de bir elips boyunca hareket ederek ona itaat eder veya. hiperbol. Diğer büyük cisimlerin yarattığı çarpıtma, pertürbasyon teorisinin hükümleri kullanılarak dikkate alınır.
Doğruluk analiz ediliyor
Newton evrensel çekim yasasını keşfettikten sonra bunun defalarca test edilmesi ve kanıtlanması gerekiyordu. Bu amaçla bir dizi hesaplama ve gözlem yapılmıştır. Onun hükümleriyle mutabakata varılan ve göstergesinin doğruluğuna dayanan deneysel değerlendirme biçimi, genel göreliliğin açık bir şekilde doğrulanması işlevi görür. Dönen ancak antenleri sabit kalan bir cismin dört kutuplu etkileşimlerinin ölçülmesi, bize δ artış sürecinin birkaç metre mesafedeki r -(1+δ) potansiyeline bağlı olduğunu ve (2,1±) sınırında olduğunu gösterir. 6.2) .10 -3 . Bir dizi başka pratik onay, bu yasanın değişiklik yapılmadan kendisini oluşturmasına ve tek bir biçim almasına izin verdi. 2007 yılında bu dogma bir santimetreden daha kısa bir mesafede (55 mikron-9,59 mm) yeniden kontrol edildi. Bilim adamları, deneyin hatalarını dikkate alarak mesafe aralığını incelediler ve bu yasada belirgin bir sapma bulamadılar.
Ay'ın yörüngesinin Dünya'ya göre gözlemlenmesi de bunun geçerliliğini doğruladı.
Öklid uzayı
Newton'un klasik yerçekimi teorisi Öklid uzayıyla ilişkilidir. Yukarıda tartışılan eşitliğin paydasındaki mesafe ölçüsü göstergelerinin oldukça yüksek bir doğrulukla (10 -9) gerçek eşitliği, bize üç boyutlu bir fiziksel formla Newton mekaniğinin uzayının Öklid temelini gösterir. Maddenin böyle bir noktasında küresel yüzeyin alanı, yarıçapının karesine göre tam orantılıdır.
Tarihten veriler
Evrensel çekim yasasının keşfinin kısa bir tarihçesine bakalım.
Fikirler Newton'dan önce yaşayan diğer bilim adamları tarafından ortaya atıldı. Epikuros, Kepler, Descartes, Roberval, Gassendi, Huygens ve diğerleri bunun üzerinde düşündüler. Kepler, yerçekimi kuvvetinin Güneş'e olan uzaklıkla ters orantılı olduğunu ve yalnızca ekliptik düzlemlerde uzandığını varsaydı; Descartes'a göre bu, eterin kalınlığındaki girdapların faaliyetinin bir sonucuydu. Mesafeye bağımlılıkla ilgili doğru tahminleri yansıtan bir takım tahminler vardı.
Newton'un Halley'e yazdığı bir mektupta Sir Isaac'in seleflerinin Hooke, Wren ve Buyot Ismael olduğu bilgisi yer alıyordu. Ancak ondan önce hiç kimse matematiksel yöntemler kullanarak yerçekimi kanunu ile gezegen hareketi arasında net bir bağlantı kuramamıştı.
Evrensel çekim yasasının keşfinin tarihi, “Doğal Felsefenin Matematiksel İlkeleri” (1687) çalışmasıyla yakından bağlantılıdır. Bu çalışmada Newton, o dönemde zaten bilinen Kepler'in ampirik yasası sayesinde söz konusu yasayı türetmeyi başarmıştı. Bize şunu gösteriyor:
- görünür herhangi bir gezegenin hareket biçimi, merkezi bir gücün varlığına işaret eder;
- merkezi tipin çekim kuvveti eliptik veya hiperbolik yörüngeler oluşturur.
Newton'un teorisi hakkında
Evrensel çekim yasasının keşfinin kısa tarihini incelemek, onu önceki hipotezlerden ayıran bir dizi farklılığa da işaret edebilir. Newton, yalnızca ele alınan olay için önerilen formülü yayınlamakla kalmadı, aynı zamanda bütünüyle bir matematiksel model de önerdi:
- yerçekimi kanununa göre konum;
- hareket kanununa ilişkin hüküm;
- Matematiksel araştırma yöntemlerinin sistematiği.
Bu üçlü, gök cisimlerinin en karmaşık hareketlerini bile oldukça doğru bir şekilde inceleyebilir ve böylece gök mekaniğinin temelini oluşturabilir. Einstein çalışmalarına başlayana kadar bu model temel bir dizi düzeltme gerektirmiyordu. Yalnızca matematiksel aygıtın önemli ölçüde iyileştirilmesi gerekiyordu.
Tartışma nesnesi
On sekizinci yüzyıl boyunca keşfedilen ve kanıtlanmış yasa, aktif tartışmaların ve titiz doğrulamanın iyi bilinen bir konusu haline geldi. Ancak yüzyıl onun önermeleri ve açıklamalarıyla genel bir mutabakatla sona erdi. Kanunun hesaplamalarını kullanarak cisimlerin göklerdeki hareket yollarını doğru bir şekilde belirlemek mümkün oldu. Doğrudan doğrulama 1798'de gerçekleştirildi. Bunu büyük bir hassasiyetle burulma tipi bir denge kullanarak yaptı. Evrensel çekim yasasının keşfi tarihinde Poisson'un getirdiği yorumlara özel bir yer vermek gerekir. Bu potansiyeli hesaplamanın mümkün olduğu yerçekimi potansiyeli kavramını ve Poisson denklemini geliştirdi. Bu tür bir model, maddenin keyfi bir dağılımının varlığında yerçekimi alanını incelemeyi mümkün kıldı.
Newton'un teorisinin birçok zorluğu vardı. Bunlardan en önemlisi, uzun menzilli eylemin açıklanamazlığı olarak düşünülebilir. Yerçekimi kuvvetlerinin boşlukta sonsuz hızda nasıl gönderildiği sorusuna doğru bir şekilde cevap vermek imkansızdı.
Hukukun "Evrimi"
Sonraki iki yüz yıl boyunca, hatta daha da fazlası, pek çok fizikçi Newton'un teorisini geliştirmek için çeşitli yollar önermeye çalıştı. Bu çabalar 1915 yılında zaferle sonuçlandı; yani Einstein tarafından oluşturulan Genel Görelilik Teorisi ortaya çıktı. Her türlü zorluğun üstesinden gelmeyi başardı. Yazışma ilkesine uygun olarak, Newton'un teorisinin, belirli koşullar altında uygulanabilecek daha genel bir biçimde teori üzerinde çalışmanın başlangıcına bir yaklaşım olduğu ortaya çıktı:
- Yerçekimi doğasının potansiyeli, incelenen sistemlerde çok büyük olamaz. Güneş sistemi, gök cisimlerinin hareketi ile ilgili tüm kurallara uygunluğun bir örneğidir. Görelilik fenomeni kendisini günberi değişiminin gözle görülür bir tezahüründe bulur.
- Bu sistem grubundaki hareket hızı, ışık hızıyla karşılaştırıldığında önemsizdir.
Zayıf bir sabit yerçekimi alanında, genel görelilik hesaplamalarının Newton hesaplamaları şeklini aldığını kanıtlayan, Poisson denkleminin koşullarını karşılayabilen, zayıf şekilde ifade edilen kuvvet özelliklerine sahip sabit bir alanda skaler bir yerçekimi potansiyelinin varlığıdır.
Kuantum ölçeği
Bununla birlikte, tarihte ne evrensel çekim yasasının bilimsel keşfi, ne de Genel Görelilik Teorisi nihai çekim teorisi olarak hizmet edemez, çünkü her ikisi de yerçekimi tipi süreçleri kuantum ölçeğinde tatmin edici bir şekilde tanımlamaz. Kuantum kütleçekim teorisi yaratma girişimi modern fiziğin en önemli görevlerinden biridir.
Kuantum yerçekimi açısından bakıldığında, nesneler arasındaki etkileşim, sanal gravitonların değişimi yoluyla yaratılır. Belirsizlik ilkesine uygun olarak, sanal gravitonların enerji potansiyeli, bir nesnenin yayıldığı noktadan başka bir nokta tarafından emildiği ana kadar var olduğu zaman dilimiyle ters orantılıdır.
Bunun ışığında, küçük mesafe ölçeğinde cisimlerin etkileşiminin sanal tipte gravitonların değişimini gerektirdiği ortaya çıkıyor. Bu değerlendirmeler sayesinde Newton'un potansiyel yasası ve bağımlılığı hakkında mesafeye göre ters orantı endeksine göre bir sonuca varmak mümkündür. Coulomb ve Newton yasaları arasındaki benzerlik, gravitonların ağırlığının sıfır olmasıyla açıklanmaktadır. Fotonların ağırlığı da aynı anlama gelir.
Yanlış kanı
Okul müfredatında Newton'un evrensel çekim yasasını nasıl keşfettiği sorusunun cevabı, düşen bir elma meyvesinin hikayesidir. Bu efsaneye göre bilim adamının başına düştü. Ancak bu yaygın bir yanılgıdır ve gerçekte böyle bir olası kafa travması vakası olmadan her şey mümkündü. Newton'un kendisi de bazen bu efsaneyi doğruladı, ancak gerçekte yasa kendiliğinden bir keşif değildi ve anlık bir içgörüyle ortaya çıkmadı. Yukarıda da yazıldığı gibi uzun bir sürede geliştirilmiş ve ilk kez 1687 yılında kamuoyuna açıklanan “Matematiksel Prensipler” ile ilgili çalışmalarda sunulmuştur.
Yerçekimi alanının yapısı hiçbir şekilde gezegenin kütlesinin boyutundan kaynaklanmamaktadır. Aksine, gezegenin kütlesini oluşturan, alan yükünün büyüklüğü (yerçekimi ivmesi) ile ifade edilen bu yerçekimi alanının (yerçekimi türlerinden biri olarak) yoğunluğudur.
Bu da, yerçekimi kuvvetini, geleneksel fizik teorisinde evrensel yerçekimi formülü olarak adlandırılan bir formülle eşitlik yoluyla ifade etmenin saçmalığını bir kez daha vurgulamaktadır: Ft. = m*g= G*(m*Mз)/R 2, burada “R” Dünya'nın yarıçapı artı cismin Dünya yüzeyinden yüksekliğidir ve Mz, Dünya'nın kütlesidir, ancak gerçekte onun ağırlık (ki bu yine saçmadır).
Yukarıdaki eşitlikten Dünya'nın “kütlesini” belirlemenin yanı sıra, yerçekimi alanının yükünün (yerçekimi ivmesi) de bundan “g = G*Mз/Rз” biçiminde ifade edildiğini lütfen unutmayın. 2”, böyle bir formülü serbest düşüşün hızlanması için bir tür bağımsız ifade olarak adlandırıyor. Aynı zamanda serbest düşüş ivmesinin doğal olarak kütleler dikkate alınmaksızın bir cismin düşüş yolunun formülüne dayanarak ifade edildiği unutulmaktadır. GT²/2" (Ve GÖT²/4 ayrımcılık fiziğinde) ve - tersinir bir sarkacın formülünden ( Go=4piR/T 2).
g=G*Mз/Rз saçma formülüne dayanmaktadır. Buna göre, Şekil 2'de yıldızların sıkışma eğiliminde olduğunu ve bunun sonucunda bir tür kütleçekimsel çöküşe yol açtığını belirten saçma Schwarzschild formülü de türetilmiştir. Böyle saçma bir ifade, bazı "kara deliklerin" saçma teorisine yol açtı. Ve tüm bu saçmalıklar, Dünya'nın merkezine yaklaştıkça bedenlerin ağırlığındaki azalma ve bedenlerin düşme doğasının kütlelerinden bağımsızlığı gerçeğinin arka planında ifade ediliyor.
Newton, kendi zamanından dolayı fiziksel alanlar gerçeğine aşina olmamasına rağmen, aslında evrensel çekimsel yapıyı, tüm uzay-zaman kozmik yapısının bir kuvveti veya dışsal tezahürü olarak tanımladı. Sonuçta, uzaysal dönme yüklerinin (Ay için merkezcil dönme ivmesi ve Dünya için yerçekimi ivmesi olarak adlandırılır) değerlerinin, kütleleri dikkate almadan aralarındaki yarıçapın karesine bağımlılığını ortaya çıkardı.
Bu yapısal mekansal bağımlılık Alanların karşılıklı merkezli dış kuvvet etkileşimini ifade eder ve evrensel yerçekimi yasasıdır.. Ancak, cisimleri ve bireysel yükleri ifade eden alanları değil, cisimlerin etkileşimlerini göz önünde bulundurarak, I. Newton evrensel yerçekimi yasasını dönme ve yapısal olarak değil, doğrusal ve matematiksel olarak ifade etti: cisimlerin yerçekimi yüklerinin çarpımı (daha sonra kütlelerle değiştirildi) ).
Coulomb yasasındaki bu yükler zaten elektrik yükleridir ve Cavendish'in deneyinde bunlar cisimlerin dış moleküler yükleridir. Ve böylece, I. Newton'un, dış alanı veya uzaysal karakteristiği (belirli bir cisminki dahil) ifade eden yerçekimi yüklerinin, yalnızca cisimlerin iç alan karakteristiğini karakterize eden kütlelerle değiştirilmesi, "Ft" eşitliğinin saçmalığına yol açtı. = m*g= G*(m*Mз)/R 2 ".
Sonuçta kütle (geleneksel fizikte aslında yerçekimi kuvvetinden ayırt edilmez), vücudun maddesinin iç moleküler yükünün bir türevidir. Böylece, evrensel çekim yasasının başlangıçtaki çarpıklığı üzerine, kuvvetin dönmesel yapısal değerlendirmesi yerine doğrusal bir yapısal değerlendirmesiyle ifade edilen, dışsal çekim yükü kavramının içsel fiziksel kütle kavramıyla değiştirilmesi biçiminde bir çarpıtma üst üste bindirildi.
Bu, evrensel çekim yasasının çifte çarpıtılmasına yol açtı. Bu bağlamda, yerçekiminin oluşumuyla hiçbir ilgisi yoktur, çünkü öncelikle evrensel yerçekimi veya yerçekimi, kuvvetin doğrusal değil, rotasyonel olarak yapısal bir değerlendirmesi anlamına gelir. İkincisi, kuvvetin doğrusal olarak ele alınması, cisimlerin iç özelliklerini ve iç alan etkileşimini değil, yerçekimi yüklerinin dış uzaysal alan etkileşimini ifade eder (bunları dönme ivmesi boyutunda bir dönme alanı özelliği olarak dikkate alarak) .
Ve aslında, uzayda değil, yalnızca büyük kozmik cisimler üzerinde etkili olan yerçekimi kuvvetinin evrensel veya evrensel yerçekimi ile hiçbir ilgisi yoktur. Yerçekiminin oluşumu doğal olarak yerçekimiyle ilgilidir, ancak dolaylı olarak kütle aracılığıyla.
Aynı zamanda yerçekiminin oluşumu ve herhangi bir güç Newton'un kendisi tarafından yapılan dönme alanı yüklerinin karşılaştırmasına dayanarak, doğrusal veya doğrusal vektörleri değil, dönme açısından yapısal veya spiral vektörleri dikkate almak gerekir. Newton'un üçüncü yasası aynı zamanda kuvvetin alanı veya küresel kökeni hakkında da konuşur: etki ve reaksiyonun sarmal vektörleri.
Ve yerçekimi vektörüne dönüşen vücudun düşme yolu, Dünya'nın ortalama yarıçapı tarafından tanımlanan yarım dairenin yayına eşit bir yarıçapa sahip katlanmamış dairenin uzunluğudur. Böylece, dairesel karşılıklı merkezli alan uzayı ve kuvvetin dönme-yapısal ifadesi ile ilgili evrensel yerçekimi yasası dikkate alınırken, bunun doğrusal bir kuvvet ifadesi ile birleştirilmesine izin verildi (örneğin, Coulomb yasasında ve bir G. Cavendish'in dış moleküler etkileşim kurşun toplarının kuvvetinin benzer ifadesi).
Ve bu kuvvet ifadesi zaten kütle öncesi geçiş alanı için geçerlidir (toplam gözlemlenebilir kozmik hacmin yaklaşık %20'sini kaplar) ve dolayısıyla evrensel yerçekimi veya dış kuvvet yapısının tezahürü, ancak evrensel yerçekimi yasasına göre değil. Ve daha sonra kuvvetin bu doğrusal gösterimi yerçekimi ifadesiyle birleştirildi ("F=m*g0" biçiminde değil, yerçekimi ivmesinin anlamı ayırt edilmeksizin "F=m*g" biçiminde) ve kütle kavramının anlamı). Dahası, yerçekimi kuvveti evrensel yerçekimi yasasıyla ilişkili değildir; yalnızca doğrudan kütle uzayını veya yalnızca yer kaplayan kütlelerin uzayını ifade eder. yaklaşık %5 gözlemlenebilir kozmik hacmin tamamı.
Ve yalnızca kütle uzayında evrensel küresel çizgiler önce çevresel, sonra da doğrusal bir eğrilik kazanır. Bu nedenle, garip bir şekilde düz bir çizgi, en büyük, ancak tam olarak uzaysal eğrilik anlamına gelir.
Ayrıca I. Newton, kendi dönemi nedeniyle, belirtilen yüzde beşten itibaren yalnızca dünyevi çevreye dayanan evrensel bir kategori veya evrensellik gördü. Uzay araştırmalarının günümüzde böylesi bir yerçekimi algısı ve evrensel yerçekimi yasası artık kabul edilemez.
Sadece en gizemli olanı değil doğanın güçleri ama aynı zamanda en güçlüsü.
İlerleme yolundaki adam
Tarihsel olarak ortaya çıktı ki İnsan ileriye doğru ilerledikçe ilerleme yolları Doğanın giderek daha güçlü olan güçlerine hakim oldu. Yumruğunda tuttuğu bir sopa ve kendi fiziksel gücünden başka hiçbir şeyi olmadığında başladı.
Ama o bilgeydi ve hayvanların fiziksel gücünü hizmetine sunarak onları evcilleştirdi. At koşusunu hızlandırdı, deve çölü yaşanabilir hale getirdi, fil bataklık ormanını yarattı. Ancak en güçlü hayvanların bile fiziksel gücü, doğadaki güçlerle karşılaştırıldığında ölçülemeyecek kadar küçüktür.
Ateş elementini ilk kez insanoğlu zapt etti, ama yalnızca en zayıf versiyonlarıyla. İlk başta - yüzyıllar boyunca - yakıt olarak yalnızca odun kullandı; çok düşük enerjili bir yakıt türü. Bir süre sonra, rüzgarın enerjisini kullanmak için bu enerji kaynağını kullanmayı öğrendi, adam yelkenin beyaz kanadını havaya kaldırdı ve hafif gemi dalgaların üzerinde bir kuş gibi uçtu.
Dalgaların üzerinde yelkenli
Yel değirmeninin kanatlarını şiddetli rüzgâra maruz bıraktı ve değirmen taşlarının ağır taşları dönmeye, öğütücülerin havan tokmakları tıngırdamaya başladı. Ancak hava jetlerinin enerjisinin yoğunlaşmaktan uzak olduğu herkes için açıktır. Ayrıca hem yelken hem de yel değirmeni rüzgarın esmesinden korkuyordu: Fırtına yelkenleri yırtıp gemileri batırdı, fırtına kanatları kırdı ve değirmenleri devirdi.
Daha sonra bile insan akan suyu fethetmeye başladı. Tekerlek, suyun enerjisini dönme hareketine dönüştürebilen cihazların en ilkel olanı olmakla kalmayıp, aynı zamanda çeşitli türlerle karşılaştırıldığında en az güçlü olanıdır.
İnsan, ilerleme merdiveninde sürekli ileriye doğru yürüdü ve giderek daha fazla enerjiye ihtiyaç duydu.
Yeni yakıt türleri kullanmaya başladı - kömür yakmaya geçiş, bir kilogram yakıtın enerji yoğunluğunu 2500 kcal'den 7000 kcal'e - neredeyse üç kat artırdı. Sonra sıra petrol ve gaza geldi. Her kilogram fosil yakıtın enerji içeriği yine bir buçuk ila iki kat arttı.
Buhar motorları buhar türbinlerinin yerini aldı; değirmen çarklarının yerini hidrolik türbinler aldı. Daha sonra adam elini bölünen uranyum atomuna uzattı. Bununla birlikte, yeni bir enerji türünün ilk kullanımının trajik sonuçları oldu - 1945'te Hiroşima'daki nükleer yangın, birkaç dakika içinde 70 bin insan kalbini yaktı.
1954 yılında dünyanın ilk Sovyet nükleer santrali devreye girdi ve uranyumun gücünü elektrik akımının ışık saçan gücüne dönüştürdü. Ayrıca bir kilogram uranyumun, bir kilogram en iyi petrolden iki milyon kat daha fazla enerji içerdiğini de belirtmek gerekir.
Bu, temelde yeni bir ateşti ve fiziksel olarak adlandırılabilirdi çünkü bu kadar muhteşem miktarda enerjinin doğuşuna yol açan süreçleri fizikçiler araştırıyordu.
Uranyum tek nükleer yakıt değildir. Daha güçlü bir yakıt türü zaten kullanılıyor - hidrojen izotopları.
Ne yazık ki insan henüz hidrojen-helyum nükleer alevine boyun eğdiremedi. Her şeyiyle yanan ateşini anlık olarak nasıl yakacağını ve bir uranyum patlamasıyla hidrojen bombasındaki reaksiyonu nasıl ateşleyeceğini biliyor. Ancak bilim insanları, hidrojen izotop çekirdeklerinin helyum çekirdeklerine füzyonu sonucu elektrik akımı üretecek bir hidrojen reaktörünün giderek yaklaştığını da görüyorlar.
Yine bir kişinin her kilogram yakıttan alabileceği enerji miktarı neredeyse on kat artacaktır. Peki bu adım, insanlığın doğa güçleri üzerindeki gücünün gelecek tarihindeki son adımı mı olacak?
HAYIR! İleride enerjinin yerçekimi formunda ustalaşmak var. Doğa tarafından hidrojen-helyum füzyonunun enerjisinden bile daha ihtiyatlı bir şekilde paketlenmiştir. Bugün bu, bir insanın hayal edebileceği en yoğun enerji şeklidir.
Orada henüz bilimin ileri sınırlarının ötesinde hiçbir şey görünmüyor. Her ne kadar enerji santrallerinin insanlar için çalışacağını, yerçekimi enerjisini elektrik akımına (ve belki de bir jet motorunun ağzından çıkan bir gaz akışına veya her yerde bulunan silikon ve oksijen atomlarının planlı dönüşümüne) dönüştüreceğini rahatlıkla söyleyebiliriz. ultra nadir metallerin atomlarına dönüştürülmesi), böyle bir enerji santralinin (roket motoru, fiziksel reaktör) detayları hakkında henüz bir şey söyleyemeyiz.
Galaksilerin doğuşunun kökenlerindeki evrensel çekim kuvveti
Galaksilerin doğuşunun kökeninde evrensel çekim kuvveti vardır Akademisyen V.A. Ambartsumyan'ın ikna ettiği gibi yıldız öncesi maddeden. Doğumlarında kendilerine verilen yıldız yakıtını tüketerek zamanlarını tüketen yıldızları söndürür.
Etrafınıza bir bakın: Dünyadaki her şey büyük ölçüde bu güç tarafından kontrol ediliyor.
Gezegenimizin katmanlı yapısını - litosfer, hidrosfer ve atmosferin değişimini - belirleyen budur. Dibinde ve onun sayesinde hepimizin var olduğu kalın bir hava gazı tabakasını tutan odur.
Yerçekimi olmasaydı, Dünya hemen Güneş etrafındaki yörüngesinden çıkardı ve yerkürenin kendisi de merkezkaç kuvvetleri tarafından parçalanıp parçalanırdı. Bir dereceye kadar evrensel yerçekimi kuvvetine bağlı olmayan bir şey bulmak zordur.
Elbette çok dikkatli insanlar olan eski filozoflar, yukarıya atılan bir taşın her zaman geri geldiğini fark etmeden duramazlardı. MÖ 4. yüzyılda Platon bunu, Evrendeki tüm maddelerin benzer maddelerin çoğunun yoğunlaştığı yere yöneldiğini söyleyerek açıkladı: Atılan bir taş yere düşüyor ya da dibe gidiyor, dökülen su en yakın gölete ya da suya sızıyor. denize doğru yol alan bir nehir, ateşin dumanı benzer bulutlara doğru koşuyor.
Platon'un öğrencisi Aristoteles, tüm cisimlerin ağırlık ve hafiflik gibi özel özelliklere sahip olduğunu açıkladı. Ağır cisimler - taşlar, metaller - Evrenin merkezine, hafif cisimler - ateş, duman, buhar - çevreye doğru koşar. Evrensel yerçekimi kuvvetiyle ilişkili bazı olayları açıklayan bu hipotez, 2 bin yıldan fazla bir süredir varlığını sürdürüyor.
Bilim adamları evrensel yerçekimi kuvveti hakkında
Muhtemelen bu soruyu gündeme getiren ilk kişi evrensel yerçekimi kuvveti gerçekten bilimsel olarak Rönesans'ın bir dehası vardı - Leonardo da Vinci. Leonardo, yerçekiminin sadece Dünya'ya özgü olmadığını, birçok ağırlık merkezinin bulunduğunu ileri sürdü. Ayrıca yer çekimi kuvvetinin, ağırlık merkezine olan mesafeye bağlı olduğu fikrini de dile getirdi.
Copernicus, Galileo, Kepler, Robert Hooke'un çalışmaları evrensel çekim yasası fikrine giderek daha da yaklaştı, ancak son formülasyonunda bu yasa sonsuza kadar Isaac Newton'un adıyla ilişkilendirildi.
Isaac Newton evrensel çekim kuvveti hakkında
4 Ocak 1643'te doğdu. Cambridge Üniversitesi'nden mezun oldu, lisans ve ardından bilim alanında yüksek lisans yaptı.
Isaac Newton Bundan sonra gelen her şey sonsuz bir bilimsel çalışma zenginliğidir. Ancak asıl eseri 1687'de yayınlanan ve genellikle basitçe "İlkeler" olarak adlandırılan "Doğal Felsefenin Matematiksel İlkeleri"dir. Büyük olan onlarda formüle edilir. Muhtemelen herkes onu liseden hatırlıyor.
Tüm cisimler birbirlerini, bu cisimlerin kütlelerinin çarpımı ile doğru orantılı, aralarındaki mesafenin karesi ile ters orantılı bir kuvvetle çekerler...
Bu formülasyonun bazı hükümleri Newton'un öncüllerini önceden tahmin edebildi, ancak hiç kimse bunu bütünüyle başarmayı başaramadı. Dünyanın yerçekimini Ay'a ve Güneş'in yerçekimini tüm gezegen sistemine yaymak için bu parçaları tek bir bütün halinde birleştirmek Newton'un dehasını gerektirdi.
Newton, evrensel çekim yasasından, daha önce Kepler tarafından keşfedilen tüm gezegensel hareket yasalarını çıkardı. Bunların sadece sonuçları olduğu ortaya çıktı. Üstelik Newton, yalnızca Kepler yasalarının değil, aynı zamanda bu yasalardan sapmaların da (üç veya daha fazla cismin olduğu dünyada) evrensel çekimin bir sonucu olduğunu gösterdi... Bu, bilimin büyük bir zaferiydi.
Öyle görünüyordu ki, dünyaları hareket ettiren doğanın ana gücü, hava moleküllerini, elmaları ve Güneş'i kontrol eden, nihayet keşfedilmiş ve matematiksel olarak tanımlanmıştı. Newton'un attığı adım devasaydı, ölçülemeyecek kadar büyüktü.
Parlak bilim adamının eserlerinin ilk popülerleştiricisi, Voltaire takma adıyla dünyaca ünlü Fransız yazar François Marie Arouet, Newton'un düşen bir elmaya baktığında aniden kendi adını taşıyan yasanın varlığını fark ettiğini söyledi.
Newton'un kendisi bu elmadan hiç bahsetmedi. Ve bugün bu güzel efsaneyi çürütmek için zaman kaybetmeye değmez. Ve görünüşe göre Newton, mantıksal akıl yürütme yoluyla doğanın büyük gücünü kavramaya başladı. Muhtemelen, “Başlangıçlar” ın ilgili bölümünde yer alan da buydu.
Evrensel yerçekimi kuvveti çekirdeğin uçuşunu etkiler
Diyelim ki çok yüksek, tepesi artık atmosferde olmayan bir dağın üzerine devasa bir top yerleştirdik. Namlusu kürenin yüzeyine kesinlikle paralel olarak yerleştirildi ve ateşlendi. Yayı tanımladıktan sonra, çekirdek Dünya'ya düşüyor.
Şarjı artırıyoruz, barutun kalitesini artırıyoruz ve bir şekilde bir sonraki atıştan sonra gülleyi daha yüksek hızda hareket etmeye zorluyoruz. Çekirdek tarafından tanımlanan yay daha düz hale gelir. Çekirdek dağımızın eteğinden çok daha uzağa düşüyor.
Ayrıca şarjı arttırıp ateş ediyoruz. Çekirdek o kadar düz bir yörünge boyunca uçar ki, yerkürenin yüzeyine paralel olarak alçalır. Çekirdek artık Dünya'ya düşemez: Düşme hızıyla Dünya onun altından kaçar. Ve gezegenimizin etrafında bir halka tanımladıktan sonra çekirdek, başlangıç noktasına geri döner.
Bu arada silah çıkarılabilir. Sonuçta çekirdeğin dünya etrafındaki uçuşu bir saatten fazla sürecek. Ve sonra çekirdek hızla dağın tepesinden uçacak ve Dünya çevresinde yeni bir uçuşa başlayacak. Eğer çekirdek, anlaştığımız gibi herhangi bir hava direncine maruz kalmazsa asla düşemeyecek.
Bunun için çekirdek hızının 8 km/sn'ye yakın olması gerekiyor. Çekirdeğin uçuş hızını arttırırsak ne olur? İlk önce dünya yüzeyinin eğriliğinden daha düz bir yay çizerek uçacak ve Dünya'dan uzaklaşmaya başlayacak. Aynı zamanda Dünya'nın yerçekiminin etkisi altında hızı azalacaktır.
Ve nihayet, arkasını dönerek Dünya'ya düşmeye başlayacak, ancak onun yanından uçacak ve bir daireyi değil bir elipsi kapatacak. Çekirdek, Dünya'nın Güneş'in etrafında dönmesiyle aynı şekilde, yani gezegenimizin merkezinin bulunacağı odak noktalarından birinde bir elips boyunca Dünya'nın etrafında hareket edecek.
Çekirdeğin başlangıç hızını daha da artırırsanız elips daha da gerilecektir. Bu elipsi, çekirdeğin Ay yörüngesine, hatta çok daha uzağa ulaşmasını sağlayacak şekilde uzatmak mümkün. Ancak bu çekirdeğin başlangıç hızı 11,2 km/sn'yi aşıncaya kadar Dünya'nın uydusu olarak kalacaktır.
Ateşlendiğinde saniyede 11,2 km'nin üzerinde bir hıza ulaşan çekirdek, sonsuza kadar parabolik bir yörünge boyunca Dünya'dan uzaklaşacak. Elips kapalı bir eğri ise parabol, sonsuza giden iki kolu olan bir eğridir. Bir elips boyunca hareket ederek, ne kadar uzun olursa olsun, kaçınılmaz olarak sistematik olarak başlangıç noktasına döneceğiz. Bir parabol boyunca hareket ederek asla başlangıç noktasına dönmeyeceğiz.
Ancak Dünya'yı bu hızda terk eden çekirdek henüz sonsuza uçamayacak. Güneş'in güçlü yerçekimi, uçuşunun yörüngesini bükecek ve onu bir gezegenin yörüngesi gibi kendi etrafında kapatacaktır. Çekirdek, gezegen ailemizden bağımsız küçük bir gezegen olan Dünya'nın kız kardeşi olacak.
Çekirdeği gezegen sisteminin ötesine yönlendirebilmek, güneş çekimini yenebilmek için ona 16,7 km/sn'nin üzerinde bir hız vermek ve bu hıza Dünyanın kendi hareket hızını da ekleyecek şekilde yönlendirmek gerekiyor.
Yaklaşık 8 km/sn'lik bir hıza (bu hız topumuzu ateşleyen dağın yüksekliğine bağlıdır) dairesel hız denir, 8'den 11,2 km/sn'ye kadar olan hızlar eliptiktir, 11,2'den 16,7 km/sn'ye kadar olan hızlar ise paraboliktir, ve bu sayının üzerinde - özgürleştirici hızlarda.
Bu hızlara ilişkin verilen değerlerin yalnızca Dünya için geçerli olduğunu da buraya eklemek gerekir. Mars'ta yaşasaydık, dairesel hıza bizim için çok daha kolay ulaşılabilir olurdu; bu hız yalnızca yaklaşık 3,6 km/sn'dir ve parabolik hız ise 5 km/sn'nin yalnızca biraz üzerindedir.
Ancak çekirdeği Jüpiter'den uzaya göndermek, Dünya'dan göndermekten çok daha zor olurdu: Bu gezegendeki dairesel hız 42,2 km/sn, parabolik hız ise 61,8 km/sn!
Güneş'te yaşayanlar için dünyalarını terk etmek çok zor olurdu (tabii ki böyle bir şey mümkün olsaydı). Bu devin dairesel hızı 437,6, ayrılma hızı ise 618,8 km/sn olmalıdır!
Böylece Newton, 17. yüzyılın sonunda, Montgolfier kardeşlerin sıcak hava balonunun ilk uçuşundan yüz yıl önce, Wright kardeşlerin uçağının ilk uçuşlarından iki yüz yıl önce ve neredeyse çeyrek bin yıl önce. İlk sıvı yakıtlı roketlerin kalkışı, uydulara ve uzay gemilerine gökyüzüne giden yolu gösterdi.
Evrensel çekim kuvveti her kürenin doğasında vardır
Kullanarak evrensel çekim kanunu bilinmeyen gezegenler keşfedildi, güneş sisteminin kökenine dair kozmogonik hipotezler oluşturuldu. Yıldızları, gezegenleri, bahçedeki elmaları, atmosferdeki gaz moleküllerini kontrol eden doğanın ana gücü keşfedildi ve matematiksel olarak tanımlandı.
Ancak evrensel çekimin mekanizmasını bilmiyoruz. Newton yerçekimi, gezegen hareketinin modern durumunu açıklamaz, ancak açıkça temsil eder.
Evrendeki tüm cisimlerin etkileşimine neyin sebep olduğunu bilmiyoruz. Ve Newton'un bu sebeple ilgilenmediği söylenemez. Yıllarca bunun olası mekanizması üzerinde düşündü.
Bu arada, bu gerçekten son derece gizemli bir güç. Yüz milyonlarca kilometrelik uzayda kendini gösteren, ilk bakışta etkileşimin aktarımını açıklayabilecek herhangi bir maddi oluşumdan yoksun bir kuvvet.
Newton'un hipotezleri
VE Newton başvurdu hipotez Tüm Evreni doldurduğu iddia edilen belirli bir eterin varlığı hakkında. 1675 yılında, Dünya'nın çekiciliğini, tüm Evreni dolduran eterin sürekli akışlar halinde Dünya'nın merkezine koşması, bu hareketteki tüm nesneleri yakalayıp yerçekimi kuvveti yaratmasıyla açıkladı. Aynı eter akışı Güneş'e doğru koşar ve gezegenleri ve kuyruklu yıldızları da beraberinde taşıyarak onların eliptik yörüngelerini sağlar...
Kesinlikle matematiksel olarak mantıklı olmasına rağmen bu çok ikna edici bir hipotez değildi. Ancak daha sonra 1679'da Newton, yerçekimi mekanizmasını açıklayan yeni bir hipotez yarattı. Bu sefer etere, gezegenlerin yakınında ve uzağında farklı konsantrasyonlara sahip olma özelliğini veriyor. Gezegenin merkezinden ne kadar uzaksa eterin de o kadar yoğun olduğu söyleniyor. Ve tüm maddi gövdeleri daha yoğun katmanlarından daha az yoğun olanlara sıkıştırma özelliğine sahiptir. Ve tüm bedenler Dünya yüzeyine sıkıştırılıyor.
1706'da Newton eterin varlığını kesin bir şekilde reddetti. 1717'de yine eterin ekstrüde edilmesi hipotezine geri döndü.
Newton'un parlak beyni büyük gizemi çözmek için çabaladı ama bulamadı. Bu, bir yandan diğer yana bu kadar keskin fırlatmayı açıklıyor. Newton şunu söylemekten hoşlanırdı:
Ben hipotez kurmuyorum.
Ve her ne kadar bunu doğrulayabildiğimiz anda, bu tamamen doğru olmasa da, kesin olarak başka bir şey söylenebilir: Newton, tartışılmaz şeyler ile istikrarsız ve tartışmalı hipotezler arasında nasıl net bir ayrım yapılacağını biliyordu. Ve “İlkeler” de büyük yasanın formülü var ama mekanizmasını açıklamaya yönelik hiçbir girişim yok.
Büyük fizikçi bu bilmeceyi geleceğin adamına miras bıraktı. 1727'de öldü.
Bu güne kadar çözülmedi.
Newton yasasının fiziksel özüne ilişkin tartışma iki yüzyıl sürdü. Ve belki de bu tartışma, kendisine sorulan tüm soruları tam olarak yanıtlasaydı, yasanın özüyle ilgili olmayacaktı.
Ancak gerçek şu ki zamanla bu yasanın evrensel olmadığı ortaya çıktı. Şunu veya bu fenomeni açıklayamadığı durumlar var. Örnekler verelim.
Seeliger'in hesaplamalarında evrensel çekim kuvveti
Bunlardan ilki Seeliger paradoksudur. Evrenin sonsuz olduğunu ve eşit biçimde maddeyle dolu olduğunu düşünen Seeliger, Newton yasasına göre, sonsuz Evrenin sonsuz büyük kütlesinin tamamının bir noktada yarattığı evrensel çekim kuvvetini hesaplamaya çalıştı.
Saf matematik açısından bakıldığında bu kolay bir iş değildi. En karmaşık dönüşümlerin tüm zorluklarının üstesinden gelen Seeliger, istenen evrensel çekim kuvvetinin Evrenin yarıçapıyla orantılı olduğunu tespit etti. Ve bu yarıçap sonsuza eşit olduğundan, çekim kuvvetinin sonsuz büyüklükte olması gerekir. Ancak pratikte bunu gözlemlemiyoruz. Bu, evrensel çekim yasasının tüm Evren için geçerli olmadığı anlamına gelir.
Ancak paradoksun başka açıklamaları da mümkündür. Örneğin, maddenin tüm Evreni eşit şekilde doldurmadığını, ancak yoğunluğunun giderek azaldığını ve sonunda çok uzak bir yerde hiç maddenin bulunmadığını varsayabiliriz. Ancak böyle bir tabloyu hayal etmek, uzayın madde olmadan var olma ihtimalini kabul etmek anlamına gelir ki bu da genellikle saçmadır.
Evrensel çekim kuvvetinin mesafenin karesi arttıkça daha hızlı zayıfladığını varsayabiliriz. Ancak bu, Newton yasasının şaşırtıcı uyumunu sorguluyor. Hayır ve bu açıklama bilim adamlarını tatmin etmedi. Paradoks bir paradoks olarak kaldı.
Merkür'ün hareketinin gözlemleri
Newton yasasıyla açıklanmayan bir başka gerçek, evrensel çekim kuvvetinin etkisi, Merkür'ün hareketinin gözlemleri- gezegene en yakın. Newton yasasını kullanan doğru hesaplamalar, elipsin Merkür'ün Güneş'e en yakın hareket ettiği noktası olan perhelion'un 100 yılda 531 yay saniyesi kadar kayması gerektiğini gösterdi.
Ve gökbilimciler bu yer değiştirmenin 573 yay saniyesine eşit olduğunu belirlediler. Bu fazlalık (42 yay saniyesi) de bilim adamları tarafından yalnızca Newton yasasından kaynaklanan formüller kullanılarak açıklanamadı.
Seeliger paradoksunu, Merkür'ün günberisinin kaymasını ve diğer birçok paradoksal fenomeni ve açıklanamayan gerçekleri açıkladı Albert Einstein, tüm zamanların en büyük fizikçisi olmasa da en büyüklerinden biri. Can sıkıcı küçük şeyler arasında şu soru da vardı: ruhani rüzgar.
Albert Michelson'un deneyleri
Görünüşe göre bu soru doğrudan yerçekimi problemiyle ilgili değildi. Optikle, ışıkla ilgiliydi. Daha doğrusu hızını belirlemek için.
Işığın hızı ilk kez Danimarkalı gökbilimci tarafından belirlendi Olaf Roemer Jüpiter'in uydularının tutulmasını gözlemliyoruz. Bu 1675'te oldu.
Amerikalı fizikçi Albert Michelson 18. yüzyılın sonlarında tasarladığı aparatı kullanarak karasal koşullar altında ışığın hızının bir dizi tespitini gerçekleştirdi.
1927'de ışık hızına 299796 + 4 km/sn değerini verdi; bu o zamanlar için mükemmel bir doğruluktu. Ama mesele farklı. 1880'de ruhani rüzgarı keşfetmeye karar verdi. Nihayet, hem yerçekimsel etkileşimin iletimini hem de ışık dalgalarının iletimini açıklamaya çalıştıkları eterin varlığını tespit etmek istedi.
Michelson muhtemelen zamanının en dikkat çekici deneycisiydi. Mükemmel donanıma sahipti. Ve başarıdan neredeyse emindi.
Deneyimin özü
Deneyim bu şekilde planlanmıştı. Dünya yörüngesinde yaklaşık 30 km/sn hızla hareket eder. Eter boyunca hareket eder. Bu, alıcının önünde duran bir kaynaktan gelen ışığın Dünya'nın hareketine göre hızının, diğer tarafta duran bir kaynaktan gelen ışıktan daha büyük olması gerektiği anlamına gelir. Birinci durumda eterik rüzgarın hızının ışık hızına eklenmesi gerekir; ikinci durumda ise ışığın hızının bu miktarda azalması gerekir.
Elbette Dünya'nın Güneş etrafındaki yörünge hızı, ışık hızının yalnızca on binde biri kadardır. Bu kadar küçük bir terimi tespit etmek çok zordur, ancak Michelson'a doğruluk kralı denmesi boşuna değildir. Işık ışınlarının hızlarındaki "ince" farkı yakalamak için akıllıca bir yöntem kullandı.
Işını iki eşit akıma böldü ve bunları karşılıklı olarak dik yönlere yönlendirdi: meridyen boyunca ve paralel boyunca. Aynalardan yansıyan ışınlar geri döndü. Paralel boyunca ilerleyen bir ışın eterik rüzgardan etkilenirse, meridyensel bir ışına eklendiğinde girişim saçakları ortaya çıkacak ve iki ışının dalgaları faz dışı olacaktır.
Ancak Michelson için her iki ışının yollarını bu kadar büyük bir doğrulukla ölçerek tamamen aynı olmasını sağlamak zordu. Böylece aparatı hiçbir girişim saçağı olmayacak şekilde yaptı ve sonra onu 90 derece döndürdü.
Meridyonel ışın enlemsel hale geldi ve bunun tersi de geçerli oldu. Eterik bir rüzgar varsa göz merceğinin altında siyah ve açık çizgiler görünmelidir! Ama orada değildiler. Belki de aparatı döndürürken bilim adamı onu hareket ettirdi.
Öğle vakti kurup emniyete aldı. Sonuçta, aynı zamanda bir eksen etrafında dönmesine ek olarak. Ve bu nedenle, günün farklı zamanlarında enlem ışını, yaklaşan eterik rüzgara göre farklı bir konum işgal eder. Artık cihaz kesinlikle hareketsiz olduğunda, deneyin doğruluğundan emin olunabilir.
Yine hiçbir girişim saçağı yoktu. Deney birçok kez yapıldı ve Michelson ve onunla birlikte o zamanın tüm fizikçileri hayrete düştü. Hiçbir eterik rüzgar tespit edilmedi! Işık her yöne aynı hızla hareket ediyordu!
Bunu kimse açıklayamadı. Michelson deneyi defalarca tekrarladı, ekipmanı geliştirdi ve sonunda neredeyse inanılmaz ölçüm doğruluğuna ulaştı; bu, deneyin başarısı için gerekenden çok daha büyük bir mertebedeydi. Ve yine hiçbir şey!
Albert Einstein'ın deneyleri
Bir sonraki büyük adım evrensel yerçekimi kuvvetinin bilgisi yaptı Albert Einstein.
Albert Einstein'a bir zamanlar soruldu:
Özel görelilik teorinize nasıl ulaştınız? Hangi koşullar altında bu dahiyane fikir aklınıza geldi? Bilim adamı şu cevabı verdi: "Hep durumun böyle olduğunu hayal etmiştim."
Belki açık sözlü olmak istemiyordu, belki sinir bozucu muhatabından kurtulmak istiyordu. Ancak Einstein'ın keşfettiği zaman, uzay ve hız arasındaki bağlantı kavramının doğuştan olduğunu hayal etmek zor.
Hayır, elbette, önce şimşek kadar parlak bir tahmin aklıma geldi. Daha sonra gelişimi başladı. Hayır, bilinen olaylarla hiçbir çelişki yoktur. Ve sonra formüllerle dolu o beş sayfa bir fizik dergisinde yayımlandı. Fizikte yeni bir çağ açan sayfalar.
Uzayda uçan bir yıldız gemisi hayal edin. Sizi hemen uyaralım: Yıldız gemisi çok benzersiz, bilim kurgu hikayelerinde hiç okumadığınız türden. Uzunluğu 300 bin kilometre, hızı ise 240 bin km/sn diyelim. Ve bu uzay gemisi, uzaydaki ara platformlardan birinin yanından hiç durmadan uçuyor. Son hızla.
Yolcularından biri yıldız gemisinin güvertesinde elinde bir saatle duruyor. Ve sen ve ben, okuyucu, bir platformun üzerinde duruyoruz - uzunluğu yıldız gemisinin boyutuna, yani 300 bin kilometreye karşılık gelmelidir, çünkü aksi takdirde üzerine inemeyecektir. Ayrıca elimizde bir de saat var.
Farkına vardık: Uzay gemisinin pruvası platformumuzun arka kenarına ulaştığında, üzerinde bir fener parlayarak onu çevreleyen alanı aydınlattı. Bir saniye sonra ışık huzmesi platformumuzun ön kenarına ulaştı. Bundan hiç şüphemiz yok, çünkü ışığın hızını biliyoruz ve saatte buna karşılık gelen anı doğru bir şekilde tespit etmeyi başardık. Ve yıldız gemisinde...
Ancak bir yıldız gemisi de ışık huzmesine doğru uçuyordu. Ve platformun ortasına yakın bir yerdeyken ışığın kıç tarafını aydınlattığını kesinlikle gördük. Işık huzmesinin geminin pruvasından kıç tarafına kadar 300 bin kilometre yol kat etmediğini mutlaka gördük.
Ancak yıldız gemisinin güvertesindeki yolcular başka bir şeyden emindir. Kirişlerinin pruvadan kıç tarafına kadar 300 bin kilometrelik mesafenin tamamını kat ettiğinden eminler. Sonuçta bir saniyesini bunun için harcadı. Bunu da nöbetlerinde kesinlikle doğru bir şekilde tespit ettiler. Aksi nasıl olabilir ki: Sonuçta ışığın hızı kaynağın hızına bağlı değildir...
Nasıl yani? Biz sabit bir platformdan bir şey görüyoruz ama onlar bir yıldız gemisinin güvertesinde başka bir şey mi görüyorlar? Sorun ne?
Einstein'ın görelilik teorisi
Hemen belirtmek gerekir: Einstein'ın görelilik teorisi ilk bakışta, dünyanın yapısına ilişkin yerleşik anlayışımızla kesinlikle çelişiyor. Temsil etmeye alıştığımız için sağduyuya da aykırı olduğunu söyleyebiliriz. Bu, bilim tarihinde birden fazla kez yaşandı.
Ancak Dünya'nın küresel şeklinin keşfi aynı zamanda sağduyuyla da çelişiyordu. İnsanlar nasıl karşı tarafta yaşayabilir ve uçuruma düşmeyebilir?
Bizim için Dünya'nın küreselliği tartışılmaz bir gerçektir ve sağduyu açısından bunun dışındaki herhangi bir varsayım anlamsız ve çılgıncadır. Ancak kendi zamanınızdan bir adım geriye gidin, bu fikrin ilk ortaya çıkışını hayal edin ve kabullenmenin ne kadar zor olduğu açıkça ortaya çıkar.
Peki, Dünya'nın hareketsiz olmadığını, yörüngesi boyunca bir gülleden onlarca kat daha hızlı uçtuğunu kabul etmek daha mı kolay olur?
Bunların hepsi sağduyunun başarısızlıklarıydı. Bu yüzden modern fizikçiler buna asla değinmiyorlar.
Şimdi özel görelilik teorisine dönelim. Dünya bunu ilk kez 1905'te az bilinen bir isim olan Albert Einstein'ın imzaladığı bir makaleden öğrendi. Ve o zamanlar sadece 26 yaşındaydı.
Einstein bu paradokstan çok basit ve mantıklı bir varsayımda bulundu: platformdaki bir gözlemcinin bakış açısından, hareket halindeki bir vagonda kol saatiniz tarafından ölçülenden daha az zaman geçmiştir. Vagonda zamanın akışı, sabit platformdaki zamana kıyasla daha yavaştı.
Bu varsayımdan mantıksal olarak kesinlikle şaşırtıcı şeyler çıktı. Tramvayda çalışmaya giden bir kişinin, aynı yolda yürüyen bir yayaya göre hem hızdan dolayı zaman tasarrufu sağladığı, hem de daha yavaş gittiği ortaya çıktı.
Ancak ebedi gençliği bu şekilde korumaya çalışmayın: Bir fayton şoförü olsanız ve hayatınızın üçte birini tramvayda geçirseniz bile, 30 yıl içinde saniyenin milyonda birinden pek fazlasını kazanamazsınız. Zaman kazancının farkedilebilmesi için ışık hızına yakın bir hızda hareket etmeniz gerekiyor.
Vücutların hızındaki artışın kütlelerine yansıdığı ortaya çıktı. Bir cismin hızı ışık hızına ne kadar yakınsa kütlesi de o kadar büyük olur. Bir cismin hızı ışık hızına eşit olduğunda kütlesi sonsuza eşittir, yani Dünya'nın, Güneş'in, Galaksi'nin, tüm Evrenimizin kütlesinden daha büyüktür... Bu, basit bir parke taşı üzerinde yoğunlaşıp onu hızlandırmak
Sveta!
Bu, herhangi bir maddi cismin ışık hızına eşit bir hız geliştirmesine izin vermeyecek bir sınırlama getirir. Sonuçta kütle büyüdükçe onu hızlandırmak giderek zorlaşıyor. Ve sonsuz bir kütle hiçbir kuvvetle yerinden oynatılamaz.
Ancak doğa, bütün bir parçacık sınıfı için bu yasaya çok önemli bir istisna getirmiştir. Örneğin fotonlar için. Işık hızında hareket edebilirler. Daha doğrusu başka bir hızda hareket edemezler. Hareketsiz bir fotonun hayal edilmesi düşünülemez.
Durağan haldeyken kütlesi yoktur. Nötrinoların da bir dinlenme kütlesi yoktur ve aynı zamanda evrenimizde mümkün olan en yüksek hızda, ışığı yakalamadan veya onun arkasına düşmeden uzayda sonsuza kadar kontrolsüz bir şekilde uçmaya mahkumdurlar.
Özel görelilik teorisinin saydığımız sonuçlarının her birinin şaşırtıcı ve paradoksal olduğu doğru değil mi? Ve elbette her biri “sağduyuya” aykırıdır!
Ancak ilginç olan şu: spesifik biçimleriyle değil, geniş bir felsefi konum olarak, tüm bu şaşırtıcı sonuçlar diyalektik materyalizmin kurucuları tarafından tahmin edilmişti. Bu sonuçlar neyi gösteriyor? Hareket eden bir nesnenin enerji ile kütlesini, kütle ile hızı, hız ile zamanı, hız ile uzunluğunu birbirine bağlayan bağlantılar hakkında...
Einstein'ın çimento (daha fazla ayrıntı:), takviyeleri veya temel taşlarını birbirine bağlaması gibi karşılıklı bağımlılığı keşfetmesi, daha önce birbirinden bağımsız görünen şeyleri ve olguları bir araya getirdi ve bilim tarihinde ilk kez üzerinde temellerin atıldığı temeli oluşturdu. uyumlu bir bina inşa etmek mümkün görünüyordu. Bu bina Evrenimizin nasıl çalıştığına dair bir fikirdir.
Ama önce yine Albert Einstein'ın yarattığı genel görelilik teorisi hakkında en azından birkaç kelime.
Albert Einstein Bu isim - genel görelilik teorisi - tartışılacak teorinin içeriğine tam olarak uymuyor. Uzay ve madde arasındaki karşılıklı bağımlılığı kurar. Öyle demek daha doğru olur herhalde uzay-zaman teorisi, veya yerçekimi teorisi.
Ancak bu isim Einstein'ın teorisiyle o kadar iç içe geçmiş durumda ki, artık onun yerini alma sorununu gündeme getirmek bile birçok bilim insanına uygunsuz görünüyor.
Genel görelilik teorisi, madde ile onu içeren zaman ve uzay arasındaki karşılıklı bağımlılığı kurdu. Uzay ve zamanın maddeden ayrı olarak düşünülemeyeceği, aynı zamanda özelliklerinin de onları dolduran maddeye bağlı olduğu ortaya çıktı.
Akıl yürütmenin başlangıç noktası
Bu nedenle yalnızca belirtebiliriz başlangıç noktası ve bazı önemli sonuçlar sunuyoruz.
Uzay yolculuğunun başlangıcında beklenmedik bir felaket, uzayda uçan insanların kütüphanesini, film koleksiyonunu ve diğer zihin ve hafıza depolarını yok etti. Ve asırların değişmesiyle yerli gezegenin doğası unutuldu. Evrensel çekim yasası bile unutuldu çünkü roket galaksiler arası uzayda uçuyor ve neredeyse hiç hissedilmiyor.
Ancak geminin motorları harika çalışıyor ve akülerdeki enerji kaynağı neredeyse sınırsız. Çoğu zaman gemi ataletle hareket eder ve içinde yaşayanlar ağırlıksızlığa alışkındır. Ancak bazen motorları çalıştırıp geminin hareketini yavaşlatıyor veya hızlandırıyorlar. Jet nozulları renksiz bir alevle boşluğa parladığında ve gemi daha hızlı hareket ettiğinde, sakinler vücutlarının ağırlaştığını hissederler, koridorlarda uçmak yerine geminin etrafında yürümek zorunda kalırlar.
Ve artık uçuş tamamlanmaya yakın. Gemi yıldızlardan birine uçuyor ve en uygun gezegenin yörüngesine düşüyor. Uzay gemileri dışarı çıkıyor, taze yeşilliklerle kaplı toprakta yürüyor, geminin hızlı hareket ettiği zamandan beri tanıdık olan aynı ağırlık hissini sürekli yaşıyor.
Ancak gezegen eşit şekilde hareket ediyor. 9,8 m/sn2 sabit ivmeyle onlara doğru uçamaz! Ve yerçekimi alanının (yerçekimi kuvveti) ve ivmenin aynı etkiyi verdiği ve belki de ortak bir yapıya sahip olduğu yönünde ilk varsayıma sahipler.
Dünyalı çağdaşlarımızın hiçbiri bu kadar uzun bir uçuşta değildi, ancak çoğu vücutlarında "ağırlık" ve "hafifleşme" olgusunu hissetti. Sıradan bir asansör bile yüksek hızda hareket ettiğinde bu hissi yaratır. Aşağı inerken ani bir ağırlık kaybı hissedersiniz, yukarı çıkarken ise tam tersine zemin bacaklarınıza normalden daha büyük bir kuvvetle baskı yapar.
Ancak tek bir his hiçbir şeyi kanıtlamaz. Sonuçta duyular bizi Güneş'in hareketsiz Dünya'nın etrafında gökyüzünde hareket ettiğine, tüm yıldızların ve gezegenlerin bizden aynı mesafede, gökkubbede vb. olduğuna ikna etmeye çalışıyor.
Bilim insanları bu duyuları deneysel testlere tabi tuttu. Newton aynı zamanda iki olgunun tuhaf özdeşliği üzerine de düşündü. Onlara sayısal özellikler vermeye çalıştı. Yerçekimini ölçtükten sonra değerlerinin her zaman birbirine kesinlikle eşit olduğuna ikna oldu.
Pilot tesisin sarkaçlarını her türlü malzemeden yaptı: gümüş, kurşun, cam, tuz, tahta, su, altın, kum, buğday. Sonuç aynıydı.
Denklik ilkesi Bahsettiğimiz genel görelilik teorisinin temelinde yatıyor, ancak teorinin modern yorumunun artık bu prensibe ihtiyacı yok. Bu prensipten çıkan matematiksel sonuçları atlayarak doğrudan genel görelilik teorisinin bazı sonuçlarına geçelim.
Büyük madde kütlelerinin varlığı çevredeki alanı büyük ölçüde etkiler. Mekanın heterojenliği olarak tanımlanabilecek değişikliklere yol açmaktadır. Bu homojensizlikler, kendilerini çeken bedenin yakınında bulan kitlelerin hareketini yönlendirir.
Genellikle bu benzetmeye başvuruyorlar. Dünya yüzeyine paralel bir çerçeveye sıkıca gerilmiş bir tuval hayal edin. Üzerine ağır bir ağırlık koyun. Bu bizim büyük çekici kitlemiz olacak. Elbette tuvali bükecek ve bir tür çöküntüyle sonuçlanacak. Şimdi topu, yolunun bir kısmı çeken kütlenin yanında olacak şekilde bu tuval boyunca yuvarlayın. Topun nasıl fırlatıldığına bağlı olarak üç olası seçenek vardır.
- Top, tuvalin sapmasının yarattığı çöküntüden yeterince uzağa uçacak ve hareketini değiştirmeyecektir.
- Top çöküntüye dokunacak ve hareketinin çizgileri çeken kütleye doğru bükülecektir.
- Top bu deliğe düşecek, oradan çıkamayacak ve çekim yapan kütlenin etrafında bir veya iki tur atacaktır.
Üçüncü seçeneğin, bir yıldızın veya gezegenin dikkatsizce kendi çekim alanına uçan yabancı bir cismi yakalamasını çok güzel modellediği doğru değil mi?
İkinci durum ise, olası yakalama hızından daha yüksek bir hızda uçan bir cismin yörüngesinin bükülmesidir! İlk durum, yerçekimi alanının pratik erişiminin ötesine uçmaya benzer. Evet, kesinlikle pratik çünkü teorik olarak çekim alanı sınırsızdır.
Elbette bu çok uzak bir benzetmedir, çünkü hiç kimse üç boyutlu uzayımızın sapmasını gerçekten hayal edemez. Bu sapmanın veya eğriliğin, sıklıkla söylendiği gibi, fiziksel anlamının ne olduğunu kimse bilmiyor.
Genel görelilik teorisinden, herhangi bir maddi cismin yerçekimi alanında yalnızca eğri çizgiler boyunca hareket edebileceği sonucu çıkar. Sadece özel durumlarda eğri düz bir çizgiye dönüşür.
Bir ışık ışını da bu kurala uyar. Sonuçta uçuş halindeyken belli bir kütleye sahip fotonlardan oluşuyor. Ve yerçekimi alanı, tıpkı bir molekül, bir asteroit veya bir gezegen üzerinde olduğu gibi, onun üzerinde de etkisini gösterir.
Bir diğer önemli sonuç ise yer çekimi alanının aynı zamanda zamanın geçişini de değiştirdiğidir. Büyük bir çekici kütlenin yakınında, yarattığı güçlü çekim alanı içinde, zamanın geçişi ondan uzağa göre daha yavaş olmalıdır.
Görüyorsunuz, genel görelilik teorisi, "sağduyu" hakkındaki düşüncelerimizi bir kez daha altüst edebilecek paradoksal sonuçlarla dolu!
Yerçekimi çöküşü
Kozmik bir karaktere sahip olan şaşırtıcı bir fenomenden bahsedelim - yerçekimsel çöküş (yıkıcı sıkıştırma). Bu olay, yerçekimi kuvvetlerinin, doğada var olan başka hiçbir kuvvetin onlara karşı koyamayacağı kadar büyük boyutlara ulaştığı devasa madde birikimlerinde meydana gelir.
Newton'un ünlü formülünü hatırlayın: Yerçekimi yapan cisimler arasındaki mesafenin karesi ne kadar küçükse, yerçekimi kuvveti de o kadar büyük olur. Dolayısıyla bir maddi oluşum ne kadar yoğunlaşırsa, boyutu ne kadar küçük olursa, yerçekimi kuvvetleri o kadar hızlı artar ve yıkıcı kucaklaşmaları da o kadar kaçınılmaz olur.
Doğanın, maddenin görünüşte sınırsız sıkıştırılmasına karşı mücadele ettiği kurnaz bir teknik var. Bunu yapmak için, süperdev yerçekimi kuvvetlerinin etki alanında zamanın geçişini durdurur ve bağlı madde kütleleri, garip bir uyuşuk uykuda donmuş, Evrenimizden kesilmiş gibi görünür.
Uzaydaki bu “kara deliklerin” ilki muhtemelen zaten keşfedilmiştir. Sovyet bilim adamları O. Kh. Guseinov ve A. Sh.'nin varsayımına göre, bu, görünmez bir bileşeni olan çift yıldız olan Delta Gemini'dir.
Görünür bileşenin kütlesi 1,8 güneş kütlesine sahip ve hesaplamalara göre onun görünmez "arkadaşının" görünür olandan dört kat daha büyük olması gerekiyor. Ancak hiçbir iz yok: Doğanın en muhteşem yaratımı olan “kara deliği” görmek imkansız.
Sovyet bilim adamı Profesör K.P. Stanyukovich, dedikleri gibi, "kaleminin ucunda", tamamen teorik yapılarla, "donmuş madde" parçacıklarının boyutlarının çok çeşitli olabileceğini gösterdi.
- Galaksimizin 100 milyar yıldızının tamamının yaydığı kadar enerjiyi sürekli olarak yayan kuasarlara benzer dev oluşumlar mümkündür.
- Yalnızca birkaç güneş kütlesine eşit olan çok daha mütevazı kümeler mümkündür. Her iki nesne de sıradan, uyumayan maddeden kendiliğinden ortaya çıkabilir.
- Ve kütle açısından temel parçacıklarla karşılaştırılabilir, tamamen farklı bir sınıfın oluşumları mümkündür.
Bunların ortaya çıkması için, onları oluşturan maddenin önce devasa bir basınca maruz kalması ve dışarıdan bir gözlemci için zamanın tamamen durduğu Schwarzschild küresinin sınırlarına itilmesi gerekir. Ve bundan sonra basınç kaldırılsa bile, zamanın durduğu parçacıklar Evrenimizden bağımsız olarak var olmaya devam edecektir.
Plankeonlar
Plankeonlar tamamen özel bir parçacık sınıfıdır. K. P. Stanyukovich'e göre son derece ilginç bir özelliğe sahipler: Milyonlarca ve milyarlarca yıl önce olduğu gibi maddeyi değişmeden taşıyorlar. Plankeonun içine baktığımızda, maddenin Evrenimizin doğuş anındaki halini görebilecektik. Teorik hesaplamalara göre Evrende yaklaşık 10 80 plankeon vardır; bir kenarı 10 santimetre olan bir uzay küpünde yaklaşık bir plankeon vardır. Bu arada, Stanyukovich ile eşzamanlı olarak ve (ondan bağımsız olarak) plankeonlarla ilgili hipotez Akademisyen M.A. Markov tarafından ortaya atıldı. Onlara yalnızca Markov farklı bir isim verdi - maksimonlar.
Temel parçacıkların bazen paradoksal olan dönüşümleri, plankeonların özel özellikleri kullanılarak açıklanmaya çalışılabilir. İki parçacık çarpıştığında hiçbir zaman parçacıkların oluşmadığı, ancak diğer temel parçacıkların ortaya çıktığı bilinmektedir. Bu gerçekten şaşırtıcı: Sıradan dünyada, bir vazoyu kırdığımızda asla bütün bardakları ve hatta rozetleri elde edemeyiz. Ancak her temel parçacığın derinliklerinde bir veya daha fazla plankeon ve bazen de birçok plankeon gizlendiğini varsayalım.
Parçacıkların çarpışması anında, plankeonun sıkıca bağlı "torbası" hafifçe açılır, bazı parçacıklar içine "düşecek" ve bunun karşılığında, çarpışma sırasında ortaya çıktığını düşündüğümüz parçacıklar "dışarı çıkacak". Aynı zamanda plankeon, basiretli bir muhasebeci gibi, temel parçacıklar dünyasında kabul edilen tüm "korunum yasalarını" sağlayacaktır.
Peki evrensel çekim mekanizmasının bununla ne ilgisi var?
K. P. Stanyukovich'in hipotezine göre yerçekiminden "sorumlu", temel parçacıklar tarafından sürekli olarak yayılan, graviton adı verilen küçük parçacıklardır. Gravitonlar ikincisinden, güneş ışınında dans eden bir toz zerresinin küreden küçük olması kadar küçüktür.
Gravitonların emisyonu bir takım kanunlara tabidir. Özellikle uzayın o bölgesine daha kolay uçuyorlar. Daha az graviton içeren. Bu, eğer uzayda iki gök cismi varsa, her ikisinin de ağırlıklı olarak "dışarıya", birbirine zıt yönlerde gravitonlar yayacağı anlamına gelir. Bu, bedenlerin birbirine yaklaşmasına ve birbirini çekmesine neden olan bir dürtü yaratır.
Yerçekiminin evrendeki nesneler arasındaki en zayıf etkileşim olmasına rağmen, fizik ve astronomideki önemi çok büyüktür, çünkü uzaydaki herhangi bir mesafedeki fiziksel nesneleri etkileyebilir.
Astronomi ile ilgileniyorsanız, muhtemelen yerçekimi veya evrensel çekim yasası gibi bir kavramın ne olduğunu merak etmişsinizdir. Yerçekimi, Evrendeki tüm nesneler arasındaki evrensel temel etkileşimdir.
Yer çekimi kanununun keşfi ünlü İngiliz fizikçi Isaac Newton'a atfedilir. Muhtemelen çoğunuz ünlü bilim adamının başına düşen elmanın hikayesini biliyorsunuzdur. Ancak tarihe daha derinlemesine bakarsanız, yerçekiminin varlığının, antik çağın filozofları ve bilim adamları, örneğin Epikuros tarafından kendi döneminden çok önce düşünüldüğünü görebilirsiniz. Ancak fiziksel cisimler arasındaki çekimsel etkileşimi klasik mekanik çerçevesinde ilk açıklayan Newton'du. Teorisi, genel görelilik teorisinde yerçekiminin uzaydaki etkisini ve uzay-zaman sürekliliğindeki rolünü daha doğru bir şekilde tanımlayan başka bir ünlü bilim adamı Albert Einstein tarafından geliştirildi.
Newton'un evrensel çekim yasası, birbirinden mesafeyle ayrılan iki kütle noktası arasındaki çekim kuvvetinin, mesafenin karesiyle ters orantılı ve her iki kütleyle doğru orantılı olduğunu belirtir. Yer çekimi kuvveti uzun menzillidir. Yani, kütlesi olan bir cismin nasıl hareket ettiğine bakılmaksızın, klasik mekanikte onun çekim potansiyeli tamamen bu cismin zamanın belirli bir andaki konumuna bağlı olacaktır. Bir nesnenin kütlesi ne kadar büyük olursa, yerçekimi alanı da o kadar büyük olur; sahip olduğu yerçekimi kuvveti de o kadar güçlü olur. Galaksiler, yıldızlar ve gezegenler gibi uzay nesneleri en büyük çekim kuvvetine ve buna bağlı olarak oldukça güçlü çekim alanlarına sahiptir.
Yerçekimi alanları
Dünyanın yerçekimi alanı
Yerçekimi alanı, Evrendeki nesneler arasında yerçekimsel etkileşimin meydana geldiği mesafedir. Bir nesnenin kütlesi ne kadar büyük olursa, yerçekimi alanı da o kadar güçlü olur; belirli bir alandaki diğer fiziksel cisimler üzerindeki etkisi o kadar belirgin olur. Bir nesnenin çekim alanı potansiyeldir. Önceki ifadenin özü, iki cisim arasına potansiyel çekim enerjisini dahil ederseniz, ikincisini kapalı bir döngü boyunca hareket ettirdikten sonra değişmeyeceğidir. Bu, kapalı bir döngüde potansiyel ve kinetik enerjinin toplamının korunumuna ilişkin bir başka ünlü yasayı gündeme getiriyor.
Maddi dünyada yerçekimi alanı büyük önem taşımaktadır. Evrendeki kütlesi olan tüm maddi nesneler ona sahiptir. Yerçekimi alanı yalnızca maddeyi değil aynı zamanda enerjiyi de etkileyebilir. Mantıksal bir yapı ile karakterize edilen güneş sistemleri, galaksiler ve diğer astronomik kümeler, kara delikler, kuasarlar ve süper kütleli yıldızlar gibi büyük kozmik nesnelerin yerçekimi alanlarının etkisinden kaynaklanmaktadır.
Son bilimsel veriler, Evrenin genişlemesinin meşhur etkisinin aynı zamanda çekimsel etkileşim yasalarına da dayandığını göstermektedir. Özellikle Evrenin genişlemesi, hem küçük hem de en büyük nesnelerin güçlü çekim alanları tarafından kolaylaştırılmaktadır.
İkili bir sistemde yerçekimi radyasyonu
Yerçekimi radyasyonu veya yerçekimi dalgası, fizik ve kozmolojiye ilk kez ünlü bilim adamı Albert Einstein tarafından tanıtılan bir terimdir. Yerçekimi teorisindeki yerçekimsel radyasyon, maddi nesnelerin değişken ivmeyle hareket etmesiyle üretilir. Bir nesnenin hızlanması sırasında, bir yerçekimi dalgası ondan "kopuyor" gibi görünüyor, bu da çevredeki uzayda yerçekimi alanının salınımlarına yol açıyor. Buna yerçekimi dalgası etkisi denir.
Kütleçekim dalgaları, Einstein'ın genel görelilik kuramı ve diğer kütleçekim kuramları tarafından tahmin edilse de, hiçbir zaman doğrudan tespit edilememiştir. Bu öncelikle aşırı küçüklüklerinden kaynaklanmaktadır. Ancak astronomide bu etkiyi doğrulayabilecek dolaylı kanıtlar vardır. Böylece çift yıldızların yakınsaması örneğinde kütleçekim dalgasının etkisi gözlemlenebilir. Gözlemler, çift yıldızların yakınsama oranının bir dereceye kadar bu kozmik nesnelerden kaynaklanan ve muhtemelen kütleçekimsel radyasyona harcanan enerji kaybına bağlı olduğunu doğrulamaktadır. Bilim insanları yakın gelecekte yeni nesil Gelişmiş LIGO ve VIRGO teleskoplarını kullanarak bu hipotezi güvenilir bir şekilde doğrulayabilecekler.
Modern fizikte iki mekanik kavramı vardır: klasik ve kuantum. Kuantum mekaniği nispeten yakın zamanda geliştirildi ve klasik mekanikten temelde farklı. Kuantum mekaniğinde nesnelerin (kuanta) belirli konumları ve hızları yoktur; burada her şey olasılığa dayanmaktadır. Yani bir nesne, zamanın belirli bir noktasında uzayda belirli bir yeri işgal edebilir. Bundan sonra nereye taşınacağı güvenilir bir şekilde belirlenemez, ancak yalnızca yüksek derecede olasılıkla belirlenebilir.
Yer çekiminin ilginç bir etkisi de uzay-zaman sürekliliğini bükebilmesidir. Einstein'ın teorisi, bir grup enerjinin veya herhangi bir maddi maddenin etrafındaki uzayda uzay-zamanın kavisli olduğunu belirtir. Buna göre, bu maddenin yerçekimi alanının etkisi altına giren parçacıkların yörüngesi değişir, bu da hareketlerinin yörüngesini yüksek olasılıkla tahmin etmeyi mümkün kılar.
Yerçekimi teorileri
Bugün bilim insanları bir düzineden fazla farklı yerçekimi teorisini biliyor. Klasik ve alternatif teoriler olarak ikiye ayrılırlar. İlkinin en ünlü temsilcisi, ünlü İngiliz fizikçi tarafından 1666'da icat edilen Isaac Newton'un klasik yerçekimi teorisidir. Bunun özü, mekanikteki devasa bir cismin kendi etrafında daha küçük nesneleri çeken bir yerçekimi alanı oluşturmasıdır. Buna karşılık, ikincisi de Evrendeki diğer maddi nesneler gibi bir çekim alanına sahiptir.
Bir sonraki popüler yerçekimi teorisi, 20. yüzyılın başında dünyaca ünlü Alman bilim adamı Albert Einstein tarafından icat edildi. Einstein, yerçekimini bir fenomen olarak daha doğru bir şekilde tanımlayabildi ve ayrıca onun eylemini yalnızca klasik mekanikte değil, aynı zamanda kuantum dünyasında da açıklayabildi. Genel görelilik teorisi, yerçekimi gibi bir kuvvetin uzay-zaman sürekliliğini ve ayrıca temel parçacıkların uzaydaki yörüngesini etkileme yeteneğini açıklar.
Alternatif yerçekimi teorileri arasında belki de en büyük ilgiyi yurttaşımız ünlü fizikçi A.A.'nın icat ettiği görelilik teorisi hak ediyor. Logunov. Logunov, Einstein'ın aksine, yerçekiminin geometrik değil, gerçek, oldukça güçlü bir fiziksel kuvvet alanı olduğunu savundu. Alternatif yerçekimi teorileri arasında skaler, bimetrik, yarı doğrusal ve diğerleri de bilinmektedir.
- Uzayda bulunup Dünya'ya dönen insanlar için, gezegenimizin yerçekimi etkisinin gücüne alışmak ilk başta oldukça zordur. Bazen bu birkaç hafta sürer.
- Ağırlıksız durumdaki insan vücudunun ayda kemik iliği kütlesinin% 1'ine kadar kaybedebileceği kanıtlanmıştır.
- Güneş sistemindeki gezegenler arasında yer çekimi kuvveti en az olan Mars, en büyük olanı ise Jüpiter'dir.
- Bağırsak hastalıklarına neden olduğu bilinen salmonella bakterileri, ağırlıksız durumda daha aktif davranır ve insan vücuduna çok daha fazla zarar verme kapasitesine sahiptir.
- Evrendeki bilinen tüm astronomik nesneler arasında kara delikler en büyük çekim kuvvetine sahiptir. Golf topu büyüklüğünde bir kara delik, tüm gezegenimizle aynı çekim kuvvetine sahip olabilir.
- Dünyadaki yer çekimi kuvveti gezegenimizin her köşesinde aynı değildir. Örneğin Kanada'nın Hudson Körfezi bölgesinde dünyanın diğer bölgelerine göre daha düşüktür.
Sovyet film klasiklerinden bir karakterin dediği gibi, "Arkadaşlarım, William Isaac'e, yani Shakespeare'e ve Newton'a saldırmamızın zamanı gelmedi mi?"
Sanırım zamanı geldi.
Newton, tüm insanlık tarihinin en büyük bilimsel dehalarından biri olarak kabul edilir. Yüzyıllar boyunca bilimsel paradigmanın temeli haline gelen, sorunsuz bir şekilde militan materyalizme dönüşen "bilimsel dünya görüşünün" temelini atan "Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri" idi.
Gerçeğin benzersizliği hakkı, çevredeki dünyanın fenomenlerinin "kesin bilgisi" ile savunuldu. Bu "yok edilemez, kesin bilginin" temeli, Isaac Newton'un adını taşıyan Evrensel Çekim Yasasıydı. Temeli atacağımız yer tam da burası! - Doğada gerçekte hiçbir yerçekimi yasasının bulunmadığını ve modern fiziğin tüm yapısının kumun üzerine değil, bataklık uçurumunun üzerine inşa edildiğini göstereceğiz.
Newton'un maddenin karşılıklı çekimine ilişkin hipotezinin tutarsızlığını göstermek için tek bir istisna yeterlidir. Birkaçını vereceğiz ve en bariz ve kolayca doğrulanabilir olanla başlayacağız: Ay'ın yörüngesindeki hareketi ile. Lise derslerinden herkesin bildiği formüller ve beşinci sınıf öğrencisinin bile kullanabileceği hesaplamalar. Hesaplamaya ilişkin veriler Wikipedia'dan bile alınabilir ve ardından bilimsel referans kitaplarında kontrol edilebilir.
Kanuna göre gök cisimlerinin yörüngelerdeki hareketi, cisimlerin kütleleri arasındaki çekim kuvveti ve cisimlerin birbirlerine göre hızları tarafından belirlenir. Öyleyse, Ay'ın Dünya ile Güneş arasında uçtuğu anda (en azından güneş tutulması anında) Dünya'dan ve Güneş'ten gelen çekim kuvvetlerinin nereye yönlendirildiğini görelim.
Bilindiği gibi çekim kuvveti aşağıdaki formülle belirlenir:
G - yerçekimi sabiti
m, M - vücut kütleleri
R - gövdeler arasındaki mesafe
Referans kitaplardan alalım:
yerçekimi sabiti yaklaşık 6,6725 × 10 −11 m³/(kg s²)'ye eşittir.
Ay kütlesi - 7,3477×10 22 kg
Güneş'in kütlesi - 1,9891×10 30 kg
Dünya kütlesi - 5,9737×10 24 kg
Dünya ile Ay arasındaki mesafe = 380.000.000 m
Ay ile Güneş arasındaki mesafe = 149.000.000.000 m
Bu verileri formülde yerine koyarsak:
Dünya ile Ay arasındaki çekim kuvveti = 6,6725×10 - 11 x 7,3477×10 22 x 5,9737×10 24 / 380000000 2 = 2,028×10 20 H
Ay ile Güneş arasındaki çekim kuvveti =6.6725×10 - 11 x 7,3477 10 22 x 1,9891 10 30 / 149000000000 2 = 4,39 × 10 20 H
Dolayısıyla katı bilimsel verilere ve hesaplamalara göre, Ay'ın Dünya ile Güneş'in arasından geçtiği anda Güneş ile Ay arasındaki çekim kuvveti, Dünya ile Ay arasındaki çekim kuvvetinin iki katından daha fazladır. Ve eğer aynı evrensel çekim yasası doğruysa, Ay, Güneş etrafındaki yörüngesinde yoluna devam etmelidir. Yani Newton'un Ay için yazdığı kanun bir kararname değildir.
Ayrıca Ay'ın Dünya'ya göre çekici özelliklerini göstermediğini de not ediyoruz: Laplace zamanında bile bilim adamları, hiçbir şekilde Ay'a bağlı olmayan deniz gelgitlerinin davranışları karşısında şaşkına dönmüşlerdi.
Bir gerçek daha. Dünya'nın etrafında hareket eden Ay, ikincisinin yörüngesini etkilemek zorunda kalacaktı - Dünya'yı yerçekimi ile bir yandan diğer yana sürükleyecek, sonuç olarak, Dünya'nın yörüngesi Ay'ın kütle merkezi olan zikzak olmalıdır. Dünya sistemi kesinlikle bir elips boyunca hareket etmelidir:
Ancak ne yazık ki, buna benzer bir şey keşfedilmedi, ancak modern yöntemler Güneş'e doğru ve geriye doğru bu kaymayı saniyede yaklaşık 12 metre hızla güvenilir bir şekilde belirlemeyi mümkün kılıyor. Keşke gerçekten var olsaydı.
Ultra derin madenlere daldırıldığında cesetlerin ağırlığında herhangi bir azalma olmadı.
Kütle çekim teorisini test etmeye yönelik ilk girişim, bir tarafta dünyanın en yüksek Himalayalar kaya sırtının, diğer tarafta ise çok daha az kütleli suyla dolu bir okyanus çanağının bulunduğu Hint Okyanusu kıyılarında yapıldı. . Ama ne yazık ki. Himalayalara doğru olan çekül hattı sapmıyor!
Dahası, ultra hassas aletler (gravimetreler), derinlik birkaç kilometre olsa bile, dağların veya denizlerin üzerinde aynı yükseklikte bulunan bir test gövdesinin yerçekimindeki farkı tespit edemez. Ve sonra bilim dünyası, yerleşik teoriyi kurtarmak için buna bir destek buldu - bunun nedeninin "izostazi" olduğunu söylüyorlar - daha yoğun kayaların denizlerin altında, gevşek kayaların ise dağların altında olduğunu söylüyorlar. ve yoğunlukları her şeyi bilim adamlarının ihtiyaç duyduğu cevaba uyacak şekildedir. Bu sadece bir şarkı!
Ama keşke bu, çevredeki gerçekliği entelektüel adamların bu konudaki fikirlerine göre ayarlamanın bilim dünyasındaki tek örneği olsaydı. Ayrıca, nükleer fizikteki "kütle kusurunu" açıklamak için icat edilen, icat edilmiş bir "element parçacığı"nın (nötrino) bariz bir örneğini de verebiliriz. Daha önceleri, termal mühendislikte “gizli kristalleşme ısısı” icat edilmişti.
Ancak “evrensel yerçekimi”nden uzaklaşıyoruz. Bu teorinin öngörülerinin tespit edilemediği diğer bir örnek ise asteroitler için güvenilir şekilde kurulmuş uyduların bulunmamasıdır. Gökyüzünde uçan asteroit bulutları var ama hiçbirinin uydusu yok! Yapay uyduları asteroit yörüngesine yerleştirme girişimleri başarısızlıkla sonuçlandı. İlk girişim - NEAR sondası Amerikalılar tarafından Eros asteroitine sürüldü. Heba olmuş. İkinci girişim HAYABUSA (“Falcon”) sondasıydı, Japonlar onu Itokawa asteroitine gönderdi ve ondan da hiçbir şey çıkmadı.
Verilebilecek daha birçok benzer örnek var, ancak metni bunlarla doldurmayacağız. Bilimsel bilginin başka bir sorununa dönelim: Gerçeği prensipte tespit etmek her zaman mümkün müdür - en azından her zaman.
Hayır her zaman değil. Aynı “evrensel çekim”e dayalı bir örnek verelim. Bildiğiniz gibi ışığın hızı sonludur, bunun sonucunda uzaktaki nesneleri o anda bulundukları yerde değil, gördüğümüz ışık ışınının başladığı noktada görürüz. Pek çok yıldız, belki de hiç değil, yalnızca onların ışıkları içeri giriyor - basmakalıp bir konu. Peki yerçekimi hangi hızda yayılıyor? Laplace ayrıca Güneş'ten gelen yerçekiminin bizim gördüğümüz yerden değil, başka bir noktadan geldiğini tespit etmeyi başardı. O zamana kadar biriken verileri analiz eden Laplace, "yerçekiminin" ışıktan en az yedi kat daha hızlı yayıldığını tespit etti! Modern ölçümler yerçekimi hızını daha da ileriye taşıdı; ışık hızından en az 11 kat daha hızlı.
“Yerçekiminin” genellikle anında yayıldığına dair güçlü şüpheler var. Ancak bu gerçekten oluyorsa, o zaman bu nasıl belirlenebilir - sonuçta, herhangi bir ölçüm, bir tür hata olmadan teorik olarak imkansızdır. Yani bu hızın sonlu mu yoksa sonsuz mu olduğunu hiçbir zaman bilemeyeceğiz. Sınırlı olduğu dünya ile sınırsız olduğu dünya “iki büyük farktır” ve nasıl bir dünyada yaşadığımızı hiçbir zaman bilemeyeceğiz! Bu, bilimsel bilgiye konulan sınırdır. Şu veya bu bakış açısını kabul etmek bir inanç meselesidir, tamamen mantıksızdır ve hiçbir mantığa tabi değildir. Sadece zombi kafalarda var olan ve etrafımızdaki dünyada görülmeyen "evrensel çekim yasası"na dayanan "dünyanın bilimsel resmine" olan inanç nasıl da hiçbir mantığa aykırıdır...
Şimdi Newton yasasını bir kenara bırakalım ve sonuç olarak Dünya'da keşfedilen yasaların Evrenin geri kalanı için hiç de evrensel olmadığının net bir örneğini vereceğiz.
Aynı Ay'a bakalım. Tercihen dolunay sırasında. Ay neden bir diske benziyor - şekline sahip olduğu bir çörekten çok gözleme gibi görünüyor.
Sonuçta o bir top ve top fotoğrafçı tarafından aydınlatılırsa şöyle bir şeye benziyor: merkezde bir parlama var, sonra aydınlatma azalacak ve diskin kenarlarına doğru görüntü daha koyu olacak.
Gökyüzündeki ay, hem merkezde hem de kenarlarda eşit bir aydınlatmaya sahiptir, sadece gökyüzüne bakın. İyi bir dürbün veya güçlü optik “zum” özelliğine sahip bir kamera kullanabilirsiniz; böyle bir fotoğrafın örneği makalenin başında verilmiştir. 16x zoom ile çekildi. Bu görüntü, her şeyin böyle olduğundan emin olmak için kontrastı artırarak herhangi bir grafik düzenleyicide işlenebilir. Üstelik diskin üst ve alt kenarlarındaki parlaklık, teoriye göre maksimum olması gereken merkezden biraz daha yüksektir.
Burada Ay'daki ve Dünya'daki optik yasalarının tamamen farklı olduğuna dair bir örnek var! Ay nedense düşen ışığın tamamını Dünya'ya doğru yansıtır. Dünya koşullarında belirlenen kalıpları tüm Evrene yaymak için hiçbir nedenimiz yok. Fiziksel “sabitlerin” aslında sabit olduğu ve zamanla değişmediği bir gerçek değildir.
Yukarıdakilerin tümü, "kara delikler", "Higgs bozonları" ve çok daha fazlasına ilişkin "teorilerin" bilim kurgu bile olmadığını, dünyanın kaplumbağaların, fillerin ve balinaların üzerinde durduğu teorisinden çok saçmalık olduğunu gösteriyor...
