İki homojen kütle topu arasındaki yerçekimsel etkileşim kuvvetleri. Yerçekimi etkileşimleri

Evrendeki herhangi bir fiziksel cismin kendi çekim alanına sahip olduğuna inanılmaktadır. Bu çekim alanı, bu fiziksel bedeni oluşturan tüm parçacıkların, atomların ve moleküllerin bir dizi çekim alanı olarak oluşur. Kütle, yoğunluk ve diğer özelliklere bağlı olarak fiziksel vücut bazı fiziksel cisimlerin çekim alanı diğerlerinden farklıdır. Daha büyük fiziksel bedenler daha güçlü ve daha kapsamlıdır. yerçekimi alanı ve diğer, daha küçük fiziksel bedenleri çekme yeteneğine sahiptirler. Güçlerinin anlamı karşılıklı çekim birbirlerine kanunla belirlenir evrensel yerçekimi I. Newton - yerçekimi. Bu, Evrendeki herhangi bir fiziksel beden için geçerlidir.

Peki nedir bu fiziksel anlam fiziksel bedenlerin yerçekimi? Büyük dahi I. Newton'un bize söyleyecek zamanı olmadı mı?

Bu konuyu açıklığa kavuşturmaya çalışalım. I. Newton teorisinde parçacıkları değil, her şeyden önce gezegenleri ve yıldızları dikkate aldı. Evrendeki gezegenler ve yıldızlar arasındaki yerçekimsel etkileşimleri dikkate almadan önce, zaten bir fikrimiz var. yerçekimi etkileşimi parçacıklar, Dünya üzerindeki fiziksel bedenler arasındaki çekimsel etkileşimi anlamaya çalışalım ve çekimin genel fiziksel anlamının ne olduğunu anlamaya çalışalım.

Varsayım

İnanıyorum ki yer çekiminin fiziksel anlamı V genel görünüm fiziksel bedenin seyrekleştirilmiş eterik bölgesinin, diğer fiziksel bedenlerin diğer seyrekleştirilmiş eterik bölgelerinin eterik bölgesine çekilmesi nedeniyle gergin durumunu azaltarak, çevredeki eterik çevre ile bir denge durumuna geçme konusundaki sürekli arzusundan oluşur. seyrekleşme.

Gezegenimiz ile dünyanın üzerinde yükselen veya uzaydan bize gelen herhangi bir fiziksel cismin çekimsel etkileşimini dikkate alırsak, herhangi bir fiziksel cismin her zaman Dünya yüzeyine düştüğünü söyleyebiliriz. Genellikle bu durumda Dünya'nın yerçekimi sayesinde fiziksel bedenleri kendine çektiğini söyleriz. Ancak henüz kimse bu çekimin mekanizmasını anlayıp açıklayamamıştır.

Aynı zamanda fiziksel varlık Bu gizemli fenomen, nadir görülen maddenin eterik ortam Dünya yüzeyine yakın yerlerde, ondan uzakta olduğundan daha nadirdir. Başka bir deyişle, Dünya'nın yüzeyindeki çekim alanı ve çekim kuvveti, gezegenden uzakta olduğundan daha güçlüdür. Atomların, moleküllerin ve çeşitli kimyasal maddelerin en küçük parçacıklarının bulunduğu Dünya atmosferinden değil, yalnızca eterik ortamdan bahsettiğimizi unutmayın. Dünya atmosferindeki seyrekleştirilmiş eterik ortama ilave yoğunluk kazandıran, eterik ortamın bu kimyasal maddelerle doldurulmasıdır.

Eterik ortamın kendisi yalnızca Dünya'nın atmosferini oluşturmaz. Tamamen engelsiz bir şekilde gezegenin tüm vücuduna nüfuz eder. Atmosferi, kabuğu, mantosu ve çekirdeği de dahil olmak üzere Dünya üzerindeki her şeyi ve onu oluşturan her şeyi oluşturan tüm parçacıklar, milyarlarca yıldır durmayan eterik bir girdap içinde dönüyor. Aynı zamanda gezegenin dönüşü ve Evrendeki tüm gezegenlerin ve yıldızların dönüşü, onların eterik girdaplarının etkisiyle sağlanır. Dünyanın eterik ortamı, kendisiyle ve atmosferiyle uyum içinde döner.

Eterik ortamın seyrekleşmesi yalnızca Dünya'nın merkezine olan mesafeye bağlıdır ve yoğunluğa bağlı değildir. yer kabuğu veya elbiseler. Bu nedenle Dünya'nın çekim kuvvetinin göstergeleri de yoğunluğa bağlı değildir. kayalar, su veya hava, ancak bu kuvveti yalnızca gezegenin merkezine olan mesafeye göre ölçüyoruz.

Bunu, fiziksel cisimlerin yerçekimsel ivmesine (ivmelenme) ilişkin verileri kullanarak kanıtlamak oldukça basittir. serbest düşüş) gezegenin yüzeyinden çeşitli mesafelerde. Örneğin dünya yüzeyinde 9,806 m/sn2, 5 km yükseklikte - 9,791 m/sn2, 10 km yükseklikte - 9,775 m/sn2, 100 km - 9,505 olacaktır. m/sn 2, 1000 km - 7,36 m/sn 2,

10.000 km - 1,5 m/s2 ve 400.000 km - 0,002 m/s2 yükseklikte.

Bu veriler, Dünya'nın merkezinden uzaklaştıkça eterik ortamın yoğunluğunun da arttığını, bunun da Dünya'nın yerçekimi ivmesinde ve yerçekimi kuvvetinde bir azalmaya yol açtığını göstermektedir.

Gezegenin merkezine yaklaştıkça eterik ortamın seyrekleşmesi artıyor. Eterik ortamın seyrekleşmesindeki bir artış, yerçekimi ivmesindeki ve dolayısıyla vücudun ağırlığındaki bir artışı önceden belirler. Bu, yerçekiminin fiziksel özüne ilişkin anlayışımızı doğrulamaktadır.

Başka herhangi bir fiziksel beden bir gezegenin çekim alanına düştüğünde, kendisini düşen bedenin üzerindeki eterik ortamın her zaman bu bedenin altındaki eterik ortamdan daha yoğun olduğu bir konumda bulur. Daha sonra, daha yoğun bir eterik ortam bedeni etkileyecek ve onu daha yoğun bir ortamdan daha az yoğun bir ortama taşıyacaktır. Vücut sürekli olarak altındaki desteği kaybediyor ve uzayda yere doğru "düşüyor" gibi görünüyor.

Ekvatorda serbest düşen bir cismin ivme değerinin 9,75 m/sn 2 olduğu bilinmektedir. değerden az Bu gösterge Dünya'nın kutuplarında 9,81 m/sn2'ye ulaşır. Bilim adamları bu farkı, Dünya'nın kendi ekseni etrafında günlük dönüşü, Dünya'nın şeklinin küreselden sapması ve yer kayalarının yoğunluğunun heterojen dağılımı ile açıklıyor. Aslında gezegenin yalnızca belirli şekli dikkate alınabilir. Ekvatorda ve kutuplarda yerçekimi ivmesinin değeri üzerinde bir etkisi varsa, diğer her şey çok çok önemsizdir.

Bununla birlikte, klasik küreyi hayal edersek, yerçekimi ve tezahürünün nedenleri hakkındaki görüşlerimiz iyice doğrulanacaktır. uzak noktalar Dünyanın merkezinden ekvatorda yer alacak. Bu durumda, bu klasik spekülatif kürenin yüzeyinden Dünya yüzeyine kadar kutuplarda 21,3 km'lik bir mesafe oluşur. Bu, gezegenin biraz düzleştirilmiş şekliyle kolayca açıklanabilir. Bu nedenle kutuptaki dünya yüzeyinden dünyanın merkezine olan mesafe ekvatordaki aynı mesafeden daha azdır. Ancak görüşümüze göre, gezegenin kutuplarındaki eterik ortam daha seyrek ve dolayısıyla çekim alanı daha güçlü, bu da daha fazla etkiye yol açıyor. yüksek oranlar serbest düşüşün hızlanması üzerine.

Bunun nedeni, daha büyük bir fiziksel bedenin seyrekleştirilmiş bölgesinin başlangıçta başka bir fiziksel bedenin seyrekleştirilmiş eterik bölgesini yakalaması ve ardından daha küçük bir kütleye veya daha az miktarda yoğun etere sahip olan fiziksel bedenin kendisini kendisine yaklaştırmasıdır.

Büyük bir fiziksel bedenin yerçekimi alanına yeni fiziksel bedenler çekerek eterik ortamın gerilimini hafifletmenin imkansız olması nedeniyle, bu durumda kütlesi yalnızca artacak ve sonuç olarak yerçekimi alanı yalnızca artacaktır. genişledikçe bu arzu sürekli devam edecek, Fiziksel cisimlerin yerçekimi sabitliği. Bu nedenle, diğer fiziksel bedenleri kendine çeken bir fiziksel beden, yalnızca kütlesini ve dolayısıyla çekim alanını artıracaktır.

Evrenin eterik uzayında bu süreç, bir gezegenin veya yıldızın yerçekimi kuvvetleri, diğer gezegenlerin ve yıldızların yerçekimi kuvvetlerinin yanı sıra galaksisinin çekirdeği ve Evrenin çekirdeği ile dengelenene kadar gerçekleşecektir. Bu durumda tüm gezegenler veya yıldızlar birbirlerine göre gergin fakat denge halinde olacaktır.

Fiziksel cisimler arasındaki çekim kuvvetleri, bu cisimlerin çekim alanları birbirine temas ettiği andan itibaren kendini göstermeye başlar. Buna dayanarak yerçekiminin gerçekten var olduğuna inanabiliriz. uzun menzilli. Aynı zamanda, yerçekimsel etkileşim neredeyse anında ve elbette herhangi bir graviton veya diğer bilinmeyen parçacıkların katılımı olmadan kendini göstermeye başlar.

Bütün bunlardan şu sonuç çıkıyor Etkileşime giren fiziksel bedenler değildir, ancak bunların yerçekimi alanları etkileşime girer ve deforme olduklarında fiziksel bedenleri birbirine çeker.. Kusura bakmayın ama bu, çekim kuvvetini öne süren saygın I. Newton yasalarının hükümleriyle çelişiyor. kitleler fiziksel bedenler ve bir yüzyıldan fazla bir süredir insanlığa vicdanla hizmet etmiş ve hizmet ediyor!

Durumu bu kadar dramatize etmeyeceğim. Açıklamalarımız çok saygın bilim adamının yasalarını reddetmiyor. Bu yasaların tezahürü sorununa kesinlikle dokunulmadan yalnızca fiziksel özlerini açığa çıkarırlar.

Ve bu tam olarak böyle. Ancak I. Newton yasasına göre her fiziksel cismin kendine ait bir çekim alanı vardır ve diğer fiziksel cisimlerle kütlelerine ve merkezleri arasındaki mesafelere göre etkileşime girer. Aynı zamanda I. Newton, her şeyden önce gezegenlerin ve yıldızların etkileşimini aklında tutuyordu. Bilimsel takipçileri, evrensel çekim yasasının evrenselliğine dayanarak, gezegenlerin ve yıldızların etkileşiminin özelliklerini mekanik olarak herhangi bir fiziksel bedenin etkileşimine aktardı.

Aynı zamanda, gezegenimizde Dünya'nın düzenli olarak herhangi bir fiziksel bedeni çektiği, ancak fiziksel bedenlerin kendilerinin birbirleri için gerçekten çabalamadığı gerçeğini de göz ardı etmediler. Tabii mıknatıslar hariç. Görünüşe göre bilim adamları, bilimsel idili ihlal etmemek ve evrensel çekim yasasını sorgulamamak için, gezegenimizde bizi çevreleyen fiziksel cisimlerin kütlelerinin evrensel ölçekte son derece küçük olduğunu ve bu nedenle yaklaştıklarında yerçekimi kuvvetinin olduğunu öne sürdüler. birbirleri çok çok zayıflar.

Bununla birlikte, herhangi bir maddenin titizlikle cilalanmış fiziksel bedenlerini birbirine çok yakınlaştırmaya çalışabilir, aralarındaki mesafenin varlığını pratik olarak ortadan kaldırabiliriz. Öyle görünüyor ki, yasaya uygun olarak yerçekimi kuvvetleri ortaya çıkmalı ve bölünmez varlıkları ve cüretkar güçleriyle bizi şaşırtmalı. Ama bu olmuyor. Yerçekimi kuvvetleri mütevazı bir şekilde ve çok fazla heyecan duymadan, etkileşim halindeki her fiziksel bedenin en uzak köşesinden çabalarımızı sessizce gözlemliyor. Sorun ne? Bu yapışkan durumdan nasıl çıkılır? Sonuçta kanun var mı? Yemek yemek. Çalışıyor mu? Geçerli. Yani her şey yolunda mı?

Hayır, normal değil. Bu ifadeye sadık kalsaydık, yan yana duran birçok nesne bir anda "birbirine yapışacak", hayatımızı öyle sorunlarla dolduracaktı ki, insanlık, uzun süre direnmeden, kabus gibi varoluşuna çoktan son vermiş olacaktı.

Bu fiziksel bedenlerin çok küçük olduğuna itiraz edilebilir ve buna değinilebilir. Bu yüzden çekici değiller. Ancak bu pek inandırıcı değil. Neden? Çünkü devasa Tibet dağ silsilesi, Dünya ölçeğinde bile, uzun zaman önce, yanından geçen tüm uçakları sert zirvelerinde toplayacak ve yerçekimi kuvvetlerinin güçlü tezahürü nedeniyle yorulmak bilmez gezginlerin ve dağcıların yukarı çıkmasına izin vermeyecekti. En hafif ekipmanı bile kaldırın. Ve sert Tibet'in yetersiz boyutta, yoğunlukta veya kütlede olduğundan kimsenin şüphelenmesi pek olası değildir.

Ne yapalım? Oldukça şüpheli katsayılar yine "yerçekimi sabiti" şeklindeki her şeye gücü yeten formüllerin taraftarlarının yardımına geldi - tamamen ikna edici olmayan bayan "G", yaklaşık 6.67x10 -11 kg -1 m3 sn -2'ye eşit. I. Newton'un formülünde bu sabitin varlığı, herhangi bir kuvvetin değerini hemen hemen hiçliğe dönüştürdü. Neden bu özel sayı? Bunun nedeni, insanlığın gezegenimizdeki herhangi bir fiziksel bedenin kütlesine ilişkin karşılaştırılabilir göstergeler sağlayamamasıdır. Bu nedenle, bu sabitin değerine bakılırsa, Dünya üzerindeki herhangi bir fiziksel bedenin çekim kuvveti son derece küçük olacaktır. Ve bu, Dünya üzerindeki fiziksel bedenlerin görünür etkileşiminin eksikliğini mükemmel bir şekilde açıklayacaktır.

Neden 10 -11 kg -1? Evet, çünkü istisnasız tüm fiziksel bedenleri kendine çeken (bunu saklamak mümkün değil) Dünya'nın kütlesi yaklaşık 6x10 24 kg'dır. Bu nedenle sadece onun için 10 -11 kg -1 kolaylıkla aşılabilir. İşte soruna özgün bir çözüm.(((

Sorunun özünü açıklayamayan uzmanlar, çoğu zaman olduğu gibi, formüle belirli bir sabit değer eklediler ve bu, sorunu çözmeden eklemeyi mümkün kıldı. fiziksel süreç veya doğal fenomen bazı sözde bilimsel netlik.

Bu arada, I. Newton'un bununla hiçbir ilgisi yok gibi görünüyordu. Evrensel çekim yasasını geliştirirken yaptığı çalışmalarda herhangi bir çekim sabitinden bahsetmemiştir. Çağdaşları da bundan bahsetmedi. Yerçekimi sabiti ilk kez evrensel çekim yasasına ancak 19. yüzyılın başında dahil edildi. Fransız fizikçi, matematikçi ve tamirci S.D. Poisson. Ancak tarih, hem hesaplama yönteminin hem de genel kabul görmüş değerlerinin sorumluluğunu üstlenecek tek bir bilim adamı kaydetmemiştir.

Tarih, 1798'de İngiliz fizikçi Henry Cavendish'e atıfta bulunur. benzersiz deney burulma dengeleri kullanılarak. Ancak G. Cavendish'in deneyini yalnızca belirlemek amacıyla gerçekleştirdiği belirtilmelidir. orta yoğunluk Dünya ve herhangi bir yerçekimi sabiti hakkında asla konuşmadı veya yazmadı. Üstelik sayısal değerlerinin hiçbirini hesaplamadım.

Yerçekimi sabitinin sayısal göstergesinin, G. Cavendish'in Dünya'nın ortalama yoğunluğuna ilişkin hesaplamalarına dayanarak çok daha sonra hesaplandığı iddia edildi, ancak bunun kim tarafından ve ne zaman hesaplandığı ve tüm bunların ne için gerekli olduğu bir sır olarak kaldı.

Ve görünüşe göre, insanlığın kafasını tamamen karıştırmak ve bir şekilde çelişkiler ve tutarsızlıklar ormanından çıkmak için modern bilim dünyası tek bir sisteme geçiş kisvesi altında zorlandılar metrik sistem Farklı koşullar için farklı yer çekimi sabitlerini almaya yönelik önlemler uzay sistemleri. Dolayısıyla, örneğin uyduların Dünya'ya göre yörüngeleri hesaplanırken, jeosantrik yerçekimi sabiti, GE = 3,98603x10 14 m 3 sn -2 çarpı Dünya kütlesine eşit olarak kullanılır ve yörüngeleri hesaplamak için kullanılır. gök cisimleri Güneş'e göre başka bir yerçekimi sabiti kullanılır - güneş merkezli, GSs = 1,32718x10 20 m 3 sn -2 ile Güneş'in kütlesinin çarpımına eşittir. İlginç bir şekilde ortaya çıkıyor, yasa tek ve evrenseldir, ancak sabit oranlar- farklı! Bu kadar saygı duyulan bir “kalıcı” nasıl bu kadar şaşırtıcı derecede kalıcı olmayabilir?!!

Peki ne yapmalıyız? Durum umutsuz mu ve bu yüzden bunu kabul etmemiz mi gerekiyor? HAYIR. Sadece temellere dönüp kavramları tanımlamanız gerekiyor. Önemli olan şu ki Dünya gezegeninde var olan her şey ondan geldi, ona ait ve ona girecek. Her şey - dağlar, denizler ve okyanuslar, ağaçlar, evler, fabrikalar, arabalar ve sen ve ben - bunların hepsi Dünya'da çıkarıldı, beslendi, beslendi ve beslendi ve Dünya'dan yaratıldı. Bunların hepsi sadece farklı sanal gerçeklik e yalnızca gezegenimize ait çok sayıda atom ve molekülün değişken kombinasyonları.

Dünya parçacıklardan ve atomlardan yaratılmış olup tamamen bağımsız ve neredeyse tamamen kapalı bir sistemdir. Oluşumu sırasında, gezegenin tek bir çekim alanını oluşturan her parçacık ve her atom, aslında tüm çekim güçlerini ona “aktardı”.

Bu nedenle, Dünya'da mevcut olan her şeyi titizlikle koruyan tek bir çekim alanı vardır. dünya kaynakları bir zamanlar bu gezegene getirilenleri gezegenden salmadan. Bu nedenle Dünya üzerindeki tüm nesneler ve her şey bağımsız yerçekimi maddeleri değildir ve diğer fiziksel bedenlerle iletişim kurarken yerçekimi yeteneklerini kullanıp kullanmayacağına karar veremez. Bu nedenle, Dünya üzerindeki fiziksel bedenler diğerlerine katılarak yukarıya, sola veya sağa değil, yalnızca aşağıya, yüzeyine düşer. büyük cisimler. Bu nedenle, yerçekimi açısından Dünya'daki hiçbir fiziksel beden bağımsız olarak adlandırılamaz.

Peki ya roketler? Bunlara bağımsız fiziksel bedenler denilebilir mi? Onlar burada, Dünya'dayken, hayır, bu imkânsız. Ama eğer Dünya'nın yerçekimini yenerlerse ve gezegenin yerçekimi alanının ötesine geçerlerse, o zaman evet, bu mümkündür. Ancak bu durumda, yerçekimi alanının bireysel kısımlarını yanlarında alarak, Dünya'ya göre bağımsız fiziksel bedenler haline gelebilecekler. Roketin büyüklüğü ve kütlesi kadar Dünya'nın boyutu ve kütlesi azalacak. Yerçekimi alanı da orantılı olarak azalacaktır. Roket ile Dünya arasındaki çekimsel ilişki elbette kesintiye uğrayacak.

Peki ya Dünyamızı sıklıkla ziyaret eden çeşitli meteorlar? Bunlar bağımsız fiziksel bedenler mi, değil mi? Dünyanın çekim alanının dışında oldukları sürece bağımsızdırlar. Ancak gezegenin çekim alanına girdiklerinde, kendilerine ait daha az seyrekleştirilmiş eterik çevreye sahip olarak, Dünya'nın daha seyrekleştirilmiş eterik ortamıyla etkileşime girecekler.

Bununla birlikte, Dünya'nın ve göktaşının yerçekimi alanlarının etkileşimi, boyut olarak neredeyse eşit olan eterik girdap pıhtılarının yerçekimi alanlarının etkileşiminden farklıdır. Bunun nedeni, Dünya'nın ve göktaşının yerçekimi alanlarının boyutlarındaki büyük farktır. Bir göktaşının yerçekimi alanı, Dünya'nın yerçekimi alanıyla etkileşime girdiğinde pratik olarak deforme olmaz, ancak göktaşının geri kalan kısmı Dünya'nın yerçekimi alanı tarafından emilir.

Göktaşının çekim alanı Dünya'nın çekim alanına düşüyor gibi görünüyor, çünkü Dünya yüzeyine yaklaştıkça seyrekleşen eterik ortamı giderek daha da seyrekleşiyor. Ve Dünya'ya ne kadar yakınsa, nadir ortamı o kadar nadir hale gelir ve göktaşı gezegene doğru o kadar hızlı hareket eder. Dünya, seyrekleşmiş ortamını uzaydan gelen beklenmedik bir uzaylıyla değiştirmeye çalışıyor ve bu da yüzeyine çekilen bir göktaşı etkisi yaratıyor.

Dünya yüzeyine ulaşan göktaşı, taşınsa bile çekim alanını kaybetmez. uzay, yerçekimi alanıyla birlikte Dünya'yı terk edecek. Ancak Dünya'da fiziksel bedene olan bağımsızlığını kaybeder. Artık Dünya'ya ait, yerçekimi alanı Dünya'nın çekim alanına ekleniyor ve Dünya'nın kütlesi göktaşının kütlesi kadar artıyor.

Bu nedenle, gezegenlerde yer alan tüm fiziksel cisimlerin yerçekimi açısından bağımsız fiziksel bedenler olamayacağını belirtmek zorunda kalıyoruz. Onların yerçekimsel yetenekleri, yerçekimsel etkileşimin ana jeneratörleri olan gezegenlerin yerçekimsel yetenekleri dahilindedir.

Bu nedenle, evrensel çekim yasası tüm evrensel sistem için kesinlikle adildir ve herhangi bir ek sabit, hatta yerçekimi sabitleri gerektirmez.

Varsayım

Böylece, fiziksel bir bedenin yerçekimi alanı- bu, fiziksel bedenin bir parçası olan ve dönen eterik ortamın fiziksel bedenin kendisinde yoğunlaşmasının bir sonucu olarak ortaya çıkan, eşit olmayan şekilde gergin, seyrekleşmiş bir eterik bölgedir.

Herhangi bir fiziksel bedenin çekim alanı, çevredeki elastik eterik ortamla dengeye ulaşmak için yoğunluğunu artırma eğilimindedir ve diğer fiziksel bedenlerin seyrekleşmiş eterik bölgelerini çeker. Fiziksel cisimlerin çekim alanlarının birbirleriyle etkileşimi, fiziksel cisimlerin çekim etkisi yaratır. Bu etki yerçekimi kuvvetlerinin etkisidir veya bağımsız fiziksel cisimlerin yerçekimsel etkileşimi.

Seyreltilmiş eterik alan, diğer fiziksel bedenlerin eterik ortamının eklenmesi nedeniyle her zaman eterik ortamın başlangıçtaki homojen durumunu yeniden sağlamaya çalışır. Eterik çekim alanında, yine kendi eterik çekim alanına sahip olan ancak daha az kütleye sahip bir fiziksel beden veya başka bir fiziksel beden göründüğünde, ilk fiziksel beden onu "emme" ve kütlelerine bağlı bir kuvvetle tutma eğilimindedir. bu cisimler ve aralarındaki mesafe.

Sonuç olarak, eterik çekim alanında, iki veya daha fazla fiziksel beden ortaya çıktığında, onların yerçekimi süreci etkileşimler, bu da onları birbirlerine yönlendiriyor. Yerçekimi kuvvetleri yalnızca bazı fiziksel cisimleri veya cisimleri diğer cisimlere yaklaştırmak için hareket eder.

Bir kez daha itiraf etmeliyim ki tüm bunlar ancak ideal koşullar ne zaman fiziksel bedenler gezegenin çekim kuvvetlerinden etkilenmez. Dünya üzerinde tüm fiziksel cisimlerin çekim alanları yalnızca ayrılmaz parça gezegenin tek bir çekim alanıdır ve birbirleriyle ilişkili olarak kendilerini gösteremezler.

Bu nedenle gezegende fiziksel cisimlerin kendi bireysel çekim alanları yoktur ve yalnızca Dünya ile çekim etkileşimi vardır.

Fiziksel bedenimizi herhangi bir yüksekliğe yükselterek biraz iş yaparız ve belirli bir enerji harcarız. Bazıları, bedeni kaldırarak, onu belirli bir yüksekliğe kaldırmak için harcanan enerjiye eşdeğer enerjiyi ona aktardığımıza inanıyor. Düşerek fiziksel beden bu enerjiyi serbest bırakır.

Ama bu doğru değil.

Ona enerji aktarmıyoruz, ancak enerjimizi Dünya'nın çekim kuvvetinin üstesinden gelmek için harcıyoruz. Üstelik ihlal ediyor gibiyiz olağan kurs Dünyadaki olaylar, fiziksel bedenin gezegene göre konumunu değiştirir. Dünya, kendisiyle tutarsız olan bu rezalete haklı olarak tepki verir ve herhangi bir nesneyi yüzeyine geri döndürmeye çalışarak, hemen çekim kuvvetlerini harekete geçirir.

Yerçekimi kuvveti, yükseltilmiş bir cisim üzerinde, bu cisim Dünya üzerindeyken olduğu gibi etki eder, ancak Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça büyüklüğü başlangıçtaki yerçekimi kuvvetinden daha az olacaktır. Doğru, bu kuvvetin parametrelerindeki değişikliklerin önemsizliği nedeniyle bunu fark etmek o kadar kolay olmayacak. Bu cismi Dünya'dan 450 kilometre yüksekliğe çıkarırsak, o zaman yer çekimi kuvveti önemli ölçüde azalacak ve vücut ağırlıksız hale gelecektir.

Burada yerçekimiyle tanışıyoruz, yani. İle etkilemek yerçekimsel eterik ortam gezegenimiz fiziksel bedene. Yükseltilmiş vücut, vektörü Dünya'nın merkezine doğru yönlendirilen gezegenin yerçekimi eterik alanındadır. Fiziksel beden Dünya'ya ne kadar yakınsa, etki yerçekimi etkileşimi daha güçlü. Ne kadar uzaksa o kadar az. Bu nedenle uzun mesafeler Yerçekimi etkileşimi de kendini gösterecektir, ancak bu kadar açık bir şekilde değil.

Ancak Dünya'ya düşen fiziksel beden, iki bedenin uzayda etkileşime girmesiyle aynı şekilde onunla etkileşime girer. Dünyanın yerçekimi kuvvetleri vücuda etki eder, onu uzayda hareket ettirerek ölümlü dünyaya geri döndürür.

Vücudu etkilersek ne olur? uzun zaman, Dünya'dan giderek daha da uzaklaşıyor ve sonunda onu ötesine taşıyor güneş sistemi? Bu, aralarındaki çekimsel etkileşimin ortadan kalkacağı anlamına mı geliyor? Eğer durum böyleyse, Dünya'nın çekim yeteneklerinin bir kısmını kaybetme ihtimali var mı?

Evet aynen böyle olacak. Dünyanın yerçekimi yeteneklerinin bir kısmı onu fiziksel bedenle birlikte bırakacaktır. Dünya bu cismin kütlesi kadar küçülecek. Ve eğer Dünya'nın kütlesi küçülürse, o zaman yerçekimi gücünün orantılı olarak daha az değişeceği ve bu fiziksel bedenle yerçekimi etkileşiminin ortadan kalkacağı oldukça açıktır.

Ama eğer Dünya yüzeyindeyse bir göktaşı düşecek, daha sonra onun yerçekimi alanı, Dünya'nın yerçekimi alanı tarafından "emilecek" ve bağımsızlığını kaybeden kendisi, yerçekimi yeteneklerini orantılı olarak artırarak Dünya'nın bir parçası haline gelecektir.

Bu nedenle, gezegenler ve yıldızlar da dahil olmak üzere daha büyük fiziksel cisimler daha güçlü bir yerçekimine sahiptir ve daha küçük olanları çekerek onları emer. Daha küçük fiziksel cisimleri kendilerine çekerek kütlelerini arttırırlar ve buna bağlı olarak çekim alanlarını arttırırlar. Vücutlar arasında yerçekimsel etkileşim ortaya çıkacaktır.

Yani, gezegenimizdeki herhangi bir fiziksel bedenin etrafında kendi yerçekimi alanı vardır, ancak yalnızca şartlı olarak. Bu çekim alanı Dünya'nın tek çekim alanına girer ve onunla birlikte döner. Bunun nedeni, Dünya'da yaratılan veya uzaydan uçan tüm fiziksel bedenler de dahil olmak üzere herhangi bir fiziksel bedenin halihazırda mevcut olması veya hale gelmekte olmasıdır. gezegenimize ait. Dünyadaki herhangi bir fiziksel beden ondan kaynaklanmıştır ve ona geri dönecektir. Onların yerçekimi alanı, Dünya'nın gezegenin etrafında dönen tek yerçekimi alanının bir parçasıdır. Bu nedenle nesneler birbirine bağlanmak yerine Dünya'ya düşer. Yere paralel hareket etmek yerine düşerler. Buna ek olarak, Dünya'nın yerçekimi yetenekleri, boyutu, hacmi veya yoğunluğu ne olursa olsun, gezegendeki herhangi bir fiziksel cismin yerçekimi yetenekleriyle karşılaştırılamayacak kadar güçlüdür. Bu nedenle, herhangi bir fiziksel beden Everest'e değil Dünya'ya çekilir.

Tüm fiziksel cisimlerin bir çekim alanı vardır, ancak bu yalnızca Dünya'nın genel çekim alanıyla bağlantılı olarak düşünülebilir. Onu Dünya'nın çekim alanından ancak gezegenin çekim alanının sınırlarının ötesinde bir mesafede ayırmak mümkündür. Bu mesafede, bir fiziksel cismin, örneğin bir roketin çekim alanı, boyutu ne olursa olsun, tamamen bağımsız olacak ve fiziksel bedenin etrafında dönecektir.

Bir fiziksel bedenin yüzeyine yakın eterik ortamın dönüş hızının, fiziksel bedenin kendi dönüş hızına eşit olduğuna dikkat edilmelidir. Fiziksel bedenle ilgili olarak çevre hareketsizdir. Fiziksel bir bedenin yakınında, yerçekimi kuvveti ondan uzakta olduğundan çok daha yüksektir. Lastik çemberle ilgili deneyimimizi hatırlayalım (Şekil 2). Fiziksel bedenden uzaklaştıkça hem eterik ortamın dönüş hızı hem de yerçekimi azalır.

Aynı zamanda, eterik girdapların ve yerçekimi kuvvetlerinin etkisi altındaki eterin yoğunlaşmasının, fiziksel bedenin çevresinde seyrekleşmiş bir eterik bölgenin ortaya çıkmasına yol açtığını da anlıyoruz. Bu seyrekleşmiş eterik bölge ne kadar büyük olursa Daha eter, fiziksel vücutta bir dizi temel eterik parçacık - enerji fraksiyonlarının, fotonların, nötrinoların, antinötrinoların, pozitronların, elektronların, protonların, nötronların, atomların, moleküllerin ve diğer fiziksel cisimlerin sırasıyla oluşturulduğu eterik girdap pıhtıları şeklinde konsantre edilir bestelendi. Örneğin Dünya gezegeninin seyrekleştirilmiş eterik bölgesi hacim olarak Ay'ın seyrekleştirilmiş bölgesinden çok daha büyüktür, çünkü Dünya önemli ölçüde aydan daha büyük. Ve her bir seyreltilmiş alan, fiziksel bedende yoğunlaşan eter miktarına karşılık gelir.

Eterik ortamın seyrekleşmiş bölgeleri son derece geniştir. Ölçüleri onlar belirliyor yerçekimi alanları fiziksel bedenler, yani Yerçekimi kuvvetlerinin etki ettiği alanlar. Bu kuvvetlerin eylemleri, fiziksel bedenin seyrekleşmiş bölgesinin dış sınırlarından başlar. Seyreltilmiş bölgenin sınırları fiziksel bedenin merkezinden oldukça uzakta yer aldığından, bu kuvvetler uzun menzilli kuvvetler veya uzun menzilli etkileşim.

İki veya daha fazla fiziksel bedenin seyrekleşmiş bölgeleri temas ettiğinde, her biri karşıtların dengesi yasasına uygun olarak kendi eterik seyrekleşmiş ortamını dengelemeye çalışır, bu da bedenlerin çekilmesine ve bir araya gelmesine yol açar..

Bu nedenle, çeken şey fiziksel cisimlerin kütleleri değildir, ancak bu fiziksel cisimlerin yerçekimi alanları birbirleriyle etkileşime girerek fiziksel bedenleri birbirine doğru hareket ettirir..

Aynı zamanda vücuda daha yakın birbirlerine yakınlaştıkça bu çekim daha belirgin ve yoğun olur. Bu nedenle, örneğin cisimler yere düştüğünde, sabit hızlanma bu sonbahar. Bu ivmeye yerçekimi ivmesi denir ve yaklaşık 9,806 m/s 2'dir.

Bu ivmenin özü, seyreltilmiş ortamın vücuda ne kadar yakınsa yoğunluğunun o kadar az olması ve dolayısıyla daha fazla olmasıdır. daha güçlü arzu fiziksel bedenin seyrekleşmiş eterik ortamını dengelemesi, böylece daha güçlü kuvvet yerçekimi etkileşimi. Bu konuyu zaten daha önce konuşmuştuk. Esnek eterik uzaya sahip seyrekleştirilmiş bir ortamın sınırına yaklaşıldığında bu gerilim azalır ve son olarak sınırda eterik uzayın yoğunluğuna tamamen karşılık gelmeye başlar. Bu durumda fiziksel bedenin çekim etkileşimi tamamen gücünü kaybeder ve bu fiziksel bedenin çekim alanı ortadan kalkar.

Bu, roketin fırlatılmasının başlangıcından itibaren harcadığı gerçeğini açıklıyor büyük miktar Dünya'nın çekim kuvvetini yenebilecek enerjiye sahiptir, ancak uçup gezegenden uzaklaştıkça yörüngeye girer ve pratik olarak enerjisini boşa harcamaz.

Burada Dünya atmosferinin yoğunluğu ile çekim alanının yoğunluğunun farklı kavramlar olduğunu anlamak gerekir. Dünya atmosferinin yoğunluğu, yüksek değerler yükseklikten ziyade yüzeyine yakın. Örneğin, dünya yüzeyinde atmosferin yoğunluğu yaklaşık 1,225 kg/m3, 2 kilometre yükseklikte - 1,007 kg/m3 ve 3 km yükseklikte - 0,909 kg/m3'tür. Yükseklik arttıkça atmosferin yoğunluğu azalır.

Ancak herhangi bir fiziksel cismin çekim alanının tam olarak yüzeyinde daha seyrekleştiğini ve bu seyrekleşmenin fiziksel bedenden uzaklaştıkça azaldığını savunuyoruz. Çelişki mi? Hiç de bile. Bu, akıl yürütmemizin doğrulanmasıdır! Gerçek şu ki, seyrekleştirilmiş eterik çekim alanı, gerilimini azaltmak için mümkün olan her şeyi kendi uzayına çekmeye çalışacaktır. Bu nedenle, Dünyanın yerçekimi alanı nitrojen, oksijen, hidrojen vb. moleküllerle doludur. Ayrıca atmosferde dünya yüzeyine yakın yerlerde sadece gaz molekülleri değil aynı zamanda toz parçacıkları, su, buz kristalleri de bulunur. deniz tuzu ve benzeri. Dünya yüzeyinden ne kadar yüksekteyseniz, yerçekimi alanı o kadar az seyrekleşir, Dünya atmosferinde o kadar az molekül ve parçacık tutabilir ve buna bağlı olarak gezegenin atmosferinin yoğunluğu da o kadar düşük olur. Her şey eşleşiyor. Her şey doğru.

Bu ifadeyi kanıtlamak için Aristoteles'in düşüncelerinden ve G. Galileo ile I. Newton'un deneylerinden alıntı yapıyoruz. Büyük Aristoteles, ağır cisimlerin hafif cisimlere göre yere daha hızlı düştüğünü savunmuş ve bir taş ile kuş tüyünün aynı yükseklikten düşmesi örneğini vermiştir. G. Galileo, Aristoteles'ten farklı olarak düşen nesnelerin hızlarındaki farklılığın nedeninin hava direnci olduğunu öne sürdü. İddiaya göre, önemli ağırlık farkına rağmen neredeyse aynı anda yere ulaşan Pisa Kulesi'nden aynı anda bir tüfek mermisi ve bir topçu çekirdeği düşürdü.

G. Galileo'nun vardığı sonuçları doğrulamak için I. Newton, uzun bir cam tüpten hava pompaladı ve aynı zamanda üstüne bir kuş tüyü ve bir altın para attı. Hem tüy hem de madeni para neredeyse aynı anda tüpün dibine düştü. Daha sonra deneysel olarak hem havada hem de boşlukta cisimlerin yere serbest düşüşünün hızlandığı tespit edildi.

Bununla birlikte, cisimlerin yere serbest düşüşünün hızlanmasının varlığını kaydeden bilim adamları, kendilerini yalnızca bu ivmenin büyüklüğünü oldukça doğru bir şekilde ölçmeyi mümkün kılan bilinen matematiksel bağımlılıkları türetmekle sınırladılar. Ancak bu ivmenin fiziksel özü açıklanmadı.

Bu olgunun fiziksel özünün, Dünya çevresindeki seyrekleşmiş eterik ortamın varlığında yattığına inanıyorum. Üzerine düşen vücut Dünya yüzeyine ne kadar yakınsa, gezegenin eterik ortamı o kadar nadirdir ve vücut yüzeyine o kadar hızlı düşer. Bu, yerçekimi alanlarının doğası ve bunların Evrendeki etkileşimlerinin mekanizması hakkındaki akıl yürütmemizin açık bir teyidi olarak alınabilir.

Elbette, fiziksel cisimlerin kütleçekim alanlarının etkileşimi ve kütlelerinin karşılıklı etkisi hakkındaki açıklamamız, çok saygı duyulan I. Newton'un ve modern bilim camiasının görüşleriyle çelişmektedir. Bununla birlikte, büyük dehaya saygılarımızı sunarak, onun türettiği formülün oldukça gösterge niteliğinde olduğunu ve iki fiziksel cisim arasındaki yerçekimsel etkileşimin kuvvetini haklı olarak hesaplamamıza izin verdiğini açıkça kabul ediyoruz. Ayrıca Newton formülünün bir olgunun sonucunu tanımladığı, ancak onun fiziksel özüne hiç dokunmadığı da kabul edilmelidir.

Böylece, herhangi bir fiziksel bedenin seyrekleştirilmiş eterik bölgesinin, diğer fiziksel bedenlerin diğer seyrekleştirilmiş eterik bölgelerinin çevreye çekilmesi nedeniyle, gergin durumunu azaltarak, çevredeki eterik ortamla denge durumuna geçme yönündeki sürekli arzusunun olduğunu belirledik. eterik seyrekleşme bölgesi ortak bir noktayı oluşturur Yerçekiminin veya yerçekimsel etkileşimin fiziksel anlamı.

Herhangi bir fiziksel bedenin kendine ait yerçekimi alanı, ancak bağımsız değildir. Dünya'da olan bu yerçekimi alanı, gezegenin tek bir yerçekimi alanı halinde birleştirilir. Herhangi bir fiziksel cismin çekim alanı yalnızca gezegenin çekim alanının bir parçası olarak düşünülebilir.

1. Giriş

Tüm ağır cisimler karşılıklı olarak yerçekimini etkiler; bu kuvvet, gezegenlerin güneş etrafındaki ve uyduların gezegenler etrafındaki hareketini belirler. Yerçekimi teorisi - Newton tarafından yaratılan bir teori, beşikte duruyordu modern bilim. Einstein'ın geliştirdiği bir diğer yerçekimi teorisi ise 20. yüzyılın teorik fiziğinin en büyük başarısıdır. Yüzyıllar boyunca insani gelişme, insanlar bedenlerin karşılıklı çekiciliği olgusunu gözlemledi ve büyüklüğünü ölçtü; bu olguyu kendi hizmetine sunmaya, etkisini aşmaya çalıştılar ve nihayet, daha en başından son zamanlarda Evrenin derinliklerine attığınız ilk adımlar sırasında bunu son derece doğru bir şekilde hesaplayın.

Etrafımızdaki cisimlerin muazzam karmaşıklığı, öncelikle böylesine çok aşamalı bir yapıdan kaynaklanmaktadır; bu yapının son unsurları - temel parçacıklar - nispeten az içeriğe sahiptir. çok sayıda etkileşim türleri. Ancak bu tür etkileşimlerin güçleri birbirinden oldukça farklıdır. Atom çekirdeğini oluşturan parçacıklar, bildiğimiz en güçlü kuvvetlerle birbirine bağlıdır; Bu parçacıkları birbirinden ayırmak için çok büyük miktarda enerji harcamak gerekir. Bir atomdaki elektronlar çekirdeğe elektromanyetik kuvvetlerle bağlıdır; onlara çok mütevazı bir enerji vermek yeterlidir (genellikle yeterli enerji kimyasal reaksiyon) elektronlar zaten çekirdekten ayrılmış olduğundan. Temel parçacıklar ve atomlar hakkında konuşursak, onlar için en zayıf etkileşim yerçekimi etkileşimidir.

Temel parçacıkların etkileşimi ile karşılaştırıldığında yerçekimi kuvvetleri o kadar zayıftır ki hayal edilmesi zordur. Bununla birlikte, gök cisimlerinin hareketini tamamen onlar ve yalnızca onlar düzenler. Bunun nedeni, yerçekiminin iki özelliği birleştirmesidir, bu nedenle etkisi büyük cisimlere doğru hareket ettiğimizde yoğunlaşır. Atomik etkileşimin aksine, yerçekimsel çekim kuvvetleri, onları yaratan cisimlerden çok uzak mesafelerde bile fark edilebilir. Ayrıca yer çekimi kuvvetleri her zaman çekici kuvvetlerdir, yani cisimler her zaman birbirlerini çekerler.

Yerçekimi teorisinin gelişimi, gök cisimlerinin etkileşimi örneğini kullanarak modern bilimin gelişiminin en başında meydana geldi. Gök cisimlerinin dünya uzayının boşluğunda diğer kuvvetlerin yan etkisi olmadan hareket etmesi gerçeğiyle görev daha kolay hale geldi. Parlak gökbilimciler - Galileo ve Kepler - çalışmalarıyla bu alanda daha sonraki keşiflere zemin hazırladılar. Gelecekte büyük Newton tam bir teori ortaya çıkarmayı ve ona matematiksel bir form vermeyi başardı.

2. Newton ve selefleri

Doğada var olan tüm kuvvetler arasında yerçekimi kuvveti, öncelikle kendisini her yerde göstermesiyle ayırt edilir. Tüm cisimlerin kütlesi vardır; bu, cisme uygulanan kuvvetin, bu kuvvetin etkisi altında cismin kazandığı ivmeye oranı olarak tanımlanır. Herhangi iki cisim arasında etkili olan çekim kuvveti her iki cismin kütlesine bağlıdır; söz konusu cisimlerin kütlelerinin çarpımı ile orantılıdır. Ayrıca yer çekimi kuvveti, uzaklığın karesiyle ters orantı kanununa uymasıyla karakterize edilir. Diğer kuvvetler mesafeye oldukça farklı şekilde bağlı olabilir; Bu tür pek çok kuvvet bilinmektedir.

Evrensel çekimin bir yönü, yani kütlenin oynadığı şaşırtıcı ikili rol, genel görelilik teorisinin inşasında temel taşı olarak hizmet etti. Newton'un ikinci yasasına göre kütle, herhangi bir cismin bir özelliğidir; bu, yerçekimi veya başka bir kuvvet olup olmadığına bakılmaksızın, kendisine bir kuvvet uygulandığında nasıl davranacağını gösterir. Newton'a göre tüm cisimler bir dış kuvvete tepki olarak hızlandığından (hızlarını değiştirdiğinden), bir cismin kütlesi, ona belirli bir kuvvet uygulandığında cismin hangi ivmeyi yaşayacağını belirler. Eğer bir bisiklete ve bir arabaya aynı kuvvet uygulanırsa her biri farklı bir zamanda belirli bir hıza ulaşacaktır.

Ancak yerçekimiyle ilişkili olarak kütle, kuvvetin ivmeye oranı olarak oynadığı rolden tamamen farklı bir rol daha oynar: Kütle, cisimlerin karşılıklı çekiminin kaynağıdır; İki cismi alırsak ve bunların aynı mesafede bulunan üçüncü bir cisme, önce birinden, sonra diğerinden etki ettikleri kuvvete bakarsak, bu kuvvetlerin oranının, cismin oranına eşit olduğunu buluruz. ilk iki kitle. Aslında bu kuvvetin kaynağın kütlesiyle orantılı olduğu ortaya çıktı. Benzer şekilde Newton'un üçüncü yasasına göre iki cismin maruz kaldığı çekim kuvvetleri farklı bedenler ve aynı çekim kaynağının etkisi altında (ondan aynı uzaklıkta), bu cisimlerin kütlelerinin oranıyla orantılıdır. Mühendislikte ve günlük yaşamda, bir cismin yere çekilmesini sağlayan kuvvete cismin ağırlığı denir.

Böylece kuvvet ile ivme arasında var olan bağlantıya kütle girer; kütle ise çekim kuvvetinin büyüklüğünü belirler. Kütlenin bu ikili rolü, aynı yerçekimi alanında farklı cisimlerin ivmesinin aynı olmasına yol açar. Aslında sırasıyla m ve M kütleli iki farklı cismi ele alalım. Her ikisinin de özgürce Dünya'ya düşmesine izin verin. Bu cisimlerin maruz kaldığı çekim kuvvetlerinin oranı, bu cisimlerin kütlelerinin m/M oranına eşittir. Ancak elde ettikleri ivmenin aynı olduğu ortaya çıkıyor. Böylece, yerçekimi alanında cisimlerin kazandığı ivmenin, aynı yerçekimi alanındaki tüm cisimler için aynı olduğu ve düşen cisimlerin belirli özelliklerine hiçbir şekilde bağlı olmadığı ortaya çıkar. Bu ivme yalnızca çekim alanını oluşturan cisimlerin kütlelerine ve bu cisimlerin uzaydaki konumuna bağlıdır. Kütlenin ikili rolü ve bunun sonucunda aynı yerçekimi alanındaki tüm cisimlerin ivmelerinin eşitliği, eşdeğerlik ilkesi olarak bilinir. Bu isim var tarihsel köken yerçekimi ve atalet etkilerinin bir dereceye kadar eşdeğer olduğu vurgulanıyor.

Dünya yüzeyinde yer çekiminden kaynaklanan ivme kabaca 10 m/sn2'dir. Serbest düşen bir cismin hızı, düşme sırasındaki hava direncini hesaba katmazsanız 10 m/sn artar. Her saniye. Örneğin bir cisim hareketsiz halden serbestçe düşmeye başlarsa üçüncü saniyenin sonunda hızı 30 m/s olacaktır. Tipik olarak yerçekiminden kaynaklanan ivme g harfiyle gösterilir. Dünyanın şekli küreye tam olarak uymadığı için g'nin Dünya üzerindeki değeri her yerde aynı değildir; kutuplarda ekvatora göre daha fazladır ve büyük dağların tepelerinde vadilere göre daha azdır. Eğer g değeri yeterli doğrulukla belirlenirse, o zaman bile etkilenir. jeolojik yapı. Bu, petrol ve diğer minerallerin aranmasına yönelik jeolojik yöntemlerin aynı zamanda g değerinin doğru bir şekilde belirlenmesini de içerdiğini açıklamaktadır.

İçinde ne var burası tüm cisimler aynı ivmeyi yaşar; bu, yerçekiminin karakteristik bir özelliğidir; Başka hiçbir kuvvet bu özelliklere sahip değildir. Ve Newton'un bu gerçeği anlatmaktan başka seçeneği olmamasına rağmen, yerçekimi ivmesinin evrenselliğini ve birliğini anlamıştı. Alman fizikçi ve teorisyen Albert Einstein (1870 - 1955), yerçekiminin bu özelliğinin, eşdeğerlik ilkesinin açıklanabileceği ilkeyi keşfetme onuruna sahip oldu. Einstein aynı zamanda uzay ve zamanın doğasına ilişkin modern anlayışın temellerine de aittir.

3. Özel görelilik teorisi

Newton'un zamanından beri, tüm referans sistemlerinin, cisimlerin uzaydaki konumunu belirlemeyi mümkün kılan bir dizi sert çubuk veya başka nesne olduğuna inanılıyordu. Elbette her referans sisteminde bu tür organlar farklı şekilde seçilmiştir. Aynı zamanda tüm gözlemcilerin aynı zamana sahip olduğu varsayılmıştır. Bu varsayım sezgisel olarak o kadar açık görünüyordu ki özel olarak ifade edilmedi. Dünyadaki günlük uygulamalarda bu varsayım tüm deneyimlerimiz tarafından doğrulanmaktadır.

Ancak Einstein, eğer dikkate alırsak, saat okumalarının karşılaştırılmasının bağıl hareket, gerektirmez özel ilgi yalnızca saatlerin göreceli hızlarının boşluktaki ışığın hızından önemli ölçüde düşük olması durumunda. Dolayısıyla, Einstein'ın analizinin ilk sonucu, eşzamanlılığın göreliliğinin kurulmasıydı: Birbirinden yeterli uzaklıkta meydana gelen iki olay, bir gözlemci için eşzamanlı görünebilir, ancak ona göre hareket eden bir gözlemci için farklı zamanlarda meydana gelir. Bu nedenle, evrensel bir zaman varsayımı haklı gösterilemez: herhangi bir gözlemcinin katıldığı harekete bakılmaksızın böyle bir evrensel zaman oluşturmasına izin verecek özel bir prosedür belirlemek imkansızdır. Referans sistemi ayrıca gözlemciyle birlikte hareket eden ve gözlemcinin saatiyle senkronize olan bir saat içermelidir.

Einstein'ın attığı bir sonraki adım, iki farklı durumdaki mesafe ve zaman ölçümlerinin sonuçları arasında yeni ilişkiler kurmaktı. eylemsizlik sistemleri ah geri sayım. Özel görelilik teorisi, “mutlak uzunluklar” ve “mutlak zaman” yerine, genellikle değişmez uzay-zaman aralığı olarak adlandırılan farklı bir “mutlak değer”i gün ışığına çıkardı. Birbirinden belirli bir mesafede meydana gelen belirli iki olay için, bunların meydana gelmesi arasında belirli bir zaman aralığı varsa, aralarındaki uzaysal uzaklık, Newton şemasında bile mutlak (yani referans sisteminden bağımsız) bir değer değildir. olaylar. Nitekim iki olay aynı anda meydana gelmiyorsa, belirli bir referans çerçevesi ile bir yönde hareket eden ve kendisini ilk olayın meydana geldiği noktada bulan bir gözlemci, bu iki olayı ayıran zaman diliminde kendisini aynı yerde bulabilir. ikinci olayın gerçekleştiği yer; Bu gözlemci için her iki olay da uzayda aynı yerde meydana gelecektir; ancak hareket eden bir gözlemci için bu olay uzayda aynı yerde meydana gelecektir. ters yön birbirlerinden oldukça uzaktaymış gibi görünebilirler.

4. Görelilik ve yerçekimi

Ne kadar derine giderlerse bilimsel araştırma Nihai bileşen maddelerine ayrıştırılması ve aralarında hareket eden parçacıkların ve kuvvetlerin sayısı ne kadar az kalırsa, maddenin her bir bileşeninin eyleminin ve yapısının kapsamlı bir şekilde anlaşılmasına yönelik talepler o kadar ısrarcı hale gelir. İşte bu nedenle Einstein ve diğer fizikçiler, özel görelilik teorisinin Newton fiziğinin yerini aldığına ikna olduklarında yeniden başladılar. temel özellikler Parçacıklar ve kuvvet alanları. En önemli nesne revizyon gerektiren şey yerçekimiydi.

Peki ama zamanın göreliliği ile Newton'un çekim yasası arasındaki tutarsızlık neden elektrodinamikteki kadar basit bir şekilde çözülmesin? Yaklaşık olarak elektrikle aynı şekilde yayılacak olan yerçekimi alanı kavramını tanıtmak gerekli olacaktır. manyetik alan ve görelilik teorisinin kavramlarına uygun olarak cisimlerin yerçekimsel etkileşiminde aracı olduğu ortaya çıkacaktı. Söz konusu cisimlerin bağıl hızları ışık hızıyla karşılaştırıldığında küçük olduğunda, bu yerçekimsel etkileşim Newton'un çekim yasasına indirgenecektir. Einstein bu temelde göreli bir yerçekimi teorisi oluşturmaya çalıştı, ancak bir durum onun bu niyetini gerçekleştirmesine izin vermedi: hiç kimse yerçekimi etkileşiminin yayılımı hakkında hiçbir şey bilmiyordu. yüksek hız Yerçekimi alanı kaynaklarının - kütlelerin yüksek hızlardaki hareketiyle ilişkili etkilerle ilgili yalnızca bazı bilgiler vardı.

Yüksek hızların kütleler üzerindeki etkisi, yüksek hızların yükler üzerindeki etkisinden farklıdır. Bir cismin elektrik yükü tüm gözlemciler için aynı kalırsa, cisimlerin kütlesi gözlemciye göre hızlarına bağlıdır. Hız ne kadar yüksek olursa gözlenen kütle de o kadar büyük olur. Belirli bir cisim için en küçük kütle, cismin hareketsiz olduğu gözlemciye göre belirlenecektir. Bu kütle değerine vücudun geri kalan kütlesi denir. Diğer tüm gözlemciler için kütle, kalan kütleden, cismin kinetik enerjisinin c'ye bölünmesine eşit bir miktarda daha büyük olacaktır. Kütlenin değeri, cismin hızının olacağı referans çerçevesinde sonsuz hale gelecektir. eşit hız Sveta. Böyle bir referans sistemi hakkında ancak şartlı olarak konuşulabilir. Yerçekimi kaynağının büyüklüğü, değerinin belirlendiği referans çerçevesine önemli ölçüde bağlı olduğundan, kütle tarafından oluşturulan alanın elektromanyetik alandan daha karmaşık olması gerekir. Bu nedenle Einstein, yerçekimi alanının, elektromanyetik alandan daha fazla sayıda bileşenle tanımlanan, tensör alanı olarak adlandırılan bir alan gibi göründüğü sonucuna vardı.

Bir başka başlangıç ​​ilkesi olarak Einstein, yerçekimi alanı yasalarının, elektromanyetik teorinin yasalarına yol açan prosedüre benzer bir matematiksel prosedürden türetilmesi gerektiğini öne sürdü; Bu şekilde elde edilen yerçekimi alanı yasalarının, biçim olarak elektromanyetizma yasalarına benzer olması gerektiği açıktır. Ancak tüm bu düşünceleri hesaba katsa bile Einstein, tüm gereksinimleri eşit şekilde karşılayan birkaç farklı teori oluşturabileceğini buldu. Göreli çekim teorisine açık bir şekilde ulaşmak için farklı bir bakış açısına ihtiyaç vardı. Einstein bir tane buldu yeni nokta Bir cismin yerçekimi kuvvetleri alanında kazandığı ivmenin bu cismin özelliklerine bağlı olmadığını öne süren eşdeğerlik ilkesi görüşü.

5. Serbest düşüşün göreliliği

İÇİNDE özel teori Görelilik, Newton fiziğinde olduğu gibi, eylemsiz referans sistemlerinin varlığını varsayar; Hareket edilmediğinde cisimlerin ivmelenmeden hareket ettiği sistemler dış kuvvetler. Böyle bir sistemin deneysel keşfi, test cisimlerini üzerlerine hiçbir dış kuvvetin etki etmediği koşullara yerleştirip yerleştiremeyeceğimize bağlıdır ve bu tür kuvvetlerin bulunmadığının deneysel olarak doğrulanması gerekir. Ancak, örneğin bir elektrik (veya herhangi bir başka kuvvet) alanının varlığı, bu alanların çeşitli test parçacıkları üzerindeki etkisindeki farkla tespit edilebiliyorsa, o zaman aynı yerçekimi alanına yerleştirilen tüm test parçacıkları aynı ivmeyi kazanır. .

Bununla birlikte, bir yerçekimi alanının varlığında bile, tamamen yerel deneylerle tanımlanabilecek belirli bir referans sistemleri sınıfı vardır. Belirli bir noktadaki tüm yerçekimi ivmeleri ( küçük alan) tüm cisimler hem büyüklük hem de yön bakımından aynıdır, yalnızca yerçekiminin etkisi altındaki diğer fiziksel nesnelerle birlikte hızlandırılan referans çerçevesine göre hepsi sıfıra eşit olacaktır. Böyle bir referans çerçevesine serbest düşen referans çerçevesi denir. Böyle bir sistem sonsuza kadar tüm uzaya ve zamanın tüm anlarına genişletilemez. Yalnızca dünya çapındaki bir noktanın yakınında, uzayın sınırlı bir bölgesinde ve sınırlı bir süre boyunca benzersiz bir şekilde belirlenebilir. Bu anlamda serbest düşen referans çerçeveleri yerel referans çerçeveleri olarak adlandırılabilir. Serbest düşen referans çerçeveleri ile ilgili olarak, yerçekimi kuvvetleri dışında herhangi bir kuvvetin etkisi altında olmayan maddi cisimler ivme kazanmazlar.

Yerçekimi alanlarının yokluğunda serbestçe düşen referans çerçeveleri, eylemsiz referans çerçeveleriyle aynıdır; bu durumda süresiz olarak uzatılabilirler. Ancak yerçekimi alanları ortaya çıktığında sistemlerin bu kadar sınırsız dağılımı imkansız hale gelir. Serbestçe düşen sistemlerin, yalnızca yerel referans çerçeveleri olarak bile olsa, genel olarak var olduğu gerçeği, tüm yerçekimi etkilerinin tabi olduğu eşdeğerlik ilkesinin doğrudan bir sonucudur. Ancak aynı prensip, yerçekimi alanlarının varlığında herhangi bir yerel prosedürle eylemsiz referans çerçeveleri oluşturmanın imkansız olmasından da sorumludur.

Einstein eşdeğerlik ilkesini yerçekiminin en temel özelliği olarak görüyordu. Sonsuzca genişletilebilen eylemsiz referans çerçeveleri fikrinin, yerel serbestçe düşen referans çerçeveleri lehine terk edilmesi gerektiğini fark etti; ve ancak böyle yaparak eşdeğerlik ilkesi fiziğin temelinin temel bir parçası olarak kabul edilebilir. Bu yaklaşım fizikçilerin yerçekiminin doğasına daha derinlemesine bakmalarını sağladı. Yerçekimi alanlarının varlığının, yerel olarak serbestçe düşen bir referans çerçevesinin uzay ve zamanda yayılmasının imkansızlığına eşdeğer olduğu ortaya çıktı; Bu nedenle, yerçekimi alanlarını incelerken, dikkatin yerel alanın büyüklüğüne değil, yerçekimi alanlarının homojen olmamasına odaklanılması gerekir. Eylemsiz referans çerçevelerinin varlığının evrenselliğini nihayetinde reddeden bu yaklaşımın değeri, bu tür çerçevelerin kullanılmış olmasına rağmen, eylemsiz referans çerçeveleri oluşturma olasılığını derinlemesine düşünmeden kabul etmek için hiçbir neden olmadığını açıkça ortaya koymasıdır. birkaç yüzyıl boyunca.

6. Zaman ve uzayda yer çekimi

Newton'un yerçekimi teorisinde, belirli bir büyük kütlenin neden olduğu yerçekimi ivmesi, o kütleyle doğru orantılı, o kütleye olan uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. Aynı yasa biraz farklı formüle edilebilir, ancak aynı zamanda göreceli yerçekimi yasasına da ulaşabileceğiz. Bu farklı formülasyon, yerçekimi alanının, büyük bir yerçekimi kütlesinin yakınına damgalanan bir şey olduğu fikrine dayanmaktadır. Alan, uzaydaki her noktada büyüklüğü ve yönü buna karşılık gelen bir vektör belirtilerek tamamen tanımlanabilir. yer çekimi ivmesi. Bu noktaya yerleştirilen herhangi bir test kuruluşu tarafından edinilir. Yerçekimi alanını, uzaydaki her noktada yerel yerçekimi alanının (ivme) yönüne denk gelen teğetleri çizerek grafiksel olarak tanımlamak mümkündür; bu eğriler yoğunlukla çizilmiştir ( belirli sayı birim alan başına eğriler enine kesit, pirinç. 2), değere eşit yerel alan. Büyük bir kütle göz önüne alındığında, bu tür eğrilerin - bunlara kuvvet çizgileri denir - düz çizgiler olduğu ortaya çıkar; bu düz çizgiler doğrudan yerçekimi alanını yaratan vücuda işaret eder.

Geri orantılı bağımlılık mesafenin karesinden grafiksel olarak şu şekilde ifade edilir: tüm kuvvet çizgileri sonsuzda başlar ve büyük kütlelerde biter. Alan çizgilerinin yoğunluğu ivmenin büyüklüğüne eşitse, alan çizgilerinden geçen çizgi sayısı küresel yüzey merkezi büyük bir kütle üzerinde bulunan, alan çizgilerinin yoğunluğunun r yarıçaplı küresel bir yüzey alanıyla çarpımına tam olarak eşittir; Küresel bir yüzeyin alanı yarıçapının karesiyle orantılıdır. İÇİNDE genel durum Newton'un uzaklığın karesine ters bağımlılık yasası, tek bir büyük kütle biçimindeki yerçekimi kaynağı için eşit derecede uygun bir biçimde ve rastgele dağılım Kütleler: Yerçekimi alanının tüm kuvvet çizgileri sonsuzda başlar ve kütlelerin kendisinde biter. Kütle içeren bir bölgede sona eren kuvvet hatlarının toplam sayısı, bu bölgenin içerdiği toplam kütle ile orantılıdır. Ek olarak, yerçekimi alanı muhafazakar bir alandır: kuvvet çizgileri kapalı eğriler şeklini alamaz ve bir test cismini kapalı bir eğri boyunca hareket ettirmek enerji kazancına veya kaybına yol açamaz.

Göreli yerçekimi teorisinde, kaynakların rolü kütle ve momentum kombinasyonlarına atanır (momentum, aynı nesnenin farklı dört boyutlu veya Lorentz referans sistemlerinde durumu arasında bir bağlantı görevi görür). Göreli çekim alanının homojen olmayışı eğrilik tensörü ile tanımlanır. Tensör, vektör fikrinin genelleştirilmesiyle elde edilen matematiksel bir nesnedir. Koordinatlarla tanımlanan bir manifoldda tensörler, tensörü tamamen tanımlayan bileşenlerle ilişkilendirilebilir. Göreli teori, eğrilik tensörünü, yerçekimi kaynaklarının davranışını tanımlayan tensöre bağlar. Bu tensörler birbirleriyle orantılıdır. Orantılılık katsayısı gereksinime göre belirlenir: tensör formundaki yerçekimi yasası, zayıf yerçekimi alanları ve cisimlerin düşük hızları için Newton'un yerçekimi yasasına indirgenmelidir; Bu orantı katsayısı, dünya sabitlerine kadar, Newton'un yerçekimi sabitine eşittir. Bu adımla Einstein, genel görelilik teorisi olarak da adlandırılan yerçekimi teorisinin inşasını tamamladı.

7. Sonuç

Genel görelilik teorisi, yerçekimsel etkileşimlerle ilgili konulara biraz farklı bir bakış açısı getirmeyi mümkün kıldı. Tüm Newton mekaniğini yalnızca şu şekilde içeriyordu: özel durum vücutların düşük hızlarında. Bu, yerçekimi kuvvetlerinin belirleyici bir rol oynadığı Evreni keşfetmek için çok geniş bir alan açtı.

EDEBİYAT:

P. BERGMAN “YERÇEKİMİNİN GİZEMİ” LOGUNOV “GÖRELİĞİN YERÇEKİMİ TEORİSİ”

VLADIMIROV “UZAY, ZAMAN, YERÇEKİMİ”

Yerçekimi alanının (yerçekimi alanı) katılımıyla karakterize edilen, bilinen tüm temel etkileşimlerin en zayıfı olan temel parçacıkların KÜÇÜK ETKİLEŞİMİ. İle modern fikirler Parçacıkların herhangi bir etkileşimi, aralarında sanal (veya gerçek) parçacıkların - etkileşimin taşıyıcılarının değişimi yoluyla gerçekleştirilir. Elektromanyetik olarak zayıf ve güçlü etkileşimler taşıyıcılar fotonlardır, ara maddelerdir vektör bozonları ve sırasıyla gluonlar. Yerçekimi etkileşimi için taşıyıcılar sorunu basit değildir ve yerçekimsel etkileşim teorisinin kendisi özel yer dünyanın fiziksel resminde.

Newton'un evrensel çekim yasasına göre, (boyutları aralarındaki r mesafesine göre küçük olan) iki nokta kütle arasındaki etkileşim kuvveti.

F g =Gm 1 m 2 /r 2 , (1)

burada m 2 parçacıkların kütlesidir, G = 6,67·10 -11 m 3 /kg?s 2 yerçekimi sabitidir. İki proton arasındaki yerçekimsel etkileşimin kuvveti 10 36 kat daha azdır Coulomb kuvveti aralarındaki elektrostatik etkileşim. dikkate alındığında bu oran değişmez. göreceli etkiler Protonun Compton dalga boyuna eşit mesafelere kadar. √Gm miktarına “yerçekimi yükü” denilebilir. Bu “yük” tanımıyla formül (1), Coulomb'un elektrik yüklerinin etkileşimi yasasıyla örtüşmektedir. Yerçekimi yükü cismin kütlesiyle orantılıdır, dolayısıyla Newton'un ikinci yasasına göre (F = ma), kuvvetin (1) neden olduğu ivme, hızlanan cismin kütlesine bağlı değildir. Büyük bir doğrulukla doğrulanan bu gerçeğe eşdeğerlik ilkesi denir. Yerçekimi etkileşiminin göreceli teorisinde, kütle ve enerji arasındaki ilişki nedeniyle (E = mс 2), yerçekimi yükü, formüldeki gibi geri kalan kütleyle değil, enerjiyle, yani toplam kütle m ile orantılıdır ( 1). Bu, yerçekimi etkileşiminin evrenselliğini belirler. Yerçekimi yükü sıfır olan hiçbir madde türü yoktur. Yerçekimi etkileşiminin bu özelliği, onu temel parçacıkların diğer temel etkileşimlerinden ayırır. Ayrıca yüksek parçacık enerjilerinde yerçekimsel etkileşimin artık zayıf olduğu düşünülemez. Enerji >10 × 18 GeV olduğunda, √GE/c 2 parçacığının çekimsel yükü şuna eşit olur: elektrik yükü e ve çok yüksek enerjiler yerçekimi etkileşimi ana etkileşim olabilir.

Yerçekimi alanının en önemli özelliği, maddenin içinde hareket ettiği uzay-zamanın geometrisini belirlemesidir. Dünyanın geometrisi başlangıçta belirlenemez ve yerçekimi alanı yaratan maddenin hareketiyle değişir (bkz. Yerçekimi). A. Einstein, yerçekimsel etkileşimin evrenselliği özelliğinden aşağıdaki sonucu çıkardı ve göreli bir yerçekimi teorisi inşa etti - genel teori görelilik (GTR). Deneyler, zayıf kütleçekim alanları durumunda (kütleçekim potansiyelinin eşit olduğu durumlarda) genel göreliliğin geçerliliğini doğrulamaktadır. mutlak değer 2 ile çok daha az). Güçlü alanlar için genel görelilik henüz test edilmediğinden, diğer kütleçekimsel etkileşim teorileri de mümkündür.

Genel görelilik, özel görelilik teorisinin genelleştirilmesi olarak ortaya çıktı. Diğer yerçekimi teorileri, parçacık fiziğinin teorik ve deneysel başarılarının bir yansıması olarak ortaya çıkıyor. Örneğin, Einstein-Cartan-Troutman yerçekimi teorisi (burulmalı yerçekimi olarak adlandırılan teori, Einstein, A. Cartan, A. Trautman, 1922-72), içindeki yerçekimi alanının etkileşime girmemesi anlamında eşdeğerlik ilkesini genişletir. yalnızca parçacıkların enerjisiyle (enerji tensörü-momentumu) değil, aynı zamanda spinleriyle de.

K. J. Isham, A. Salam ve J. Strazdi (1973) tarafından f-g yerçekimi teorisi olarak adlandırılan teoride, iki yerçekimi alanının varlığı varsayılmaktadır: bunlardan birinin taşıyıcıları, spini 2 olan kütlesiz parçacıklardır (sıradan, "zayıf") Genel göreliliğin yerçekimi), bu alan leptonlarla etkileşime girer; diğer alan ise spin 2 ("güçlü" yerçekimi) olan büyük parçacıklar (f-mezonlar) tarafından taşınır ve hadronlarla etkileşime girer.

Brans-Dicke-Jordan yerçekiminin skaler-tensör teorisi (K. Brans, R. Dicke, P. Jordan, 1959-61), P. Dirac'ın temel fiziksel sabitler ve etkileşim sabitlerinin zaman içindeki değişimi hakkındaki fikrinin geliştirilmiş haliydi.

A.D. Sakharov (1967), van der Waals kuvvetlerine benzetme yaparak, indüklenmiş bir etkileşim olarak yerçekimi fikrini ortaya koydu. elektromanyetik doğa. Bu teoriye göre kütleçekim etkileşimi temel bir etkileşim değil, diğer tüm alanların kuantum dalgalanmalarının sonucudur. Başarı kuantum teorisi alanlar (QFT), bu durumda bu kuantum alanların parametreleriyle ifade edilen indüklenen yerçekimi sabiti G'nin hesaplanmasını mümkün kıldı.

Yerçekimi teorisi - klasik teori, yerçekiminin kuantum teorisi henüz oluşturulmadı. Kuantizasyon ihtiyacı, temel parçacıkların nesneler olmasından kaynaklanmaktadır. kuantum doğası ve bu nedenle klasik etkileşim ile bu etkileşimin nicelenmiş kaynakları arasındaki bağlantı tutarsız görünüyor.

Kuantum yerçekimi teorisinin yaratılması büyük zorluklarla karşı karşıyadır matematik zorlukları sıfır denklemlerinin doğrusal olmaması nedeniyle ortaya çıkar. Böyle bir kompleksi nicelemek için çeşitli yöntemler vardır. matematiksel nesneler; bu yöntemler geliştirilmekte ve iyileştirilmektedir (bkz. Kuantum yerçekimi teorisi). Olduğu gibi kuantum elektrodinamiği(QED), hesaplamalar sırasında farklılıklar ortaya çıkıyor, ancak QED'den farklı olarak kuantum yerçekimi teorisinin yeniden normalleştirilemediği ortaya çıkıyor. Burada teoriyle bir benzetme var zayıf etkileşim Ayrıca diğer etkileşimlerle bağlantısı olmadan ayrı olarak alındığında yeniden normalleştirilemez. Ancak zayıf ve elektromanyetik etkileşimlerin birleştirilmesi (kendiliğinden simetri kırılması olarak adlandırılan fikir üzerine kurulu), birleşik, yeniden normalleştirilebilir bir elektrozayıf etkileşim teorisi oluşturmayı mümkün kıldı. Bu konuda büyük umutlar süpersimetriye dayalı tüm etkileşimleri birleştiren ve gravitonlara (2 spinli kütlesiz parçacıklar, bozonlar) ek olarak, yerçekimi etkileşiminin başka taşıyıcılarının da bulunduğu - gravitinolar adı verilen fermiyonlar - bir teori.

Kuantum yerçekimi teorisi yaratmaya olan ilgi tamamen akademik değildir. Kütleçekimsel etkileşimin her tür madde ve uzay-zaman çeşitliliği ile bağlantısı, gelecekteki kuantum teorisinde kaçınılmaz olarak uzay-zamanın kuantizasyonuna ve yalnızca ultra kısa mesafelerdeki uzay ve zamana ilişkin görüşlerimizde bir değişikliğe yol açacaktır. zaman aralıkları, aynı zamanda “parçacık” kavramı, mikrokozmosta ölçüm prosedürü ve yapıdaki değişiklikler hakkında modern teori temel parçacıklar.

Bu değişikliklerin bazı ana hatları halihazırda görülebilmektedir. Bu her şeyden önce QFT'deki farklılıklar sorunudur. Örneğin, elektrik yüklü bir parçacığın öz enerjisinin farklılığı daha önceden ortaya çıkmıştır. klasik elektrodinamik. Yükü e ve boyutu r 0 olan klasik yüklü ince bir kürenin toplam kütlesi M eşittir:

M = M 0 + e 2 /2r 0 sn 2, (2)

burada M 0 tohum kütlesidir. r 0 → 0 olduğunda M kütlesi sonsuz hale gelir. Bu farklılık kuantum teorisinde de ortadan kaldırılmaz; yalnızca daha zayıf, yani logaritmik hale gelir. Yerçekimi etkileşimini ve buna bağlı olduğu gerçeğini dikkate alırsak toplam ağırlık M, öz-enerjinin farklılığı klasik teoride zaten ortadan kalkıyor.

Farklılıklar konusuna farklı bir açıdan yaklaşılabilir. QFT'deki etkileşim, keyfi olarak yüksek enerjilere sahip sanal parçacıkların değişimidir. Dolayısıyla bu enerjiler üzerinden integrasyon yapıldığında farklı ifadeler elde edilir. Genel göreliliğe göre parçacıklar nokta benzeri olamaz. Minimum boyutları yerçekimi yarıçapı r g tarafından belirlenir. Nasıl daha fazla kütle(enerji), yerçekimi yarıçapı ne kadar büyük olursa:

M kütleli bir cisim rg'den daha küçük boyutlara sıkıştırılırsa, o zaman şuna dönüşür: kara delik boyut rg . Kuantum teorisinde bir parçacığın lokalizasyonunun da bir sınırı vardır - Compton dalga boyu l С = ћ/М с, ki bu açıkça daha az olamaz yerçekimi yarıçapı. Bu nedenle, kütleçekimsel etkileşimi hesaba katan bir teoride, keyfi olarak yüksek enerjilere sahip ara durumların ortaya çıkmayacağı ve dolayısıyla farklılıkların ortadan kalkacağı umudu vardır. Maksimum ağırlık Parçacıkların (enerjisi) l C = r g eşitliğine karşılık gelir ve МР | =√ћc/G ≈ 10 -5 g Bu değere Planck kütlesi denir ve Planck uzunluğuna karşılık gelir l Р| = √ћG/c 3 ≈ 10 -33 cm.

M.A. Markov (1965) kütleli temel parçacıkların M P| ve bu parçacıkların bir temel parçacık için mümkün olan maksimum kütleye sahip olduğu. Bu parçacıklara maksimumlar adını verdi. Markov, kütlesi M = e/√G ≈ 10-6 g olan yüklü maksimumları Friedmon olarak adlandırdı. Freedmon'lar ve maximon'ların bir takım olağandışı özellikleri vardır. Dolayısıyla, bu parçacıkların içindeki geometri, dışarıdaki geometriden önemli ölçüde farklı olabilir ve içlerinde tüm evrenlerin bulunduğu bu tür fritözler ve maximonlar hayal edilebilir. Maximon ve Friedmon'lara benzer kuantum oluşumlarının belirlenmiş olması oldukça muhtemeldir. erken aşamalar Evrenin evrimi ve Evrenin genişlemesi sırasında, örneğin kendiliğinden simetri kırılması mekanizması yoluyla şu anda bilinen dört etkileşime bölünen tek bir etkileşimin başlangıç ​​​​vakumunu oluşturdu. Temel parçacık fiziğinin gelişim yönü böyle bir olasılığı dışlamaz, aksine varsayar.

Sadece kuantum yerçekimi diğer etkileşimler teorisi üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir ve şüphesiz tam tersi bir etkiye sahip olabilir. Kavisli uzay-zamanda QFT çalışmaları, kara deliklerin buharlaşması ve kozmolojide parçacıkların doğuşu çalışmaları, QFT'nin Einstein'ın denklemlerinde bir değişikliğe yol açtığını gösteriyor. Temel parçacıkların modern birleşik etkileşim teorilerinde, vakumun enerji yoğunluğu sıfır olmayabilir ve bu nedenle kendi yerçekimi alanına sahip olabilir. Bu enerji yoğunluğunun baskınlığı genişlemenin hızlanmasına yol açar modern evren. Son olarak, çok boyutlu yerçekimi modellerinde, çok boyutlu uzay-zamanda 4 boyutlu bir zar (altuzay) üzerinde yerçekimsel olmayan etkileşim süreçleri meydana gelir. Parçacığı zar sınırına getiren enerjilerde, Lorentz değişmezliğinin ihlali gözlemlenebilir ve yerçekimi etkileşimi zayıf olmaktan çıkar.

Bütün bunlar, yerçekimi etkileşiminin kuantum teorisinin yaratılmasının, diğerlerini hesaba katmadan imkansız olduğunu gösteriyor. temel etkileşimler ve tersine, diğer etkileşimlerin teorisi tam ve bağımsız olmayacaktır. iç çelişkiler yerçekimsel etkileşimi hesaba katmadan. Yoğun bir şekilde gelişen sicim teorisi çerçevesinde, yerçekimi etkileşiminin diğer etkileşimlerle böyle bir birleşmesini sağlamak mümkün olabilir. Böyle bir birleşmenin incelenmesi, kozmikrofizik yöntemleriyle kolaylaştırılmıştır. temel ilişki mikro ve makro dünya, fiziksel, kozmolojik ve astrofiziksel tezahürlerinin birleşimidir.

Kaynak: Markov M. A. Maddenin doğası üzerine. M., 1976; Mizner Ch., Thorne K., Wheeler J. Gravitation. M., 1977.T.1-3; A. Einstein ve yerçekimi teorisi. M., 1979; Grib A.A., Mamaev S.G., Mostepanenko V.M. Kuantum etkileri yoğun dış alanlarda. M., 1980; Rubakov V. A. Büyük ve sonsuz ek boyutlar// Fizik bilimlerindeki gelişmeler. 2001. T. 171. Sayı. 9; Landau L.D., Lifshits E.M. Alan teorisi. 8. baskı. M., 2003; Khlopov M. Yu. Kozmikrofiziğin temelleri. M., 2004.

V. A. Berezin, M. Yu.

Sokol-Kutilovsky O.L.

Yerçekimi etkileşiminin kuvvetleri hakkında

Herhangi bir üniversitenin fizik veya mekanik-matematik bölümlerindeki herhangi bir öğrenciye veya profesöre, bilinen tüm kuvvet etkileşimleri arasında en çok çalışılan yer çekimi etkileşimi kuvvetleri hakkında soru sorarsanız, yapabilecekleri tek şey Newton kuvveti ve kuvvet için formüller yazmaktır. Anlaşılmaz Coriolis kuvvetini ve bazı gizemli jiroskopik kuvvetlerin varlığını hatırlayacaklar. Ve tüm bunlar, tüm yerçekimi kuvvetlerinin klasik fiziğin genel prensiplerinden elde edilebilmesine rağmen.

1. Yerçekimi kuvvetleri hakkında bilinenler

1.1. Yerçekimi etkileşiminde cisimler arasında ortaya çıkan kuvvetin, bu cisimlerin kütlesiyle doğru orantılı ve aralarındaki mesafenin karesiyle ters orantılı olduğu bilinmektedir (evrensel çekim yasası veya Newton yasası):

Nerede G" 6.6720H 10 -11 LF m 2H kg -2 - yer çekimi sabiti, M, M- etkileşen cisimlerin kütleleri ve R - en kısa mesafe etkileşen cisimlerin kütle merkezleri arasında. Vücudun kütlesi olduğunu varsayarsak M uzakta R kütle merkezine doğru yönlendirilmiş bir yerçekimsel ivme alanı yaratır,

kuvvet (1) bir kütleye etki eden kuvvet M, ayrıca şu şekilde sunulur:

burada w, cismin kütle merkezinden geçmeyen bir eksen etrafında cismin açısal dönme hızıdır, v – Vücudun doğrusal hareket hızı ve R – dönme eksenini parçacıkla veya dönen cismin kütle merkeziyle birleştiren radyal vektör. İlk terim yerçekimi kuvvetine (1) karşılık gelir, formül (3)'teki ikinci terim Coriolis kuvveti olarak adlandırılır ve üçüncü terim ise merkezkaç kuvveti. Coriolis kuvveti ve merkezkaç kuvveti, deneyim ve temel bilgilerle kesinlikle tutarsız olan referans sistemine bağlı olarak hayali olarak kabul edilir. sağduyu. Bir kuvvet, eğer performans gösterebiliyorsa, nasıl hayali olarak kabul edilebilir? gerçek iş? Tabii ki bunlar kurgu değil fiziksel güç ve bu kuvvetler hakkında şu anda mevcut olan bilgi ve fikirler.

Menşei sayısal katsayı Coriolis kuvvetinde “2” şüphelidir, çünkü bu katsayı, dönen bir referans çerçevesindeki gövde noktalarının anlık hızının, hareketli bir gövdenin hızıyla çakıştığı veya ona karşı yönlendirildiği durum için elde edilmiştir. Coriolis kuvvetinin radyal yönü. İkinci durum, vücudun hızının dik olduğu durumdur. anlık hız Dönen referans sisteminin noktaları dikkate alınmaz. Ana hatlarıyla belirtilen yönteme göre, ikinci durumda Coriolis kuvvetinin büyüklüğü şu şekilde ortaya çıkıyor: sıfıra eşit, verilen açısal değerler için ve doğrusal hızlar aynı olmalı.

1.3. Açısal hız eksenel bir vektördür, yani belirli bir değerle karakterize edilir ve seçilen tek bir eksen boyunca yönlendirilir. Yön işareti açısal hız sağ vida kuralıyla belirlenir. Açısal dönme hızı, birim zaman başına dönme açısındaki değişiklik olarak tanımlanır, ω( T)=¶ φ/¶ T. Bu tanımda φ( T) – periyodik fonksiyon 2π radyan periyotlu zaman. Aynı zamanda açısal hız ters fonksiyon zaman. Bu, özellikle boyutundan kaynaklanmaktadır. Bu nedenlerden dolayı açısal hızın zamana göre türevi: ¶ ω /¶ t=-ω 2 . Açısal hızın zamana göre türevi eksenel vektöre karşılık gelir açısal ivme. Fiziksel olarak verilen geleneksel tanıma göre ansiklopedik sözlük, açısal ivmenin eksenel vektörü, dönme ekseni boyunca, dönme hızlandırılmışsa açısal hızla aynı yönde ve dönme yavaşsa açısal hıza karşı yönlendirilir.

2. Vücudun kütle merkezine etki eden yerçekimi kuvvetleri

Yerçekimi ve mekanik kuvvetler, etkileşimlerinin doğası gereği birbirinden farklıdır: cisimlerin "temas" etkileşimi ile mekanik kuvvetler ortaya çıkar ve cisimlerin uzaktan yerçekimi etkileşimi ile yerçekimi kuvvetleri ortaya çıkar.

2.1. Maddi bir cismin kütle merkezine etki eden tüm çekim kuvvetlerini belirleyelim. Şimdilik bir cismin kütle merkezinden geçen kendi ekseni etrafında dönmesini dikkate almayacağız. Mekaniğin genel prensiplerinden, bir cismin anlık momentumu değiştiğinde kuvvetin ortaya çıktığı bilinmektedir. İlgili kuvvetleri belirlerken olduğu gibi benzer bir şekilde ilerleyelim. doğrusal hareket gövde ve dış eksene göre dönüşüyle ​​​​ilişkili kuvvetleri belirlerken:

veya genişletilmiş biçimde:

Nerede R =R·[ çünkü(ω T)· X + günah(ω T)· sen ], X Ve sen – karşılık gelen koordinat eksenleri yönünde birim vektörler, R– radyal vektör modülü R , R 1 =R /R– radyal vektör yönünde birim vektör R , T– zaman ve koordinat ekseni z dönme ekseniyle çakışır. Birim vektör türevinin büyüklüğü R 1 zamana göre, ¶ R 1 /¶ t=ω· R 1^ , nerede R 1^ - dönme düzleminde yer alan ve radyal vektöre dik olan birim vektör R (Şekil 1).

Radyal vektördeki olası değişiklikler dikkate alındığında, denklem (7)'ye göre formül (6) şu şekli alır:

Pirinç. 1. Radyal vektörün göreceli konumu R , açısal hız ω ve anlık hız v M vücut kütlesi M, koordinat sisteminde ( X, sen, z) dönme ekseni eksen boyunca yönlendirilmiş olarak z. Birim vektör R 1 =R /r diktir birim vektör R 1^ .

2.2. Denklem (8)'de yer alan tüm kuvvetler eşittir ve vektör toplama kuralına göre toplanırlar. Kuvvetlerin toplamı (8) dört terimle temsil edilebilir:

F g= F A+F ω1 + F ω2 + F ω3.

Kuvvet F A Bir cismin doğrusal hızlandırılmış hareketi sırasında veya bir cismin başka bir cisimle yerçekimsel statik etkileşimi sırasında meydana gelir. Kuvvet F ω1 şu durumda Coriolis kuvvetine karşılık gelir: malzeme gövdesi Dönen bir sistemde radyal yönde (dönme yarıçapı boyunca) hareket eder. Bu kuvvet cismin anlık hızına doğru veya ona karşı yönlendirilir. Kuvvet F ω2 dönen cismin herhangi bir noktasına etki eden kuvvettir. Buna merkezkaç kuvveti denir, ancak dönen bir sistemdeki bir cisim dönme yarıçapını değiştirmeden anlık hız yönünde hareket ediyorsa aynı kuvvete Coriolis kuvveti denir. Kuvvet F ω2 her zaman radyal olarak yönlendirilir. Verilen eşitlik ¶ R 1 /¶ t=ω· R 1^ ve elde edilen vektörün vektör çarpımındaki yönü, gövdenin her noktası açısal hızla döndüğünde şunu elde ederiz: ω ona bir kuvvet etki ediyor F ω2 = M·ω 2 · R , formül (3)'teki merkezkaç kuvveti ile örtüşmektedir.

Kuvvet F ω3 eylemsizlik kuvvetidir dönme hareketi. Dönme hareketinin atalet kuvveti, dönen sistemin ve onunla ilişkili cisimlerin açısal hızı değiştiğinde ve cismin anlık hızının vektörü boyunca yönlendirildiğinde ortaya çıkar. dw/dt<0 и против вектора мгновенной скорости тела при dw/dt>0. Yalnızca geçici süreçler sırasında meydana gelir ve vücudun düzgün dönüşüyle ​​\u200b\u200bbu kuvvet yoktur. Dönme hareketinin ataletinin yerçekimi kuvvetinin yönü

(9)

Şekil 2'de gösterilmiştir. 2. Burada R - dönme eksenini dönen gövdenin kütle merkezine en kısa yol boyunca bağlayan radyal vektör, ω – açısal hızın eksenel vektörü.

Pirinç. 2. Dönme hareketinin ataletinin yerçekimi kuvvetinin yönü, Fω3, Bir cismi 1. noktadan 2. noktaya hareket ettirirken dw / dt<0; R – radyal vektör , dönme ekseninin hareketli bir cismin kütle merkezine bağlanması; F T – halatın çekim kuvveti veya gerginlik kuvveti. Merkezkaç kuvveti gösterilmemiştir.

Kuvvetlerin vektör toplamı F ω1 ve F ω2 bileşke bir kuvvet oluşturur (Coriolis kuvveti F k) Bir cisim dönen bir sistemde keyfi bir yönde hareket ettiğinde:

3. Bir cismin dönme eksenini döndürürken ortaya çıkan yerçekimi ve mekanik kuvvetler

Yalnızca kütle merkezine değil, aynı zamanda maddi bir cismin başka herhangi bir noktasına da etki eden tüm yerçekimi kuvvetlerini belirlemek için, bu cismin dönme ekseni başka bir eksen etrafında döndüğünde ortaya çıkanlar da dahil olmak üzere, formüle geri dönmek gerekir (5). ).

Daha önce elde edilen tüm yerçekimi ve mekanik kuvvetler için genel formül geçerliliğini koruyor, ancak şimdiye kadar elde edilen tüm kuvvetlerin cismin kütle merkezine uygulandığı kabul ediliyordu. Kendi dönme ekseninin dönüşünün, vücudun kütle merkezi ile çakışmayan bireysel noktaları üzerindeki etkisi dikkate alınmamıştır. Ancak daha önce mekaniğin genel prensiplerinden elde edilen formül (5), cismin kendi dönme ekseninin uzaysal dönüşü sırasında ortaya çıkan kuvvetler de dahil olmak üzere, dönen bir cismin herhangi bir noktasına etki eden tüm kuvvetleri içerir. Bu nedenle, formül (5)'ten, kendi dönme ekseni uzayda belirli bir açıyla döndürüldüğünde, dönen bir malzeme gövdesinin rastgele bir noktasına etki eden kuvvet için açık bir biçimde bir denklem türetmek mümkündür. Bunu yapmak için denklem (5)'i aşağıdaki biçimde sunuyoruz:

nerede S rґ w Ѕ – vektör modülü rґ w , A ( rґ w ) 1 – vektör boyunca yönlendirilmiş birim vektör rґ w . Gösterildiği gibi vektörün zamana göre türevi rґ w bu vektörün değeri değiştiğinde, merkezkaç kuvveti, Coriolis kuvveti ve dönme atalet kuvvetinin elde edildiği yerçekimi ve mekanik dönme kuvvetlerini verir:

burada beşinci terim kuvvettir veya daha doğrusu, bir cismin dönme ekseninin bu cismin tüm noktalarında uzaysal dönüşü sırasında ortaya çıkan kuvvetler kümesidir ve her noktada ortaya çıkan kuvvet, bu noktanın konumu. Kısa gösterimle, tüm yerçekimi kuvvetlerinin toplam toplamı uygun bir şekilde şu şekilde temsil edilebilir:

,

(15)

Nerede Fa – Yerçekimi ivme vektörlü Newton kuvveti A , Fw 1 – Fw 3 - w ve e açısal hızının yerçekimi vektörü ile dönme hareketinin kuvvetleri Fw W ben - Bir cismin dönme eksenini tamamen döndürürken ortaya çıkan bir dizi kuvvet N Vücudun eşit olarak bölündüğü noktalar.

Beşinci terimi genişletilmiş biçimde sunalım. Tanım gereği radyal vektör R w açısal hız vektörüne diktir, dolayısıyla vektörün büyüklüğü rґ w kendisini oluşturan vektörlerin modüllerinin çarpımına eşittir:

Birim vektörün zamana göre türevi ( rґ w ) 1, j açısıyla yönünü değiştirdiğinde, S dönme düzlemine paralel konumlanmış başka bir birim vektör r1 verir ( x, z) ve vektöre dik rґ w (Şekil 3). Üstelik bir faktör olarak dönme açısının zamana göre türevine sayısal olarak eşit bir katsayıya sahiptir, W =¶ j /¶ t:

.

(16)

Dönme ekseni döndürüldüğünde, malzeme gövdesinin noktalarının hareketi üç boyutlu olduğundan ve eksenin dönüşü belirli bir S düzleminde meydana geldiğinden ( x, z), o zaman birim vektörün dönme düzlemine göre modülü sabit değildir ve dönme sırasında sıfırdan bire değişir. Bu nedenle, böyle bir birim vektörün türevini alırken, bu birim vektörün dönüşünün meydana geldiği düzleme göre büyüklüğü dikkate alınmalıdır. Birim vektörün uzunluğu ( rґ w ) 1 dönme düzlemine göre S ( x, z) bu birim vektörün dönme düzlemine izdüşümüdür. Birim vektörün türevi ( rґ w ) 1 dönme düzleminde S ( x, z) aşağıdaki gibi temsil edilebilir:

,

(17)

burada a vektör arasındaki açıdır rґ w ve dönme düzlemi S ( x, z).

Dönen bir cismin herhangi bir noktasına, dönme eksenini döndürürken etki eden kuvvet, bu cismin kütle merkezine değil, doğrudan verilen her noktaya uygulanır. Bu nedenle cismin birçok noktaya bölünmesi gerekir ve bu noktaların her birinin bir kütlesi olduğu varsayılır. ben ben. Vücudun belirli bir noktasının kütlesi altında, ben ben, tüm vücuda göre küçük bir hacimde yoğunlaşan kütle anlamına gelir V ben Bu yüzden:

Düzgün vücut yoğunluğu r ile kütle, ve kuvvetin uygulama noktası, verilen hacmin kütle merkezidir. V ben kütleli bir maddi cismin bir kısmı tarafından işgal edilmiş ben ben. Etki eden kuvvet Ben-dönme eksenini döndürürken dönen gövdenin bu noktası aşağıdaki şekli alır:

Nerede ben ben– Vücudun belirli bir noktasının kütlesi, ben mi belirli bir noktadan (kuvvetin belirlendiği) gövdenin dönme eksenine olan en kısa mesafedir, w, gövdenin açısal dönme hızıdır, W, eksenin dönme açısal hızının modülüdür dönme, a vektör arasındaki açıdır rґ w ve dönme düzlemi S ( x, z) ve r1, dönme düzlemine paralel ve anlık hız vektörüne dik olan bir birim vektördür. rґ w .

Pirinç. 3. Kuvvet yönü Fw W vücudun dönme ekseni S düzleminde döndüğünde meydana gelir (x, z) açısal dönüş hızı W ile. bu noktada A noktadan çıkan bir yarıçap vektörü ile İle dönme ekseni, kuvvet Fw W =0; bu noktada B Vücudun merkezinden çıkan yarıçap vektörü ile kuvvet Fw W maksimum değere sahiptir.

Her şeye etki eden tüm kuvvetlerin (18) toplamı N vücudun eşit olarak bölündüğü noktalar,

(19)

vücudu Y düzleminde döndüren bir kuvvet momenti yaratır ( y, z), dönme düzlemine dik S ( x, z) (Şekil 4).

Dönen cisimlerle yapılan deneylerden kuvvetlerin (19) varlığı bilinmektedir, ancak bunlar açıkça tanımlanmamıştır. Özellikle jiroskop teorisinde jiroskopun yatak desteklerine etki eden kuvvetlere "jiroskopik" kuvvetler adı verilir ancak bu fiziksel kuvvetlerin kökeni açıklanmaz. Bir jiroskopta, dönme ekseni döndürüldüğünde, burada klasik fiziğin genel prensiplerinden elde edilen ve belirli bir denklem biçiminde niceliksel olarak ifade edilen kuvvet (18), vücudunun her noktasına etki eder.

Simetri özelliğinden, vücudun her noktasının, dönme eksenine göre simetrik olarak yerleştirilmiş, aynı büyüklükte ancak zıt yöne sahip bir kuvvetin etki ettiği başka bir noktaya karşılık geldiği anlaşılmaktadır (18). Dönen bir cismin eksenini döndürürken bu tür simetrik kuvvet çiftlerinin birleşik hareketi, bu cismi üçüncü Y düzleminde döndüren bir kuvvet momenti yaratır ( y, z), S dönme düzlemine dik olan ( x, z) ve L düzlemleri (x, y), vücudun noktalarının dönüşünün meydana geldiği:

Pirinç. 4. Vücudun kütle merkezine göre simetrik olarak yerleştirilmiş noktalarında kuvvet çiftlerinin etkisi altında bir kuvvet momentinin ortaya çıkması. 1 ve 2 - w açısal hızıyla dönen bir cismin iki simetrik noktası; burada cismin dönme ekseni W açısal hızıyla döndüğünde eşit büyüklükte kuvvetler ortaya çıkar Fw W 1 ve Fw W sırasıyla 2.

Bu durumda, vücudun simetri merkezi (kütle merkezi) ile çakışmayan herhangi bir noktasında, yönlerini karakterize eden açısal hızların birim vektörleri için, vektör özdeşliği sağlanır:

burada Q1, kuvvetin (18) etkisi anında ortaya çıkan açısal hızın birim eksenel vektörüdür, w1, gövdenin açısal dönme hızının birim eksenel vektörüdür ve W1, kuvvetin (18) etki anında ortaya çıkan açısal hızın birim eksenel vektörüdür. dönme ekseninin açısal hızı (Şekil 2). Dönme ekseni, açısal dönme hızı vektörü W ile çakıştığından, her zaman dönme eksenine dik olduğundan ve cismin açısal dönme hızı vektörü w ile çakıştığından, açısal hız vektörü Q her zaman diktir w ve W: vektörlerine.

Koordinat sisteminin uzayda döndürülmesiyle kuvvet (18) bulma sorunu her zaman Şekil 1'de ele alınan duruma benzer bir duruma indirgenebilir. 3. Yalnızca w açısal hızının eksenel vektörünün yönü ve dönme ekseninin dönme hızının eksenel vektörünün yönü W değişebilir ve bunların değişmesinin bir sonucu olarak ters yönde değişebilir. kuvvetin yönü Fw W .

Bir cismin karşılıklı üç dik eksen boyunca serbest dönüşü sırasındaki açısal hızların mutlak değerleri arasındaki ilişki, dönme hareketi enerjisinin korunumu yasası uygulanarak bulunabilir. En basit durumda homojen bir kütle için M yarıçaplı bir top şeklinde R sahibiz:

,

nereden alıyoruz:

.

4. Cismin üzerine etkiyen birincil yer çekimi ve mekanik kuvvetlerin toplamı

4.1. Bir cismin dönme ekseni döndüğünde ortaya çıkan kuvvetleri (19) hesaba katarak, kendi dönüşünün uzaysal dönüşü de dahil olmak üzere, doğrusal ve dönme hareketine katılan maddi bir cismin herhangi bir noktasına etki eden tüm yerçekimi kuvvetlerinin toplamına ilişkin tam denklem eksen aşağıdaki forma sahiptir:

(22)

Nerede A – kütleli bir cismin doğrusal ivmesinin vektörü M, R - gövdenin dönme eksenini kuvvet uygulama noktasına bağlayan radyal vektör, R– radyal vektör modülü R ,R 1 - yarıçap vektörüyle çakışan birim vektör R , w – gövdenin açısal dönme hızı, S rґ w Ѕ – anlık hız vektörünün büyüklüğü rґ w , (rґ w ) 1 – birim vektör, vektörle aynı yönde çakışan rґ w , R 1^ - dönme düzleminde bulunan ve vektöre dik olan birim vektör R 1, W – dönme ekseninin açısal dönme hızının modülü, r 1 – dönme düzlemine paralel ve anlık hız vektörüne dik olan birim vektör rґ w , a – vektör arasındaki açı rґ w ve dönme düzlemi, ben ben- ağırlık Ben-vücudun küçük bir hacminde yoğunlaşan nokta V ben merkezi kuvvetin uygulama noktası olan ve N– vücudun bölündüğü noktaların sayısı. Formül (22)'de ikinci, üçüncü ve dördüncü kuvvetlerin işareti pozitif alınabilir, çünkü genel formülde bu kuvvetler mutlak değer işaretinin altındadır. Kuvvetlerin işaretleri, her bir özel kuvvetin yönü dikkate alınarak belirlenir. Formül (22)'de yer alan kuvvetleri kullanarak, bir malzeme gövdesinin herhangi bir noktasının, dönme ekseninin uzaysal dönüşü de dahil olmak üzere, keyfi bir yörünge boyunca hareket ederken mekanik hareketini tanımlamak mümkündür.

4.2. Yani, yerçekimi etkileşiminde, bu cismin öteleme ve dönme hareketi sırasında, maddi bir cismin kütle merkezine ve noktalarının her birine etki eden yalnızca beş farklı fiziksel kuvvet vardır ve bu kuvvetlerden yalnızca biri (Newton kuvveti) etki edebilir. başka bir bedenin yanından sabit bir gövde üzerinde. Yerçekimi etkileşiminin tüm kuvvetlerinin bilgisi, dinamik mekanik sistemlerin (örneğin gezegensel) stabilitesinin nedenini anlamayı ve elektromanyetik kuvvetleri hesaba katarak atomun stabilitesini açıklamayı mümkün kılar.

Edebiyat:

1. Landau L.D., Akhiezer A.I., Lifshits E.M. Genel fizik kursu. Mekanik ve moleküler fizik. M.: Nauka, 1969.

2. Savelyev I.V. Genel fizik dersi. T.1. Mekanik. Moleküler fizik. 3. baskı, rev. M.: Nauka, 1987.

3. Sokol-Kutilovsky O.L. Yerçekimi ve elektromanyetik kuvvetler. Ekaterinburg, 2005

Sokol-Kutilovsky O.L., Yerçekimi etkileşiminin kuvvetleri üzerine // “Üçlülük Akademisi”, M., El No. 77-6567, 13569, 07.18.2006.