Нютон, който заявява, че силата на гравитационното привличане между две материални точкимаси и, разделени по разстояние, е пропорционално на двете маси и обратно пропорционално на квадрата на разстоянието - тоест:

Тук е гравитационната константа, равна на приблизително 6.6725 × 10 −11 m³ / (kg · s²).

Законът за всеобщото привличане е едно от приложенията на обратния квадратен закон, който се среща и при изследването на радиацията (виж например светлинното налягане) и е пряко следствие от квадратично увеличение на площта на сфера с нарастващ радиус, което води до квадратично намаляване на приноса на всяка единична площ към площта на цялата сфера.

Гравитационното поле, подобно на гравитационното поле, е потенциално. Това означава, че е възможно да се въведе потенциалната енергия на гравитационното привличане на двойка тела и тази енергия няма да се промени, след като телата се движат по затворен контур. Потенциалът на гравитационното поле включва закона за запазване на сумата от кинетична и потенциална енергия и когато се изучава движението на телата в гравитационното поле, той често значително опростява решението. В рамките на нютоновата механика гравитационното взаимодействие е на дълги разстояния. Това означава, че без значение как се движи масивно тяло, във всяка точка на пространството гравитационният потенциал зависи само от положението на тялото в този моментвреме.

Големите космически обекти - планети, звезди и галактики имат огромна маса и следователно създават значителни гравитационни полета.

Гравитацията е най -слабото взаимодействие. Въпреки това, тъй като действа на всяко разстояние и всички маси са положителни, въпреки това е много важна силавъв Вселената. По -специално, електромагнитното взаимодействие между телата в космически мащаби е малко, тъй като общото електрически зарядна тези тела е равно на нула (веществото като цяло е електрически неутрално).

Също така, гравитацията, за разлика от другите взаимодействия, е универсална в действие върху цялата материя и енергия. Не са открити обекти, които изобщо няма да имат гравитационно взаимодействие.

Поради своята глобална природа гравитацията е отговорна както за мащабните ефекти като структурата на галактиките, черните дупки и разширяването на Вселената, така и за елементарните астрономически явления- орбитите на планетите и за простото привличане към повърхността на Земята и падането на тела.

Гравитацията е първото взаимодействие, описано от математическата теория. Аристотел вярвал, че от тях падат предмети с различна маса различна скорост... Едва много по -късно Галилео Галилей експериментално установява, че това не е така - ако съпротивлението на въздуха се елиминира, всички тела се ускоряват по един и същи начин. Законът на Исак Нютон за универсалната гравитация (1687) описва добре общото поведение на гравитацията. През 1915 г. Алберт Айнщайн създава Обща теория на относителността, която по -точно описва гравитацията от гледна точка на геометрията на пространството -време.

Небесна механика и някои от нейните задачи

Най -простият проблем на небесната механика е гравитационното взаимодействие на две точки или сферични тела в празно пространство... В рамките на класическата механика този проблем се решава аналитично в затворена форма; резултатът от неговото решение често се формулира под формата на трите закона на Кеплер.

С увеличаване на броя на взаимодействащите тела задачата става много по -сложна. Така че, вече известният проблем с три тела (тоест движението на три тела с ненулеви маси) не може да бъде решен аналитично в общ изглед... В случай на числено решение, нестабилността на решенията спрямо началните условия се установява доста бързо. Когато се прилага към Слънчевата система, тази нестабилност прави невъзможно да се предвиди точно движението на планетите в мащаби над сто милиона години.

В някои специални случаи е възможно да се намери приблизително решение. Най -важният е случаят, когато масата на едно тяло е значително по -голяма от масата на други тела (примери: Слънчевата система и динамиката на пръстените на Сатурн). В този случай, като първо приближение, можем да приемем, че светлинните тела не взаимодействат помежду си и се движат по кеплерови траектории около масивното тяло. Взаимодействията между тях могат да бъдат взети под внимание в рамките на теорията на смущенията и осреднени във времето. В този случай могат да възникнат нетривиални явления, като резонанси, атрактори, хаос и т.н. Илюстративен примертакива явления - сложна структурапръстените на Сатурн.

Въпреки опитите да се опише точно поведението на системата от Голям бройпривличане на тела с приблизително еднаква маса, това не може да се направи поради феномена на динамичен хаос.

Силни гравитационни полета

При силни гравитационни полета, както и при движение в гравитационно поле с релативистични скорости, ефектите от общата теория на относителността (GR) започват да се проявяват:

• промяна на геометрията на пространството-време;
  • като следствие отклонението на закона на гравитацията от нютоновия;
  • а в крайни случаи - появата на черни дупки;
• забавяне на потенциалите, свързани с крайната скорост на разпространение на гравитационни смущения;
  • като следствие, появата на гравитационни вълни;
• ефекти на нелинейността: гравитацията има тенденция да взаимодейства със себе си, така че принципът на суперпозиция в силни полета вече не се изпълнява.

Гравитационна радиация

Едно от важните предсказания на общата теория на относителността е гравитационната радиация, чието присъствие все още не е потвърдено от преки наблюдения. Съществуват обаче силни косвени доказателства в полза на съществуването му, а именно: загуби на енергия в близки двоични системи, съдържащи компактни гравитиращи обекти (като неутронни звезди или черни дупки), по -специално в известната система PSR B1913 + 16 (Huls - Taylor пулсар) - съгласуват се добре с модела на общата теория на относителността, при който тази енергия се пренася от гравитационното излъчване.

Гравитационната радиация може да бъде генерирана само от системи с променливи квадруполни или по -високи мултиполни моменти, този факт предполага, че гравитационната радиация на повечето естествени източници е насочена, което значително усложнява нейното откриване. Гравитационна сила н- източникът на поле е пропорционален, ако мултиполът е от електрически тип, и - ако мултиполът е от магнитен тип, където vе характерната скорост на движение на източниците в излъчващата система, и ° Се скоростта на светлината. Така доминиращият момент ще бъде квадруполният момент от електрически тип, а мощността на съответното излъчване е равна на:

където е тензорът на квадруполния момент на масовото разпределение на излъчващата система. Константата (1 / W) ни позволява да оценим реда на величината на мощността на излъчване.

От 1969 г. (експериментите на Вебер ( Английски)), правят се опити за директно откриване на гравитационната радиация. В САЩ, Европа и Япония в момента има няколко действащи наземни детектора (LIGO, VIRGO, TAMA ( Английски), GEO 600), както и проекта на космическия гравитационен детектор LISA (Лазерна интерферометрова космическа антена - лазерна интерферометрична космическа антена). Наземният детектор в Русия се разработва през Научен центърИзследване на гравитационните вълни "Dulkyn" на Република Татарстан.

Фините ефекти на гравитацията

Измерване на кривината на пространството в орбитата на Земята (рисунка на художника)

В допълнение към класическите ефекти на гравитационното привличане и разширяването на времето, общата теория на относителността предсказва съществуването на други прояви на гравитацията, които в земните условия са много слаби и следователно тяхното откриване и експериментална проверка са много трудни. Доскоро преодоляването на тези трудности изглеждаше извън възможностите на експериментаторите.

Сред тях, по-специално, може да се назове плъзгането на инерционни референтни рамки (или ефект на обектив-Тиринг) и гравитомагнитното поле. През 2005 г. роботизираната сонда за гравитация B на НАСА проведе безпрецедентно точен експеримент за измерване на тези ефекти в близост до Земята. Обработката на получените данни се извършва до май 2011 г. и потвърждава съществуването и големината на ефектите от геодезическата прецесия и влачене на инерционни референтни рамки, макар и с точност малко по -малка от първоначално предполагаемата.

След интензивна работа по анализ и извличане на измервателния шум, крайните резултати от мисията бяха обявени на пресконференция на NASA-TV на 4 май 2011 г. и публикувани във Physical Review Letters. Измерената стойност на геодезическата прецесия беше −6601,8 ± 18,3 милисекундидъги годишно, а ефектът на привличане - −37,2 ± 7,2 милисекундидъги годишно (сравнете с теоретични стойности −6606.1 mas / година и −39.2 mas / година).

Класически теории за гравитацията

Вижте също: Теории за гравитацията

Поради факта че квантови ефектигравитациите са изключително малки дори в най -екстремните експериментални и наблюдателни условия, все още няма надеждни наблюдения за тях. Теоретичните оценки показват, че в по -голямата част от случаите човек може да се ограничи до класическото описание на гравитационното взаимодействие.

Съществува съвременна канонична класическа теория на гравитацията - общата теория на относителността и много хипотези, които я усъвършенстват, и теории с различна степен на разработване, които се конкурират помежду си. Всички тези теории дават много сходни прогнози в рамките на сближаването, в което в момента се провеждат експериментални тестове. Няколко от основните, най-добре развити или известни теории за гравитацията са описани по-долу.

Обща теория на относителността

В стандартния подход на общата теория на относителността (GR) гравитацията се разглежда първоначално не като силово взаимодействие, а като проява на кривината на пространството-време. Така в общата теория на относителността гравитацията се интерпретира като геометричен ефект, а пространството-времето се разглежда в рамките на неевклидова риманова (по-точно псевдориманова) геометрия. Гравитационното поле (обобщение на нютоновия гравитационен потенциал), понякога наричано още гравитационно поле, в общата теория на относителността се идентифицира с тензорното метрично поле - метриката на четириизмерното пространство -време и силата на гравитационното поле - с афинната връзка на пространството-време, определена от метриката.

Стандартната задача на общата теория на относителността е да се определят компонентите на метричния тензор, които заедно определят геометричните свойства на пространството-време, в съответствие с известното разпределение на източниците на енергия-импулс в разглежданата система от четириизмерни координати. От своя страна познаването на метриката ви позволява да изчислите движението на изпитваните частици, което е еквивалентно на познаването на свойствата на гравитационното поле в дадена система. Във връзка с тензорния характер на уравненията на общата теория на относителността, както и със стандартната фундаментална обосновка на неговата формулировка, се смята, че гравитацията също има тензорна природа. Едно от последствията е, че гравитационната радиация не трябва да бъде по -ниска от квадруполния ред.

Известно е, че има проблеми в общата теория на относителността поради неинвариантността на енергията на гравитационното поле, тъй като тази енергия не се описва с тензор и може да бъде теоретично определена различни начини... В класическата обща теория на относителността възниква и проблемът за описване на спин-орбиталното взаимодействие (тъй като завъртането на разширен обект също няма недвусмислено определение). Смята се, че има определени проблеми с еднозначността на резултатите и обосноваването на последователността (проблемът за гравитационните особености).

Въпреки това, GRT е експериментално потвърден до съвсем скоро (2012 г.). В допълнение, много алтернативни подходи към Айнщайн, но стандартни за съвременната физика, подходите към формулирането на теорията на гравитацията водят до резултат, който съвпада с общата теория на относителността в приближението с ниска енергия, която сега е достъпна само за експериментална проверка.

Айнщайн - Картанова теория

Подобно разделяне на уравнения на два класа се извършва в RTG, където се въвежда второто тензорно уравнение, за да се вземе предвид връзката между неевклидовото пространство и пространството на Минковски. Поради наличието на безразмерен параметър в теорията на Джордан - Бранс - Дике, става възможно да се избере така, че резултатите от теорията да съвпадат с резултатите от гравитационните експерименти. В същото време, тъй като параметърът се стреми към безкрайност, предсказанията на теорията стават все по -близки до общата теория на относителността, така че е невъзможно да се опровергае теорията на Йордан - Бранс - Дике чрез всеки експеримент, потвърждаващ общата теория на относителността.

Квантова теория на гравитацията

Въпреки повече от половин век опити, гравитацията е единственото фундаментално взаимодействие, за което все още не е изградена общопризната последователна квантова теория. При ниски енергии, в духа на квантовата теория на полето, гравитационното взаимодействие може да бъде представено като размяна на гравитони - калибриращи бозони със спин 2. Получената теория обаче не може да се пренормира и затова се счита за незадоволителна.

През последните десетилетия бяха разработени три обещаващи подхода за решаване на проблема с квантуването на гравитацията: теория на струните, контурна квантова гравитация и причинно -следствена динамична триангулация.

Теория на струните

В него вместо частици и фоново пространство -време има струни и техните многоизмерни аналози - брани. За многоизмерни проблеми браните са многоизмерни частици, но по отношение на движещите се частици вътреот тези бранове, те са пространствено-времеви структури. Вариант на струнната теория е М-теорията.

Квантова квантова гравитация

Той се опитва да формулира квантова теорияполета без препратка към пространствено-времевия фон, пространството и времето, според тази теория, се състоят от дискретни части. Тези малки квантови клетки на пространството са свързани помежду си по определен начин, така че в малки мащаби от време и дължина те създават пъстра, дискретна структура на пространството, а в големи мащаби плавно преминават в непрекъснато гладко пространство-време. Въпреки че много космологични модели могат да опишат само поведението на Вселената от времето на Планк след Големия взрив, верижната квантова гравитация може да опише самия процес на експлозия и дори да изглежда по -рано. Квантовата гравитация на контура позволява да се опишат всички частици от стандартния модел, без да се изисква въвеждането на бозона на Хигс, за да се обяснят техните маси.

Основна статия: Причинна динамична триангулация

В него пространствено-времевото многообразие е изградено от елементарни евклидови симплекси (триъгълник, тетраедър, петолъчка) от порядъка на размерите на Планк, като се отчита принципът на причинно-следствената връзка. Четириизмерността и псевдоевклидовата природа на пространството-време в макроскопичен мащаб не са постулирани в него, а са следствие от теорията.

Вижте също

Бележки (редактиране)

Литература

• В. П. ВизгинРелативистична теория на гравитацията (произход и формиране, 1900-1915). - М.: Наука, 1981.- 352с.
• В. П. ВизгинЕдинни теории през първата третина на ХХ век. - М.: Наука, 1985.- 304с.
• Иваненко Д. Д., Сарданашвили Г. А.Земно притегляне 3 -то изд. - М.: URSS, 2008.- 200s.
• Mizner C., Thorne C., Wheeler J.Земно притегляне - М.: Мир, 1977.
• Торн К.Черни дупки и гънки на времето. Дръзкото наследство на Айнщайн. - М.: Държавно издателство за физико -математическа литература, 2009.

Връзки

• Законът за всеобщото привличане или "Защо Луната не пада на земята?" - Само за трудното
• Gravity Problems (документален филм на BBC, видео)
• Земята и гравитацията; Релативистичната теория на гравитацията (телевизионно шоу Гордън „Диалози“, видео)

Теории на гравитацията
Стандартни теории за гравитацията

На въпроса "Какво е сила?" физиката отговаря по следния начин: "Силата е мярка за взаимодействието на материалните тела помежду си или между телата и други материални обекти - физически полета." Всички сили в природата могат да бъдат приписани на четири основни типа взаимодействия: силно, слабо, електромагнитно и гравитационно. Нашата статия говори за това какво представляват гравитационните сили - мярка за последните и може би най -разпространеният тип тези взаимодействия в природата.

Нека започнем с дърпането на земята

Всички живи хора знаят, че има сила, която дърпа предмети към земята. Обикновено се нарича гравитация, гравитация или гравитация. Благодарение на присъствието си човек има понятията „нагоре“ и „надолу“, които определят посоката на движение или местоположението на нещо относително земната повърхност... Така че в конкретен случай, на повърхността на земята или близо до нея, се проявяват гравитационни сили, които привличат обекти с маса един към друг, проявявайки действието си на всякакви, както най -малките, така и много големите, дори по космически стандарти, разстояния.

Гравитацията и третият закон на Нютон

Както знаете, всяка сила, ако се разглежда като мярка за взаимодействието на физическите тела, винаги се прилага към някои от тях. Така че при гравитационното взаимодействие на телата помежду си, всяко от тях изпитва такива видове гравитационни сили, които са причинени от влиянието на всяко от тях. Ако има само две тела (предполага се, че действието на всички останали може да се пренебрегне), то всяко от тях, според третия закон на Нютон, ще привлича друго тяло със същата сила. Така Луната и Земята се привличат взаимно, което води до отлив и отлив на земните морета.

Всяка планета в Слънчевата система изпитва няколко сили на привличане от Слънцето и други планети наведнъж. Разбира се, силата на привличане на Слънцето определя формата и размера на орбитата му, но астрономите също вземат предвид влиянието на други небесни тела при изчисленията си на траекториите на тяхното движение.

Какво ще падне по -бързо на земята от височина?

Основната характеристика на тази сила е, че всички обекти падат на земята с еднаква скорост, независимо от тяхната маса. Някога, до 16 век, се е смятало, че е точно обратното - по -тежките тела трябва да падат по -бързо от по -леките. За да разсее това погрешно схващане, Галилео Галилей трябваше да извърши своя прочут експеримент за едновременно изпускане на две оръдия с различна тежест от наклонената наклонена кула в Пиза. Противно на очакванията на свидетелите на експеримента, двете ядра достигнаха повърхността едновременно. Днес всеки ученик знае, че това се е случило поради факта, че силата на гравитацията придава на всяко тяло същото ускорение на гравитацията g = 9,81 m / s 2 независимо от масата m на това тяло и неговата стойност, според втория закон на Нютон , е F = mg.

Гравитационните сили на Луната и на други планети имат различни значениятова ускорение. Естеството на действието на гравитацията върху тях обаче е същото.

Гравитация и телесно тегло

Ако първата сила бъде приложена директно към самото тяло, тогава втората към нейната опора или окачване. В тази ситуация еластичните сили винаги действат върху телата от страната на опорите и окачванията. Гравитационните сили, приложени към същите тела, действат спрямо тях.

Представете си тежест, окачена над земята с пружина. Към него се прилагат две сили: еластичната сила на опънатата пружина и силата на гравитацията. Според третия закон на Нютон натоварването действа върху пружината със сила, равна и противоположна на еластичната сила. Тази сила ще бъде неговото тегло. За товар с тегло 1 kg теглото е P = 1 kg ∙ 9.81 m / s 2 = 9.81 N (нютон).

Гравитационни сили: определение

Първата количествена теория на гравитацията, базирана на наблюдения на движението на планетите, е формулирана от Исак Нютон през 1687 г. в неговите известни Принципи на естествената философия. Той пише, че силите на привличане, които действат на Слънцето и планетите, зависят от количеството материя, която съдържат. Те се разпространяват на големи разстояния и винаги намаляват като реципрочната стойност на квадрата на разстоянието. Как можете да изчислите тези гравитационни сили? Формулата за силата F между два обекта с маси m 1 и m 2, разположени на разстояние r, е следната:

• F = Gm 1 m 2 / r 2,
  където G - константа на пропорционалност, гравитационна константа.

Физическият механизъм на гравитацията

Нютон не беше напълно доволен от своята теория, тъй като предполагаше взаимодействие между привличащи се тела на разстояние. Самият велик англичанин беше убеден, че трябва да има определен физически агент, отговорен за прехвърлянето на действието на едно тяло в друго, което той съвсем ясно изрази в едно от писмата си. Но времето, когато концепцията за гравитационното поле, което прониква в цялото пространство, е въведена едва след четири века. Днес, говорейки за гравитацията, можем да говорим за взаимодействието на всяко (космическо) тяло с гравитационното поле на други тела, чиято мярка са гравитационните сили, възникващи между всяка двойка тела. Законът за всеобщото привличане, формулиран от Нютон в горната форма, остава верен и се потвърждава от много факти.

Теория на гравитацията и астрономия

Много успешно се прилага за решаване на проблеми на небесната механика през XVIII и началото на XIXвек. Например, математиците Д. Адамс и У. Льо Верие, анализирайки нарушенията на орбитата на Уран, предполагат, че тя се влияе от гравитационните сили на взаимодействие с повече непозната планета... Те посочиха предполагаемото му положение и скоро астрономът I. Гале открива Нептун там.

Имаше обаче един проблем. Льо Верие през 1845 г. изчислява, че орбитата на Меркурий надвишава 35 "" на век, за разлика от нулевата стойност на тази прецесия, получена от теорията на Нютон. Последващите измервания дадоха по -точна стойност от 43 "". (Наблюдаваната прецесия наистина е 570 "" / век, но мъчително изчисление за изваждане на влиянието от всички други планети дава стойност от 43 "".)

Едва през 1915 г. Алберт Айнщайн успя да обясни това разминаване в рамките на своята теория на гравитацията. Оказа се, че масивното Слънце, както всяко друго масивно тяло, се огъва пространство-време в неговата близост. Тези ефекти причиняват отклонения в орбитите на планетите, но в Меркурий, като най -малката и най -близката планета до нашата звезда, те са най -изразени.

Инерционни и гравитационни маси

Както бе отбелязано по -горе, Галилей беше първият, който забеляза, че обектите падат на земята със същата скорост, независимо от тяхната маса. Във формулите на Нютон концепцията за маса идва от две различни уравнения. Вторият му закон казва, че силата F, приложена към тяло с маса m, дава ускорение според уравнението F = ma.

Приложената върху тялото сила на гравитацията F обаче отговаря на формулата F = mg, където g зависи от друго тяло, взаимодействащо с въпросното тяло (земята обикновено е, когато говорим за силата на гравитацията). И в двете уравнения m е коефициент на пропорционалност, но в първия случай е инерционна маса, а във втория гравитационен и няма очевидна причина те да са еднакви за всеки физически обект.

Всички експерименти обаче показват, че това наистина е така.

Теорията на гравитацията на Айнщайн

Той взе факта за равенство на инерционните и гравитационните маси като отправна точка за своята теория. Той успя да конструира уравненията на гравитационното поле, известните уравнения на Айнщайн и с тяхна помощ да изчисли правилната стойност за прецесията на орбитата на Меркурий. Те също така дават измерена стойност за отклонението на светлинните лъчи, които преминават близо до Слънцето, и няма съмнение, че те ще дадат правилните резултати за макроскопичната гравитация. Теорията на гравитацията на Айнщайн или общата теория на относителността (ГР), както я нарича, е един от най -големите триумфи на съвременната наука.

Гравитационните сили ускоряване ли са?

Ако не можете да различите инерционната маса от гравитационната маса, тогава не можете да различите гравитацията от ускорението. Вместо това може да се извърши експеримент в гравитационно поле в ускоряващ асансьор при липса на гравитация. Когато астронавтът ускорява в ракета, отдалечавайки се от земята, той изпитва гравитация, която е няколко пъти по -голяма от тази на Земята, а по -голямата част от нея идва от ускорението.

Ако никой не може да различи гравитацията от ускорението, тогава първото винаги може да бъде възпроизведено чрез ускорение. Система, в която ускорението замества гравитацията, се нарича инерционна. Следователно Луната в околоземна орбита може да се разглежда и като инерционна система. Тази система обаче ще се различава от точка до точка с промяната на гравитационното поле. (В примера на Луната гравитационното поле променя посоката си от една точка в друга.) Принципът, според който винаги можете да намерите инерционна система във всяка точка на пространството и времето, при която физиката се подчинява на законите в отсъствието на гравитацията, се нарича принцип на еквивалентност.

Гравитацията като проява на геометричните свойства на пространството-време

Фактът, че гравитационните сили могат да се разглеждат като ускорения в инерционни координатни системи, които се различават от точка до точка, означава, че гравитацията е геометрично понятие.

Казваме, че пространството -времето е изкривено. Помислете за топка върху равна повърхност. Той ще почива или, ако няма триене, ще се движи равномерно при липса на сила, действаща върху него. Ако повърхността е извита, топката ще се ускори и ще се придвижи към най -ниската точка, като поеме по най -краткия път. По подобен начин теорията на Айнщайн твърди, че четириизмерното пространство-време е извито и тялото се движи в това извито пространство по геодезическата линия, което съответства на най-краткия път. Следователно гравитационното поле и гравитационните сили, действащи върху физическите тела в него, са геометрични величини, които зависят от свойствата на пространството-време, които се променят най-силно в близост до масивни тела.

Въпреки факта, че гравитацията е най -слабото взаимодействие между обекти във Вселената, нейното значение във физиката и астрономията е огромно, тъй като е способно да влияе на физически обекти на всяко разстояние в космоса.

Ако обичате астрономията, вероятно сте се замисляли над въпроса какво е такова нещо като гравитацията или закона за всеобщото привличане. Гравитацията е универсално фундаментално взаимодействие между всички обекти във Вселената.

Откритието на закона за гравитацията се приписва на известния английски физик Исак Нютон. Вероятно много от вас са запознати с историята на ябълка, паднала върху главата на известен учен. Въпреки това, ако погледнете дълбоко в историята, можете да видите, че философите и учените от древността, например Епикур, са мислили за наличието на гравитация много преди неговата ера. Въпреки това, Нютон е първият, който описва гравитационното взаимодействие между физическите тела в рамките на класическата механика. Неговата теория е разработена от друг известен учен - Алберт Айнщайн, който в своята обща теория на относителността по -точно описва влиянието на гравитацията в космоса, както и нейната роля в пространствено -времевия континуум.

Законът на гравитацията на Нютон казва, че силата на гравитационното привличане между две точки на маса, разделени от разстоянието, е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието и правопропорционална на двете маси. Силата на гравитацията е далечна. Тоест, независимо от това как ще се движи тяло с маса, в класическата механика неговият гравитационен потенциал ще зависи единствено от положението на този обект в даден момент. Как повече масаобект, колкото по -голямо е гравитационното му поле - толкова по -мощна гравитационна сила притежава. Космически обекти като галактики, звезди и планети имат най -голяма силапривличане и съответно достатъчно силни гравитационни полета.

Гравитационни полета

Гравитационното поле на Земята

Гравитационното поле е разстоянието, в рамките на което се осъществява гравитационното взаимодействие между обекти във Вселената. Колкото по -голяма е масата на обект, толкова по -силно е неговото гравитационно поле - толкова по -осезаем е ефектът му върху други физически тела в рамките на определено пространство. Гравитационното поле на обекта е потенциално. Същността на предишното твърдение е, че ако въведем потенциалната енергия на привличане между две тела, тя няма да се промени, след като последните се движат по затворен контур. Оттук идва друг известен закон за запазване на сумата от потенциала и кинетична енергияв затворен цикъл.

В материалния свят гравитационното поле е от голямо значение. Той е притежаван от всички материални обекти във Вселената, които имат маса. Гравитационното поле е способно да влияе не само върху материята, но и върху енергията. Поради влиянието на гравитационните полета на такива големи космически обекти като черни дупки, квазари и свръхмасивни звезди се образуват слънчеви системи, галактики и други астрономически купове, които се характеризират с логическа структура.

Последните научни данни показват, че известният ефект от разширяването на Вселената също се основава на законите на гравитационното взаимодействие. По -специално, разширяването на Вселената се улеснява от мощни гравитационни полета както на малки, така и на най -големи обекти.

Гравитационно излъчване в двоична система

Гравитационната радиация или гравитационната вълна е термин, въведен за първи път във физиката и космологията от известния учен Алберт Айнщайн. Гравитационното излъчване в теорията на гравитацията се генерира от движението на материални обекти с променливо ускорение. По време на ускорението на обекта гравитационната вълна така или иначе се „откъсва“ от него, което води до колебания на гравитационното поле в околното пространство. Това се нарича ефект на гравитационната вълна.

Въпреки че гравитационните вълни са предсказани от теорията на общата теория на относителността на Айнщайн, както и от други теории за гравитацията, те никога не са били открити директно. Това се дължи преди всичко на изключителната им дреболия. Има обаче косвени доказателства в астрономията, които могат да потвърдят този ефект. Така че ефектът на гравитационната вълна може да се наблюдава на примера на приближаването на двоични звезди. Наблюденията потвърждават, че скоростта на сближаване на двоичните звезди до известна степен зависи от загубата на енергия на тези космически обекти, която се предполага, че се изразходва за гравитационна радиация. Учените ще могат да потвърдят надеждно тази хипотеза в близко бъдеще с помощта на ново поколение усъвършенствани телескопи LIGO и VIRGO.

В съвременната физика има две концепции на механиката: класическа и квантова. Квантовата механика е получена сравнително наскоро и е коренно различна от класическата механика. IN квантова механикаобектите (квантите) нямат определени позиции и скорости, всичко тук се основава на вероятността. Тоест обектът може да заема определено място в пространството в определен момент от времето. Къде да се движим по -нататък, е невъзможно да се определи надеждно, но само с голяма степен на вероятност.

Интересен ефект на гравитацията е, че тя може да огъне пространствено-времевия континуум. Теорията на Айнщайн казва, че в пространството около куп енергия или всякакви материални вещества пространството-времето е извито. Съответно траекторията на частиците, които попадат под влиянието на гравитационното поле на това вещество, се променя, което прави възможно да се предскаже траекторията на тяхното движение с висока степен на вероятност.

Теории на гравитацията

Днес учените познават над дузина различни теории за гравитацията. Те са разделени на класически и алтернативни теории. Най -известният представител на първата е класическата теория на гравитацията на Исак Нютон, която е изобретена от известния британски физик през 1666 г. Същността му се крие във факта, че масивно тяло в механиката генерира гравитационно поле около себе си, което привлича по -малки обекти към себе си. От своя страна последните също имат гравитационно поле, както всички други материални обекти във Вселената.

Следващата популярна теория на гравитацията е изобретена от световноизвестния немски учен Алберт Айнщайн в началото на 20 век. Айнщайн успя да опише по -точно гравитацията като явление, а също и да обясни нейното действие не само в класическата механика, но и в квантовия свят. Неговата обща теория на относителността описва способността на сила като гравитацията да влияе на пространствено-времевия континуум, както и на траекторията на движение. елементарни частицив космоса.

Между алтернативни теориигравитацията, най -голямо внимание е може би релативистката теория, измислена от нашия сънародник, известния физик А.А. Логунов. За разлика от Айнщайн, Логунов твърди, че гравитацията не е геометрично, а реално, достатъчно силно физическо силово поле. Сред алтернативните теории за гравитацията са известни също скаларни, биметрични, квазилинейни и други.

1. За хората, които са били в космоса и са се върнали на Земята, в началото е доста трудно да свикнат със силата на гравитационния ефект на нашата планета. Понякога отнема няколко седмици.
2. Доказано е, че човешкото тялов състояние на безтегловност може да загуби до 1% от масата на костния мозък на месец.
3. Марс има най -малко привличане в Слънчевата система сред планетите, а Юпитер има най -голямо.
4. Добре известните бактерии салмонела, които са причина за чревни заболявания, са по-активни в състояние на безтегловност и могат да причинят човешкото тяломного повече вреда.
5. Сред всички известни астрономически обекти във Вселената черните дупки имат най -голямата сила на гравитацията. Черна дупка с размерите на топка за голф може да има същата гравитационна сила като цялата ни планета.
6. Силата на гравитацията на Земята не е еднаква във всички краища на нашата планета. Например в района на залива Хъдсън в Канада тя е по -ниска, отколкото в други региони на света.

Ние живеем на Земята, движим се по нейната повърхност, сякаш по ръба на някаква скалиста скала, която се издига над бездънна бездна. Ние държим на този ръб на бездната само поради факта, че сме засегнати от гравитацията на земята; ние не падаме от земната повърхност само защото имаме, както се казва, определено тегло. Веднага щяхме да излетим от тази „скала“ и бързо да полетим в бездната на космоса, ако гравитацията на нашата планета внезапно престане да действа. Бихме се втурвали за безкрайно дълго време в бездната на световното пространство, без да знаем нито върха, нито дъното.

Преместване на Земята

Неговата движение на Земятание също дължим наличието на гравитация. Ние ходим по Земята и непрекъснато преодоляваме съпротивата на тази сила, усещайки нейното действие, като някаква тежка тежест върху краката ни. Този "товар" особено се усеща при изкачване нагоре, когато трябва да го влачите, като някакви тежки тежести, окачени в краката ви. Не е по -малко драматично при спускане от планината, принуждавайки ни да ускорим стъпките си. Преодоляване на силата на гравитацията при движение по Земята. Тези посоки - „нагоре“ и „надолу“ - ни показват само силата на гравитацията. Във всички точки на земната повърхност тя е насочена почти към центъра на земята. Следователно понятията „дъно“ и „отгоре“ ще бъдат диаметрално противоположни за така наречените антиподи, тоест хората, живеещи на диаметрално противоположни части от земната повърхност. Например посоката, която показва „надолу“ за живеещите в Москва, показва „нагоре“ за жителите на Огнена земя. Посоките надолу за хората на полюса и на екватора са под прав ъгъл; те са перпендикулярни един на друг. Извън Земята, с разстоянието от нея, силата на гравитацията намалява, тъй като силата на привличане намалява (силата на привличане на Земята, както всяко друго световно тяло, се разпространява в пространството неопределено далеч) и центробежната сила се увеличава, което намалява силата на гравитацията Следователно, колкото по -високо вдигаме някакъв товар, например в балон, толкова по -малко ще тежи този товар.

Центробежна сила на Земята

Поради дневното въртене, центробежна сила на земята... Тази сила навсякъде по повърхността на земята действа в посока, перпендикулярна на земната ос и далеч от нея. Центробежна силамалък в сравнение с земно притегляне... На екватора той достига най -голямата си стойност. Но дори и тук, според изчисленията на Нютон, центробежната сила е само 1/289 от гравитационната сила. Колкото по -на север сте от екватора, толкова по -малка е центробежната сила. На самия полюс е нула.
Действието на центробежната сила на Земята. На някаква височина центробежна силаще се увеличи толкова много, че ще бъде равна на силата на привличане, а силата на гравитацията първо ще стане равна на нула, а след това, с увеличаване на разстоянието от Земята, ще отнеме отрицателен смисъли непрекъснато ще се увеличава, като се насочва към обратната странапо отношение на Земята.

Земно притегляне

Резултантната сила на гравитацията на Земята и центробежната сила се нарича чрез гравитация... Силата на гравитацията във всички точки на земната повърхност би била еднаква, ако нашата беше напълно точна и правилна сфера, ако масата й беше навсякъде с еднаква плътност и накрая, ако нямаше ежедневно въртене около оста. Но тъй като нашата Земя не е обикновена топка, не се състои във всичките си части от скали с еднаква плътност и се върти през цялото време, следователно, силата на гравитацията във всяка точка на земната повърхност е малко по -различна... Следователно във всяка точка на земната повърхност величината на силата на гравитацията зависи от величината на центробежната сила, която намалява силата на гравитацията, от плътността на земните скали и разстоянието от центъра на Земята... Колкото по -голямо е това разстояние, толкова по -малка е гравитацията. Радиусите на Земята, които сякаш опират с един край земния екватор, са най -големи. Радиусите, които завършват на северния или южния полюс, са най -малките. Следователно всички тела на екватора са по -леки (с по -малко тегло), отколкото на полюса. Известно е, че на полюса, силата на гравитацията е по -голяма, отколкото на екватора, с 1/289 фракция... Тази разлика в гравитацията на едни и същи тела на екватора и на полюса може да се установи чрез тяхното претегляне с помощта на пружинен везна. Ако претегляме тела на везна с тежести, тогава няма да забележим тази разлика. Везните ще показват еднакво тегло както на полюса, така и на екватора; гири, като тела, които се претеглят, разбира се, също ще се променят в теглото си.
Пружинните везни като начин за измерване на гравитацията на екватора и на полюса. Да приемем, че кораб с товар тежи около 289 хиляди тона в полярните райони, близо до полюса. При пристигане в пристанища близо до екватора корабът с товар ще тежи само около 288 хиляди тона. Така на екватора корабът загуби около хиляда тона тегло. Всички тела се държат на земната повърхност само поради факта, че силата на гравитацията действа върху тях. На сутринта, ставайки от леглото, можете да спуснете краката си на пода само защото тази сила ги дърпа надолу.

Гравитацията вътре в Земята

Нека да видим как се променя гравитация вътре в земята... С задълбочаването в Земята силата на гравитацията непрекъснато се увеличава до определена дълбочина. На дълбочина около хиляда километра силата на гравитацията ще има максимална (най -голяма) стойност и ще се увеличи в сравнение със средната си стойност на земната повърхност (9,81 m / s) с около пет процента. При по -нататъшно задълбочаване силата на гравитацията непрекъснато ще намалява и в центъра на Земята ще бъде равна на нула.

Предположения за въртенето на Земята

Нашите Земята се въртиправи пълен оборот около оста си за 24 часа. Известно е, че центробежната сила се увеличава пропорционално на квадрата на ъгловата скорост. Следователно, ако Земята ускори своето въртене около оста 17 пъти, тогава центробежната сила ще се увеличи 17 пъти на квадрат, тоест 289 пъти. При нормални условия, както бе споменато по -горе, центробежната сила на екватора е 1/289 от силата на гравитацията. При увеличаване 17 пъти тежестта и центробежната сила са равни. Силата на гравитацията - резултатът от тези две сили - с подобно увеличение на скоростта аксиално въртенеЗемята ще бъде нула.
Стойността на центробежната сила по време на въртенето на Земята. Тази скорост на въртене на Земята около оста се нарича критична, тъй като при такава скорост на въртене на нашата планета всички тела на екватора биха отслабнали. Продължителността на деня в този критичен случай ще бъде приблизително 1 час и 25 минути. При по -нататъшно ускоряване на въртенето на Земята всички тела (предимно на екватора) първо ще отслабнат, а след това ще бъдат изхвърлени в космоса от центробежна сила, а самата Земя ще бъде разкъсана от същата сила. Нашият извод би бил правилен, ако Земята беше абсолютно твърдо тяло и при ускоряване въртеливо движение няма да промени формата си, с други думи, ако радиусът на земния екватор запази своята стойност. Но е известно, че когато въртенето на Земята се ускори, повърхността й ще трябва да претърпи известна деформация: тя ще се свие по посока на полюсите и ще се разшири по посока на екватора; ще придобие все по -плосък вид. В този случай дължината на радиуса на земния екватор ще започне да се увеличава и по този начин ще се увеличи центробежната сила. Така телата на екватора ще загубят теглото си, преди скоростта на въртене на Земята да се увеличи 17 пъти, и ще настъпи катастрофа със Земята преди денят да съкрати продължителността му до 1 час и 25 минути. С други думи, критичната скорост на въртенето на Земята ще бъде малко по -малка, а ограничаващата продължителност на деня е малко по -дълга. Представете си мислено, че скоростта на въртене на Земята поради неизвестна причина ще се доближи до критичната. Какво тогава ще стане със земните жители? На първо място, навсякъде по Земята един ден ще бъде например около два до три часа. Денят и нощта бързо ще се променят калейдоскопски. Слънцето, както в планетариум, ще се движи много бързо по небето и щом имате време да се събудите и да се измиете, то вече ще изчезне зад хоризонта и ще дойде нощта да го замени. Хората вече няма да бъдат точни във времето. Никой няма да знае кой е денят от месеца и кой ден от седмицата. Нормалният човешки живот ще бъде дезорганизиран. Часовникът с махало ще се забави и след това ще спре навсякъде. Те ходят, защото гравитацията действа върху тях. Всъщност в нашето ежедневие, когато „проходилките“ започнат да изостават или да се втурват, тогава е необходимо да се съкрати или удължи махалото им или дори да се окаже някакво допълнително тегло от махалото. Телата на екватора ще отслабнат. При тези въображаеми условия ще бъде лесно да се повдигат много тежки тела. Няма да е трудно да раменете кон, слон или дори да вдигнете цяла къща. Птиците ще загубят способността си да кацат. Ято врабчета кръжи над коритото за вода. Те цвърчат силно, но не могат да се спуснат. Шепа хвърлени от него зърна щяха да висят над Земята в отделни зърна. Нека по -нататък скоростта на въртене на Земята все повече се доближава до критичната. Нашата планета е силно деформирана и придобива все по -сплескан вид. Той е оприличен на бързо въртяща се въртележка и заплашва да изхвърли жителите му всеки момент. Тогава реките ще спрат да текат. Те ще бъдат дългогодишни блата. Огромни океански кораби едва ще докоснат водната си повърхност с дъното си, подводниците няма да могат да се потопят в дълбините на морето, рибите и морските животни ще плуват по повърхността на моретата и океаните, те вече няма да могат да се скрият в дълбините на морето. Моряците вече няма да могат да хвърлят котва, те ще престанат да притежават кормилата на своите кораби, големите и малките кораби ще стоят неподвижни. Ето още една въображаема картина. Пътническият влак е на гарата. Свирката вече е подадена; влакът трябва да тръгне. Шофьорът взе всички мерки по силите си. Пожарникарят щедро хвърля въглища в пещта. Големи искри летят от тръбата на локомотива. Колелата се въртят отчаяно. Но локомотивът стои неподвижен. Колелата му не докосват релсата и няма триене между тях. Ще дойде време, когато хората няма да могат да слязат на пода; прилепват като мухи към тавана. Нека скоростта на въртене на Земята да продължи да се увеличава. Центробежната сила все повече превъзхожда по величина силата на гравитацията ... Тогава хора, животни, битови предмети, къщи, всички обекти на Земята, целият й животински свят ще бъдат хвърлени в световното пространство. Австралийският континент ще се отдели от Земята и ще виси в космоса като колосален черен облак. Африка ще отлети в дълбините на тихата бездна, далеч от Земята. Водите на Индийския океан ще се превърнат в огромен брой сферични капки и също ще летят на безкрайни разстояния. Средиземно море, което все още няма време да се превърне в гигантски натрупвания на капки, с цялата си дебелина вода ще се отдели от дъното, по което ще бъде възможно свободното преминаване от Неапол до Алжир. И накрая, скоростта на въртене ще се увеличи толкова много, центробежната сила ще се увеличи толкова много, че цялата земя ще бъде разкъсана. Това обаче също не може да се случи. Скоростта на въртене на Земята, както казахме по -горе, не се увеличава, а напротив, дори намалява малко, въпреки че е толкова малка, че както вече знаем, за 50 хиляди години дължината на деня се увеличава с само една секунда. С други думи, сега Земята се върти с такава скорост, която е необходима, за да може флората и фауната на нашата планета да процъфтяват под калоричните, животворни лъчи на Слънцето в продължение на много хилядолетия.

Стойност на триене

Сега да видим какво триенето има значениеи какво би станало, ако отсъстваше. Триенето, както знаете, има вредно въздействие върху дрехите ни: ръкавите на палтото първо се износват, а подметките на ботушите, тъй като ръкавите и подметките са най -податливи на триене. Но представете си за момент, че повърхността на нашата планета е така или иначе добре полирана, напълно гладка и възможността за триене би била изключена. Можем ли да ходим по такава повърхност? Разбира се, че не. Всеки знае, че е много трудно да се ходи дори по лед и върху настърган под и човек трябва да внимава да не падне. Но повърхността на леда и натрития под все още имат известно триене.
Сила на триене върху лед. Ако силата на триене изчезне на повърхността на Земята, тогава неописуем хаос ще царува завинаги на нашата планета. Ако няма триене, морето ще бушува вечно и бурята никога няма да стихне. Пясъчните торнада няма да спрат да висят над Земята и вятърът непрекъснато ще духа. Мелодичните звуци на пиано, цигулка и ужасният рев на грабливи животни ще се смесват и безкрайно ще се разпространяват във въздуха. При липса на триене едно движение в движение никога няма да спре. На абсолютно гладка земна повърхност различни тела и предмети завинаги ще се смесват в най -различни посоки. Светът на Земята би бил смешен и трагичен, ако триенето и привличането на Земята не съществуват.

Дон Деян

Гравитацията (или гравитацията) ни държи здраво на земята и позволява на земята да се върти около слънцето. Благодарение на тази невидима сила дъждът пада на земята, а нивото на водата в океана се покачва и пада всеки ден. Гравитацията поддържа земята в сферична форма и също така предотвратява изтичането на нашата атмосфера в космоса. Изглежда, че тази сила на привличане, наблюдавана всеки ден, трябва да бъде добре проучена от учените. Но не! В много отношения гравитацията остава най -дълбоката загадка за науката. Тази мистериозна сила е прекрасен пример за това колко ограничено е съвременното научно познание.

Какво е гравитацията?

Исак Нютон се интересува от този въпрос още през 1686 г. и стига до извода, че гравитацията е силата на привличане, която съществува между всички обекти. Той осъзна, че същата сила, която кара ябълката да падне на земята в орбитата си. Всъщност гравитацията на Земята е отговорна за факта, че докато се върти около Земята, Луната се отклонява всяка секунда от правия си път с около един милиметър (Фигура 1). Универсалният закон на гравитацията на Нютон е едно от най -големите научни открития на всички времена.

Гравитацията е „въжето“, което държи обекти в орбита

Снимка 1.Илюстрация на орбитата на Луната, нечертана в мащаб. Луната изминава около 1 км в секунда. За това разстояние се отклонява от правия път с около 1 мм - това се дължи на гравитационното привличане на Земята (пунктирана линия). Луната постоянно изостава (или около) земята, точно както планетите около Слънцето падат.

Гравитацията е една от четирите основни сили на природата (Таблица 1). Обърнете внимание, че тази сила е най -слабата от четирите сили и въпреки това е доминираща спрямо големите космически обекти. Както показа Нютон, привличащата гравитационна сила между всякакви две маси става все по -малка, тъй като разстоянието между тях става все по -голямо, но никога не достига напълно нула (виж "Дизайнът на гравитацията").

Следователно всяка частица в цялата вселена всъщност привлича всяка друга частица. За разлика от силите на слабо и силно ядрено взаимодействие, силата на привличане е далечна (Таблица 1). Магнитната сила и силата на електрическото взаимодействие също са сили на дълги разстояния, но гравитацията е уникална с това, че е едновременно на дълги разстояния и винаги е привлекателна, което означава, че никога не може да изсъхне (за разлика от електромагнетизма, при който силите могат или да привличат или отблъскване).

Започвайки с големия креационист учен Майкъл Фарадей през 1849 г., физиците непрекъснато търсят скритата връзка между гравитацията и електромагнитната сила. Учените в момента се опитват да свържат и четирите фундаментални силив едно уравнение или т. нар. „Теория на всичко“, но без резултат! Гравитацията остава най -загадъчната и най -малко изучавана сила.

Гравитацията не може да бъде защитена по никакъв начин. Какъвто и да е съставът на преградната стена, това няма ефект върху привличането между два отделни обекта. Това означава, че е невъзможно да се създаде антигравитационна камера при лабораторни условия. Гравитацията не зависи от химичен съставобекти, но зависи от тяхната маса, известна ни като тегло (силата на тежестта върху обект е равна на теглото на този обект - колкото по -голяма е масата, толкова по -голяма е силата или теглото.) Блокове, състоящи се от стъкло, олово, лед или дори стиропор и със същата маса ще изпитат (и ще упражнят) същата гравитационна сила. Тези данни са получени в хода на експерименти и учените все още не знаят как теоретично могат да бъдат обяснени.

Дизайн в гравитацията

Силата F между две маси m 1 и m 2, разположени на разстояние r, може да се запише като формулата F = (G m 1 m 2) / r 2

Където G е гравитационната константа, измерена за първи път от Хенри Кавендиш през 1798 г.

Това уравнение показва, че гравитацията намалява с увеличаването на разстоянието r между два обекта, но никога не достига напълно нула.

Обратно-квадратният характер на това уравнение е спиращ дъха. В крайна сметка няма необходима причина гравитацията да действа по този начин. В хаотична, произволна и развиваща се вселена произволни степени като r 1.97 или r 2.3 биха изглеждали по -вероятни. Точните измервания обаче показаха точен експонент до поне пет десетични знака, 2.00000. Както каза един изследовател, този резултат изглежда Твърде прецизно.2 Можем да заключим, че силата на гравитацията показва точен, изработен дизайн. Всъщност, ако степента се отклони дори леко от 2, орбитите на планетите и цялата Вселена биха станали нестабилни.

Връзки и бележки

1. Технически погледнато, G = 6,672 x 10 –11 Nm 2 kg –2
2. Томпсен, Д., „Много точно за гравитацията“, Научни новини 118(1):13, 1980.

И така, какво всъщност е гравитацията? Как тази сила е способна да действа в такова огромно, празно пространство? И защо изобщо съществува? Науката никога не е била в състояние да отговори на тези основни въпроси относно законите на природата. Гравитацията не може да дойде бавно чрез мутация или естествен подбор. Тя действа от самото начало на съществуването на Вселената. Както всеки друг закон на физиката, гравитацията несъмнено е забележително доказателство за планирано създаване.

Някои учени са се опитали да обяснят гравитацията от гледна точка на невидими частици, гравитони, които се движат между обекти. Други говореха за космически струни и гравитационни вълни. Наскоро учените с помощта на специално създадена лаборатория LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) успяха само да видят ефекта на гравитационните вълни. Но естеството на тези вълни, как обектите физически взаимодействат помежду си на огромни разстояния, променяйки шансовете им, все още остава голям въпрос за всички. Ние просто не знаем естеството на произхода на силата на гравитацията и как тя поддържа стабилността на цялата Вселена.

Гравитацията и Писанието

Два откъса от Библията могат да ни помогнат да разберем природата на гравитацията и физическа наукав общи линии. Първият пасаж, Колосяни 1:17, обяснява, че Христос "Това е преди всичко и всичко си заслужава"... Гръцкият глагол е (συνισταω sunistao) означава: придържайте се, продължете или задръжте заедно. Гръцката употреба на тази дума извън Библията означава съд, съдържащ вода... Думата, използвана в книгата Колосяни, стои в перфектно време, което обикновено показва настоящо текущо състояние, възникнало от завършено минало действие. Един от въпросните физически механизми очевидно е силата на привличане, установена от Създателя и безпогрешно поддържана днес. Само си представете: ако силата на привличане престане да действа за момент, със сигурност ще настъпи хаос. Всички небесни тела, включително земята, луната и звездите, вече няма да се държат заедно. Всичко в този час ще бъде разделено на отделни, малки части.

Второто Писание, Евреи 1: 3, заявява, че Христос "Той пази всичко със словото на силата си." Word пази (φερω pherō) отново описва поддържането или запазването на всичко, включително гравитацията. Word пазиизползван в този стих означава много повече от просто задържане на тежестта. Тя включва контрол върху всички движения и промени, които се извършват във Вселената. Тази безкрайна задача се изпълнява чрез всемогъщото Слово на Господ, чрез което самата Вселена започва да съществува. Гравитацията, „мистериозна сила”, която остава слабо разбрана след четиристотин години изследвания, е едно от проявленията на тази огромна божествена загриженост за Вселената.

Изкривяване на времето и пространството и черни дупки

Общата теория на относителността на Айнщайн разглежда гравитацията не като сила, а като кривина на самото пространство в близост до масивен обект. Очаква се светлината, която традиционно следва прави линии, да се огъва, докато пътува през извито пространство. Това беше демонстрирано за първи път, когато астрономът сър Артър Едингтън откри промяна във видимото положение на звезда по време на пълно затъмнениепрез 1919 г., приемайки, че лъчите на светлината са огънати от гравитацията на слънцето.

Общата теория на относителността също предсказва, че ако едно тяло е достатъчно плътно, неговата гравитация ще изкриви пространството толкова много, че светлината изобщо не може да премине през него. Такова тяло поглъща светлината и всичко останало, което е било уловено от силната си гравитация, и се нарича черна дупка. Такова тяло може да бъде открито само чрез гравитационното му въздействие върху други обекти, чрез силното огъване на светлината около него и от силното излъчване, излъчвано от материята, която пада върху него.

Цялата материя в черната дупка е компресирана в центъра, който има безкрайна плътност. "Размерът" на дупката се определя от хоризонта на събитията, т.е. граница, която обгражда центъра на черната дупка и нищо (дори светлината) не може да излезе извън нея. Радиусът на дупката се нарича радиус на Шварцшилд, след немския астроном Карл Шварцшилд (1873-1916), и се изчислява по формулата R S = 2GM / c 2, където c е скоростта на светлината във вакуум. Ако слънцето падне в черна дупка, радиусът му на Шварцшилд ще бъде само 3 км.

Съществуват сериозни доказателства, че след като ядреното гориво на масивна звезда изсъхне, то вече не може да устои на колапс под собственото си огромно тегло и попада в черна дупка. Смята се, че в центровете на галактиките, включително нашата собствена галактика, Млечния път, съществуват черни дупки с маса от милиарди слънца. Много учени смятат, че свръхярки и много далечни обекти, наречени квазари, използват енергията, която се отделя, когато материята попадне в черна дупка.

Общата теория на относителността предсказва, че гравитацията също изкривява времето. Това беше потвърдено и от много точен атомен часовник, който работи с няколко микросекунди по -бавно на морското равнище, отколкото в райони над морското равнище, където гравитацията на Земята е малко по -слаба. Това явление е по -забележимо в хоризонта на събитията. Ако наблюдаваме часовника на астронавт, когато се приближава към хоризонта на събитията, можем да видим, че часовникът работи по -бавно. В хоризонта на събитията часовникът ще спре, но ние никога няма да можем да го видим. Обратно, астронавтът няма да забележи, че часовникът му работи по -бавно, но ще види, че нашият часовник работи все по -бързо.

Основната опасност за астронавт в близост до черна дупка би била приливни силипричинени от факта, че силата на гравитацията е по -силна върху тези части на тялото, които са по -близо до черната дупка, отколкото върху части по -далеч от нея. Що се отнася до тяхната сила, приливните сили в близост до черна дупка с масата на звезда са по -силни от всеки ураган и лесно разкъсват всичко, което им попадне на малки парченца. Въпреки това, като има предвид, че гравитационно привличаненамалява с квадрата на разстоянието (1 / r 2), приливното явление намалява с куба на разстоянието (1 / r 3). Следователно, противно на общоприетото мнение, гравитационната сила (включително приливната сила) е по -слаба в хоризонта на събитията на големи черни дупки, отколкото при малки черни дупки. Така приливните сили на хоризонта на събитията на черна дупка в наблюдаваното пространство биха били по -малко забележими от най -лекия бриз.

Разширяването на времето чрез гравитация в близост до хоризонта на събитията е в основата на нов космологичен модел на физика креационист д -р Ръсел Хъмфрис, за който той говори в книгата си „Звездна светлина и време“. Този модел може да помогне за решаването на проблема как можем да видим светлината на далечни звезди в млада вселена. Освен това днес тя е научна алтернатива на небиблейската, която се основава на философски предположения, които надхвърлят науката.

Забележка

Гравитацията, „мистериозна сила”, която дори след четиристотин години изследвания остава слабо разбрана ...

Исак Нютон (1642-1727)

Снимка: Wikipedia.org

Исак Нютон (1642-1727)

Исак Нютон публикува своите открития за гравитацията и движението на небесните тела през 1687 г. в своята известна работа " Математически начала". Някои читатели бързо заключиха, че вселената на Нютон не оставя място за Бог, тъй като сега всичко може да се обясни с помощта на уравнения. Но Нютон изобщо не мислеше така, което той каза във второто издание на това известно произведение:

„Най -добрият ни слънчева система, планетите и кометите могат да бъдат само резултат от плана и господството на интелигентно и мощно същество. "

Исак Нютон не беше само учен. Освен науката, той посвети почти целия си живот на изучаване на Библията. Любимите му библейски книги бяха книгата Даниил и книгата Откровение, които описват Божиите планове за бъдещето. Всъщност Нютон е написал повече богословски произведения, отколкото научни.

Нютон уважаваше други учени като Галилео Галилей. Между другото, Нютон е роден през същата година, когато Галилей умира, през 1642 г. Нютон пише в писмото си: „Ако видях по -далеч от другите, това беше защото стоя раменегиганти ". Не много преди смъртта си, вероятно отразявайки мистерията на гравитацията, Нютон скромно пише: „Не знам как светът ме възприема, но за себе си изглеждам само като момче, което играе на морския бряг, което се забавлява от факта, че от време на време търси камъче, по -цветно от другите, или красива черупка, докато огромен океан от неизследвана истина. "

Нютон е погребан в Уестминстърското абатство. Латинският надпис на гроба му завършва с думите: „Нека смъртните се радват, че подобна украса на човешкия род е живяла сред тях.“.