Yerçekimi ve çekicilik. Yerçekimi

Dünya'da yaşıyoruz, sanki dipsiz bir uçurumun üzerinde yükselen kayalık bir uçurumun kenarındaymış gibi yüzeyi boyunca hareket ediyoruz. Uçurumun bu kenarında sadece bizi etkileyen şeyler tarafından tutuluruz. dünyanın yerçekimi; sırf dedikleri gibi, belli bir ağırlığımız olduğu için dünyanın yüzeyinden düşmüyoruz. Gezegenimizin yerçekimi kuvveti aniden hareket etmeyi keserse, anında bu "uçurumdan" uçar ve hızla uzayın uçurumuna uçardık. Ne yukarıyı ne de aşağıyı bilmeden dünya uzayının uçurumunda sonsuza dek koştururduk.

Dünya hareketi

Onun yeryüzünde hareket biz de bunu yerçekimine borçluyuz. Yeryüzünde yürüyoruz ve ayaklarımızın üzerindeki ağır bir yük gibi hareketini hissederek bu gücün direncini sürekli olarak aşarız. Bu "yük", özellikle bir dağa tırmanırken, onu sürüklemek zorunda kaldığınızda, ayaklarınızdan sarkan bir tür ağır ağırlık gibi kendini hissettirir. Dağdan inerken daha az keskin bir şekilde etkilenmez ve bizi adımlarımızı hızlandırmaya zorlar. Dünya üzerinde hareket ederken yerçekimi kuvvetinin üstesinden gelmek. Bu yönler - "yukarı" ve "aşağı" - bize yalnızca yerçekimi ile gösterilir. Dünya yüzeyindeki tüm noktalarda, neredeyse Dünya'nın merkezine yöneliktir. Bu nedenle, "alt" ve "üst" kavramları, sözde antipodlar, yani Dünya yüzeyinin taban tabana zıt kısımlarında yaşayan insanlar için taban tabana zıt olacaktır. Örneğin, Moskova'da yaşayanlar için yön "aşağı", Tierra del Fuego sakinleri için "yukarı" gösteriyor. Kutupta ve ekvatorda insanlar için "aşağı" gösteren yönler dik açı yapar; birbirlerine diktirler. Dünyanın dışında, ondan uzaklaşırken, yerçekimi kuvveti azalır, çünkü çekim kuvveti azalır (Dünya'nın çekim kuvveti, diğer herhangi bir dünya gövdesi gibi, uzayda süresiz olarak uzanır) ve merkezkaç kuvveti artar. , bu da yerçekimi kuvvetini azaltır. Bu nedenle, örneğin bir balonda bir yükü ne kadar yükseğe kaldırırsak, bu yük o kadar hafif olacaktır.

Dünyanın merkezkaç kuvveti

Günlük rotasyon nedeniyle, dünyanın merkezkaç kuvveti. Bu kuvvet, Dünya yüzeyinin her yerinde, dünyanın eksenine dik ve ondan uzakta bir yönde etki eder. Merkezkaç kuvveti karşılaştırıldığında küçük Yerçekimi. Ekvatorda en büyük değerine ulaşır. Ancak burada bile, Newton'un hesaplarına göre merkezkaç kuvveti, çekim kuvvetinin yalnızca 1/289'u kadardır. Ekvatordan daha kuzeyde, daha az merkezkaç kuvveti. Kutupta sıfırdır.

Dünyanın merkezkaç kuvvetinin etkisi. biraz yükseklikte merkezkaç kuvveti o kadar artacak ki çekim kuvvetine eşit olacak ve yerçekimi kuvveti önce sıfıra eşit olacak ve ardından Dünya'dan uzaklaştıkça negatif bir değer alacak ve yönlendirilerek sürekli artacaktır. Dünya'ya göre ters yönde.

Yerçekimi

Dünyanın çekim kuvveti ile merkezkaç kuvvetinin bileşkesi denir. Yerçekimi. Dünya yüzeyindeki tüm noktalardaki yerçekimi kuvveti, eğer topumuz tamamen doğru ve düzenli olsaydı, kütlesi her yerde aynı yoğunlukta olsaydı ve son olarak, eksen etrafında günlük dönüş olmasaydı aynı olurdu. Ancak, Dünyamız normal bir top olmadığından, tüm parçalarında aynı yoğunluktaki kayalardan oluşmadığından ve her zaman döndüğünden, bu nedenle, Dünya yüzeyindeki her noktada yerçekimi biraz farklıdır. Bu nedenle, dünya yüzeyinin her noktasında yerçekiminin büyüklüğü, yerçekimi kuvvetini azaltan merkezkaç kuvvetinin büyüklüğüne, yer kayalarının yoğunluğuna ve dünyanın merkezine olan uzaklığına bağlıdır.. Bu mesafe ne kadar büyük olursa, yerçekimi o kadar az olur. Bir ucunda olduğu gibi dünyanın ekvatoruna dayanan Dünya'nın yarıçapları en büyüğüdür. Sonları Kuzey veya Güney Kutbu olan yarıçaplar en küçüktür. Bu nedenle, ekvatordaki tüm cisimler kutuptakinden daha az yerçekimine (daha az ağırlığa) sahiptir. biliniyor ki yerçekimi kutupta ekvatora göre 1/289 daha fazladır. Ekvatordaki ve kutuptaki aynı cisimlerin yerçekimindeki bu fark, bir yaylı terazi ile tartılarak bulunabilir. Vücutları ağırlıkları olan terazilerde tartarsak, bu farkı fark etmeyeceğiz. Terazi hem kutupta hem de ekvatorda aynı ağırlığı gösterecek; Tartılan cisimler gibi ağırlıklar da elbette ağırlık olarak değişecektir.

Ekvatorda ve kutupta yerçekimini ölçmenin bir yolu olarak yaylı ölçekler. Kutup bölgelerinde, direğe yakın bir yerde yük taşıyan bir geminin ağırlığının yaklaşık 289 bin ton olduğunu varsayalım. Ekvatora yakın limanlara vardığında kargosu olan bir geminin ağırlığı yalnızca yaklaşık 288.000 ton olacaktır. Böylece ekvatorda gemi yaklaşık bin ton ağırlık kaybetti. Tüm cisimler, yalnızca yerçekiminin üzerlerine etki etmesi nedeniyle dünyanın yüzeyinde tutulur. Sabah yataktan kalkarken ayaklarınızı ancak bu kuvvet onları aşağı çektiği için yere indirebiliyorsunuz.

Dünyanın içindeki yerçekimi

Bakalım nasıl değişecek yer çekimi. Yerkürenin derinliklerine inildikçe yerçekimi kuvveti belli bir derinliğe kadar sürekli olarak artar. Yaklaşık bin kilometre derinlikte, yerçekimi maksimum (en büyük) bir değere sahip olacak ve dünya yüzeyindeki ortalama değerine (9,81 m/s) kıyasla yaklaşık yüzde beş oranında artacaktır. Daha fazla derinleşme ile yerçekimi kuvveti sürekli olarak azalacak ve Dünya'nın merkezinde sıfıra eşit olacaktır.

Dünyanın dönüşü ile ilgili varsayımlar

Bizim dönen dünya 24 saatte kendi ekseninde tam bir dönüş yapar. Merkezkaç kuvvetinin açısal hızın karesiyle orantılı olarak arttığı bilinmektedir. Bu nedenle, Dünya kendi ekseni etrafındaki dönüşünü 17 kat hızlandırırsa, merkezkaç kuvveti 17 kat kare, yani 289 kat artacaktır. Yukarıda bahsedildiği gibi normal şartlar altında ekvatordaki merkezkaç kuvveti yerçekimi kuvvetinin 1/289'u kadardır. artış ile Çekim kuvveti ile merkezkaç kuvvetinin 17 katı eşit yapılır. Yerçekimi kuvveti - bu iki kuvvetin bileşkesi - Dünya'nın eksenel dönüş hızında böyle bir artışla sıfıra eşit olacaktır.

Dünyanın dönüşü sırasındaki merkezkaç kuvvetinin değeri. Dünyanın kendi ekseni etrafındaki bu dönüş hızına kritik denir, çünkü gezegenimizin böyle bir dönüş hızında ekvatordaki tüm cisimler ağırlıklarını kaybeder. Bu kritik durumda günün süresi yaklaşık 1 saat 25 dakika olacaktır. Dünyanın dönüşünün daha da hızlanmasıyla, tüm cisimler (öncelikle ekvatorda) önce ağırlıklarını kaybedecek ve ardından merkezkaç kuvveti ile uzaya fırlatılacak ve Dünya aynı kuvvetle parçalanacaktır. Dünya kesinlikle katı bir cisim olsaydı ve dönme hareketini hızlandırırken şeklini değiştirmezse, başka bir deyişle, dünyanın ekvatorunun yarıçapı değerini korusaydı, sonucumuz doğru olurdu. Ancak, Dünya'nın dönüşünün hızlanmasıyla yüzeyinin bir miktar deformasyona uğraması gerekeceği biliniyor: kutuplar yönünde küçülmeye ve ekvator yönünde genişlemeye başlayacak; giderek daha basık bir görünüm alacaktır. Dünyanın ekvatorunun yarıçapının uzunluğu daha sonra artmaya başlayacak ve böylece merkezkaç kuvveti artacaktır. Böylece ekvatordaki cisimler Dünya'nın dönüş hızı 17 kat artmadan ağırlıklarını kaybedecek ve Dünya ile olan felaket gün gelmeden süresini 1 saat 25 dakikaya indirecek. Başka bir deyişle, Dünya'nın dönüşünün kritik hızı biraz daha az olacak ve günün maksimum uzunluğu biraz daha uzun olacaktır. Zihinsel olarak, bilinmeyen bazı nedenlerden dolayı Dünya'nın dönme hızının kritik olana yaklaşacağını hayal edin. O zaman yeryüzünde yaşayanlara ne olacak? Her şeyden önce, dünyanın her yerinde bir gün, örneğin yaklaşık iki veya üç saat olacaktır. Gündüz ve gece sürekli değişen hızla değişecek. Güneş, bir planetaryumda olduğu gibi, gökyüzünde çok hızlı hareket edecek ve siz uyanıp yıkanır yıkanmaz, çoktan ufkun arkasında kaybolacak ve yerini gece alacak. İnsanlar artık zamanda doğru bir şekilde gezinemeyecek. Kimse ayın hangi günü olduğunu ve haftanın hangi günü olduğunu bilemez. Normal insan hayatı düzensiz olacaktır. Sarkaçlı saatler yavaşlayacak ve sonra her yerde duracaktır. Yürürler çünkü yerçekimi onlara etki eder. Gerçekten de, günlük hayatımızda, "yürüteçler" geride kalmaya veya acele etmeye başladığında, sarkaçlarını kısaltmak veya uzatmak, hatta sarkaca biraz fazladan ağırlık asmak gerekir. Ekvatordaki cisimler ağırlıklarını kaybederler. Bu hayali koşullar altında çok ağır cisimleri kaldırmak kolay olacaktır. Bir atı, bir fili omuzlamak, hatta bütün bir evi kaldırmak zor olmayacak. Kuşlar konma yeteneklerini kaybeder. İşte suyla dolu bir yalak üzerinde dönen bir serçe sürüsü. Yüksek sesle cıvıldarlar ama inemezler. Attığı bir avuç tahıl, ayrı ayrı taneler halinde Dünya'nın üzerinde asılı kalırdı. Ayrıca, Dünya'nın dönme hızının kritik olana giderek daha fazla yaklaşmasına izin verin. Gezegenimiz büyük ölçüde deforme olmuş ve giderek düzleşmiş bir görünüm kazanıyor. Hızla dönen bir atlıkarıncaya benzetilir ve sakinlerini dışarı atmakla tehdit eder. Nehirler daha sonra akmayı bırakacaktır. Uzun durgun bataklıklar olacaklar. Devasa okyanus gemileri dipleriyle zar zor su yüzeyine değecek, denizaltılar denizin derinliklerine dalamayacak, balıklar ve deniz hayvanları denizlerin ve okyanusların yüzeyinde yüzecek, artık yapamayacaklar denizin derinliklerine saklanmak. Denizciler artık demirleyemeyecek, gemilerinin dümenlerine artık sahip olmayacak, irili ufaklı gemiler hareketsiz duracak. İşte başka bir hayali resim. Yolcu demiryolu treni istasyonda duruyor. düdük çoktan çalındı; tren gitmeli. Sürücü gerekli tüm önlemleri aldı. Ateşçi cömertçe kömürü fırına atar. Bir buharlı lokomotifin bacasından büyük kıvılcımlar uçuşur. Çarklar umutsuzca dönüyor. Ama lokomotif duruyor. Tekerlekleri raylara değmez ve aralarında sürtünme olmaz. İnsanların yere inemeyecekleri an gelecek; sinek gibi tavana yapışacaklar. Dünyanın dönüş hızı artmaya devam etsin. Merkezkaç kuvveti, çekim kuvvetinin büyüklüğünden giderek daha üstün hale geliyor ... O zaman insanlar, hayvanlar, ev eşyaları, evler, Dünya üzerindeki tüm nesneler, tüm hayvan dünyası dünya uzayına fırlatılacak. Avustralya kıtası Dünya'dan ayrılacak ve devasa bir kara bulut gibi uzayda asılı kalacak. Afrika, Dünya'dan uzağa, sessiz uçurumun derinliklerine uçacak. Hint Okyanusu'nun suları çok sayıda küresel damlaya dönüşecek ve aynı zamanda sınırsız mesafelere uçacak. Akdeniz, dev damla birikimlerine dönüşmeden önce, tüm su kalınlığı ile dipten ayrılacak ve bu sayede Napoli'den Cezayir'e serbestçe geçmek mümkün olacak. Sonunda dönme hızı o kadar artacak, merkezkaç kuvveti o kadar artacak ki tüm Dünya parçalanacak. Ancak bu da olamaz. Dünyanın dönüş hızı yukarıda da söylediğimiz gibi artmıyor, hatta tam tersine biraz azalıyor - ancak o kadar küçük ki, zaten bildiğimiz gibi 50 bin yılda günün süresi artıyor sadece bir saniye. Başka bir deyişle, Dünya artık öyle bir hızla dönmektedir ki, hayvan ve hayvan yaşamı, Güneş'in kalorifik, hayat veren ışınları altında binlerce yıl boyunca gelişmek için gereklidir. sebze dünyası bizim gezegenimiz.

sürtünme değeri

şimdi bakalım ne sürtünme konuları ve orada olmasaydı ne olurdu. Sürtünmenin giysilerimiz üzerinde zararlı bir etkisi olduğu bilinmektedir: mantolar önce kolları, çizmeler ise tabanları aşındırır çünkü en çok kollar ve tabanlar sürtünmeye maruz kalır. Ama bir an için gezegenimizin yüzeyinin iyi cilalanmış, tamamen pürüzsüz olduğunu ve sürtünme olasılığının ortadan kaldırıldığını hayal edin. Böyle bir yüzeyde yürüyebilir miyiz? Tabii ki değil. Buzda ve ovulmuş zeminde bile yürümenin çok zor olduğunu ve düşmemek için dikkatli olmanız gerektiğini herkes bilir. Ancak buzun yüzeyinde ve ovulan zeminde hala biraz sürtünme var.

Buz üzerindeki sürtünme kuvveti. Dünya yüzeyinde sürtünme kuvveti ortadan kalkarsa, gezegenimizde sonsuza kadar tarif edilemez bir kaos hüküm sürerdi. Sürtünme olmazsa, deniz sonsuza kadar kabarır ve fırtına asla dinmez. Kum kasırgaları Dünya üzerinde asılı kalmayı bırakmayacak ve rüzgar sürekli esecek. Piyano, keman ve yırtıcı hayvanların korkunç kükremesinin melodik sesleri havada sonsuz bir şekilde karışacak ve yayılacak. Sürtünme olmadığında, hareket halindeki bir cisim asla durmaz. Tamamen pürüzsüz bir dünya yüzeyinde, çeşitli cisimler ve nesneler sonsuza kadar çok çeşitli yönlerde karışır. Dünya'nın sürtünmesi ve çekimi olmasaydı, Dünya'nın dünyası gülünç ve trajik olurdu.

İlk olarak, Dünya'yı hareket etmeyen bir top olarak hayal edin (Şekil 3.1, a). Dünya (kütle M) ve bir nesne (kütle m) arasındaki yerçekimi kuvveti F aşağıdaki formülle belirlenir: F=Gmm/r2

burada r, Dünya'nın yarıçapıdır. Sabit G olarak bilinir evrensel yerçekimi sabiti ve son derece küçük. r sabit olduğunda, F kuvveti sabittir. m. m kütleli bir cismin Dünya tarafından çekimi, bu cismin ağırlığını belirler: W = mg denklemlerin karşılaştırması şunu verir: g = const = GM/r 2 .

m kütleli bir cismin Dünya tarafından çekimi, A, B, C noktalarında ve dünya yüzeyinin her yerinde sabit olan g ivmesiyle "aşağı" düşmesine neden olur (Şekil 3.1.6).

Serbest cisim kuvveti diyagramı ayrıca, m kütleli bir cismin yanından Dünya'ya etki eden bir kuvvet olduğunu ve bu kuvvetin Dünya'dan cisme etki eden kuvvete zıt yönde olduğunu gösterir. Bununla birlikte, Dünya'nın M kütlesi o kadar büyüktür ki, F \u003d Ma" formülü ile hesaplanan Dünya'nın "yukarı doğru" ivmesi a "önemsizdir ve ihmal edilebilir. Dünyanın küresel olmayan bir şekli vardır: r p kutbundaki yarıçap, ekvatordaki yarıçaptan daha küçüktür r e Bu, F p \u003d GMm / r 2 kutbundaki m kütleli bir cismin çekim kuvvetinin olduğu anlamına gelir. p, ekvatordakinden daha büyüktür Fe = GMm/r e . Bu nedenle, kutuptaki serbest düşüşün ivmesi gp, ekvatordaki serbest düşüşün ivmesinden büyüktür. İvme g, Dünya'nın yarıçapındaki değişime göre enlemle değişir.

Bildiğiniz gibi Dünya sürekli hareket halindedir. Kendi ekseni etrafında her gün bir devrim yaparak döner ve Güneş etrafındaki yörüngesinde bir yıllık bir devrimle hareket eder. Basitlik için Dünya'yı homojen bir top olarak alarak, A kutbu ve C ekvatoru üzerindeki m kütleli cisimlerin hareketini düşünelim (Şekil 3.2). Bir günde A noktasındaki cisim 360° dönerek yerinde kalırken, C noktasındaki cisim 2lg yol kat eder. C noktasında bulunan cismin dairesel bir yörüngede hareket edebilmesi için bir çeşit kuvvete ihtiyaç vardır. Bu, v'nin cismin yörüngedeki hızı olduğu mv 2 /r formülüyle belirlenen merkezcil bir kuvvettir. C, F = GMm/r noktasında bulunan bir cisme etkiyen yerçekimi kuvveti:

a) vücudun bir daire içinde hareket etmesini sağlamak;

b) vücudu Dünya'ya çeker.

Böylece ekvatorda F = (mv 2 /r) + mg ve kutupta F = mg olur. Bu, yörüngenin yarıçapı C'de r'den A'da sıfıra değiştikçe g'nin enlemle değiştiği anlamına gelir.

Dünyanın dönüş hızı, ekvatorda vücuda etki eden merkezcil kuvvet çekim kuvvetine eşit hale gelecek kadar artarsa ne olacağını hayal etmek ilginçtir, yani mv 2 / r = F = GMm / r 2 . Toplam yerçekimi kuvveti, yalnızca cismi dairesel bir yörüngede C noktasında tutmak için kullanılacak ve Dünya yüzeyinde hiçbir kuvvet kalmayacaktı. Dünyanın dönüş hızındaki herhangi bir artış, vücudun uzaya "uzaklaşmasına" izin verecektir. Aynı zamanda, içinde astronot bulunan bir uzay aracı, mv*/R=F = GMm/R2 eşitliğini sağlayacak şekilde, Dünya'nın merkezinin üzerindeki R yüksekliğine v hızıyla fırlatılırsa, o zaman bu uzay aracı ağırlıksızlık koşullarında Dünya'nın etrafında dönecektir.

Serbest düşme ivmesi g'nin kesin ölçümleri, Tablo 3.1'de gösterildiği gibi g'nin enleme göre değiştiğini göstermektedir. Bundan, belirli bir cismin ağırlığının Dünya yüzeyi üzerinde maksimum 90 ° enlemden minimum 0 ° enlemde değiştiği sonucu çıkar.

Bu eğitim düzeyinde, g ivmesindeki küçük değişiklikler genellikle ihmal edilir ve ortalama 9,81 m-s 2 değeri kullanılır. Hesaplamaları basitleştirmek için, g ivmesi genellikle en yakın tamsayı, yani 10 ms - 2 olarak alınır ve bu nedenle, Dünya'dan 1 kg kütleye etki eden çekim kuvveti, yani ağırlık, 10 N olarak alınır. sınava girenler için sınav kurulları, hesaplamaları basitleştirmek için g \u003d 10 m-s - 2 veya 10 N-kg -1 kullanılmasını önerir.

Beni hangi kanunla asacaksın?
- Ve herkesi tek bir yasaya göre asıyoruz - evrensel çekim yasası.

Yerçekimi kanunu

Yerçekimi olgusu, evrensel çekim yasasıdır. İki cisim, aralarındaki mesafenin karesiyle ters orantılı ve kütlelerinin çarpımı ile doğru orantılı bir kuvvetle birbirine etki eder.

Matematiksel olarak, bu büyük yasayı formülle ifade edebiliriz.

Yerçekimi, evrendeki engin mesafelerde etki eder. Ancak Newton, tüm nesnelerin karşılıklı olarak çekildiğini savundu. Herhangi iki cismin birbirini çektiği doğru mu? Bir hayal edin, Dünya'nın sizi bir sandalyede otururken çektiği bilinmektedir. Fakat bir bilgisayar ve bir farenin birbirini çekmesi gerçeğini hiç düşündünüz mü? Ya da masanın üzerinde bir kalem ve tükenmez kalem? Bu durumda, kalemin kütlesini, kalemin kütlesini formüle koyarız, yerçekimi sabitini hesaba katarak aralarındaki mesafenin karesine böleriz, karşılıklı çekim kuvvetini elde ederiz. Ancak o kadar küçük çıkacaktır ki (kalem ve kurşun kalemin küçük kütlelerinden dolayı) varlığını hissetmeyeceğiz. Başka bir şey, Dünya ve bir sandalye veya Güneş ve Dünya söz konusu olduğunda. Kütleler önemlidir, bu da kuvvetin etkisini zaten değerlendirebileceğimiz anlamına gelir.

Serbest düşüş ivmesini düşünelim. Bu, çekim yasasının işleyişidir. Bir kuvvetin etkisi altında, vücut hızı ne kadar yavaş değişirse, kütle o kadar büyük olur. Sonuç olarak, tüm cisimler aynı ivme ile Dünya'ya düşer.

Bu görünmez eşsiz gücün sebebi nedir? Bugüne kadar, bir yerçekimi alanının varlığı biliniyor ve kanıtlanmıştır. Yerçekimi alanının doğası hakkında daha fazla bilgiyi şurada bulabilirsiniz: ek malzeme Konular.

Yerçekiminin ne olduğunu bir düşünün. Bu nereden? Neyi temsil ediyor? Ne de olsa gezegen Güneş'e bakıyor, ne kadar uzaklaştığını görüyor, bu yasaya göre mesafenin ters karesini hesaplıyor olamaz mı?

yerçekimi yönü

İki cisim vardır, diyelim ki A ve B cisimleri. A cismi B cismini çeker. A cismini harekete geçiren kuvvet B cismi üzerinde başlar ve A cismine yönelir. Yani B cismini "alır" ve kendisine doğru çeker. . B Gövdesi, A gövdesi ile aynı şeyi "yapar".

Her cisim Dünya tarafından çekilir. Dünya bedeni "alır" ve merkezine doğru çeker. Bu nedenle, bu kuvvet her zaman dikey olarak aşağı doğru yönlendirilecektir ve cismin ağırlık merkezinden uygulanır, buna yerçekimi denir.

Hatırlanması gereken ana şey

Bazı jeolojik keşif yöntemleri, gelgit tahmini ve son zamanlar yapay uyduların ve gezegenler arası istasyonların hareketinin hesaplanması. Gezegenlerin konumunun erken hesaplanması.

Böyle bir deneyi kendimiz kurup gezegenlerin, nesnelerin çekilip çekilmediğini tahmin edemez miyiz?

Böyle doğrudan bir deneyim Cavendish (Henry Cavendish (1731-1810) - İngiliz fizikçi ve kimyager)şekilde gösterilen cihazı kullanarak. Fikir, çok ince bir kuvars ipliğine iki bilyeli bir çubuk asmak ve ardından yanlarına iki büyük kurşun bilye getirmekti. Topların çekimi ipliği hafifçe bükecektir, çünkü sıradan nesneler arasındaki çekim kuvvetleri çok zayıftır. Böyle bir alet yardımıyla Cavendish, her iki kütlenin kuvvetini, mesafesini ve büyüklüğünü doğrudan ölçebildi ve böylece yerçekimi sabiti G.

Uzaydaki yerçekimi alanını karakterize eden yerçekimi sabiti G'nin benzersiz keşfi, Dünya'nın, Güneş'in ve diğer gök cisimlerinin kütlesini belirlemeyi mümkün kıldı. Bu nedenle Cavendish, deneyimini "Dünyayı tartmak" olarak adlandırdı.

İlginç bir şekilde, çeşitli fizik yasalarının bazı ortak özellikleri vardır. Elektrik yasalarına (Coulomb kuvveti) dönelim. Elektrik kuvvetleri de mesafenin karesiyle ters orantılıdır, ancak zaten yükler arasındadır ve istemeden bu modelin derin bir anlamı olduğu düşüncesi ortaya çıkar. Şimdiye kadar hiç kimse yerçekimi ve elektriği aynı özün iki farklı tezahürü olarak sunamadı.

Buradaki kuvvet de mesafenin karesiyle ters orantılı olarak değişir, ancak elektrik kuvvetleri ile yerçekimi kuvvetlerinin büyüklüğündeki fark dikkat çekicidir. Yerçekimi ve elektriğin ortak doğasını kurmaya çalışırken, elektrik kuvvetlerinin yerçekimi kuvvetlerine o kadar üstün olduğunu görüyoruz ki, ikisinin de aynı kaynağa sahip olduğuna inanmak zor. Birinin diğerinden daha güçlü olduğunu nasıl söyleyebilirsin? Sonuçta, her şey kütlenin ne olduğuna ve yükün ne olduğuna bağlı. Yerçekiminin ne kadar güçlü davrandığını tartışırken, "Hadi şu büyüklükte bir kütle alalım" demeye hakkınız yok çünkü onu kendiniz seçiyorsunuz. Ama Doğa'nın bize sunduğu şeyi (bizim inçlerimizle, yıllarımızla, ölçülerimizle hiçbir ilgisi olmayan kendi sayıları ve ölçüleri) alırsak, o zaman karşılaştırabiliriz. Örneğin bir elektron gibi temel yüklü bir parçacık alacağız. İki temel parçacık, iki elektron, elektrik yükü nedeniyle, aralarındaki mesafenin karesiyle ters orantılı bir kuvvetle birbirini iter ve yerçekimi nedeniyle, karesiyle ters orantılı bir kuvvetle tekrar birbirlerini çekerler. mesafe.

Soru: Yerçekimi kuvvetinin elektrik kuvvetine oranı nedir? Yerçekimi, 42 sıfırlı bir sayı için bir olduğu gibi elektriksel itme ile ilişkilidir. Bu derinden kafa karıştırıcı. Bu kadar büyük bir sayı nereden gelebilir?

İnsanlar bu devasa faktörü başka doğa olaylarında arıyor. Her türlü büyük sayıdan geçerler ve eğer büyük bir sayı istiyorsanız, neden evrenin çapının bir protonun çapına oranını almıyorsunuz - şaşırtıcı bir şekilde, bu aynı zamanda 42 sıfırlı bir sayıdır. Ve derler ki: belki bu katsayı, proton çapının evrenin çapına oranına eşittir? Bu ilginç bir düşünce ama evren yavaş yavaş genişledikçe yerçekimi sabitinin de değişmesi gerekiyor. Bu hipotez henüz çürütülmemiş olsa da, lehine herhangi bir kanıtımız yok. Aksine, bazı kanıtlar yerçekimi sabitinin bu şekilde değişmediğini öne sürüyor. Bu büyük sayı, bugüne kadar bir sır olarak kalıyor.

Einstein, görelilik ilkelerine uygun olarak yerçekimi yasalarını değiştirmek zorunda kaldı. Bu ilkelerden ilki, x mesafesinin bir anda aşılamayacağını söylerken, Newton'un teorisine göre kuvvetler anında etki eder. Einstein, Newton yasalarını değiştirmek zorunda kaldı. Bu değişiklikler, iyileştirmeler çok küçüktür. Bunlardan biri şudur: Işığın enerjisi olduğu, enerjisi kütleye eşdeğer olduğu ve tüm kütleler çektiği için ışık da çeker ve bu nedenle Güneş'in yanından geçerken saptırılması gerekir. Gerçekte böyle olur. Yerçekimi kuvveti de Einstein'ın teorisinde biraz değiştirildi. Ancak yerçekimi kanunundaki bu çok küçük değişiklik, Merkür'ün hareketindeki bazı bariz düzensizlikleri açıklamak için yeterlidir.

Mikrokozmostaki fiziksel fenomenler, büyük ölçekler dünyasındaki fenomenlerden başka yasalara tabidir. Şu soru ortaya çıkıyor: küçük ölçeklerden oluşan bir dünyada yerçekimi kendini nasıl gösteriyor? Yerçekiminin kuantum teorisi buna cevap verecektir. Ancak yerçekiminin kuantum teorisi henüz yok. İnsanlar, kuantum mekaniği ilkeleri ve belirsizlik ilkesiyle tamamen tutarlı bir yerçekimi kuramı yaratmada henüz çok başarılı olamadılar.

Yerçekimi evrendeki en gizemli güçtür. Bilim adamları onun doğasını sonuna kadar bilmiyorlar. Güneş sisteminin gezegenlerini yörüngede tutan odur. İki nesne arasında meydana gelen ve kütle ve mesafeye bağlı bir kuvvettir.

Yerçekimi, çekim kuvveti veya yerçekimi olarak adlandırılır. Onun yardımıyla gezegen veya başka bir vücut nesneleri merkezine çeker. Yerçekimi gezegenleri güneşin etrafında yörüngede tutar.

Yerçekimi başka ne yapar?

Uzaya uçmak yerine zıpladığınızda neden yere iniyorsunuz? Eşyaları bıraktığınızda neden düşüyor? Cevap, nesneleri birbirine doğru çeken görünmez bir yerçekimi kuvvetidir. Yer çekimi sizi yerde tutan ve nesnelerin düşmesine neden olan şeydir.

Kütlesi olan her şeyin yerçekimi vardır. Yerçekiminin gücü iki faktöre bağlıdır: nesnelerin kütlesi ve aralarındaki mesafe. Bir taş ve bir tüyü yerden kaldırırsanız, aynı yükseklikten bırakın, her iki nesne de yere düşecektir. Ağır bir taş tüyden daha hızlı düşer. Tüy daha hafif olduğu için havada asılı kalacaktır. Daha fazla kütleye sahip nesnelerin daha büyük bir çekim gücü vardır ve mesafe arttıkça zayıflar: nesneler birbirine ne kadar yakınsa, yerçekimi o kadar güçlü olur.

Dünya ve Evrendeki Yerçekimi

Uçağın uçuşu sırasında içindeki insanlar yerlerinde kalır ve sanki yerdeymiş gibi hareket edebilirler. Bu, uçuş yolu nedeniyle olur. Belirli bir yükseklikte yerçekiminin olmadığı, ağırlıksızlığın oluştuğu özel olarak tasarlanmış uçaklar var. Uçak özel bir manevra yapar, nesnelerin kütlesi değişir, kısaca havaya yükselirler. Birkaç saniye sonra yerçekimi alanı geri yüklenir.

Uzaydaki yerçekimi kuvveti göz önüne alındığında, dünyadaki gezegenlerin çoğundan daha büyüktür. Gezegenlere iniş sırasında astronotların hareketlerine bakmak yeterlidir. Yerde sakince yürürsek, o zaman astronotlar havada süzülüyor gibi görünürler ama uzaya uçmazlar. Bu, bu gezegenin Dünya gezegeninden sadece biraz farklı bir yerçekimi kuvvetine sahip olduğu anlamına gelir.

Güneş'in çekim gücü o kadar büyüktür ki, içinde dokuz gezegen, çok sayıda uydu, asteroit ve gezegen barındırır.

Yerçekimi, evrenin gelişiminde çok önemli bir rol oynar. Yerçekimi olmasaydı yıldızlar, gezegenler, asteroitler, karadelikler, galaksiler olmazdı. İlginç bir şekilde, kara delikler aslında görünmez. Bilim adamları, bir kara deliğin belirtilerini, belirli bir alandaki yerçekimi alanının gücünün derecesine göre belirler. En güçlü titreşimle çok güçlüyse, bu bir kara deliğin varlığını gösterir.

Efsane 1. Uzayda yerçekimi yoktur

Astronotlarla ilgili belgeseller izlerken, gezegenlerin yüzeyinin üzerinde süzülüyorlar gibi görünüyor. Bunun nedeni, diğer gezegenlerdeki yerçekiminin Dünya'dakinden daha düşük olmasıdır, bu nedenle astronotlar havada süzülüyormuş gibi yürürler.

Efsane 2. Bir kara deliğe yaklaşan tüm cisimler parçalanır.

Kara deliklerin güçlü bir kuvveti vardır ve güçlü yerçekimi alanları oluştururlar. Bir nesne kara deliğe ne kadar yakınsa, gelgit kuvvetleri ve çekim gücü o kadar güçlü olur. Olayların daha da gelişmesi, nesnenin kütlesine, kara deliğin boyutuna ve aralarındaki mesafeye bağlıdır. Bir kara deliğin, boyutunun tam tersi bir kütlesi vardır. İlginç bir şekilde, delik ne kadar büyükse, gelgit kuvvetleri o kadar zayıftır ve bunun tersi de geçerlidir. Böylece, bir kara deliğin alanına girdiklerinde tüm nesneler parçalanmaz.

Efsane 3. Yapay uydular Dünya'nın yörüngesinde sonsuza kadar dönebilir

Teorik olarak, ikincil faktörlerin etkisi olmasaydı, böyle söylenebilirdi. Çoğu yörüngeye bağlıdır. Alçak bir yörüngede, bir uydu, atmosferik frenleme nedeniyle sonsuza kadar uçamaz, yüksek yörüngelerde, oldukça uzun bir süre değişmeden kalabilir, ancak burada diğer nesnelerin yerçekimi kuvvetleri devreye girer.

Tüm gezegenlerden sadece Dünya olsaydı, uydu ona çekilir ve pratik olarak hareketin yörüngesini değiştirmezdi. Ancak yüksek yörüngelerde, nesne irili ufaklı birçok gezegenle çevrilidir. her birinin kendi ağırlığı vardır.

Bu durumda uydu yavaş yavaş yörüngesinden uzaklaşacak ve rastgele hareket edecektir. Ve bir süre sonra en yakın yüzeye çarpmış veya başka bir yörüngeye geçmiş olması muhtemeldir.

Bazı gerçekler

Dünyanın bazı köşelerinde, yerçekimi kuvveti tüm gezegendekinden daha zayıftır. Örneğin Kanada'da, Hudson Körfezi bölgesinde yerçekimi daha düşüktür.
Astronotlar uzaydan gezegenimize döndüklerinde, başlangıçta dünyanın yerçekimine uyum sağlamaları zordur. Bazen birkaç ay sürer.
Karadelikler, uzay cisimleri arasında en güçlü çekim kuvvetine sahiptir. Top büyüklüğündeki bir kara delik, herhangi bir gezegenden daha fazla güce sahiptir.

Yerçekimi kuvvetinin devam eden çalışmasına rağmen, yerçekimi keşfedilmemiş durumda. Bu, bilimsel bilginin sınırlı kaldığı ve insanlığın öğrenecek çok şeyi olduğu anlamına gelir.

Bir mesafeyle ayrılmış iki maddi kütle noktası arasındaki yerçekimi çekim kuvvetinin her iki kütleyle orantılı ve mesafenin karesiyle ters orantılı olduğunu belirten Newton - yani:

Burada - yerçekimi sabiti, yaklaşık 6.6725 × 10 −11 m³ / (kg s²)'ye eşittir.

Evrensel çekim yasası, radyasyon çalışmasında da meydana gelen ters kare yasasının uygulamalarından biridir (örneğin, bkz. Işık basıncı) ve alandaki ikinci dereceden artışın doğrudan bir sonucudur. herhangi bir birim alanın tüm kürenin alanına katkısında ikinci dereceden bir azalmaya yol açan artan yarıçaplı küre.

Yerçekimi alanı ve yerçekimi alanı potansiyel olarak . Bu, bir çift cismin yerçekimi çekiminin potansiyel enerjisini tanıtmanın mümkün olduğu ve cisimleri kapalı bir kontur boyunca hareket ettirdikten sonra bu enerjinin değişmeyeceği anlamına gelir. Yerçekimi alanının potansiyeli, kinetik ve potansiyel enerjinin toplamının korunumu yasasını gerektirir ve bir yerçekimi alanındaki cisimlerin hareketini incelerken, genellikle çözümü büyük ölçüde basitleştirir. Newton mekaniği çerçevesinde yerçekimi etkileşimi uzun menzillidir. Bu, büyük kütleli bir cisim ne kadar hareket ederse etsin, uzayın herhangi bir noktasında yerçekimi potansiyelinin yalnızca cismin konumuna bağlı olduğu anlamına gelir. şu an zaman.

Büyük uzay nesneleri - gezegenler, yıldızlar ve galaksiler çok büyük bir kütleye sahiptir ve bu nedenle önemli yerçekimi alanları oluştururlar.

Yerçekimi en zayıf kuvvettir. Ancak tüm mesafelerde hareket ettiği ve tüm kütleleri pozitif olduğu için yine de evrende çok önemli bir kuvvettir. Özellikle, kozmik ölçekte cisimler arasındaki elektromanyetik etkileşim küçüktür, çünkü bu cisimlerin toplam elektrik yükü sıfırdır (bir bütün olarak madde elektriksel olarak nötrdür).

Ayrıca yerçekimi, diğer etkileşimlerin aksine, tüm madde ve enerji üzerindeki etkisi bakımından evrenseldir. Yerçekimi etkileşimi olmayan hiçbir nesne bulunamadı.

Küresel doğası gereği yerçekimi, galaksilerin yapısı, kara delikler ve Evrenin genişlemesi gibi büyük ölçekli etkilerden ve temel astronomik olaylardan - gezegenlerin yörüngeleri ve Dünya'nın yüzeyine basit çekimden sorumludur. düşen bedenler

Yerçekimi, matematiksel bir teori tarafından tanımlanan ilk etkileşimdi. Aristoteles, farklı kütlelere sahip nesnelerin farklı hızlarda düştüğüne inanıyordu. Ancak çok daha sonra, Galileo Galilei deneysel olarak durumun böyle olmadığını belirledi - hava direnci ortadan kaldırılırsa, tüm cisimler eşit şekilde hızlanır. Isaac Newton'un yerçekimi yasası (1687), yerçekiminin genel davranışının iyi bir tanımıydı. 1915'te Albert Einstein, yerçekimini uzay-zaman geometrisi açısından daha doğru bir şekilde tanımlayan Genel Görelilik Teorisini yarattı.

Gök mekaniği ve bazı problemleri

Gök mekaniğinin en basit görevi, boşlukta iki nokta veya küresel cismin yerçekimi etkileşimidir. Klasik mekanik çerçevesindeki bu problem analitik olarak kapalı bir biçimde çözülür; çözümünün sonucu genellikle şu şekilde formüle edilir: üç Kepler'in yasaları.

Etkileşen cisimlerin sayısı arttıkça problem çok daha karmaşık hale gelir. Bu nedenle, zaten ünlü olan üç cisim problemi (yani, sıfır olmayan kütleye sahip üç cismin hareketi) analitik olarak çözülemez. Genel görünüm. Bununla birlikte, sayısal bir çözümde, çözümlerin başlangıç koşullarına göre kararsızlığı oldukça hızlı bir şekilde ortaya çıkar. Güneş sistemine uygulandığında, bu istikrarsızlık, gezegenlerin hareketini yüz milyon yılı aşan ölçeklerde doğru bir şekilde tahmin etmeyi imkansız kılar.

Bazı özel durumlarda yaklaşık bir çözüm bulmak mümkündür. En önemlisi, bir cismin kütlesinin diğer cisimlerin kütlesinden önemli ölçüde daha büyük olduğu durumdur (örnekler: Güneş Sistemi ve Satürn'ün halkalarının dinamikleri). Bu durumda, ilk yaklaşımda, hafif cisimlerin birbirleriyle etkileşime girmediğini ve büyük kütleli bir cisim etrafında Kepler yörüngeleri boyunca hareket ettiğini varsayabiliriz. Aralarındaki etkileşimler, pertürbasyon teorisi çerçevesinde dikkate alınabilir ve zaman içinde ortalaması alınabilir. Bu durumda, rezonanslar, çekiciler, rastgelelik vb. gibi önemsiz olmayan fenomenler ortaya çıkabilir. açıklayıcı örnek bu tür olaylar - Satürn'ün halkalarının karmaşık yapısı.

Yaklaşık olarak aynı kütleye sahip çok sayıda çeken cisimden oluşan bir sistemin davranışını doğru bir şekilde tanımlama girişimlerine rağmen, dinamik kaos olgusu nedeniyle bu yapılamaz.

Güçlü yerçekimi alanları

Güçlü yerçekimi alanlarında ve ayrıca bir yerçekimi alanında göreli hızlarla hareket ederken, genel görelilik teorisinin (GR) etkileri ortaya çıkmaya başlar:

uzay-zamanın geometrisindeki değişim;
- sonuç olarak, yerçekimi yasasının Newton yasasından sapması;
- ve aşırı durumlarda - kara deliklerin ortaya çıkışı;
yerçekimi bozulmalarının sonlu yayılma hızıyla ilişkili potansiyel gecikme;
- sonuç olarak yerçekimi dalgalarının ortaya çıkışı;
doğrusal olmayan etkiler: yerçekimi kendisiyle etkileşime girme eğilimindedir, bu nedenle güçlü alanlarda üst üste binme ilkesi artık geçerli değildir.

yerçekimi radyasyonu

Genel göreliliğin önemli tahminlerinden biri, varlığı henüz doğrudan gözlemlerle doğrulanmamış olan yerçekimi radyasyonudur. Bununla birlikte, varlığının lehine güçlü dolaylı kanıtlar vardır, yani: kompakt yerçekimi nesneleri (nötron yıldızları veya kara delikler gibi) içeren yakın ikili sistemlerde, özellikle ünlü PSR B1913 + 16 sisteminde (Hulse-Taylor) enerji kayıpları. pulsar) - bu enerjinin tam olarak yerçekimi radyasyonu tarafından taşındığı GR modeli ile iyi bir uyum içindedir.

Yerçekimi radyasyonu yalnızca değişken dört kutuplu veya daha yüksek çok kutuplu momentlere sahip sistemler tarafından üretilebilir, bu gerçek, çoğu doğal kaynağın yerçekimi radyasyonunun yönlü olduğunu ve bu da tespitini büyük ölçüde karmaşıklaştırdığını gösterir. yerçekimi gücü n- alan kaynağı, çok kutuplu elektrik tipi ise orantılıdır ve - eğer çok kutuplu manyetik tip ise, burada v yayılan sistemdeki kaynakların karakteristik hızıdır ve cışık hızıdır. Böylece, baskın moment, elektrik tipinin dört kutuplu momenti olacaktır ve karşılık gelen radyasyonun gücü şuna eşittir:

ışınım sisteminin kütle dağılımının dört kutuplu momentinin tensörü nerede. Sabit (1/W), radyasyon gücünün büyüklük sırasını tahmin etmeyi mümkün kılar.

1969'dan beri (Weber'in deneyleri ( ingilizce)), yerçekimi radyasyonunu doğrudan tespit etmek için girişimlerde bulunulmaktadır. ABD, Avrupa ve Japonya'da şu anda çalışan birkaç yer tabanlı dedektör bulunmaktadır (LIGO , VIRGO , TAMA ( ingilizce), GEO 600) ve ayrıca LISA (Lazer İnterferometre Uzay Anteni) uzay yerçekimi dedektörü projesi). Rusya'daki yer tabanlı dedektör, Tataristan Cumhuriyeti'nin Yerçekimi Dalgası Araştırmaları Bilimsel Merkezi "Dulkyn" de geliştiriliyor.

Yerçekiminin ince etkileri

Dünya'nın yörüngesindeki uzayın eğriliğini ölçmek (sanatçının çizimi)

Yerçekimi çekimi ve zaman genişlemesinin klasik etkilerine ek olarak, genel görelilik kuramı, yerçekiminin karasal koşullar altında çok zayıf olan diğer tezahürlerinin varlığını öngörür ve bu nedenle bunların saptanması ve deneysel olarak doğrulanması bu nedenle çok zordur. Yakın zamana kadar, bu zorlukların üstesinden gelmek, deneyi yapanların yeteneklerinin ötesinde görünüyordu.

Bunlar arasında, özellikle eylemsiz referans çerçevelerinin sürüklenmesi (veya Lense-Thirring etkisi) ve gravitomanyetik alan adlandırılabilir. 2005 yılında, NASA'nın Yerçekimi Sondası B, Dünya'nın yakınında bu etkileri ölçmek için benzeri görülmemiş bir doğruluk deneyi yaptı. Elde edilen verilerin işlenmesi, Mayıs 2011'e kadar gerçekleştirildi ve başlangıçta varsayılandan biraz daha düşük bir doğrulukla olsa da, jeodezik devinimin ve atalet referans çerçevelerinin sürüklenmesinin etkilerinin varlığını ve büyüklüğünü doğruladı.

Ölçüm gürültüsünün analizi ve çıkarılması konusundaki yoğun çalışmaların ardından, görevin nihai sonuçları 4 Mayıs 2011'de NASA-TV'de düzenlenen bir basın toplantısında açıklandı ve Physical Review Letters'da yayınlandı. Jeodezik devinimin ölçülen değeri −6601,8±18,3 milisaniye yıllık yay sayısı ve sürükleme etkisi - −37,2±7,2 milisaniye yay/yıl (-6606,1 mas/yıl ve -39,2 mas/yıl teorik değerleri ile karşılaştırın).

Klasik yerçekimi teorileri

Ayrıca bakınız: Yerçekimi teorileri

Yerçekiminin kuantum etkilerinin en aşırı deneysel ve gözlemsel koşullar altında bile son derece küçük olması nedeniyle, bunlara dair hala güvenilir gözlemler yoktur. Teorik tahminler, vakaların ezici çoğunluğunda kişinin yerçekimi etkileşiminin klasik tanımıyla yetinebileceğini gösteriyor.

Modern bir kanonik var klasik teori yerçekimi - genel görelilik teorisi ve birbiriyle rekabet eden çeşitli derecelerde gelişime sahip birçok rafine hipotez ve teori. Tüm bu teoriler, şu anda deneysel testlerin yürütüldüğü yaklaşım içinde çok benzer tahminler veriyor. Aşağıdakiler, en iyi geliştirilmiş veya bilinen yerçekimi teorilerinden bazılarıdır.

Genel görelilik teorisi

Genel görelilik teorisinin (GR) standart yaklaşımında, yerçekimi başlangıçta bir kuvvet etkileşimi olarak değil, uzay-zamanın eğriliğinin bir tezahürü olarak kabul edilir. Böylece genel görelilikte yerçekimi geometrik bir etki olarak yorumlanır ve uzay-zaman Öklidyen olmayan Riemanncı (daha doğrusu sözde Riemanncı) geometri çerçevesinde ele alınır. Bazen yerçekimi alanı olarak da adlandırılan yerçekimi alanı (Newton'un yerçekimi potansiyelinin bir genellemesi), genel görelilikte tensör metrik alanı - dört boyutlu uzay-zamanın metriği ve yerçekimi alanının yoğunluğu - ile tanımlanır - metrik tarafından belirlenen uzay-zamanın afin bağlantısı ile.

Genel göreliliğin standart görevi, ele alınan dört boyutlu koordinat sistemindeki enerji-momentum kaynaklarının bilinen dağılımından, birlikte uzay-zamanın geometrik özelliklerini belirleyen metrik tensörün bileşenlerini belirlemektir. Buna karşılık, metrik bilgisi, belirli bir sistemdeki yerçekimi alanının özelliklerini bilmeye eşdeğer olan test parçacıklarının hareketini hesaplamaya izin verir. GR denklemlerinin tensör doğası ve formülasyonunun standart temel gerekçesi ile bağlantılı olarak, yerçekiminin de bir tensör karakterine sahip olduğuna inanılmaktadır. Sonuçlardan biri, yerçekimi radyasyonunun en azından dört kutuplu düzende olması gerektiğidir.

Genel görelilikte, yerçekimi alanının enerjisinin değişmezliğinden kaynaklanan zorlukların olduğu bilinmektedir, çünkü bu enerji bir tensör tarafından tanımlanmaz ve teorik olarak belirlenebilir. Farklı yollar. Klasik genel görelilikte, spin-yörünge etkileşimini tanımlama sorunu da ortaya çıkar (çünkü genişletilmiş bir nesnenin spininin de benzersiz bir tanımı yoktur). Sonuçların benzersizliği ve tutarlılığın gerekçelendirilmesi (kütleçekimsel tekillikler sorunu) ile ilgili bazı sorunların olduğuna inanılmaktadır.

Bununla birlikte, GR çok yakın zamana kadar (2012) deneysel olarak onaylanmıştır. Ek olarak, yerçekimi teorisinin formülasyonuna yönelik Einsteincı, ancak modern fizik için standart olan birçok alternatif yaklaşım, şu anda deneysel doğrulama için mevcut olan tek yaklaşım olan düşük enerji yaklaşımında genel görelilik ile örtüşen bir sonuca yol açar.

Einstein-Cartan teorisi

Denklemlerin benzer bir şekilde iki sınıfa bölünmesi, Öklid dışı uzay ile Minkowski uzayı arasındaki bağlantıyı hesaba katmak için ikinci tensör denkleminin tanıtıldığı RTG'de de gerçekleşir. Jordan - Brans - Dicke teorisinde boyutsuz bir parametrenin varlığından dolayı, teorinin sonuçları yerçekimi deneylerinin sonuçlarıyla örtüşecek şekilde onu seçmek mümkün hale gelir. Aynı zamanda, parametre sonsuza gitme eğiliminde olduğundan, teorinin tahminleri genel göreliliğe giderek daha yakın hale gelir, öyle ki Jordan-Brance-Dicke teorisini genel görelilik teorisini doğrulayan herhangi bir deneyle çürütmek imkansızdır.

yerçekiminin kuantum teorisi

Yarım asırdan fazla denemeye rağmen, yerçekimi, genel olarak kabul edilen tutarlı bir kuantum teorisinin henüz inşa edilmediği tek temel etkileşimdir. Düşük enerjilerde, kuantum alan teorisi ruhuna uygun olarak, yerçekimi etkileşimi bir graviton değişimi olarak düşünülebilir - spini 2 olan ayar bozonları. Ancak, ortaya çıkan teori yeniden normalleştirilemez ve bu nedenle yetersiz kabul edilir.

Son yıllarda, yerçekimi niceleme problemini çözmek için umut verici üç yaklaşım geliştirildi: sicim teorisi, döngü kuantum yerçekimi ve nedensel dinamik üçgenleme.

sicim teorisi

İçinde parçacıklar ve arka plan uzay-zaman yerine sicimler ve onların çok boyutlu karşılıkları olan zarlar belirir. Yüksek boyutlu problemler için, zarlar yüksek boyutlu parçacıklardır, ancak hareket eden parçacıklar açısından içeri bu zarlar, uzay-zaman yapılarıdır. Sicim teorisinin bir çeşidi M-teorisidir.

Döngü kuantum yerçekimi

Uzay-zaman arka planına atıfta bulunmadan bir kuantum alan teorisi formüle etmeye çalışır, bu teoriye göre uzay ve zaman ayrık parçalardan oluşur. Uzayın bu küçük kuantum hücreleri, belirli bir şekilde birbirine bağlıdır, böylece küçük zaman ve uzunluk ölçeklerinde uzayın renkli, ayrık bir yapısını oluştururlar ve büyük ölçeklerde sorunsuz bir şekilde sürekli pürüzsüz bir uzay-zamana dönüşürler. Pek çok kozmolojik model, evrenin davranışını yalnızca Büyük Patlama'dan sonraki Planck zamanından tanımlayabilse de, döngüsel kuantum yerçekimi, patlama sürecinin kendisini tanımlayabilir ve hatta daha öncesine bakabilir. Döngü kuantum yerçekimi, kütlelerini açıklamak için Higgs bozonunun dahil edilmesini gerektirmeden tüm standart model parçacıkları tanımlamayı mümkün kılar.

Ana makale: Nedensel dinamik üçgenleme

İçinde, uzay-zaman manifoldu, nedensellik ilkesini dikkate alarak Planck düzeninin boyutlarının temel Öklid basitlerinden (üçgen, tetrahedron, pentakor) inşa edilmiştir. Makroskopik ölçekte dört boyutluluk ve sözde Öklid uzay-zamanı onda varsayılmaz, ancak teorinin bir sonucudur.

Ayrıca bakınız

notlar

Edebiyat

Vizgin V.P. Göreli yerçekimi teorisi (kökenler ve oluşum, 1900-1915). - M.: Nauka, 1981. - 352c.
Vizgin V.P. Yirminci yüzyılın 1. üçte birinde birleşik teoriler. - M.: Nauka, 1985. - 304c.
Ivanenko D.D., Sardanashvili G.A. Yerçekimi. 3. baskı - M.: URSS, 2008. - 200s.
Mizner C., Thorne K., Wheeler J. Yerçekimi. - M.: Mir, 1977.
Diken K. Kara delikler ve zamanın kıvrımları. Einstein'ın cüretkar mirası. - M.: Devlet fizik ve matematik literatürü yayınevi, 2009.

Bağlantılar

Evrensel çekim yasası veya "Ay neden Dünya'ya düşmüyor?" - Kompleks hakkında
Yerçekimi Sorunları (BBC Belgeseli, Video)
Dünya ve Yerçekimi; Göreceli yerçekimi teorisi (TV şovları Gordon "Diyaloglar", video)

Standart Yerçekimi Teorileri
yerçekimi teorileri