Artikel ini akan fokus pada sejarah penemuan hukum gravitasi universal. Di sini kita akan berkenalan dengan informasi biografis dari kehidupan ilmuwan yang menemukan dogma fisik ini, mempertimbangkan ketentuan utamanya, hubungannya dengan gravitasi kuantum, jalannya perkembangan, dan banyak lagi.
Jenius
Sir Isaac Newton adalah seorang ilmuwan dari Inggris. Pada suatu waktu, ia mencurahkan banyak perhatian dan upaya untuk ilmu-ilmu seperti fisika dan matematika, dan juga membawa banyak hal baru untuk mekanika dan astronomi. Dia dianggap sebagai salah satu pendiri fisika pertama dalam model klasiknya. Dia adalah penulis karya fundamental "Prinsip Matematika Filsafat Alam", di mana dia menyajikan informasi tentang tiga hukum mekanika dan hukum gravitasi universal. Isaac Newton meletakkan dasar-dasar mekanika klasik dengan karya-karya ini. Dia mengembangkan kalkulus tipe diferensial dan integral, teori cahaya. Dia juga membuat kontribusi besar untuk optik fisik.dan mengembangkan banyak teori lain dalam fisika dan matematika.
Hukum
Hukum gravitasi universal dan sejarah penemuannya dimulai pada tahun 1666. Bentuk klasiknya adalah hukum yang menjelaskan interaksi tipe gravitasi, yang tidak melampaui kerangka mekanik.
Intinya adalah bahwa indikator gaya F dari tarikan gravitasi yang timbul antara 2 benda atau titik materi m1 dan m2, terpisah satu sama lain dengan jarak tertentu r, sebanding dengan kedua indikator massa dan memiliki proporsionalitas terbalik dengan jarak kuadrat antara benda:
F=G, di mana G menyatakan konstanta gravitasi sama dengan 6, 67408(31)•10-11 m3 / kgf2.
Gravitasi Newton
Sebelum mempertimbangkan sejarah penemuan hukum gravitasi universal, mari kita lihat lebih dekat ciri-ciri umumnya.
Dalam teori yang dibuat oleh Newton, semua benda dengan massa besar harus menghasilkan medan khusus di sekitarnya, yang menarik benda lain ke dirinya sendiri. Ini disebut medan gravitasi, dan memiliki potensi.
Sebuah benda dengan simetri bola membentuk bidang di luar dirinya, mirip dengan yang dibuat oleh titik material dengan massa yang sama yang terletak di tengah benda.
Arah lintasan titik seperti itu di medan gravitasi, yang diciptakan oleh benda dengan massa yang jauh lebih besar, mematuhi hukum Kepler. Objek alam semesta, seperti, misalnya,planet atau komet, juga mematuhinya, bergerak dalam bentuk elips atau hiperbola. Perhitungan distorsi yang dibuat oleh benda masif lainnya diperhitungkan menggunakan ketentuan teori gangguan.
Menganalisis akurasi
Setelah Newton menemukan hukum gravitasi universal, hukum itu harus diuji dan dibuktikan berkali-kali. Untuk ini, sejumlah perhitungan dan pengamatan dilakukan. Setelah mencapai kesepakatan dengan ketentuannya dan melanjutkan dari keakuratan indikatornya, bentuk estimasi eksperimental berfungsi sebagai konfirmasi yang jelas dari GR. Pengukuran interaksi kuadrupol dari sebuah benda yang berputar, tetapi antenanya tetap diam, menunjukkan kepada kita bahwa proses peningkatan bergantung pada potensial r -(1+δ), pada jarak beberapa meter dan terletak di batas (2, 1±6, 2)•10-3. Sejumlah konfirmasi praktis lainnya memungkinkan undang-undang ini ditetapkan dan mengambil bentuk tunggal, tanpa modifikasi apa pun. Pada tahun 2007, dogma ini diperiksa ulang pada jarak kurang dari satu sentimeter (55 mikron-9,59 mm). Dengan mempertimbangkan kesalahan eksperimental, para ilmuwan memeriksa jarak dan tidak menemukan penyimpangan yang jelas dalam hukum ini.
Pengamatan orbit Bulan dalam kaitannya dengan Bumi juga mengkonfirmasi validitasnya.
ruang Euclidean
Teori gravitasi klasik Newton terkait dengan ruang Euclidean. Persamaan sebenarnya dengan akurasi yang cukup tinggi (10-9) dari ukuran jarak dalam penyebut persamaan yang dibahas di atas menunjukkan kepada kita dasar Euclidean dari ruang mekanika Newton, dengan tiga -dimensi bentuk fisik. PADAke titik materi seperti itu, luas permukaan bola persis sebanding dengan nilai kuadrat jari-jarinya.
Data dari riwayat
Mari kita simak rangkuman singkat sejarah penemuan hukum gravitasi universal.
Ide dikemukakan oleh ilmuwan lain yang hidup sebelum Newton. Epicurus, Kepler, Descartes, Roberval, Gassendi, Huygens dan lain-lain mengunjungi refleksi di atasnya. Kepler menyarankan bahwa gaya gravitasi berbanding terbalik dengan jarak dari bintang Matahari dan hanya memiliki distribusi di bidang ekliptika; menurut Descartes, itu adalah konsekuensi dari aktivitas vortisitas dalam ketebalan eter. Ada sederet tebakan yang berisi refleksi tebakan yang benar tentang ketergantungan jarak.
Sebuah surat dari Newton untuk Halley berisi informasi bahwa pendahulu Sir Isaac sendiri adalah Hooke, Wren dan Buyo Ismael. Namun, tidak seorang pun sebelum dia berhasil dengan jelas, menggunakan metode matematika, menghubungkan hukum gravitasi dan gerakan planet.
Sejarah penemuan hukum gravitasi universal erat kaitannya dengan karya "Prinsip Matematika Filsafat Alam" (1687). Dalam karya ini, Newton dapat menurunkan hukum tersebut berkat hukum empiris Kepler, yang sudah diketahui pada saat itu. Dia menunjukkan kepada kita bahwa:
- bentuk pergerakan planet yang terlihat menunjukkan adanya gaya pusat;
- Gaya tarik-menarik tipe pusat membentuk orbit elips atau hiperbolik.
Tentang teori Newton
Meninjau sejarah singkat penemuan hukum gravitasi universal juga dapat mengarahkan kita pada sejumlah perbedaan yang membedakannya dari hipotesis sebelumnya. Newton terlibat tidak hanya dalam publikasi rumus yang diusulkan dari fenomena yang sedang dipertimbangkan, tetapi juga mengusulkan model tipe matematika dalam bentuk holistik:
- ketentuan hukum gravitasi;
- status tentang hukum gerak;
- sistematika metode penelitian matematika.
Tiga serangkai ini mampu menyelidiki dengan cukup akurat bahkan gerakan benda langit yang paling kompleks, sehingga menciptakan dasar untuk mekanika langit. Hingga awal aktivitas Einstein dalam model ini, keberadaan seperangkat koreksi fundamental tidak diperlukan. Hanya perangkat matematika yang harus ditingkatkan secara signifikan.
Objek diskusi
Hukum yang ditemukan dan terbukti sepanjang abad kedelapan belas menjadi subjek yang terkenal dari perselisihan aktif dan pemeriksaan yang cermat. Namun, abad itu berakhir dengan kesepakatan umum dengan postulat dan pernyataannya. Dengan menggunakan perhitungan hukum, adalah mungkin untuk secara akurat menentukan jalur pergerakan tubuh di surga. Pengecekan langsung dilakukan oleh Henry Cavendish pada tahun 1798. Dia melakukan ini menggunakan keseimbangan tipe torsi dengan sensitivitas tinggi. Dalam sejarah penemuan hukum gravitasi universal, perlu untuk mengalokasikan tempat khusus untuk interpretasi yang diperkenalkan oleh Poisson. Dia mengembangkan konsep potensial gravitasi dan persamaan Poisson, yang memungkinkan untuk menghitung inipotensi. Jenis model ini memungkinkan untuk mempelajari medan gravitasi dengan adanya distribusi materi yang berubah-ubah.
Ada banyak kesulitan dalam teori Newton. Yang utama dapat dianggap sebagai tindakan jarak jauh yang tidak dapat dijelaskan. Tidak mungkin menjawab pertanyaan secara akurat tentang bagaimana gaya tarik-menarik dikirim melalui ruang hampa dengan kecepatan tak terbatas.
"Evolusi" hukum
Dua ratus tahun berikutnya, dan bahkan lebih, banyak fisikawan mencoba mengusulkan berbagai cara untuk meningkatkan teori Newton. Upaya tersebut berakhir dengan kemenangan pada tahun 1915, yaitu terciptanya Teori Relativitas Umum yang diciptakan oleh Einstein. Dia mampu mengatasi seluruh rangkaian kesulitan. Sesuai dengan prinsip korespondensi, teori Newton ternyata merupakan aproksimasi awal kerja suatu teori dalam bentuk yang lebih umum, yang dapat diterapkan dalam kondisi tertentu:
- Potensi sifat gravitasi tidak boleh terlalu besar dalam sistem yang diteliti. Tata surya adalah contoh kepatuhan dengan semua aturan untuk pergerakan benda langit. Fenomena relativistik menemukan dirinya dalam manifestasi nyata dari pergeseran perihelion.
- Laju pergerakan dalam kelompok sistem ini dapat diabaikan dibandingkan dengan kecepatan cahaya.
Bukti bahwa dalam medan gravitasi stasioner lemah, perhitungan GR mengambil bentuk Newtonian adalah adanya potensi skalar gravitasi dalam medan stasioner dengankarakteristik gaya yang dinyatakan dengan lemah, yang dapat memenuhi kondisi persamaan Poisson.
Skala Kuanta
Namun, dalam sejarah, baik penemuan ilmiah hukum gravitasi universal, maupun Teori Relativitas Umum tidak dapat berfungsi sebagai teori gravitasi terakhir, karena keduanya tidak cukup menggambarkan proses tipe gravitasi pada kuantum skala. Upaya untuk menciptakan teori gravitasi kuantum adalah salah satu tugas terpenting fisika modern.
Dari sudut pandang gravitasi kuantum, interaksi antara objek diciptakan oleh pertukaran graviton virtual. Sesuai dengan prinsip ketidakpastian, potensi energi graviton maya berbanding terbalik dengan selang waktu keberadaannya, dari titik emisi oleh satu benda ke titik waktu penyerapannya oleh titik lain.
Mengingat hal ini, ternyata pada skala jarak yang kecil, interaksi benda memerlukan pertukaran graviton tipe virtual. Berkat pertimbangan-pertimbangan ini, dimungkinkan untuk menyimpulkan ketentuan tentang hukum potensial Newton dan ketergantungannya sesuai dengan timbal balik proporsionalitas terhadap jarak. Analogi antara hukum Coulomb dan Newton dijelaskan oleh fakta bahwa berat graviton sama dengan nol. Berat foton memiliki arti yang sama.
Penipuan
Dalam kurikulum sekolah, jawaban atas pertanyaan dari sejarah, bagaimanaNewton menemukan hukum gravitasi universal, adalah kisah buah apel yang jatuh. Menurut legenda ini, itu jatuh di kepala seorang ilmuwan. Namun, ini adalah kesalahpahaman yang tersebar luas, dan pada kenyataannya, semuanya dapat dilakukan tanpa kemungkinan cedera kepala serupa. Newton sendiri terkadang membenarkan mitos ini, tetapi pada kenyataannya hukum bukanlah penemuan spontan dan tidak datang dalam semburan wawasan sesaat. Seperti yang tertulis di atas, itu dikembangkan untuk waktu yang lama dan disajikan untuk pertama kalinya dalam karya "Principles of Mathematics", yang muncul di layar publik pada tahun 1687.
