Este artigo se concentrará na história da descoberta da lei da gravitação universal. Aqui vamos conhecer as informações biográficas da vida do cientista que descobriu esse dogma físico, considerar suas principais disposições, a relação com a gravidade quântica, o curso do desenvolvimento e muito mais.
Gênio
Sir Isaac Newton é um cientista da Inglaterra. Ao mesmo tempo, ele dedicou muita atenção e esforço a ciências como física e matemática, e também trouxe muitas coisas novas para a mecânica e a astronomia. Ele é legitimamente considerado um dos primeiros fundadores da física em seu modelo clássico. É autor da obra fundamental "Princípios Matemáticos da Filosofia Natural", onde apresentou informações sobre as três leis da mecânica e a lei da gravitação universal. Isaac Newton lançou as bases da mecânica clássica com esses trabalhos. Ele desenvolveu o cálculo do tipo diferencial e integral, teoria da luz. Ele também fez grandes contribuições para a óptica física.e desenvolveu muitas outras teorias em física e matemática.
Lei
A lei da gravitação universal e a história de sua descoberta datam de 1666. Sua forma clássica é uma lei que descreve a interação do tipo gravitacional, que não vai além do arcabouço da mecânica.
Sua essência era que o indicador da força F da atração gravitacional que surge entre 2 corpos ou pontos de matéria m1 e m2, separados um do outro por uma certa distância r, é proporcional a ambos os indicadores de massa e tem um proporcionalidade inversa ao quadrado das distâncias entre os corpos:
F=G, onde G denota a constante gravitacional igual a 6, 67408(31)•10-11 m3 / kgf2.
Gravidade de Newton
Antes de considerar a história da descoberta da lei da gravitação universal, vamos dar uma olhada em suas características gerais.
Na teoria criada por Newton, todos os corpos de grande massa devem gerar um campo especial ao seu redor, que atrai outros objetos para si. É chamado de campo gravitacional e tem potencial.
Um corpo com simetria esférica forma um campo fora de si, semelhante ao criado por um ponto material de mesma massa localizado no centro do corpo.
A direção da trajetória de tal ponto no campo gravitacional, criado por um corpo de massa muito maior, obedece à lei de Kepler. Objetos do universo, como, por exemplo,planeta ou cometa, também obedeça a ele, movendo-se em uma elipse ou hipérbole. A contabilização da distorção que outros corpos massivos criam é levada em consideração usando as provisões da teoria da perturbação.
Analisando a precisão
Depois que Newton descobriu a lei da gravitação universal, ela teve que ser testada e provada muitas vezes. Para isso, foram feitos vários cálculos e observações. Tendo chegado a acordo com suas disposições e procedendo da precisão de seu indicador, a forma experimental de estimativa serve como uma confirmação clara do GR. Medidas de interações quadrupolares de um corpo que gira, mas suas antenas permanecem estacionárias, nos mostram que o processo de aumento de δ depende do potencial r -(1+δ), a uma distância de vários metros e está localizado no limite (2, 1±6, 2)•10-3. Uma série de outras confirmações práticas permitiram que essa lei fosse estabelecida e assumisse uma forma única, sem modificações. Em 2007, esse dogma foi revisto a uma distância inferior a um centímetro (55 mícrons-9,59 mm). Levando em conta os erros experimentais, os cientistas examinaram o alcance da distância e não encontraram desvios óbvios nesta lei.
A observação da órbita da Lua em relação à Terra também confirmou sua validade.
espaço euclidiano
A teoria clássica da gravidade de Newton está ligada ao espaço euclidiano. A igualdade real com uma precisão suficientemente alta (10-9) das medidas de distância no denominador da igualdade discutida acima nos mostra a base euclidiana do espaço da mecânica newtoniana, com três forma física tridimensional. NOa tal ponto da matéria, a área de uma superfície esférica é exatamente proporcional ao valor do quadrado de seu raio.
Dados do histórico
Vamos considerar um breve resumo da história da descoberta da lei da gravitação universal.
Ideias foram apresentadas por outros cientistas que viveram antes de Newton. Epicuro, Kepler, Descartes, Roberval, Gassendi, Huygens e outros visitaram reflexões sobre ele. Kepler sugeriu que a força gravitacional é inversamente proporcional à distância da estrela do Sol e tem distribuição apenas nos planos da eclíptica; segundo Descartes, era consequência da atividade de vórtices na espessura do éter. Houve uma série de suposições que continham um reflexo das suposições corretas sobre a dependência da distância.
Uma carta de Newton para Halley continha informações de que os predecessores do próprio Sir Isaac eram Hooke, Wren e Buyo Ismael. No entanto, ninguém antes dele conseguiu conectar claramente, usando métodos matemáticos, a lei da gravidade e o movimento planetário.
A história da descoberta da lei da gravitação universal está intimamente ligada à obra "Princípios Matemáticos da Filosofia Natural" (1687). Neste trabalho, Newton conseguiu derivar a lei em questão graças à lei empírica de Kepler, que já era conhecida naquela época. Ele nos mostra que:
- a forma de movimento de qualquer planeta visível indica a presença de uma força central;
- A força de atração do tipo central forma órbitas elípticas ou hiperbólicas.
Sobre a teoria de Newton
Revisar a breve história da descoberta da lei da gravitação universal também pode nos apontar para uma série de diferenças que a diferenciam das hipóteses anteriores. Newton estava envolvido não apenas na publicação da fórmula proposta do fenômeno em consideração, mas também propôs um modelo de tipo matemático de forma holística:
- provisão sobre a lei da gravidade;
- estatuto sobre a lei do movimento;
- sistemática de métodos de pesquisa matemática.
Esta tríade foi capaz de investigar com bastante precisão até os movimentos mais complexos dos objetos celestes, criando assim a base para a mecânica celeste. Até o início da atividade de Einstein neste modelo, não era necessária a presença de um conjunto fundamental de correções. Apenas o aparato matemático teve que ser melhorado significativamente.
Objeto para discussão
A lei descoberta e comprovada ao longo do século XVIII tornou-se um assunto bem conhecido de disputas ativas e verificações escrupulosas. No entanto, o século terminou com um acordo geral com seus postulados e declarações. Usando os cálculos da lei, foi possível determinar com precisão os caminhos do movimento dos corpos no céu. Uma verificação direta foi feita por Henry Cavendish em 1798. Ele fez isso usando uma balança do tipo torção com grande sensibilidade. Na história da descoberta da lei universal da gravitação, é necessário atribuir um lugar especial às interpretações introduzidas por Poisson. Ele desenvolveu o conceito de potencial gravitacional e a equação de Poisson, com a qual foi possível calcular estepotencial. Este tipo de modelo permitiu estudar o campo gravitacional na presença de uma distribuição arbitrária da matéria.
Houve muitas dificuldades na teoria de Newton. A principal delas poderia ser considerada a inexplicável ação de longo alcance. Era impossível responder com precisão à questão de como as forças de atração são enviadas através do vácuo a uma velocidade infinita.
"Evolução" da lei
Os próximos duzentos anos, e ainda mais, foram feitas tentativas por muitos físicos para propor várias maneiras de melhorar a teoria de Newton. Esses esforços terminaram em triunfo em 1915, a saber, a criação da Teoria Geral da Relatividade, que foi criada por Einstein. Ele foi capaz de superar todo o conjunto de dificuldades. De acordo com o princípio da correspondência, a teoria de Newton acabou por ser uma aproximação ao início do trabalho sobre uma teoria de forma mais geral, que pode ser aplicada sob certas condições:
- O potencial de natureza gravitacional não pode ser muito grande nos sistemas em estudo. O sistema solar é um exemplo de cumprimento de todas as regras para o movimento dos corpos celestes. O fenômeno relativista encontra-se em uma notável manifestação de deslocamento do periélio.
- A taxa de movimento neste grupo de sistemas é insignificante em comparação com a velocidade da luz.
Prova que em um campo gravitacional estacionário fraco, os cálculos GR tomam a forma de Newtonianos é a presença de um potencial escalar de gravitação em um campo estacionário comcaracterísticas de forças fracamente expressas, que são capazes de satisfazer as condições da equação de Poisson.
Escala Quanta
No entanto, na história, nem a descoberta científica da lei da gravitação universal, nem a Teoria da Relatividade Geral poderiam servir como a teoria gravitacional final, pois ambas não descrevem adequadamente os processos do tipo gravitacional sobre o quantum escala. Uma tentativa de criar uma teoria gravitacional quântica é uma das tarefas mais importantes da física moderna.
Do ponto de vista da gravidade quântica, a interação entre os objetos é criada pelo intercâmbio de grávitons virtuais. De acordo com o princípio da incerteza, o potencial energético dos grávitons virtuais é inversamente proporcional ao intervalo de tempo em que existiu, desde o ponto de emissão por um objeto até o momento em que foi absorvido por outro ponto.
Em vista disso, verifica-se que em uma pequena escala de distâncias, a interação de corpos acarreta a troca de grávitons do tipo virtual. Graças a essas considerações, é possível concluir a disposição sobre a lei do potencial de Newton e sua dependência de acordo com a recíproca da proporcionalidade em relação à distância. A analogia entre as leis de Coulomb e Newton é explicada pelo fato de que o peso dos grávitons é igual a zero. O peso dos fótons tem o mesmo significado.
Deception
No currículo escolar, a resposta a uma pergunta da história, comoNewton descobriu a lei da gravitação universal, é a história de uma maçã caindo. Segundo esta lenda, caiu na cabeça de um cientista. No entanto, este é um equívoco generalizado e, de fato, tudo foi possível sem um caso semelhante de um possível ferimento na cabeça. O próprio Newton às vezes confirmou esse mito, mas, na realidade, a lei não foi uma descoberta espontânea e não surgiu em uma explosão de percepção momentânea. Como foi escrito acima, foi desenvolvido por muito tempo e foi apresentado pela primeira vez nos trabalhos sobre os "Princípios da Matemática", que apareceram em exposição pública em 1687.
