Я вирішив у міру сил та можливостей докладніше зупинитися на освітленні наукової спадщиниакадеміка Миколи Вікторовича Левашова, бо бачу, що його роботи сьогодні ще не мають того попиту, яким вони мали б користуватися в суспільстві справді вільних і розумних людей. Люди ще не розуміютьцінності та важливості його книг та статей, тому що не здогадуються про ступінь обману, в якому ми живемо останні кілька століть; не розуміють, що відомості про природу, які ми вважаємо звичними і тому дійсними, є хибними на 100%; і нав'язані вони нам навмисно, щоб приховати правду і не дати нам розвиватися у правильному напрямку.
Закон загального тяжіння
А навіщо нам розбиратися із цією гравітацією? Хіба ми про неї чогось ще не знаємо. Ну що ви! Ми вже дуже багато знаємо про гравітацію! Наприклад, Вікіпедія люб'язно повідомляє нам, що « Гравітація (тяжіння, всесвітнє, тяжіння) (Від латів. Gravitas – «тяжкість») – універсальна фундаментальна взаємодія між усіма матеріальними тілами. У наближенні малих швидкостей і слабкого гравітаційного взаємодії описується теорією тяжіння Ньютона, у випадку описується загальної теорією відносності Ейнштейна…»Тобто. простіше кажучи, ця Інтернет-бовтанка повідомляє, що гравітація – це взаємодія між усіма матеріальними тілами, а ще простіше кажучи – взаємне тяжінняматеріальних тіл одне до одного.
Появі такої думки ми зобов'язані тов. Ісааку Ньютону, якому приписують відкриття 1687 року «Закону загального тяжіння», За яким всі тіла нібито притягуються один до одного пропорційно їх масам і обернено пропорційно квадрату відстані між ними. Тішить вже те, що тов. Ісаак Ньютон описаний у Педії, як високоосвічений вчений, на відміну від тов. , якому приписують відкриття електрики…
Цікаво поглянути на розмірність «Сили тяжіння» або «Сили тяжіння», що випливає із тов. Ісаака Ньютона, що має такий вигляд: F =m 1 *m 2 /r 2
У чисельнику стоїть твір мас двох тіл. Це дає розмірність «кілограми у квадраті» – кг 2. У знаменнику стоїть «відстань» у квадраті, тобто. метри у квадраті – м 2. Але ж сила вимірюється не в дивних кг 2/м 2, а не менш дивних кг*м/с 2! Виходить нестиковочка. Щоб її прибрати, «вчені» вигадали коефіцієнт, т.зв. «гравітаційну постійну» G , рівну приблизно 6,67545×10 −11 м³/(кг·с²). Якщо тепер все перемножити, отримаємо правильну розмірність «Сили тяжіння» кг*м/с 2, і ось ця абракадабра носить у фізиці назву «Ньютон», тобто. сила у сьогоднішній фізиці вимірюється в «».
А цікаво: який фізичний сенсмає коефіцієнт G , для чогось зменшуючий результат у 600 мільярдів разів? Жодного! "Вчені" назвали його "коефіцієнтом пропорційності". А ввели його для припасуваннярозмірності та результату під найбільш бажаний! Ось така у нас наука на сьогоднішній день… Треба зазначити, що для заплутування вчених та приховування протиріч у фізиці кілька разів змінювалися системи вимірювань – т.зв. "системи одиниць". Ось назви деяких із них, що змінювали один одного, у міру виникнення необхідності створення чергових маскувань: МТС, МКГСС, СГС, СІ.
Цікаво було б спитати у тов. Ісака: а як він здогадавсяЩо існує природний процес притягування тіл один до одного? Як він здогадався, що «Сила тяжіння» пропорційна саме добутку мас двох тіл, а не їх сумі чи різниці? Яким чиномвін так вдало збагнув, що ця Сила обернено пропорційна саме квадрату відстані між тілами, а не кубу, подвоєнню чи дробовому ступеню? Звідкиу тов. з'явилися такі незрозумілі припущення 350 років тому? Адже жодних дослідів у цій галузі він не проводив! І, якщо вірити традиційній версії історії, у ті часи навіть лінійки були ще не зовсім рівні, а тут така незрозуміла, просто фантастична прозорливість! Звідки?
Так нізвідки! Тов. Ісаак ні про що таке не здогадувався і нічого подібного не досліджував і не відкривав. Чому? Тому що насправді фізичного процесу тяжіння тіл»друг до друга не існує,і, відповідно, не існує й Закону, який би описував цей процес (це нижче буде доведено); Насправді тов. Ньютону в нашому невиразному, просто приписаливідкриття закону «Всесвітнього тяжіння», принагідно нагородивши його званням «одного із творців класичної фізики»; так само, як свого часу приписали тов. Бене Франкліну, який мав 2 класиосвіти. У «Середньовічній Європі» і не таке бувало: там не тільки з науками, а й просто з життям було велике напруження…
Але, на наше щастя, наприкінці минулого століття, російський вчений Микола Левашов написав кілька книг, у яких дав «алфавіт та граматику» неспотворених знань; повернув землянам знищену раніше наукову парадигму, за допомогою якої легко пояснивмайже всі «нерозв'язні» загадки земної природи; пояснив основи будови Світобудови; показав, за яких умов на всіх планетах, на яких з'являються необхідні та достатні умови, виникає Життя- Жива матерія. Пояснив, яка саме матерія може вважатися живою, і який фізичний сенсприродного процесу під назвою « життя». Далі пояснив, коли і за яких умов «жива матерія» знаходить Розум, тобто. усвідомлює своє існування – стає розумною. Микола Вікторович Левашовпередав людям у своїх книгах, і фільмах дуже багато неспотворених знань. У тому числі він пояснив і що таке «гравітація», Звідки вона береться, як діє, який насправді її фізичний зміст. Найбільше про це написано у книгах та . А тепер розберемося із «Законом всесвітнього тяжіння»…
«Закон всесвітнього тяжіння» – вигадка!
Чому я так сміливо та впевнено критикую фізику, «відкриття» тов. Ісаака Ньютона та сам «великий» «Закон всесвітнього тяжіння»? Та тому, що цей «Закон» – вигадка! Обман! Фікція! Афера всесвітнього масштабу, щоб відвести земну науку в безвихідь! Така ж афера з тією ж метою, як і горезвісна «Теорія відносності» тов. Ейнштейн.
Докази?Будьте ласкаві, ось вони: дуже точні, суворі та переконливі. Їх чудово описав автор О.Х. Сільський у своїй чудовій статті. Зважаючи на те, що стаття досить об'ємна, я наведу тут дуже короткий варіант деяких доказів хибності «Закону всесвітнього тяжіння», а громадяни, які цікавляться подробицями, решту дочитають самі.
1. У нашій Сонячній системігравітацію мають тільки планети і Місяць – супутник Землі. Супутники ж решти планет, а їх більше шести десятків, гравітації не мають! Ця інформація абсолютно відкрита, але не афішується «вченим» людом, тому що незрозуміла з погляду їхньої «науки». Тобто. б о Більшість об'єктів нашої Сонячної системи гравітацією не мають – не притягуються один до одного! І це повністю спростовує «Закон загального тяжіння».
2. Досвід Генрі Кавендішапо притягуванню масивних болванок один до одного вважається незаперечним доказом наявності тяжіння між тілами. Однак, незважаючи на його простоту, цей досвід ніде відкрито не відтворюється. Мабуть тому, що він не дає того ефекту, про який колись оголосили деякі люди. Тобто. сьогодні, за можливості суворої перевірки, досвід не показує жодного тяжіння між тілами!
3. Виведення штучного супутникана орбіту навколо астероїда. У середині лютого 2000 року американці підігнали космічний зонд NEARдосить близько до астероїду Ерос, Вирівняли швидкості і стали чекати захоплення зонда тяжінням Ероса, тобто. коли супутник м'яко притягнеться тяжінням астероїда.
Але перше побачення чомусь не склалося. Друга і наступні спроби віддатися Еросу мали такий самий ефект: Ерос не захотів притягнути до себе американський зонд. NEAR, а без підробітку двигуном, зонд поблизу Ероса не тримався. . Це космічне побачення так і скінчилося нічим. Тобто. ніякого тяжінняміж зондом із масою 805 кг та астероїдом масою більше 6 трильйонівтонн виявити не вдалося.
Тут не можна не відзначити нічим не зрозумілу завзятість американців з НАСА, адже російський учений Микола Левашов, проживаючи в той час у США, які він тоді вважав цілком нормальною країною, написав, переклав на англійську мову та видав у 1994 році свою знамениту книгу, в якій «на пальцях» пояснив усе, що потрібно було знати фахівцям із НАСА, щоб їхній зонд NEARне бовтався марною залізкою в Космосі, а приніс хоч якусь користь суспільству. Але, мабуть, непомірна зарозумілість зіграла свій жарт з тамтешніми «вченими».
4. Наступну спробуповторити еротичний експеримент з астероїдом взялися японці. Вони обрали астероїд під назвою Ітокава, і направили 9 травня 2003 року до нього зонд під назвою («Сокіл»). У вересні 2005 року зонд наблизився до астероїда на відстань 20 км.
Враховуючи досвід «тупих американців», розумні японці свій зонд оснастили кількома двигунами та автономною системою ближньої навігації з лазерними далекомірами, тож він міг зближуватися з астероїдом і рухатися біля нього автоматично, без участі наземних операторів. Першим номером цієї програми виявився комедійний трюк з висадкою невеликого дослідницького робота на поверхню астероїда. Зонд знизився на розрахункову висоту і акуратно скинув робота, який повинен був повільно і плавно впасти на поверхню. Але... не впав. Повільно та плавно його понесло кудись вдалину від астероїда. Там і зник безвісти… Наступним номером програми виявився, знову ж таки, комедійний трюк із короткочасною посадкою зонда на поверхню «для взяття проби ґрунту». Комедійним він вийшов тому, що, для забезпечення найкращої роботи лазерних далекомірів, на поверхню астероїда був скинутий шар-маркер, що відбиває. На цій кулі теж движків не було і… коротше, на належному місці кулі не виявилося… Тож чи сів японський «Сокіл» на Ітокаву, і що він на ній робив, якщо сів, – науці невідомо…» Висновок: японська дива Хаябуса не змогла виявити ніякого тяжінняміж зондом масою 510 кг та астероїдом масою 35 000 тонн.
Окремо хочеться помітити, що вичерпне пояснення природи гравітації. Микола Левашовдав у своїй книзі, яку вперше видав у 2002 році – майже за півтора роки до старту японського "Сокола". І, незважаючи на це, японські «вчені» пішли точно стопами своїх американських колег і ретельно повторили всі їхні помилки, включаючи посадку. Ось така цікава наступність «наукового мислення»…
5. Звідки беруться припливи?Дуже цікаве явище, що описується в літературі, м'яко кажучи, не зовсім коректне. «…Є підручники з фізики, де написано, які мають бути – у згоді із «законом всесвітнього тяжіння». А ще є підручники з океанографії, де написано, які вони, припливи, насправді.
Якщо закон всесвітнього тяжіння тут діє, і океанська вода притягується, зокрема, до Сонця та Місяця, то «фізична» та «океанографічна» картини припливів мають збігатися. То чи збігаються вони чи ні? Виявляється: сказати, що вони не збігаються, це ще нічого не сказати. Тому що «фізична» та «океанографічна» картини взагалі не мають між собою нічого спільного… Фактична картина приливних явищ настільки сильно відрізняється від теоретичної – і якісно, і кількісно – що на основі такої теорії передраховувати припливи неможливо. Та ніхто й не намагається це робити. Адже не божевільні. Роблять ось як: для кожного порту чи іншого пункту, який представляє інтерес, динаміку рівня океану моделюють сумою коливань з амплітудами та фазами, які знаходять чисто емпірично. А потім екстраполюють цю суму коливань уперед – ось вам і виходять передрахунки. Капітани судів задоволені – та й долоньки!..» Це все означає, що наші земні припливи теж не підкоряються"Закону всесвітнього тяжіння".
Що таке гравітація насправді
Справжню природу гравітації вперше в новітній історії виразно описав академік Микола Левашов у фундаментальній науковій праці. Щоб читач краще міг зрозуміти написане про гравітацію, дам невелике попереднє пояснення.
Простір навколо нас не порожній. Воно повністю заповнене безліччю різних матерій, які академік Н.В. Левашов назвав «першоматеріями». Раніше вчені все це буйство матерій називали «ефіром»і навіть отримали переконливі докази його існування (відомі досліди Дайтона Міллера, описані у статті Миколи Левашова «Теорія Всесвіту та об'єктивна реальність»). Сучасні «вчені» пішли набагато далі, і тепер вони «ефір»називають «темною матерією». Колосальний прогрес! Деякі матерії в «ефірі» взаємодіють між собою тією чи іншою мірою, деякі – ні. А якісь першоматерії починають взаємодіяти між собою, потрапляючи до змінених зовнішніх умов у тих чи інших викривленнях простору (неоднорідностях).
Викривлення простору з'являються внаслідок різних вибухів, у тому числі й «вибухів наднових». « При вибуху наднової виникають коливання мірності простору, аналогічні хвиль, які з'являються на поверхні води після кидка каменю. Маси матерії, викинуті під час вибуху, заповнюють ці неоднорідності мірності простору навколо зірки. З цих мас матерії починають утворюватися планети (і)…»
Тобто. планети утворюються не з космічного сміття, як чомусь стверджують сучасні «вчені», а синтезуються з матерії зірок та інших першоматерій, які починають взаємодіяти між собою у відповідних неоднорідностях простору та т.зв. «гібридні матерії». Ось із цих «гібридних матерій» утворюються і планети, і все інше у нашому просторі. Наша планета, так само, як і інші планети, є не просто «шматком каменю», а вельми непростою системою, що складається з декількох сфер, вкладених одна в одну (див. ). Найщільніша сфера називається «фізично щільним рівнем» – це видимий нами, т.зв. фізичний світ. Другаза щільністю сфера трохи більшого розміру – це т.зв. "Ефірний матеріальний рівень" планети. Третясфера - "астральний матеріальний рівень". Четвертасфера - "перший ментальний рівень" планети. П'ятасфера - "другий ментальний рівень" планети. І шостасфера - "третій ментальний рівень" планети.
Наша планета повинна розглядатися лише як сукупність цих шести сфер– шести матеріальних рівнів планети, вкладених одна в одну. Тільки в цьому випадку можна отримати повноцінне уявлення про будову та властивості планети та про процеси, що відбуваються в природі. Те, що ми поки що не в змозі спостерігати процеси, що відбуваються поза фізично щільною сферою нашої планети, свідчить не про те, що «там нічого немає», а лише про те, що нині наші органи почуттів не пристосовані природою для цього. І ще: наш Всесвіт, наша планета Земля і все інше в нашому Всесвіті утворено з семирізних видів першоматерій, що злилися в шістьгібридних матерій. І це не є ні божественним, ні унікальним явищем. Це просто якісна структура нашого Всесвіту, обумовлена властивостями неоднорідності, в якій вона утворилася.
Продовжимо: планети утворюються при злитті відповідних першоматерій у галузях неоднорідностей простору, що мають придатні для цього властивості та якості. Але в ці, як і в решту, області простору потрапляє величезна кількість першоматерій(вільних форм матерій) різних видів, що не взаємодіють або дуже слабо взаємодіють з гібридними матеріями. Потрапляючи в область неоднорідності, багато хто з цих першоматерій піддаються впливу цієї неоднорідності і спрямовуються до її центру, відповідно до градієнта (перепаду) простору. І, якщо в центрі цієї неоднорідності вже утворилася планета, то першатерії, рухаючись до центру неоднорідності (і центру планети), створюють собою спрямований потік, що створює т.зв. гравітаційне поле. І, відповідно, під гравітацієюнам з вами потрібно розуміти вплив спрямованого потоку першоматерій на все, що знаходиться на його шляху. Тобто, простіше кажучи, гравітація – це притисканняматеріальних об'єктів до поверхні планети потоком першаматерій.
Чи не правда, реальністьдуже відрізняється від вигаданого закону «взаємного тяжіння», нібито існуючого скрізь з нікому незрозумілої причини. Реальність набагато цікавіша, набагато складніша і набагато простіша, одночасно. Тому фізику реальних природних процесів зрозуміти набагато легше, ніж вигаданих. І використання реальних знань веде до реальних відкриттів та ефективного використання цих відкриттів, а не до висмоктаних з пальця.
Антигравітація
Як приклад сьогоднішньої наукової профанаціїможна коротко проаналізувати пояснення «вченими» того факту, що «промені світла викривляються поблизу великих мас», і тому ми можемо бачити те, що закрито нас зірками і планетами.
Дійсно, ми можемо спостерігати в Космосі об'єкти, приховані від нас іншими об'єктами, але це явище не має жодного відношення до мас об'єктів, тому що явища «всесвітнього» немає, тобто. ні зірки, ні планети НЕпритягують до себе ніякі промені і не викривляють їхню траєкторію! А чому ж тоді вони «викривляються»? На це питання є дуже проста та переконлива відповідь: промені не викривляються! Просто вони поширюються не прямою, як ми звикли розуміти, а відповідно до формою простору. Якщо ми розглядаємо промінь, що проходить біля великого космічного тіла, то треба мати на увазі, що промінь огинає це тіло, тому що змушений слідувати за викривленням простору, як по дорозі відповідної форми. І іншого шляху у променя просто не існує. Промінь не може не огинати це тіло, бо простір у цьому районі має таку викривлену форму… Невелика до сказаного.
Тепер, повертаючись до антигравітації, стає зрозуміло, чому Людству ніяк не вдається зловити цю неприємну «антигравітацію» або досягти хоч чогось із того, що показують нам по телевізору спритні функціонери фабрики мрій. Нас спеціально змушуютьвже більше сотні років майже всюди використовувати двигуни внутрішнього згоряння або реактивні двигуни, хоча вони дуже далекі від досконалості і за принципом дії, і за конструкцією, і за ефективністю. Нас спеціально змушуютьвидобувати , використовуючи різні генератори гігантських розмірів, а потім передавати цю енергію по проводах, де б обільша її частина розсіюєтьсяв просторі! Нас спеціально змушуютьжити життям нерозумних істот, тому ми не маємо жодних підстав для здивування тому, що в нас нічого розумного не виходить ні в науці, ні в техніці, ні в економіці, ні в медицині, ні в організації гідного життя соціуму.
Я зараз вам наведу кілька прикладів створення та використання антигравітації (вона ж левітація) у нашому житті. Але ці способи досягнення антигравітації, швидше за все, випадково виявлені. А для того, щоб свідомо створити дійсно корисний пристрій, який реалізує антигравітацію, потрібно пізнатиреальну природу явища гравітації, вивчитийого, проаналізувати та зрозумітивсю його суть! Тільки тоді можна створити щось розумне, ефективне і справді корисне суспільству.
Найпоширеніший у нас пристрій, що використовує антигравітацію, це повітряну кулькута численні його варіації. Якщо його наповнити теплим повітрям або газом, легшим, ніж атмосферна газова суміш, то кулька прагнутиме полетіти вгору, а не опуститися вниз. Цей ефект відомий людям дуже давно, але досі не має вичерпного пояснення– такого, яке вже не породжувало б нових питань.
Недовгий пошук у Ютюбі призвів до виявлення великої кількості відеороликів, де демонструються цілком реальні приклади антигравітації. Деякі з них я перерахую тут, щоб ви змогли переконатися, що антигравітація ( левітація) дійсно існує, але ... досі ніким з «вчених» не пояснена, мабуть, гордість не дозволяє…
Тлумачний словник російської. Д.М. Ушаков
тяжіння
тяжіння, мн. ні, пор.
Тяжіння; властива двом матеріальним тілам властивість притягувати один одного з силою, прямо пропорційною добутку їх мас і обернено пропорційною квадрату відстані між ними (фіз.). Земне тяжіння (сила, що притягує предмети до центру землі).
до когось. Потяг, прагнення (книжн.). Тяжіння до науки. Тяжіння до музики.
до когось. Потреба у зв'язку з ким-чим-н., Залежність від кого-чого-н. чи єдність із ким-чем-н. (Книжковий.). Економічне тяжіння околиць до центру.
Тлумачний словник російської. С.І.Ожегов, Н.Ю.Шведова.
тяжіння
Властивість всіх тіл притягувати одне одного тяжіння (спец.). Земне т. Закон всесвітнього тяжіння Ньютона.
перен., до когось. Потяг, прагнення до когось, потреба в чомусь. Т. до техніки. Випробовувати душевне т. до кому-н.
Новий тлумачно-словотвірний словник російської, Т. Ф. Єфремова.
тяжіння
Притаманна двом тілам властивість притягувати одне одного залежно від їхньої маси та відстані між ними; тяжіння.
Потяг, прагнення кому-л., чему-л.
Потреба у зв'язку з ким-л., чим-л.
розг. Тяжкі вплив кого-л., чого-л.
Енциклопедичний словник, 1998
тяжіння
ТЯГАННЯ (гравітація, гравітаційна взаємодія) універсальна взаємодія між будь-якими видами фізичної матерії (звичайною речовиною, будь-якими фізичними полями). Якщо ця взаємодія відносно слабка і тіла рухаються повільно в порівнянні зі швидкістю світла у вакуумі з, то справедливий всесвітнього тяжіння закон Ньютона. У разі сильних полів і швидкостей, порівнянних із c, необхідно користуватися створеною А. Ейнштейном загальною теорією відносності (ОТО), що є узагальненням ньютонівської теорії тяжіння на основі спеціальної теорії відносності. В основі ОТО лежить принцип еквівалентності локальної нерозрізненості сил тяжіння та сил інерції, що виникають при прискоренні системи відліку. Цей принцип проявляється в тому, що в заданому полі тяжіння тіла будь-якої маси та фізичної природи рухаються однаково за однакових початкових умов. Теорія Ейнштейна описує тяжіння як вплив фізичної матерії на геометричні властивості простору-часу (п.-ст.); своє чергу, ці властивості впливають рух матерії та інші фізичні процеси. У такому викривленому п.-ст. рух тіл "по інерції" (тобто за відсутності зовнішніх сил, крім гравітаційних) відбувається по геодезичним лініям, аналогічним прямим у невикривленому просторі, але ці лінії вже викривлені. У сильному полі тяжіння геометрія звичайного тривимірного простору виявляється неевклідовою, а час тече повільніше, ніж поза полем. Теорія Ейнштейна передбачає кінцеву швидкість зміни поля тяжіння, рівну швидкості світла у вакуумі (ця зміна переноситься у вигляді гравітаційних хвиль), можливість виникнення чорних дірок та ін. Експерименти підтверджують ефекти ОТО.
Тяжіння
гравітація, гравітаційна взаємодія, універсальна взаємодія між будь-якими видами матерії. Якщо це взаємодія щодо слабке і тіла рухаються повільно (проти швидкості світла), то справедливий закон всесвітнього тяжіння Ньютона. У випадку Т. описується створеної А. Эйнштейном загальної теорією відносності. Ця теорія описує Т. як вплив матерії на властивості простору та часу; у свою чергу, ці властивості простору-часу впливають на рух тіл та ін фізичні процеси. Таким чином, сучасна теорія Т. різко відрізняється від теорії інших видів взаємодії електромагнітного, сильного і слабкого. Теорія тяжіння НьютонаПерші висловлювання про Т. як загальну властивість тіл відносяться до античності. Так, Плутарх писав: «Місяць упав би на Землю як камінь, тільки-но знищилася б сила її польоту». У 16 та 17 ст. у Європі відродилися спроби доказу існування взаємного тяжіння тел. Засновник теоретичної астрономії І. Кеплер говорив, що "тяжкість є взаємне прагнення всіх тіл". Італійський фізик Дж. Бореллі намагався за допомогою Т. пояснити рух супутників Юпітера навколо планети. Однак науковий доказ існування всесвітнього Т. та математичне формулювання описуючого його закону стали можливі лише на основі відкритих І. Ньютоном законів механіки. Остаточне формулювання закону всесвітнього Т. було зроблено Ньютоном у головній його праці «Математичні початки натуральної філософії», що вийшов у 1687 році. Ньютона закон тяжіння свідчить, що дві будь-які матеріальні частинки з масами mА і mВ притягуються в напрямку один до одного з силою F, прямо пропорційною добутку мас і обернено пропорційною квадрату відстані r між ними: ═(
(Під матеріальними частинками тут розуміються будь-які тіла за умови, що їх лінійні розміри набагато менше відстані між ними; див. Матеріальна точка). Коефіцієнт пропорційності G називається постійною тяжіння Ньютона, або гравітаційною постійною. Чисельне значення G було визначено вперше англійським фізиком Г. Кавендішем (1798), який виміряв у лабораторії сили тяжіння між двома кулями. За сучасними даними, G = (6,673 ╠ 0,003)×10-8см3/г×сек2.
Слід наголосити, що сама форма закону Т. (1) (пропорційність сили масам і зворотна пропорційність квадрату відстані) перевірена з набагато більшою точністю, ніж точність визначення коефіцієнта G. Згідно із законом (1), сила Т. залежить тільки від положення частинок у даний момент часу, тобто гравітаційна взаємодія, поширюється миттєво. Інший важливою особливістю закону тяжіння Ньютона є той факт, що сила Т., з якою дане тіло А притягує інше тіло В, пропорційна масі тіла В. Але так як прискорення, яке отримує тіло В, згідно з другим законом механіки, обернено пропорційно його масі то прискорення, яке зазнає тіло В під впливом тяжіння тіла А, не залежить від маси тіла В. Це прискорення носить назву прискорення вільного падіння. (Докладніше значення цього факту обговорюється нижче.)
Для того щоб обчислити силу Т., що діє на цю частинку з боку багатьох ін. частинок (або від безперервного розподілу речовини в деякій області простору), треба векторно скласти сили, що діють з кожної частини (проінтегрувати у разі безперервного розподілу речовини). Таким чином, у ньютонівській теорії Т. справедливий принцип суперпозиції. Ньютон теоретично довів, що сила Т. між двома кулями кінцевих розмірів зі сферично симетричним розподілом речовини виражається також формулою (1), де mА і mВ - повні маси куль, а r - відстань між їх центрами.
При довільному розподілі речовини сила Т., що діє в даній точці на пробну частинку, може бути виражена як добуток маси цієї частки вектор g, званий напруженістю поля Т. в цій точці. Чим більша величина (модуль) вектора g, тим сильніше поле Т.
З закону Ньютона випливає, що поле Т. - потенційне поле, тобто його напруженість g може бути виражена як градієнт деякої скалярної величини j, що називається гравітаційним потенціалом:
g = ≈grad j. (
Так, потенціал поля Т. частинки маси може бути записаний у вигляді:
Якщо заданий довільний розподіл густини речовини у просторі, r = r(r), то теорія потенціалу дозволяє обчислити гравітаційний потенціал j цього розподілу, а отже, і напруженість гравітаційного поля g у всьому просторі. Потенціал j визначається як рішення Пуассона рівняння.
де D ≈ Лапласа оператор.
Гравітаційний потенціал будь-якого тіла або системи тіл може бути записаний у вигляді суми потенціалів частинок, що складають тіло або систему (принцип суперпозиції), тобто у вигляді інтеграла від виразів (3):
Інтегрування проводиться у всій масі тіла (чи системи тіл), r ≈ відстань елемента маси dm від точки, де обчислюється потенціал. Вираз (4a) є рішенням рівняння Пуассона (4). Потенціал ізольованого тіла чи системи тіл визначається, власне кажучи, неоднозначно. Приміром, до потенціалу можна додавати довільну константу. Якщо зажадати, щоб далеко від тіла чи системи, на нескінченності, потенціал дорівнював нулю, то потенціал визначається рішенням рівняння Пуассона однозначно як (4a).
Ньютонівська теорія Т. і ньютонівська механіка стали найбільшим досягненням природознавства. Вони дозволяють описати з великою точністю широке коло явищ, зокрема рух природних і штучних тіл у Сонячній системі, руху на ін. системах небесних тіл: у подвійних зірках, у зоряних скупченнях, у галактиках. На основі теорії тяжіння Ньютона було передбачено існування невідомої раніше планети Нептун і супутника Сіріуса і зроблено багато ін. передбачення, що згодом блискуче підтвердилися. У сучасній астрономії закон тяжіння Ньютона є фундаментом, на основі якого обчислюються рухи та будова небесних тіл, їхня еволюція, визначаються маси небесних тіл. Точне визначення гравітаційного поля Землі дозволяє встановити розподіл мас під поверхнею (гравіметрична розвідка) і, отже, безпосередньо вирішувати важливі прикладні завдання. Однак у деяких випадках, коли поля Т. стають досить сильними, а швидкості руху тіл у цих полях не малі в порівнянні зі швидкістю світла, Т. вже не може бути описано законом Ньютона.
Необхідність узагальнення закону тяжіння НьютонаТеорія Ньютона передбачає миттєве поширення Т. і тому не може бути узгоджена зі спеціальною теорією відносності (див. Відносності теорія), яка стверджує, що ніяка взаємодія не може поширюватися зі швидкістю, що перевищує швидкість світла у вакуумі. Неважко знайти умови, що обмежують застосовність ньютонівської теорії Т. Так як ця теорія не узгоджується зі спеціальною теорією відносності, то її не можна застосовувати в тих випадках, коли гравітаційні поля настільки сильні, що розганяють тіла, що рухаються в них, до швидкості порядку швидкості світла с. Швидкість, до якої розганяється тіло, що вільно падає з нескінченності (передбачається, що там воно мало малу швидкість) до деякої точки, дорівнює по порядку величини кореню квадратному з модуля гравітаційного потенціалу j в цій точці (на нескінченності j вважається рівним нулю). Таким чином, теорію Ньютона можна застосовувати лише в тому випадку, якщо
|j|<< c2. (
У полях Т. звичайних небесних тіл ця умова виконується: так, на поверхні Сонця |j|/c2» 4×10-6, але в поверхні білих карликів ≈ близько 10-3.
Крім того, ньютонівська теорія не застосовна і до розрахунку руху частинок навіть у слабкому полі Т., що задовольняє умові (5), якщо частинки, що пролітають поблизу масивних тіл, вже далеко від цих тіл мали швидкість, порівнянну зі швидкістю світла. Зокрема, теорія Ньютона не застосовна для розрахунку траєкторії світла в полі Т. Нарешті, теорія Ньютона не застосовна при розрахунках змінного поля Т., створюваного тілами, що рухаються (наприклад, подвійними зірками) на відстанях r > l = сt, де t ≈ характерний час системі (наприклад, період звернення до системи подвійної зірки). Дійсно, згідно з ньютонівською теорією, поле Т. на будь-якій відстані від системи визначається формулою (4a), тобто положенням мас у той же момент часу, в який визначається поле. Це означає, що при русі тіл у системі зміни гравітаційного поля, пов'язані з переміщенням тіл, миттєво передаються на будь-яку відстань r. Але, відповідно до спеціальної теорії відносності, зміна поля, що відбувається за час t, не може поширюватися зі швидкістю, більшою за с.
Узагальнення теорії Т. на основі спеціальної теорії відносності було зроблено А. Ейнштейном в 1915-16. Нова теорія була названа її творцем загальною теорією відносності.
Принцип еквівалентностіНайважливішою особливістю поля Т., відомої в ньютонівській теорії та покладеної Ейнштейном в основу його нової теорії, є те, що Т. абсолютно однаково діє на різні тіла, повідомляючи їм однакові прискорення незалежно від їхньої маси, хімічного складу та ін. Так, на поверхні Землі всі тіла падають під впливом її поля Т. з однаковим прискоренням - прискоренням вільного падіння. Цей факт був встановлений досвідченим шляхом ще Г. Галілеєм і може бути сформульований як принцип суворої пропорційності гравітаційної, або важкої маси mT, що визначає взаємодію тіла з полем Т. і входить до закону (1), і інертної маси mІ, що визначає опір тіла діючої на нього силі і входить до другого закону механіки Ньютона (див. Ньютона закони механіки). Справді, рівняння руху тіла на полі Т. записується як:
mІа = F = mTg, (
де а ≈ прискорення, яке набуває тіло під дією напруженості гравітаційного поля g. Якщо mІ пропорційна mТі коефіцієнт пропорційності однаковий для будь-яких тіл, то можна вибрати одиниці виміру так, що цей коефіцієнт дорівнюватиме одиниці, mІ = mТ; тоді вони скорочуються в рівнянні (6), і прискорення а не залежить від маси і дорівнює напруженості g поля Т., а = g, відповідно до закону Галілея. (Про сучасне досвідчене підтвердження цього фундаментального факту див. нижче.)
Таким чином, тіла різної маси та природи рухаються у заданому полі Т. абсолютно однаково, якщо їх початкові швидкості були однаковими. Цей факт показує глибоку аналогію між рухом тіл у полі Т. і рухом тіл без Т., але щодо прискореної системи відліку. Так, без Т. тіла різної маси рухаються по інерції прямолінійно і рівномірно. Якщо спостерігати ці тіла, наприклад, з кабіни космічного корабля, який рухається поза полів Т. з постійним прискоренням за рахунок роботи двигуна, то, природно, по відношенню до кабіни всі тіла рухатимуться з постійним прискоренням, рівним за величиною і протилежним до прискорення. корабля. Рух тіл буде таким же, як падіння з однаковим прискоренням у постійному однорідному полі Т. стоїть на поверхні Землі. Отже, сили інерції у прискореній системі відліку (пов'язані з космічним кораблем) еквівалентні гравітаційному полю. Цей факт виражається принципом еквівалентності Ейнштейна. Відповідно до цього принципу, можна здійснити і процедуру зворотну описаної вище імітації поля Т. прискореною системою відліку, а саме, можна «знищити» в даній точці справжнє гравітаційне поле введенням системи відліку, що рухається з прискоренням вільного падіння. Дійсно, добре відомо, що в кабіні космічного корабля, що вільно (з вимкненими двигунами) рухається навколо Землі в її полі Т., настає стан невагомості - не виявляються сили тяжіння. Ейнштейн припустив, що не тільки механічний рух, а й взагалі всі фізичні процеси в істинному полі Т., з одного боку, і в прискореній системі без Т., з іншого боку, протікають за однаковими законами. Цей принцип отримав назву «сильного принципу еквівалентності» на відміну від «слабкого принципу еквівалентності», що стосується лише законів механіки.
Основна ідея теорії тяжіння Ейнштейна
Розглянута вище система відліку (космічний корабель з працюючим двигуном), що рухається з постійним прискоренням без поля Т., імітує тільки однорідне гравітаційне поле, однакове за величиною і напрямом у всьому просторі. Але поля Т., створювані окремими тілами, такі. Щоб імітувати, наприклад, сферичне поле Т. Землі, потрібні прискорені системи з різним напрямом прискорення у різних точках. Спостерігачі в різних системах, встановивши між собою зв'язок, виявлять, що вони рухаються прискорено один щодо одного, і тим самим встановлять відсутність істинного поля Т. Таким чином, справжнє поле Т. не зводиться просто до введення прискореної системи відліку у звичайному просторі, або, точніше, у просторі-часі спеціальної теорії відносності. Однак Ейнштейн показав, що якщо, виходячи з принципу еквівалентності, вимагати, щоб справжнє гравітаційне поле було еквівалентно локальним відповідним чином прискореним у кожній точці системам відліку, то в будь-якій кінцевій області простір-час виявиться викривленим неевклідовим. Це означає, що в тривимірному просторі геометрія, взагалі кажучи, буде неевклідовою (сума кутів трикутника не дорівнює p, відношення довжини кола до радіусу не дорівнює 2p і т.д.), а час у різних точках буде текти по-різному. Таким чином, згідно з теорією тяжіння Ейнштейна, справжнє гравітаційне поле є не чим іншим, як проявом викривлення (відмінності геометрії від евклідової) чотиривимірного простору-часу.
Слід наголосити, що створення теорії тяжіння Ейнштейна стало можливим лише після відкриття неевклідової геометрії російським математиком М. І. Лобачевським, угорським математиком Я. Больяй, німецькими математиками К. Гауссом та Б. Ріманом.
У відсутність Т. рух тіла за інерцією в просторі-часі спеціальної теорії відносності зображується прямою лінією, або, математичною мовою, екстремальною (геодезичною) лінією. Ідея Ейнштейна, заснована на принципі еквівалентності і складова основу теорії Т., полягає в тому, що і в полі Т. всі тіла рухаються геодезичними лініями в просторі-часі, який, однак, викривлений, і, отже, геодезичні лінії вже не прямі .
Маси, що створюють поле Т., викривляють простір-час. Тіла, які рухаються у викривленому просторі-часі, і в цьому випадку рухаються по одних і тих же геодезичних лініях незалежно від маси чи складу тіла. Спостерігач сприймає цей рух як рух по викривленим траєкторіям у тривимірному просторі зі змінною швидкістю. Але з самого початку в теорії Ейнштейна закладено, що викривлення траєкторії, закон зміни швидкості - це властивості простору-часу, властивості геодезичних ліній у цьому просторі-часі, а отже, прискорення будь-яких різних тіл має бути однаковим і, отже, відношення важкої маси до інертною [від якого залежить прискорення тіла у заданому полі Т., див. формулу (6)] однаково для всіх тіл, і ці маси не відрізняються. Таким чином, поле Т., за Ейнштейном, є відхиленням властивостей простору-часу від властивостей плоского (не викривленого) різноманіття спеціальної теорії відносності.
Друга важлива ідея, що лежить в основі теорії Ейнштейна, - твердження, що Т., тобто викривлення простору-часу, визначається не тільки масою речовини, що становить тіло, але й усіма видами енергії, що є в системі. Ця ідея стала узагальненням на випадок теорії Т. принципу еквівалентності маси (m) та енергії (Е) спеціальної теорії відносності, що виражається формулою Е = mс2. Відповідно до цієї ідеї, Т. залежить не тільки від розподілу мас у просторі, але й від їх руху, від тиску та натягу, що є в тілах, від електромагнітного поля та всіх ін. фізичних полів.
Нарешті, теоретично тяжіння Ейнштейна узагальнюється висновок спеціальної теорії відносності про кінцевої швидкості поширення всіх видів взаємодії. Згідно з Ейнштейном, зміни гравітаційного поля поширюються у вакуумі зі швидкістю с.
Рівняння тяжіння Ейнштейна
У спеціальній теорії відносності в інерційній системі відліку квадрат чотиривимірної відстані в просторі-часі (інтервалу ds) між двома нескінченно близькими подіями записується у вигляді:
ds2= (cdt)2- dx2- dy2- dz2 (
де t ≈ час, х, у, z ≈ прямокутні декартові (просторові) координати. Ця система координат називається галілеєвою. Вираз (7) має вигляд, аналогічний виразу для квадрата відстані в трикутному евклідовому просторі в декартових координатах (з точністю до числа вимірювань і знаків перед квадратами диференціалів у правій частині). Такий простір-час називають плоским, евклідовим, або, точніше, псевдоевклідовим, підкреслюючи особливий характер часу: у виразі (7) перед (cdt)2 стоїть знак "+", на відміну від знаків "≈" перед квадратами диференціалів просторових координат. Таким чином, спеціальна теорія відносності є теорією фізичних процесів у плоскому просторі-часі (просторі-часі Мінковського; див. Мінківського простір).
У просторі-часі Мінковського не обов'язково користуватися декартовими координатами, в яких інтервал записується у вигляді (7). Можна ввести будь-які криволінійні координати. Тоді квадрат інтервалу ds2 виражатиметься через ці нові координати загальною квадратичною формою:
ds2 = gikdx idx k (
(i, k = 0, 1, 2, 3), де x 1, x 2, x 3≈ довільні просторів, координати, x0 = ct ≈ тимчасова координата (тут і далі по індексах, що двічі зустрічаються, проводиться підсумовування). З фізичної точки зору перехід до довільних координат означає і перехід від інерційної системи відліку до системи, що взагалі рухається з прискоренням (причому в загальному випадку різним у різних точках), деформується і обертається, і використання в цій системі не декартових просторових координат. Незважаючи на складність використання таких систем, практично вони іноді виявляються зручними. Але у спеціальній теорії відносності завжди можна скористатися і галилеевой системою, у якій інтервал записується особливо легко. [У цьому випадку у формулі (8) gik = 0 при i ¹ k, g00 = 1, gii = ≈1 при i = 1, 2, 3.]
У загальній теорії відносності простір-час не плоский, а викривлений. У викривленому просторі-часі (в кінцевих, не малих областях) вже не можна ввести декартові координати, і використання криволінійних координат стає неминучим. У кінцевих областях такого викривленого простору-часу ds2 записується у криволінійних координатах у загальному вигляді (8). Знаючи gik як функції чотирьох координат, можна визначити всі геометричні властивості простору-часу. Говорять, що величини gik визначають метрику простору-часу, а сукупність всіх gik називають метричним тензором. За допомогою gik обчислюються темп перебігу часу у різних точках системи відліку та відстані між точками у тривимірному просторі. Так, формула для обчислення нескінченно малого інтервалу часу dt по годинах, що спочивають в системі відліку, має вигляд:
За наявності поля Т. величина g00 у різних точках різна, отже, темп перебігу часу залежить від поля Т. Виявляється, що чим сильніше поле, тим повільніше тече час порівняно з часом для спостерігача поза полем.
Математичним апаратом, що вивчає неевклідову геометрію (див. Риманова геометрія) у довільних координатах, є тензорне числення . Загальна теорія відносності використовує апарат тензорного обчислення, її закони записуються в довільних криволінійних координатах (це означає, зокрема, запис у довільних системах відліку), як то кажуть, у підступному вигляді.
Основне завдання теорії Т. - визначення гравітаційного поля, що відповідає теорії Ейнштейна знаходження геометрії простору-часу. Ця остання задача зводиться до знаходження метричного тензора gik.
Рівняння тяжіння Ейнштейна пов'язують величини gik з величинами, що характеризують матерію, що створює поле: густиною, потоками імпульсу і т.п. Ці рівняння записуються як:
Тут Rik - так званий тензор Річчі, що виражається через gik, його перші і другі похідні за координатами; R = Rik g ik (величини g ik визначаються з рівнянь gikg km = , де ═≈ символ Кронекера); Tik - так званий тензор енергії-імпульсу матерії, компоненти якого виражаються через щільність, потоки імпульсу та ін величини, що характеризують матерію та її рух (під фізичною матерією маються на увазі звичайна речовина, електромагнітне поле, всі ін. фізичні поля).
Невдовзі після створення загальної теорії відносності Ейнштейн показав (1917), що є можливість зміни рівнянь (9) зі збереженням основних принципів нової теорії. Ця зміна полягає у додаванні до правої частини рівнянь (9) так званого космологічного члена: Lgik. Постійна L називається «космологічною постійною», має розмірність см-2. Метою цього ускладнення теорії була спроба Ейнштейна побудувати модель Всесвіту, яка не змінюється з часом (див. Космологія). Космологічний член можна розглядати як величину, що описує щільність енергії та тиск (або натяг) вакууму. Однак невдовзі (у 20-х рр.) радянський математик А. А. Фрідман показав, що рівняння Ейнштейна без L-члена призводять до еволюціональної моделі Всесвіту, а американський астроном Е. Хаббл відкрив (1929) закон так званого червоного зміщення для галактик, яке було витлумачено як підтвердження еволюційної моделі Всесвіту. Ідея Ейнштейна про статичний Всесвіт виявилася невірною, і хоча рівняння з L-членом теж допускають нестаціонарні рішення для моделі Всесвіту, необхідність у L-члені відпала. Після цього Ейнштейн дійшов висновку, що введення L-члена в рівняння Т. не потрібне (тобто що L = 0). Не всі фізики погоджуються з цим висновком Ейнштейна. Але слід підкреслити, що поки немає серйозних спостережних, експериментальних чи теоретичних підстав вважати L відмінним від нуля. У всякому разі, якщо L ¹ 0, то, згідно з астрофізичними спостереженнями, його абсолютна величина надзвичайно мала: | L |< 10-55см-2. Он может играть роль только в космологии и практически совершенно не сказывается во всех др. задачах теории Т. Везде в дальнейшем будет положено L = 0.
Зовнішньо рівняння (9) подібні до рівняння (4) для ньютоновського потенціалу. В обох випадках зліва стоять величини, що характеризують поле, а справа - величини, що характеризують матерію, що створює поле. Проте рівняння (9) мають низку істотних особливостей. Рівняння (4) лінійне і тому задовольняє принцип суперпозиції. Воно дозволяє обчислити гравітаційний потенціал j для будь-якого розподілу довільно рухомих мас. Ньютонівське поле Т. не залежить від руху мас, тому рівняння (4) саме не визначає безпосередньо їхній рух. Рух мас визначається другого закону механіки Ньютона (6). Інша ситуація у теорії Ейнштейна. Рівняння (9) не лінійні, не задовольняють принцип суперпозиції. Теоретично Ейнштейна не можна довільним чином задати праву частину рівнянь (Tik), що залежить від руху матерії, а потім обчислити гравітаційне поле gik. Рішення рівнянь Ейнштейна призводить до спільного визначення та руху матерії, що створює поле, та до обчислення самого поля. Істотно при цьому, що рівняння поля Т. містять у собі і рівняння руху мас у полі Т. З фізичної точки зору це відповідає тому, що в теорії Ейнштейна матерія створює викривлення простору-часу, а це викривлення, своєю чергою, впливає на рух матерії, що створює викривлення. Зрозуміло, на вирішення рівнянь Ейнштейна необхідно знати характеристики матерії, які залежить від гравітаційних сил. Так, наприклад, у разі ідеального газу треба знати рівняння стану речовини зв'язок між тиском і щільністю.
У разі слабких гравітаційних полів метрика простору-часу мало відрізняється від евклідової та рівняння Ейнштейна приблизно переходять у рівняння (4) та (6) теорії Ньютона (якщо розглядаються рухи, повільні порівняно зі швидкістю світла, та відстані від джерела поля набагато менше, ніж l = сt, де t - характерний час зміни положення тіл у джерелі поля). І тут можна обмежитися обчисленням малих поправок до рівнянь Ньютона. Ефекти, що відповідають цим поправкам, дозволяють експериментально перевірити теорію Ейнштейна (див. нижче). Особливо суттєві ефекти теорії Ейнштейна у сильних гравітаційних полях.
Деякі висновки теорії тяжіння Ейнштейна
Ряд висновків теорії Ейнштейна якісно відрізняється від висновків ньютонівської теорії Т. Найважливіші з них пов'язані з виникненням «чорних дірок», сингулярностей простору-часу (місць, де формально, згідно з теорією, обривається існування частинок і полів у звичайній, відомій нам формі) та існуванням гравітаційних хвиль.
Чорні діри. Відповідно до теорії Ейнштейна, друга космічна швидкість у сферичному полі Т. у порожнечі виражається тією ж формулою, що і в теорії Ньютона:
Отже, якщо тіло маси т стиснеться до лінійних розмірів, менших за величину r =2 Gm/c2, званої гравітаційним радіусом, то поле Т. стає настільки сильним, що навіть світло не може піти від нього на нескінченність, до далекого спостерігача; для цього знадобилася б швидкість більша за світлову. Такі об'єкти отримали назву чорних дірок. Зовнішній спостерігач ніколи не отримає жодної інформації з галузі всередині сфери радіусу r = 2Gm/с2. При стисканні обертового тіла поле Т., згідно з теорією Ейнштейна, відрізняється від поля тіла, що не обертається, але висновок про утворення чорної діри залишається в силі.
В області розміром менше гравітаційного радіусу ніякі сили не можуть утримати тіло від подальшого стиснення. Процес стиснення називається колапсом гравітаційним. При цьому росте поле Т. ≈ збільшується викривленість простору-часу. Доведено, що в результаті гравітаційного колапсу неминуче виникає сингулярність простору-часу, пов'язана, мабуть, із виникненням його нескінченної викривленості. (Про обмеженість застосування теорії Ейнштейна в таких умовах див. наступний розділ.) Теоретична астрофізика передбачає виникнення чорних дірок в кінці еволюції масивних зірок (див. Релятивістська астрофізика); можливе існування у Всесвіті чорних дірок та ін. походження. Чорні дірки, мабуть, відкриті у складі деяких подвійних зоряних систем.
Гравітаційні хвилі. Теорія Ейнштейна передбачає, що тіла, що рухаються зі змінним прискоренням, випромінюватимуть гравітаційні хвилі. Гравітаційні хвилі є змінними полями приливних гравітаційних сил, що розповсюджуються зі швидкістю світла. Така хвиля, падаючи, наприклад, на пробні частинки, розташовані перпендикулярно до напряму її поширення, викликає періодичні зміни відстані між частинками. Однак навіть у разі гігантських систем небесних тіл випромінювання гравітаційних хвиль і енергія, що їх несуть, мізерні. Так, потужність випромінювання рахунок руху планет Сонячної системи становить близько 1011ерг/сек, що у 1022 разів менше світлового випромінювання Сонця. Так само слабко гравітаційні хвилі взаємодіють зі звичайною матерією. Цим пояснюється, що гравітаційні хвилі досі не відкриті експериментально.
Квантові ефекти. Обмеження застосування теорії тяжіння Ейнштейна
Теорія Ейнштейна - не квантова теорія. Щодо цього вона подібна до класичної електродинаміки Максвелла. Однак найбільш загальні міркування показують, що гравітаційне поле має підпорядковуватися квантовим законам так само, як і електромагнітне поле. Інакше виникли б протиріччя принципом невизначеності для електронів, фотонів тощо. Застосування квантової теорії до гравітації показує, що гравітаційні хвилі можна розглядати як потік квантів - "гравітонів", які так само реальні, як і кванти електромагнітного поля - фотони. Гравітони є нейтральні частки з нульовою масою спокою і зі спином, рівним 2 (в одиницях Планка постійної).
У переважній більшості мислимих процесів у Всесвіті та в лабораторних умовах квантові ефекти гравітації надзвичайно слабкі, і можна користуватися не квантовою теорією Ейнштейна. Проте квантові ефекти мають стати дуже суттєвими поблизу сингулярностей поля Т., де викривлення простору-часу дуже великі. Теорія розмірностей показує, що квантові ефекти в гравітації стають визначальними, коли радіус кривизни простору-часу (відстань, на якому проявляються суттєві відхилення від геометрії Евкліда: чим менший цей радіус, тим більша кривизна) стає рівним величині rпл = . Відстань rпл називається планковською довжиною; воно мізерно мало: rпл = 10-33см. У таких умовах теорія тяжіння Ейнштейна не застосовується.
══Сингулярні стани виникають у ході гравітаційного колапсу; сингулярність у минулому була в Всесвіті, що розширюється (див. Космологія). Послідовної квантової теорії Т., яка застосовується і в сингулярних станах, поки не існує.
Квантові ефекти призводять до народження частинок у полі Т. чорних дірок. Для чорних дірок, що виникають із зірок і мають масу, порівнянну із сонячною, ці ефекти зневажливо малі. Однак вони можуть бути важливими для чорних дірок малої маси (менше 1015г), які в принципі могли виникати на ранніх етапах розширення Всесвіту (див. «Чорна діра»).
Експериментальна перевірка теорії Ейнштейна
В основі теорії тяжіння Ейнштейна лежить принцип еквівалентності. Його перевірка з якомога більшою точністю є найважливішим експериментальним завданням. Відповідно до принципу еквівалентності, всі тіла незалежно від їх складу та маси, всі види матерії повинні падати в поле Т. з одним і тим самим прискоренням. Справедливість цього твердження, як уже говорилося, була вперше встановлена Галілеєм. Угорський фізик Л. Етвеш за допомогою крутильних терезів довів справедливість принципу еквівалентності з точністю до 10-8; американський фізик Р. Дікке із співробітниками довів точність до 10-10, а радянський фізик В. Б. Брагінський із співробітниками ≈ до 10-12.
Др. перевіркою принципу еквівалентності є висновок про зміну частоти n світла за його поширення в гравітаційному полі. Теорія передбачає (див. Червоне усунення) зміна частоти Dn при поширенні між точками з різницею гравітаційних потенціалів j1 ≈ j2:
Експерименти в лабораторії підтвердили цю формулу з точністю принаймні до 1% (див. Мессбауера ефект).
Крім цих експериментів щодо перевірки основ теорії, існує низка досвідчених перевірок її висновків. Теорія передбачає викривлення променя світла під час проходження поблизу важкої маси. Аналогічне відхилення випливає і з ньютонівської теорії Т., проте теорія Ейнштейна передбачає вдвічі більший ефект. Численні спостереження цього ефекту під час проходження світла від зірок поблизу Сонця (під час повних сонячних затемнень) підтвердили прогноз теорії Ейнштейна (відхилення на 1,75▓▓ біля краю сонячного диска) з точністю близько 20%. Набагато більшої точності було досягнуто за допомогою сучасної техніки спостереження позаземних точкових радіоджерел. Цим методом прогноз теорії підтверджено з точністю (на 1974) не меншою 6%.
Др. ефектом, тісно пов'язаним з попереднім, є більша тривалість часу поширення світла в полі Т., чим це дають формули без урахування ефектів теорії Ейнштейна. Для променя, що проходить поблизу Сонця, ця додаткова затримка становить близько 2х10-4 сек. Експерименти проводилися за допомогою радіолокації планет Меркурій та Венера під час їхнього проходження за диском Сонця, а також за допомогою ретрансляції сигналів радіолокації космічними кораблями. Пророцтва теорії підтверджені (на 1974 р.) з точністю 2%.
Нарешті, ще одним ефектом є передбачуваний теорією Ейнштейна повільний додатковий (не пояснюється гравітаційними збуреннями з боку ін планет Сонячної системи) поворот еліптичних орбіт планет, що рухаються навколо Сонця. Найбільше цей ефект має для орбіти Меркурія ≈ 43▓▓ в століття. Це передбачення підтверджено експериментально, згідно з сучасними даними, з точністю до 1%.
Таким чином, усі наявні експериментальні дані підтверджують правильність як положень, що лежать в основі теорії тяжіння Ейнштейна, так і її спостережливих передбачень.
Слід наголосити, що експерименти свідчать проти спроб побудувати ін. теорії Т., відмінні від теорії Ейнштейна.
На закінчення відзначимо, що непрямим підтвердженням теорії тяжіння Ейнштейна є розширення Всесвіту, теоретично передбачене на основі загальної теорії відносності радянським математиком А. А. Фрідманом в середині 20-х рр. . нашого сторіччя.
Літ.: Ейнштейн А., Зібр. наукових праць, т. 1?4, М., 1965?67; Ландау Л., Ліфшиц Е., Теорія поля, 6 видавництва, М., 1973; Фок Ст А., Теорія простору, часу і тяжіння, 2 видавництва, М., 1961; Зельдович Я. Би., Новіков І. Д., Теорія тяжіння та еволюція зірок, М., 1971; Брумберг Ст А., Релятивістська небесна механіка, М., 1972; Брагінський Ст Би., Руденко Ст Н., Релятивістські гравітаційні експерименти, «Успіхи фізичних наук», 1970, т. 100, ст. 3, с. 395.
І. Д. Новіков.
Вікіпедія
Приклади вживання слова тяжіння у літературі.
Пальцями, що ледве розгинаються в несподівано навалився на його тіло тяжінні, Евінг відстебнув ремені і побачив на оглядовому екрані невеликі автовізки, що з гуркотом перетинали поле космодрому в напрямку його корабля.
Всесвітнього Тяжінняв Антисвіті немає, замість нього є Всесвітнє Відштовхування, і тому всім доводиться постійно чіплятися, чим доведеться за що потрапило.
В даному випадку Дізраелі, безсумнівно, відобразив дійсний історичний процес постійного взаємного тяжінняанглійської буржуазії та англійської аристократії, які неодноразово приходили до класового компромісу, коли їх привілеї опинялися під загрозою народного обурення.
Вода з легким дзвоном виривалася з сотень крихітних отворів, злітала вгору і падала назад, підкоряючись невблаганному закону тяжінняі безупинно кружляючи в блакитному вирі.
Знизу надто поглинула безслізна туга про далеке ядро, а Оніко була надто залякана потужним. тяжіннямЗемлі, щоб реагувати на щось.
У слабших уже помітно зростало розчарування, в інших ясніше зріла думка про безцільність подальшого перебування в армії, з'явилося і тяжінняроз'їхатися додому.
Тяжінняскептика до віруючого так само у порядку речей, як існування закону взаємодоповнюваності кольорів.
І ось результат – викристалізувалася раса астронавтів-гігантів, які вже не могли жити у сильному полі тяжіннярідної планети без спеціальних пристроїв.
Музика Галиніна напружена на думку, явне тяжіннядо епічності, картинності висловлювання відтінюється у ній соковитим гумором та м'якою стриманою лірикою.
Максимум сили тяжіннязавжди припадає на поверхню геоїду, тому контакт завжди розташований близько до рівня моря.
Під землею були силові установки, гідропонічні сади, пристрої життєзабезпечення, переробні машини, генератори. тяжіння- обладнання, необхідне підтримки діяльності станції Каллисто.
Гіганти з жахом дивилися на гравіметр, який показував, як жахливо наростає тяжіння.
Обидва ми думали, очевидно, про те саме, напружено вслухаючись у тривожну пісню гравіметра, чудового приладу, що відчуває поля тяжінняна більшій відстані від астролета.
До всіх наших бід на грунті виснаження ми страждали на деменцію, яка виявлялася в втраті пам'яті, повільності міркування і рухів, тяжіннідо нерухомих поз, особливо у чоловіків.
Вона закостеніла в гравітаційні мілини, перегнивала в зіркові трясовини, загнаювалася чорними дірками, пульсувала нестабільністю. тяжіння, зверталася до області анізотропного простору.
ТЯГАННЯ
ТЯГАННЯ
ТЯГАННЯ, тяжіння, мн. ні, пор.
1. Тяжіння; властива двом матеріальним тілам властивість притягувати один одного з силою, прямо пропорційною добутку їх мас і обернено пропорційною квадрату відстані між ними (фіз.). Земне тяжіння (сила, що притягує предмети до центру землі).
2. до когось. Потяг, прагнення (книжн.). Тяжіння до науки. Тяжіння до музики.
3. до когось. Потреба у зв'язку з кимось, залежність від когось або єдність з кимось (книжн.). Економічне тяжіння околиць до центру.
Тлумачний словник Ушакова. Д.М. Ушаків. 1935-1940.
Синоніми:
Дивитися що таке "ТЯГАННЯ" в інших словниках:
У багатьох випадках «запозичення» полягає лише у зовнішньому пристосуванні російського чи старослов'янського висловлювання до міжнародної термінології та до міжнародної системи понять. Історія слова тяжіння представляє цікавий приклад втрати… Історія слів
Див … Словник синонімів
- (гравітація, гравітаційна взаємодія), універсальна взаємодія між будь-якими видами матерії. Якщо ця дія відносно слабка і тіла рухаються повільно (порівняно зі швидкістю світла с), то справедливий закон всесвітнього тяжіння. Фізична енциклопедія
Сучасна енциклопедія
- (гравітація гравітаційна взаємодія), універсальна взаємодія між будь-якими видами фізичної матерії (звичайною речовиною, будь-якими фізичними полями). Якщо ця взаємодія відносно слабка і тіла рухаються повільно в порівнянні з ... Великий Енциклопедичний словник
Тяжіння- (Гравітація), універсальна взаємодія між будь-якими видами фізичної матерії (звичайною речовиною, будь-якими фізичними полями). Якщо ця взаємодія відносно невелика і тіла рухаються повільно порівняно зі швидкістю світла у вакуумі (c). Ілюстрований енциклопедичний словник
ТЯГАННЯ- (всесвітнє тяжіння, гравітація) універсальне і найслабше ((6)) із чотирьох фундаментальних взаємодій (див.), що проявляється у взаємному тяжінні, що існує між будь-якими двома тілами (фіз. полями), і пояснюється законом… Велика політехнічна енциклопедія
ТЯГАННЯ, я, порівн. 1. Властивість всіх тіл притягувати одне одного, тяжіння (спец.). Земне т. Закон всесвітнього тяжіння Ньютона. 2. перен., До кого (чому). Потяг, прагнення до когось чого н., потреба в чому н. Т. до техніки. Випробовувати душевне … Тлумачний словник Ожегова
тяжіння- - [А.С.Гольдберг. Англо-російський енергетичний словник. 2006 р.] Тематики енергетика загалом EN gravity … Довідник технічного перекладача
тяжіння- Властивість тіл притягувати один одного силою, яка залежить від їх мас, діями цієї сили обумовлена сферична форма Землі, багато рис рельєфу земної поверхні, течія річок, рух льодовиків та багато інших. ін Syn.: гравітація; сила тяжіння … Словник з географії
Книги
- Тяжіння, кванти та ударні хвилі , А. С. Компанеєць , Пропонуємо вашій увазі книгу "Тяжіння, кванти та ударні хвилі"… Категорія: Загальні роботи з фізики Видавець: Знання,
- Зіркове тяжіння, Микола Горбачов, Герої повістей М. Горбачова - ракетники - офіцери, сержанти, солдати, - у кого цікава, важка та романтична професія. Але долі їх складні, і шляхи, якими вони йдуть «кожен у свою… Категорія: Класична та сучасна прозаВидавець:
Орф. тяжіння, -я Орфографічний словник Лопатіна
У випадку описується загальної теорією відносності Ейнштейна . У квантовій межі гравітаційна взаємодія імовірно описується квантовою теорією гравітації, яка ще не розроблена.
Гравітація відіграє вкрай важливу роль у структурі та еволюції Всесвіту (встановлюючи зв'язок між щільністю Всесвіту та швидкістю його розширення), визначаючи ключові умови рівноваги та стійкості астрономічних систем. Без гравітації у Всесвіті не було б планет, зірок, галактик, чорних дірок.
Гравітаційне тяжіння
Закон всесвітнього тяготіння
Закон всесвітнього тяжіння - один із додатків закону зворотних квадратів, що зустрічається також і при вивченні випромінювань (див., наприклад, Тиск світла), і є прямим наслідком квадратичного збільшення площі сфери при збільшенні радіусу, що призводить до квадратичного зменшення вкладу будь-якої одиничної площі в площу всієї сфери.
Гравітаційне поле, як і і полі сили тяжкості , потенційно . Це означає, що можна ввести потенційну енергію гравітаційного тяжіння пари тіл, і ця енергія не зміниться після переміщення тіл замкнутим контуром. Потенційність гравітаційного поля тягне за собою закон збереження суми кінетичної та потенційної енергії та при вивченні руху тіл у гравітаційному полі часто суттєво спрощує рішення. У рамках ньютонівської механіки гравітаційна взаємодія є далекодіючою. Це означає, що, хоч би як масивне тіло рухалося, в будь-якій точці простору гравітаційний потенціал залежить тільки від положення тіла в даний момент часу.
Великі космічні об'єкти – планети, зірки та галактики мають величезну масу і, отже, створюють значні гравітаційні поля.
Гравітація – найслабша взаємодія. Однак, оскільки воно діє на будь-яких відстанях і всі маси позитивні, це дуже важлива сила у Всесвіті. Зокрема, електромагнітна взаємодія між тілами в космічних масштабах мало, оскільки повний електричний заряд цих тіл дорівнює нулю (речовина в цілому електрично нейтральна).
Також гравітація, на відміну інших взаємодій, універсальна у дії всю матерію і енергію. Не виявлено об'єктів, у яких взагалі не було б гравітаційної взаємодії.
Через глобального характеру гравітація відповідальна і за такі великомасштабні ефекти, як структура галактик, чорні дірки та розширення Всесвіту, і за елементарні астрономічні явища – орбіти планет, і за простий тягар до Землі та падіння тіл.
Гравітація була першою взаємодією, описаною математичною теорією. Аристотель (IV ст. до н. е.) вважав, що об'єкти з різною масою падають із різною швидкістю. І лише набагато пізніше (1589) Галілео Галілей експериментально визначив, що це не так - якщо опір повітря усувається, всі тіла прискорюються однаково. Закон загального тяжіння Ісаака Ньютона (1687) добре описував загальну поведінку гравітації. В 1915 Альберт Ейнштейн створив Загальну теорію відносності, більш точно описує гравітацію в термінах геометрії простору-часу.
Відео на тему
Небесна механіка та деякі її завдання
Найбільш простим завданням небесної механіки є гравітаційна взаємодія двох точкових чи сферичних тіл у порожньому просторі. Це завдання у рамках класичної механіки вирішується аналітично у замкнутій формі; Результат її рішення часто формулюють у вигляді трьох законів Кеплера.
При збільшенні кількості тіл, що взаємодіють, завдання різко ускладнюється. Так, вже відома задача трьох тіл (тобто рух трьох тіл з ненульовими масами) не може бути вирішена аналітично в загальному вигляді. При чисельному рішенні досить швидко настає нестійкість рішень щодо початкових умов. У застосуванні до Сонячної системи ця нестійкість не дозволяє точно передбачити рух планет на масштабах, що перевищують сотню мільйонів років.
У окремих випадках вдається знайти наближене рішення. Найбільш важливим є випадок, коли маса одного тіла істотно більша за масу інших тіл (приклади: Сонячна система та динаміка кілець Сатурна). У цьому випадку в першому наближенні можна вважати, що легкі тіла не взаємодіють один з одним і рухаються кеплеровими траєкторіями навколо масивного тіла. Взаємодії між ними можна враховувати у межах теорії збурень і усередняти за часом. При цьому можуть виникати нетривіальні явища, такі як резонанси, атрактори, хаотичність і т. д. Наочний приклад таких явищ – складна структура кілець Сатурна.
Незважаючи на спроби точно описати поведінку системи з великої кількості тіл, що притягуються, приблизно однакової маси, зробити цього не вдається через явища динамічного хаосу.
Сильні гравітаційні поля
У сильних гравітаційних полях (а також під час руху в гравітаційному полі з релятивістськими швидкостями) починають проявлятися ефекти загальної теорії відносності (ОТО):
- зміна геометрії простору-часу;
- як наслідок, відхилення закону тяжіння від ньютоновського;
- і в екстремальних випадках - виникнення чорних дірок;
- запізнення потенціалів, пов'язане з кінцевою швидкістю поширення гравітаційних збурень;
- як наслідок, поява гравітаційних хвиль;
- ефекти нелінійності: гравітація має властивість взаємодіяти сама із собою, тому принцип суперпозиції у сильних полях не виконується.
Гравітаційне випромінювання
Одним із важливих передбачень ОТО є гравітаційне випромінювання, наявність якого було підтверджено прямими спостереженнями у 2015 році. Однак і раніше були вагомі непрямі свідчення на користь його існування, а саме: втрати енергії в тісних подвійних системах, що містять компактні гравітуючі об'єкти (такі як нейтронні зірки або чорні дірки), зокрема, виявлені 1979 року у знаменитій системі PSR B1913+16 (Пульсар Халса - Тейлора) - добре узгоджуються з моделлю ОТО, в якій ця енергія уноситься саме гравітаційним випромінюванням.
Гравітаційне випромінювання можуть генерувати лише системи зі змінним квадрупольним чи вищими мультипольними моментами , цей факт свідчить, що гравітаційне випромінювання більшості природних джерел спрямоване, що значно ускладнює його виявлення. Потужність гравітаційного n (\displaystyle n)-підлогового джерела пропорційна (v / c) 2 n + 2 (\displaystyle (v/c)^(2n+2)), якщо мультиполь має електричний тип, та (v / c) 2 n + 4 (\displaystyle (v/c)^(2n+4))- якщо мультиполь магнітного типу , де v (\displaystyle v)- характерна швидкість руху джерел у випромінюючій системі, а c (\displaystyle c)- Швидкість світла у вакуумі. Таким чином, домінуючим моментом буде квадрупольний момент електричного типу, а потужність відповідного випромінювання дорівнює:
L = 1 5 G c 5 ⟨ d 3 Q i j d t 3 d 3 left\langle (\frac (d^(3)Q_(ij))(dt^(3)))(\frac (d^(3)Q^(ij))(dt^(3)))\right \rangle ,)де Q i j (\displaystyle Q_(ij))- тензор квадрупольного моменту розподілу мас випромінюючої системи. Константа G c 5 = 2 , 76 × 10 − 53 (\displaystyle (\frac (G)(c^(5)))=2,76\times 10^(-53))(1/Вт) дозволяє оцінити порядок величини потужності випромінювання.
Тонкі ефекти гравітації
Вимірювання кривизни простору на орбіті Землі (рисунок художника)
Крім класичних ефектів гравітаційного тяжіння та уповільнення часу, загальна теорія відносності передбачає існування інших проявів гравітації, які в земних умовах дуже слабкі і тому їх виявлення та експериментальна перевірка дуже скрутні. Досі подолання цих труднощів представлялося поза можливостей експериментаторів.
Серед них, зокрема, можна назвати захоплення інерційних систем відліку (або ефект Лензе-Тіррінга) та гравітомагнітне поле . У 2005 році автоматичний апарат НАСА Gravity Probe B провів безпрецедентний за точністю експеримент із вимірювання цих ефектів поблизу Землі. Обробка отриманих даних велася до травня 2011 року і підтвердила існування та величину ефектів геодезичної прецесії та захоплення інерційних систем відліку, хоча і з точністю, дещо меншою за передбачувану.
Після інтенсивної роботи з аналізу та вилучення перешкод вимірювань, остаточні підсумки місії були оголошені на прес-конференції з NASA-TV 4 травня 2011 року та опубліковані у Physical Review Letters. Виміряна величина геодезичної прецесії склала −6601,8±18,3 мілісекундидуги на рік, а ефекту захоплення - −37,2±7,2 мілісекундидуги на рік (пор. з теоретичними значеннями -6606,1 mas / рік і -39,2 mas / рік).
Класичні теорії гравітації
У зв'язку з тим, що квантові ефекти гравітації надзвичайно малі навіть у екстремальних і спостережних умовах, досі не існує їх надійних спостережень. Теоретичні оцінки показують, що у переважній більшості випадків можна обмежитися класичним описом гравітаційної взаємодії.
Існує сучасна канонічна класична теорія гравітації - загальна теорія відносності і безліч уточнюючих її гіпотез і теорій різного ступеня розробленості, що конкурують між собою. Всі ці теорії дають дуже схожі передбачення у межах того наближення, у якому нині здійснюються експериментальні тести. Далі описані кілька основних, найбільш добре розроблених чи відомих теорій гравітації.
Загальна теорія відносності
Проте експериментально ОТО підтверджується до останнього часу (2012 рік). Крім того, багато альтернативних ейнштейнівських, але стандартних для сучасної фізики підходів до формулювання теорії гравітації призводять до результату, що збігається з ОТО в низькоенергетичному наближенні, яке тільки й доступне зараз експериментальній перевірці.
Теорія Ейнштейна - Картана
Подібне розпадання рівнянь на два класи має місце і в РТГ, де друге тензорне рівняння вводиться для врахування зв'язку між неевклідовим простором та простором Мінковського. Завдяки наявності безрозмірного параметра теоретично Йордана - Бранса - Дикке з'являється можливість вибрати його те щоб результати теорії збігалися з результатами гравітаційних експериментів. При цьому при прагненні параметра до нескінченності передбачення теорії стають все більш близькими до ОТО, так що спростувати теорію Йордану - Бранса - Дікке неможливо жодним експериментом, що підтверджує загальну теорію відносності.
Квантова теорія гравітації
Незважаючи на більш ніж піввікову історію спроб, гравітація - єдина з фундаментальних взаємодій, для якої поки що не побудована загальновизнана квантова теорія. При низьких енергіях, в дусі квантової теорії поля, гравітаційну взаємодію можна представити як обмін гравітонами - калібрувальними бозонами зі спином 2. Однак теорія, що виходить, неперенормована, і тому вважається незадовільною.
В останні десятиліття розроблено кілька перспективних підходів до вирішення задачі квантування гравітації: теорія струн, петлева квантова гравітація та інші.
Теорія струн
У ній замість частинок і фонового простору-часу виступають струни та їх багатовимірні аналоги – лайки. Для багатовимірних завдань брани є багатовимірними частинками, але з точки зору рухомих частинок всерединіцих лайок, вони є просторово-часовими структурами. Варіантом теорії струн є М-теорія.
Петльова квантова гравітація
У ній робиться спроба сформулювати квантову теорію поля без прив'язки до просторово-часового фону, простір і час цієї теорії складаються з дискретних частин. Ці маленькі квантові осередки простору певним способом з'єднані один з одним, так що на малих масштабах часу та довжини вони створюють строкату, дискретну структуру простору, а на великих масштабах плавно переходять у безперервний гладкий простір-час. Хоча багато космологічних моделей можуть описати поведінку всесвіту тільки від Планківського часу після Великого Вибуху, петлева квантова гравітація може описати сам процес вибуху, і навіть зазирнути раніше. Петльова квантова гравітація дозволяє описати всі частинки стандартної моделі, не вимагаючи пояснення їх мас введення бозона Хіггса.
Причинна динамічна тріангуляція
Причинна динамічна тріангуляція - просторово-часове різноманіття у ній будується з елементарних евклідових симплексів (трикутник, тетраедр, пентахор) розмірів порядку планківських з урахуванням принципу причинності. Чотиривимірність і псевдоевклідовість простору-часу в макроскопічних масштабах у ній не постулюються, а є наслідком теорії.
Гравітація у мікросвіті
Гравітація в мікросвіті при низьких енергіях елементарних частинок на багато порядків слабше за інші фундаментальні взаємодії. Так, відношення сили гравітаційної взаємодії двох протонів, що покояться, до сили електростатичної взаємодії одно 10 − 36 (\displaystyle 10^(-36)).
Для порівняння закону всесвітнього тяжіння із законом Кулона величину G N m (\displaystyle (\sqrt (G_(N)))m)називають гравітаційним зарядом. В силу принципу еквівалентності маси та енергії гравітаційний заряддорівнює G N E c 2 (\displaystyle (\sqrt (G_(N)))(\frac (E)(c^(2)))). Гравітаційна взаємодія стає рівною за силою електромагнітною, коли гравітаційний заряд дорівнює електричному. G N E c 2 = e (\displaystyle (\sqrt (G_(N)))(\frac (E)(c^(2)))=e)тобто при енергіях E = e c 2 G N = 10 18ГеВ, поки що недосяжних на прискорювачах елементарних частинок.
