tyngdekraft er en af de fire grundlæggende kræfter i universet sammen med elektromagnetisme og de stærke og svage nukleare kræfter. På trods af at være altgennemtrængende og vigtig for at holde vores fødder fra at flyve væk fra jorden, forbliver tyngdekraften i vid udstrækning et puslespil for forskere.
gamle lærde forsøger at beskrive verden kom op med deres egne forklaringer på, hvorfor tingene falder mod jorden., Den græske filosof Aristoteles, der hævdede, at objekter har en naturlig tendens til at bevæge sig mod midten af universet, som han mente at være i midten af Jorden, ifølge fysiker Richard Fitzpatrick fra University of Texas.
men senere armaturer løsnede vores planet fra sin primære position i kosmos. Den polske polymat Nicolas Copernicus indså, at planeternes stier på himlen giver meget mere mening, hvis solen er centrum for solsystemet., Den britiske matematiker og fysiker Isaac ne .ton udvidede Kopernikus’ indsigt og begrundede, at når solen trækker på planeterne, udøver alle objekter en tiltrækningskraft på hinanden.
I sin berømte 1687 afhandling “Philosophiae naturalis principia mathematica,” Newton beskrevet, hvad der nu kaldes loven om universel gravitation. Det er normalt skrevet som:
Fg = G (m1 ∙ m2 / r2
Hvor F er tyngdekraften, m1 og m2 er massen af to objekter, og r er afstanden mellem dem., G, gravitationskonstanten, er en grundlæggende konstant, hvis værdi skal opdages gennem eksperiment.
Tyngdekraften er stærk, men ikke så kraftfulde
Tyngdekraften er den svageste af de fundamentale kræfter., En bar magnet vil elektromagnetisk trække en papirclips opad, overvinde tyngdekraften af hele Jorden på stykke kontorudstyr. Fysikere har beregnet, at tyngdekraften er 10^40 (Det er tallet 1 efterfulgt af 40 nuller) gange svagere end elektromagnetisme, ifølge PBS ‘ Nova.selvom tyngdekraftens effekter tydeligt kan ses på omfanget af ting som planeter, stjerner og galakser, er tyngdekraften mellem hverdagens objekter ekstremt vanskelig at måle., I 1798, Britisk fysiker Henry Cavendish gennemført en af verdens første høj præcision eksperimenter forsøge at præcist at bestemme værdien af G, gravitationskonstant, som rapporteret i Proceedings of the National Academy of Science ‘ s Front Sagen.Cavendish byggede det, der er kendt som en torsionsbalance, ved at fastgøre to små blykugler til enderne af en bjælke, der er ophængt vandret af en tynd tråd. I nærheden af hver af de små bolde placerede han en stor, sfærisk blyvægt., De små blykugler blev gravitationelt tiltrukket af de tunge blylodder, hvilket fik ledningen til at vride bare en lille smule og lade ham beregne G.
bemærkelsesværdigt var Cavendish ‘ s estimering for G kun 1% rabat fra sin moderne accepterede værdi på 6.674.10^-11 m^3/kg^1 * s^2. De fleste andre universelle konstanter er kendt for langt højere præcision, men fordi tyngdekraften er så svag, skal forskere designe utroligt følsomt udstyr for at forsøge at måle dets virkninger. Indtil videre har en mere præcis værdi af G undgået deres instrumentering.,
den tysk-amerikanske fysiker Albert Einstein skabte den næste revolution i vores forståelse af tyngdekraften. Hans teori om generel relativitet viste, at tyngdekraften stammer fra krumningen af rumtiden, hvilket betyder, at selv lysstråler, som skal følge denne krumning, er bøjet af ekstremt massive genstande. Einsteins teorier blev brugt til at spekulere om eksistensen af sorte huller — himmelske enheder med så meget masse, at ikke engang lys kan undslippe fra deres overflader., I nærheden af et sort hul beskriver ne .tons lov om universel gravitation ikke længere nøjagtigt, hvordan objekter bevæger sig, men snarere Einsteins tensorfeltligninger har forrang.
astronomer har siden opdaget sorte huller i det virkelige liv ude i rummet og endda formået at snappe et detaljeret foto af den kolossale, der bor i centrum af vores galakse. Andre teleskoper har set sorte hullers effekter over hele universet.,
anvendelsen af Ne .tons gravitationslov på ekstremt lette genstande, som mennesker, celler og atomer, forbliver lidt af en uudforsket grænse ifølge Minutfysik. Forskere antager, at sådanne enheder tiltrækker hinanden ved hjælp af de samme gravitationsregler som planeter og stjerner, men fordi tyngdekraften er så svag, er det vanskeligt at vide med sikkerhed.
måske tiltrækker atomer hinanden gravitationelt med en hastighed på en over deres afstand kubik i stedet for kvadreret — vores nuværende instrumenter har ingen måde at fortælle., Roman skjulte aspekter af virkeligheden kan være tilgængelige, hvis vi kun kunne måle sådanne små tyngdekræfter.
en evig mystisk kraft
tyngdekraften forvirrer også forskere på andre måder. Standardmodellen for partikelfysik, som beskriver handlingerne fra næsten alle kendte partikler og kræfter, udelader tyngdekraften. Mens lys bæres af en partikel kaldet en foton, har fysikere ingen ID.om, om der er en ækvivalent partikel for tyngdekraften, som ville blive kaldt en graviton.,
at bringe tyngdekraften sammen i en teoretisk ramme med kvantemekanik, den anden store opdagelse af det 20.århundredes fysiksamfund, forbliver en ufærdig opgave. En sådan teori om alt, som det er kendt, kan aldrig blive realiseret.
men tyngdekraften er stadig blevet brugt til at afdække monumentale fund. I 1960 ‘erne og 70’ erne viste astronomerne Vera Rubin og Kent Ford, at stjerner i kanterne af galakser kredsede hurtigere end det burde være muligt. Det var næsten som om en usynlig masse trækkede på dem gravitationelt og bragte et materiale, som vi nu kalder mørkt stof, frem i lyset.,
i de senere år har forskere også formået at fange en anden konsekvens af Einsteins relativitet — gravitationsbølger udsendes, når massive genstande som neutronstjerner og sorte huller roterer rundt om hinanden. Siden 2017 har Laser Interferometer Gravitational-Waveave Observatory (LIGO) åbnet et nyt vindue til universet ved at detektere det overordentlig svage signal fra sådanne begivenheder.
Skriv et svar