gravitaatio on sähkömagnetismin ja voimakkaiden ja heikkojen ydinjoukkojen ohella yksi maailmankaikkeuden neljästä perusvoimasta. Vaikka painovoima on läpitunkeva ja tärkeä, jotta jalkamme eivät lentäisi maasta, se on suurelta osin tiedemiesten arvoitus.
Antiikin tutkijat yrittää kuvata maailmaa keksi omia selityksiä, miksi asiat pudota kohti maata., Kreikkalainen filosofi Aristoteles väitti, että esineillä on luontainen taipumus liikkua kohti maailmankaikkeuden keskus, jonka hän uskoi olevan keskellä Maata, mukaan fyysikko Richard Fitzpatrick alkaen University of Texas.
mutta myöhemmin luminaarit irrottivat planeettamme ensisijaisesta asemastaan kosmoksessa. Puolan tiedemies Nicolas Copernicus tajusi, että polkuja planeetat taivaalla tehdä paljon enemmän järkeä, jos aurinko on keskellä aurinkokunnan., Brittiläinen matemaatikko ja fyysikko Isaac Newton laajennettu Copernicus’ oivalluksia ja järkeili, että koska aurinko vetää planeettoja, kaikki esineitä käyttää vetovoima toisiaan.
hänen kuuluisa 1687 tutkielma ”Philosophiae naturalis principia mathematica,” Newton kuvattu, mitä nyt kutsutaan hänen lain yleisen gravitaatio. Se on yleensä kirjoitettu:
Fg = G (m1 ∙ m2) / r2 –
Missä F on voima, painovoima, m1 ja m2 ovat massojen kaksi esineitä ja r on etäisyys niiden välillä., G, gravitaatiovakio, on perusvakio, jonka arvo on löydettävä kokeilun kautta.
Painovoima on voimakas, mutta ei että voimakas
Gravitaatio on heikoin perusoikeuksien voimat., Baari magneetti sähkömagneettisesti vedä paperiliitin ylöspäin, voittaa painovoima koko Maan pala toimistolaitteiden. Fyysikot ovat laskeneet, että painovoima on PBS: n Novan mukaan 10^40 (se on luku 1, jota seuraa 40 Nollaa) kertaa sähkömagnetismia heikompi.
Kun painovoima vaikutukset voidaan nähdä hyvin selvästi mittakaavassa asioita, kuten planeetat, tähdet ja galaksit, painovoima välillä arkipäivän esineitä on erittäin vaikea mitata., Vuonna 1798, Brittiläinen fyysikko Henry Cavendish teki yksi maailman ensimmäinen korkean tarkkuuden kokeiluja yrittää tarkasti määrittää arvon, G gravitaatiovakio, kuten raportoitu Proceedings of the National Academy of Science on Edessä Väliä.
Cavendish rakennettu mitä kutsutaan vääntö tasapaino, liittämällä kaksi pientä johtaa pallot päät palkki vaakasuorassa ohut lanka. Jokaisen pienen pallon lähelle hän asetti suuren, pallomaisen lyijypainon., Pieni lyijy pallot olivat gravitaation puoleensa raskas lyijy, mikä aiheuttaa langan kierre vain vähän ja jonka avulla hän voi laskea G.
Merkillistä, Cavendish arvio G oli vain 1% pois sen nykyajan hyväksytty arvo 6.674 × 10^-11 m^3/kg^1 * s^2. Useimmat muut universaali vakioita, on tiedossa paljon suurempi tarkkuus, mutta koska painovoima on niin heikko, tutkijat on suunnittelu uskomattoman herkkiä laitteita yrittää mitata sen vaikutuksia. Toistaiseksi tarkempi g-arvo on välttänyt niiden instrumentoinnin.,
saksalais-Amerikkalainen fyysikko Albert Einstein toi seuraava vallankumous ymmärrystä painovoima. Hänen teorian yleinen suhteellisuusteoria osoitti, että painovoima syntyy kaarevuus aika-avaruuden, mikä tarkoittaa, että jopa valonsäteet, jotka on noudatettava tämän kaarevuus, taivutetaan erittäin massiivisia esineitä.
Einsteinin teorioita käytettiin spekuloida olemassaolosta mustia aukkoja — celestial tahojen kanssa niin paljon massaa, että ei edes valo voi paeta niiden pinnat., Lähellä musta aukko, Newtonin lain yleisen gravitaatio ei enää kuvaa tarkasti, miten esineitä liikkua, vaan Einsteinin tensori alan yhtälöitä etusijalla.
tähtitieteilijät ovat sittemmin löytäneet tosielämän mustat aukot avaruudesta, jopa onnistuneet napsauttamaan yksityiskohtaisen kuvan galaksimme keskellä elävästä kolossaalisesta. Muilla teleskoopeilla on nähty mustien aukkojen vaikutuksia ympäri universumia.,
sovellus Newtonin painovoiman lakia erittäin kevyitä esineitä, kuten ihmiset, solut ja atomit, on edelleen hieman luonteva rajalla, mukaan Minuutin Fysiikka. Tutkijat olettaa, että tällaiset yhteisöt houkutella toisiaan, käyttäen samaa painovoiman sääntöjä, kuten planeettoja ja tähtiä, mutta koska painovoima on niin heikko, sitä on vaikea tietää varmasti.
Ehkä, atomien houkutella toisiaan gravitaation nopeudella yksi yli niiden etäisyys kuutioitu sijaan squared — meidän nykyisiä välineitä ei ole mitään keinoa kertoa., Romaani piilotettu näkökohtia todellisuus saattaa olla saatavilla, jos vain voisimme mitata tällaisia minuutin painovoimat.
ikuinen voima mysteeri
Gravity hämmentää tutkijoita myös muilla tavoin. Hiukkasfysiikan standardimalli, joka kuvaa lähes kaikkien tunnettujen hiukkasten ja voimien toimintaa, jättää pois painovoiman. Kun valo on kuljettaa hiukkanen kutsutaan fotoni, fyysikot ei ole aavistustakaan, jos on vastaava hiukkanen gravity, joka olisi nimeltään gravitonin.,
Tuo painovoima yhdessä teoreettisen viitekehyksen kanssa kvanttimekaniikka, toinen suuri löytö 20-luvun fysiikan yhteisö, on edelleen keskeneräinen tehtävä. Sellainen teoria kaikesta, kuten tiedetään, ei ehkä koskaan toteudu.
, mutta gravitaatiota on silti käytetty monumentaalisten löydösten paljastamiseen. Tähtitieteilijät Vera Rubin ja Kent Ford osoittivat 1960-ja 70-luvuilla, että galaksien reunoilla olevat tähdet kiertävät nopeammin kuin pitäisi olla mahdollista. Aivan kuin jokin näkymätön massa olisi raahannut heitä gravitaatiomaisesti ja tuonut esiin materiaalia, jota me nyt kutsumme pimeäksi aineeksi.,
viime vuosina tutkijat ovat myös onnistuneet vangitsemaan toinen seuraus Einsteinin suhteellisuusteoria — painovoima-aaltoja, kun massiivinen esineitä, kuten neutronitähdet ja mustat aukot kiertää toisiaan. Vuodesta 2017, Laser-Interferometri Gravitational-Wave Observatory (LIGO) on avannut uuden ikkunan maailmankaikkeuteen havaitsemalla tavattoman heikko signaali tällaisia tapahtumia.
Vastaa