Mérési előzmények

A gravitációs állandó megjelenik az egyetemes gravitáció törvényének modern jelölésében, de Newtontól és más tudósok munkáitól egészen addig hiányzott. eleje XIX század. A gravitációs állandó jelenlegi formájában először került be a törvénybe egyetemes gravitáció, úgy tűnik, csak az áttérés után egyetlen metrikus rendszer intézkedéseket Lehet, hogy ez az első alkalom, hogy ezt megtették francia fizikus Poisson a mechanikáról szóló értekezésében (1809), legalábbis nem több korai művek, amelyben a gravitációs állandó megjelenne, a történészek nem azonosították. 1798-ban Henry Cavendish kísérletet végzett a Föld átlagos sűrűségének meghatározására a John Michell által feltalált torziós mérleg segítségével (Philosophical Transactions 1798). Cavendish egy teszttest ingarezgéseit hasonlította össze ismert tömegű golyók gravitációja és a Föld gravitációja hatására. A gravitációs állandó számértékét később a Föld átlagos sűrűsége alapján számították ki. Mért érték pontossága G Cavendish ideje óta nőtt, de eredménye már elég közel állt a modernhez.

Lásd még

Megjegyzések

Linkek

• Gravitációs állandó- cikk a Great Soviet Encyclopedia-ból

Wikimédia Alapítvány.

• 2010.
• Darwin (űrprojekt)

Gyors neutronszorzótényező

Nézze meg, mi a „gravitációs állandó” más szótárakban: GRAVITÁCIÓS ÁLLANDÓ - (gravitációs állandó) (γ, G) univerzális fizikai. állandó szerepel a képletben (lásd) ...

Nézze meg, mi a „gravitációs állandó” más szótárakban: Nagy Politechnikai Enciklopédia - (G-vel jelölve) arányossági együttható a Newton-féle gravitációs törvényben (lásd az egyetemes gravitációs törvényt), G = (6.67259.0.00085).10 11 N.m²/kg² …

Nézze meg, mi a „gravitációs állandó” más szótárakban: Nagy enciklopédikus szótár - (G jelölés), Newton GRAVITÁCIÓ-törvényének együtthatója. 6,67259,10 11 N.m2.kg 2 ...

Nézze meg, mi a „gravitációs állandó” más szótárakban: Tudományos és műszaki enciklopédikus szótár - alapvető fizika G állandó, benne van a Newton-féle gravitációs törvényben F=GmM/r2, ahol m és M a vonzó testek (anyagi pontok) tömege, r a köztük lévő távolság, F a vonzási erő, G= 6,6720(41) X10 11 N m2 kg 2 (1980-tól). A G. p legpontosabb értéke......

Fizikai enciklopédia gravitációs állandó - - Témakörök olaj- és gázipar HU gravitációs állandó ...

Fizikai enciklopédia- gravitacijos konstanta statusas T terület fizika atitikmenys: engl. gravitációs állandó; gravitációs állandó vok. Gravitations konstante, f rus. gravitációs állandó, f; egyetemes gravitáció állandója, f pranc. Constante de la gravitation, f … Fizikos terminų žodynas

Fizikai enciklopédia- (G-vel jelölve), az arányossági együttható a Newton-féle gravitációs törvényben (lásd az egyetemes gravitáció törvényét), G = (6,67259 + 0,00085)·10 11 N·m2/kg2. * * * GRAVITÁCIÓS ÁLLANDÓ GRAVITÁCIÓS ÁLLANDÓ (G-vel jelölve), együttható... ... enciklopédikus szótár

Nézze meg, mi a „gravitációs állandó” más szótárakban:- gravitációs állandó, univerzális. fizikai az influenzában szereplő G állandó, amely Newton gravitációs törvényét fejezi ki: G = (6,672 59 ± 0,000 85) * 10 11 N * m2 / kg2 ... Nagy enciklopédikus politechnikai szótár

Gravitációs állandó- G arányossági együttható a Newton-féle gravitációs törvényt kifejező képletben F = G mM / r2, ahol F a vonzási erő, M és m a vonzó testek tömege, r a testek közötti távolság. G. p. egyéb elnevezései: γ vagy f (ritkábban k2). Numerikus...... Nagy szovjet enciklopédia

Nézze meg, mi a „gravitációs állandó” más szótárakban:- (G-vel jelölve), együttható. arányosság Newton gravitációs törvényében (lásd Univerzális gravitációs törvény), G = (6,67259±0,00085) x 10 11 N x m2/kg2 ... Természettudomány. enciklopédikus szótár

Könyvek

• Az Univerzum és a fizika „sötét energia” nélkül (felfedezések, ötletek, hipotézisek). 2 kötetben. 1. kötet, O. G. Szmirnov. A könyvek a fizika és a csillagászat azon problémáival foglalkoznak, amelyek G. Galileótól, I. Newtontól, A. Einsteintől napjainkig több tíz és száz éve léteznek a tudományban. A legkisebb részecskék anyag és bolygók, csillagok és...

Newton gravitációs elméletében és Einstein relativitáselméletében a gravitációs állandó ( G) a természet egyetemes állandója, térben és időben változatlan, független a fizikai és kémiai tulajdonságok környezet és gravitációs tömegek.

Eredeti formájában a Newton-képletben, az együttható G hiányzott. Ahogy a forrás jelzi: „A gravitációs állandót először az egyetemes gravitáció törvényébe vezették be, nyilvánvalóan csak az egységes metrikus mértékrendszerre való áttérés után. Talán ezt először a francia fizikus, S.D. Poisson a „Treatise on Mechanics” (1809) című művében legalábbis a történészek nem azonosítottak olyan korábbi műveket, amelyekben a gravitációs állandó megjelenne.

Az együttható bevezetése G két ok okozta: a megfelelő méret megállapításának szükségessége és a gravitációs erők valós adatokkal való összeegyeztetése. De ennek az együtthatónak az egyetemes gravitáció törvényében való jelenléte még mindig nem derített fényt a kölcsönös vonzás folyamatának fizikájára, amiért Newtont bírálták kortársai.

Newtont egyetlen súlyos okból vádolták: ha a testek vonzzák egymást, akkor erre energiát kell fordítaniuk, de az elméletből nem derül ki, honnan származik az energia, hogyan költik el és milyen forrásokból pótolják. Ahogy egyes kutatók megjegyzik: ennek a törvénynek a felfedezése a lendület megmaradásának Descartes által bevezetett elve után következett be, de Newton elméletéből az következett, hogy a vonzás olyan tulajdonság, amely a testek egymásra ható tömegében rejlik, amelyek feltöltődés nélkül energiát költenek el, és nem csökkennek! Ez a gravitációs energia valamiféle kimeríthetetlen forrása!

Leibniz Newton gravitációs elvét "anyagtalan és megmagyarázhatatlan erőnek" nevezte. Bernoulli „felháborítónak” minősítette a gravitáció tökéletes űrben való felvetését; és az „actio in distans” (a távoli cselekvés) elve akkoriban nem talált nagyobb kegyeletet, mint most.

Valószínűleg nem a semmiből találkoztak a fizikusok ellenségesen Newton képletével, ami valójában nem tükrözi a szükséges energiát gravitációs kölcsönhatás. Miért tovább különböző bolygók különböző vonzerő, és Gállandó minden testre a Földön és az űrben? Talán G a testek tömegétől függ, de be tiszta forma a tömegnek nincs gravitációja.

Figyelembe véve azt a tényt, hogy minden konkrét eset a testek kölcsönhatása (vonzása) azzal történik különböző erősségűek(erő), akkor ennek az erőnek a gravitációs tömegek energiájától kell függnie. A fentiekkel kapcsolatban a Newton-képletnek tartalmaznia kell egy energiaegyütthatót, amely a tömegek vonzásának energiájáért felelős. A testek gravitációs vonzásában helyesebb állítás az lenne, ha nem tömegek kölcsönhatásáról beszélnénk, hanem ezekben a tömegekben rejlő energiák kölcsönhatásáról. Vagyis az energiának van egy anyaghordozója, amely nélkül nem létezhet.

Mivel a testek energiatelítettsége a hőjükhöz (hőmérsékletükhöz) kapcsolódik, az együtthatónak ezt az összefüggést kell tükröznie, mert a hő gravitációt generál!

Egy másik érv G nem állandóságával kapcsolatban. Idézek egy retro fizika tankönyvből: „Általában az E = mc 2 arány azt mutatja, hogy bármely test tömege arányos a testével. teljes energia. Ezért a test energiájában bekövetkező bármilyen változás egyidejűleg a tömegének változásával is jár. Így például, ha egy test felmelegszik, a tömege megnő."

Ha két fűtött test tömege növekszik, akkor az egyetemes gravitáció törvényének megfelelően a kölcsönös vonzás erejének is növekednie kell. De itt felmerül komoly probléma. Ahogy a hőmérséklet emelkedik, a végtelenbe hajlik, a gravitációs testek közötti tömegek és erők is a végtelenbe hajlanak. Ha azt állítjuk, hogy a hőmérséklet végtelen, és most néha megengedik az ilyen szabadságjogokat, akkor a két test közötti gravitáció is végtelen lesz, ennek eredményeként hevítéskor a testek összenyomódnak és nem tágulnak! De a természet, amint látja, nem jut el az abszurditásig!

Hogyan lehet megkerülni ezt a nehézséget? Triviális – meg kell találni maximális hőmérséklet anyagok a természetben. Kérdés: hogyan lehet megtalálni?

A hőmérséklet véges

asszem akkor nagy mennyiség A gravitációs állandó laboratóriumi méréseit szobahőmérsékleten, az alábbiakkal megegyezően végzik és végzik: Θ=293 K(20 0 C) vagy ehhez a hőmérséklethez közel, mert maga a műszer, egy Cavendish torziós mérleg nagyon körültekintő kezelést igényel (2. ábra). A mérések során minden interferenciát ki kell zárni, különösen a vibrációt és a hőmérsékletváltozásokat. A méréseket nagy pontossággal vákuumban kell elvégezni, ezt megköveteli a mért mennyiség nagyon kicsi mérete.

Ahhoz, hogy az „Univerzális Gravitáció Törvénye” univerzális és világméretű legyen, össze kell kapcsolni a termodinamikai hőmérsékleti skálával. Az alábbiakban bemutatott számítások és grafikonok segítenek ebben.

Vegyük az OX – OU derékszögű koordinátarendszert. Ezekben a koordinátákban fogunk konstruálni kezdeti funkció G=ƒ( Θ ).

Az abszcissza tengelyen ábrázoljuk a hőmérsékletet, nulla Kelvin-foktól kezdve. Ábrázoljuk a G együttható értékeit az ordináta tengelyen, figyelembe véve, hogy értékeinek nullától egyig terjedő tartományba kell esniük.

Jegyezzük meg az elsőt hivatkozási pont(A), ez a pont koordinátákkal: x=293,15 K (20⁰С); y=6,67408·10-11 Nm2/kg 2 (G). Kapcsoljuk össze ezt a pontot a koordináták origójával és kapjuk meg a G=ƒ( Θ ), (3. ábra)

Rizs. 3

Extrapoláljunk ezt a menetrendet, hosszabbítsa meg az egyenest addig, amíg az eggyel egyenlő ordinátaértékkel nem metszi, y=1. A grafikon elkészítésekor technikai nehézségek adódtak. A grafikon kezdeti részének ábrázolásához nagymértékben növelni kellett a skálát, mivel a paraméter G nagyon kicsi az értéke. A grafikonnak kis emelkedési szöge van, ezért egy lapra illesztéshez logaritmikus x tengely skálát fogunk használni (4. ábra).

Rizs. 4

Most figyelj!

Gráffüggvény metszéspontja ordinátával G=1, megadja a második referenciapontot (B). Ebből a pontból leeresztjük az abszcissza tengelyre merőlegest, amelyen megkapjuk a koordinátaértéket x=4,39 10 12 K.

Mi ez az érték és mit jelent? Az építési állapot szerint ez a hőmérséklet. A (B) pont „x” tengelyre vetítése tükrözi: egy anyag maximális lehetséges hőmérséklete a természetben!

Az észlelés megkönnyítése érdekében mutassuk be ugyanazt a grafikont kettős logaritmikus koordinátákkal ( 5. ábra).

Együttható G nem számíthat több mint egy a-priory. Ez a pont befejezte az abszolút termodinamikai hőmérsékleti skálát, amelyet Lord Kelvin indított el 1848-ban.

A grafikon azt mutatja, hogy a G együttható arányos a testhőmérsékletgel. Ezért a gravitációs állandó változó mennyiség, és az egyetemes gravitáció törvényében (1) a következő összefüggéssel kell meghatározni:

G E – univerzális együttható (UC), hogy ne tévessze össze G-vel, indexszel írjuk E(Energia – energia). Ha a kölcsönhatásban lévő testek hőmérséklete eltérő, akkor átlagértéküket veszik.

Θ 1– az első test hőmérséklete

Θ 2– a második test hőmérséklete.

Θ max– az anyag lehetséges maximális hőmérséklete a természetben.

Ebben az írásban az együttható G E nincs dimenziója, ami megerősíti, mint az arányossági és egyetemességi együttható.

Helyettesítsük be G E-t az (1) kifejezésbe, és írjuk fel általános formában az egyetemes gravitáció törvényét:

Csak a tömegekben rejlő energiának köszönhetően jön létre kölcsönös vonzásuk. Az energia az anyagi világ azon tulajdonsága, hogy munkát végez.

Csak a vonzás miatti energiaveszteség miatt lép fel kölcsönhatás között kozmikus testek. Az energiaveszteség a hűtéssel azonosítható.

Bármely test (anyag), ha lehűl, energiát veszít, és ennek köszönhetően furcsa módon más testekhez vonzódik. A testek gravitációjának fizikai természete a legtöbb vágy steady state a legkevesebbel belső energia- Ezt természetes állapot természet.

Newton képlete (4) szisztematikus formát öltött. Ez nagyon fontos a számításokhoz űrrepülések mesterséges műholdakÉs bolygóközi állomások, és lehetővé teszi számunkra, hogy mindenekelőtt pontosabban kiszámítsuk a Nap tömegét. Munka G tovább M azokról a bolygókról ismert, amelyek körül nagy pontossággal mérték a műholdak mozgását. Magának a bolygónak a Nap körüli mozgásából kiszámolhatjuk Gés a Nap tömege. A Föld és a Nap tömegének hibáit a hiba határozza meg G.

Az új együttható végre lehetővé teszi annak megértését és magyarázatát, hogy az első műholdak (pionírok) pályapályái miért nem feleltek meg eddig a számítottaknak. A műholdak felbocsátásakor nem vették figyelembe a kiáramló gázok hőmérsékletét. A számítások alacsonyabb rakéta tolóerőt mutattak, és a műholdak magasabb pályára emelkedtek, például az Explorer-1 pályája 360 km-rel magasabb volt, mint a számított. Von Braun úgy halt meg, hogy nem értette ezt a jelenséget.

Mostanáig a gravitációs állandónak nem volt fizikai jelentése, csak egy segédegyüttható volt az egyetemes gravitáció törvényében, amely a dimenziók összekapcsolását szolgálta. Ennek az állandónak a meglévő számértéke a törvényt nem univerzálissá, hanem egy bizonyos hőmérsékleti értékre változtatta!

A gravitációs állandó változó mennyiség. Mondok még, a gravitációs állandó, még a gravitáció határain belül sem állandó érték, mert Nem a testtömegek vesznek részt a gravitációs vonzásban, hanem a mért testekben rejlő energiák. Ez az oka annak, hogy a gravitációs állandó mérésénél nem lehet nagy pontosságot elérni.

A gravitáció törvénye

Newton egyetemes gravitációs törvénye és az univerzális együttható (G E =UC).

Mert a ezt az együtthatót dimenzió nélküli, az univerzális gravitáció képlete a dim kg 2 / m 2 dimenziót kapta - ez nem rendszerszintű egység, amely a testtömeg-felhasználás következtében keletkezett. A dimenzióval elérkeztünk a képlet eredeti formájához, amelyet Newton határozott meg.

Mivel a (4) képlet azonosítja a vonzási erőt, amelyet az SI rendszerben Newtonban mérnek, használhatjuk a (K) dimenziós együtthatót, mint a Coulomb-törvényben.

Ahol K 1-gyel egyenlő együttható. A dimenzió SI-re konvertálásához használhatja ugyanazt a dimenziót, mint G, azaz K= m 3 kg -1 s -2.

Kísérletek tanúskodnak: a gravitációt nem a tömeg (anyag) generálja, hanem az ezekben a tömegekben rejlő energiák segítségével valósul meg! A gravitációs térben lévő testek gyorsulása nem függ tömegüktől, ezért minden test ugyanolyan gyorsulással esik a földre. Egyrészt a testek gyorsulása arányos a rájuk ható erővel, ezért arányos a testükkel. gravitációs tömeg. Ekkor az érvelés logikája szerint az egyetemes gravitáció törvényének képletének így kell kinéznie a következő módon:

Ahol E 1És E 2– az egymásra ható testek tömegében található energia.

Mivel nagyon nehéz meghatározni a testek energiáját a számítások során, tömegeket hagyunk a Newton-képletben (4), helyettesítve az állandót. G energia együttható szerint G E.

A maximális hőmérséklet matematikailag pontosabban kiszámítható az összefüggésből:

Írjuk be ezt az összefüggést numerikus forma, figyelembe véve, hogy (G max =1):

Innen: Θ max=4,392365689353438 10 12 K (8)

Θ max– ez egy anyag maximálisan lehetséges hőmérséklete a természetben, amely felett semmilyen érték nem lehetséges!

Rögtön meg szeretném jegyezni, hogy ez korántsem egy elvont alak, azt jelzi, hogy in fizikai természet természetesen mindent! A fizika a véges oszthatóság, véges fénysebesség alapfogalmai alapján írja le a világot, és ennek megfelelően a hőmérsékletnek végesnek kell lennie!

Θ max 4,4 billió fok (4,4 teraKelvin). Földi mércénk (érzékeléseink) szerint ilyen magas hőmérsékletet nehéz elképzelni, de véges értéke a végtelenségével gátat szab a spekulációnak. Ez az állítás arra a következtetésre vezet, hogy a gravitáció sem lehet végtelen, a G E =Θ/Θ max arány mindent a helyére tesz.

Más kérdés, hogy a számláló (3) az egyenlő nullával (abszolút nulla) termodinamikai hőmérsékleti skála, majd az erő F az (5) képletben egyenlő lesz nullával. A testek közötti vonzásnak meg kell szűnnie, a testek és tárgyak elkezdenek szétmorzsolódni alkotórészeikké, molekuláikká és atomjaikká.

Folytatás a következő cikkben...

Az Univerzum megfigyelt fejlődésének magyarázatához a meglévő elméletek keretein belül fel kell tételeznünk, hogy egyes alapvető állandók állandóbbak, mint mások

Az alapvetőek között fizikai állandók - fénysebesség, Planck állandó, az elektron töltése és tömege - a gravitációs állandó valahogy elválik egymástól. Még mérésének történetét is hibákkal mutatják be a híres Britannica és Larousse enciklopédiák, nem beszélve a „Physical Encyclopedia”-ról. A bennük található megfelelő cikkekből az olvasó megtudja, hogy ő numerikus érték precíziós kísérletekben határozta meg először 1797–1798-ban a híres angol fizikus és kémikus. Henry Cavendish(Henry Cavendish, 1731–1810), Devonshire hercege. Sőt, Cavendish mért átlagos sűrűség Föld (adatai egyébként csak fél százalékkal térnek el az eredményektől modern kutatás). A Föld sűrűségére vonatkozó információk birtokában könnyen kiszámíthatjuk a tömegét, a tömeg ismeretében pedig meghatározhatjuk a gravitációs állandót.

Az intrika az, hogy Cavendish idején még nem létezett a gravitációs állandó fogalma, és az univerzális gravitáció törvényét nem volt szokás a számunkra ismert formában írni. Emlékezzünk vissza, hogy a gravitációs erő arányos a gravitációs testek tömegének szorzatával és fordítottan arányos e testek távolságának négyzetével, míg az arányossági együttható pontosan a gravitációs állandó. A Newton-törvény megírásának ez a formája csak a 19. században jelenik meg. És az első kísérleteket, amelyekben a gravitációs állandót mérték, már a század végén - 1884-ben - végezték.

Mint megjegyeztük orosz történész tudomány Konstantin Tomilin szerint a gravitációs állandó abban is különbözik a többi alapvető állandótól, hogy semmilyen fizikai mennyiség természetes skálája nem kapcsolódik hozzá.

Ugyanakkor a fénysebesség határozza meg a sebesség maximális értékét, a Planck-állandó pedig a minimális hatásváltozást. És csak a gravitációs állandóval kapcsolatban feltételezték, hogy a számértéke idővel változhat. Ezt a gondolatot először 1933-ban Edward Milne angol asztrofizikus (Edward Arthur Milne, 1896–1950), 1937-ben pedig a híres angol elméleti fizikus, Paul Dirac (1902–1984) fogalmazta meg először az ún. számhipotézis” azt sugallta, hogy a gravitációs állandó csökken a kozmológiai idő múlásával. A Dirac-hipotézis fontos helyet foglal el a történelemben elméleti fizika századi, de nem többé-kevésbé megbízható kísérleti megerősítés

nem ismert. A gravitációs állandóhoz közvetlenül kapcsolódik az úgynevezett "kozmológiai állandó", amely először Albert Einstein általános relativitáselméletének egyenleteiben jelent meg. Miután felfedezte, hogy ezek az egyenletek egy táguló vagy összehúzódó univerzumot írnak le, Einstein mesterségesen hozzáadott egy „kozmológiai kifejezést” az egyenletekhez, amely biztosította a stacionárius megoldások létezését. egy olyan erő létére torkollik, amely kompenzálja az egyetemes gravitációs erőket, és csak nagyon nagy léptékben nyilvánul meg. A helyhez kötött Univerzum modelljének következetlensége nyilvánvalóvá vált Einstein számára Edwin Hubble amerikai csillagász (Edwin Powell Hubble, 1889–1953) és Alexander Friedman szovjet matematikus munkáinak publikálása után, akik egy másik modell érvényességét bizonyították. amely szerint az Univerzum időben tágul. 1931-ben Einstein felhagyott a kozmológiai állandóval, és egy privát beszélgetés során „élete legnagyobb hibájának” nevezte.

A történet azonban ezzel nem ért véget. Miután megállapították, hogy az Univerzum tágulása az elmúlt ötmilliárd évben felgyorsult, ismét aktuálissá vált az antigravitáció létezésének kérdése; vele együtt a kozmológiai állandó is visszatért a kozmológiába.

Ugyanakkor a modern kozmológusok az antigravitációt az úgynevezett „sötét energia” jelenlétével társítják az Univerzumban. Mind a gravitációs állandó, mind a kozmológiai állandó, mind a „sötét energia” heves vita tárgyát képezte egy nemrégiben tartott konferencián. Imperial College London (London Imperial College), elkötelezett megoldatlan problémák a kozmológia standard modelljében. Az egyik legradikálisabb hipotézist Philip Mannheim, a Storrs-i Connecticuti Egyetem részecskefizikusa fogalmazta meg jelentésében. Valójában Mannheim javasolta a gravitációs állandó megfosztását egyetemes állandó státuszától.

Hipotézise szerint " táblázat értéke"A gravitációs állandót egy Földön található laboratóriumban határozták meg, és csak a Naprendszeren belül használható. Kozmológiai léptékben a gravitációs állandónak más, lényegesen kisebb számértéke van, ami az elemi részecskefizika módszereivel számítható ki. Hipotézisének kollégái elé terjesztésével Mannheim mindenekelőtt a „kozmológiai állandó problémájának” megoldását igyekezett közelebb hozni, amely a kozmológia szempontjából igen lényeges volt. Ennek a problémának a lényege a következő., 10 120-szor magasabb, mint a megfigyelésekből nyert érték.

A kozmológiai állandó elméleti értéke olyan nagy, hogy az Univerzum megfelelő tágulási sebességével a csillagoknak és galaxisoknak egyszerűen nem lenne idejük kialakulni.

Mannheim a következőképpen igazolja két különböző gravitációs állandó létezésére vonatkozó hipotézisét - a Naprendszerre és az intergalaktikus léptékekre vonatkozóan. Szerinte a megfigyelésekben valójában nem maga a kozmológiai állandó határozható meg, hanem egy bizonyos mennyiség, amely arányos a kozmológiai állandó és a gravitációs állandó szorzatával. Tegyük fel, hogy intergalaktikus skálán a gravitációs állandó nagyon kicsi, és a kozmológiai állandó értéke megfelel a számítottnak és nagyon nagy. Ebben az esetben két állandó szorzata kicsi lehet, ami nem mond ellent a megfigyeléseknek. „Talán itt az ideje, hogy ne gondoljuk a kozmológiai állandót kicsinek – mondja Mannheim –, és csak fogadjuk el, hogy nagy, és lépjünk tovább. Ebben az esetben a „kozmológiai állandó probléma” megoldódik. A Mannheim által javasolt megoldás egyszerűnek tűnik, de az ára nagyon magas. Ahogy Zeeya Merali megjegyzi a New Science által 2007. április 28-án megjelent „Két állandó jobb, mint egy” cikkében, a gravitációs állandó két különböző számértékének bevezetésével Mannheimnek elkerülhetetlenül fel kell hagynia az egyenletekkel. általános elmélet Einstein relativitáselmélete. Ezenkívül Mannheim hipotézise feleslegessé teszi azt az elképzelést, amelyet a legtöbb kozmológus elfogad:

sötét energia ", mivel a gravitációs állandó kis értéke kozmológiai skálán önmagában egyenértékű az antigravitáció létezésének feltételezésével. Keith Horne, a British University of St. Andrew (University of St Andrew) üdvözli Mannheim hipotézisét, mert az használja alapelvek fizikusok

elemi részecskék : "Nagyon elegáns, és jó lenne, ha helyesnek bizonyulna." Horn szerint ebben az esetben a részecskefizikát és a gravitációt egyetlen nagyon vonzó elméletté tudnánk kombinálni., - például a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás és a kettős pulzárok mozgásának közelmúltbeli mérései - valószínűleg nem magyarázható olyan könnyen Mannheim elméletében.

Mannheim maga sem tagadja azokat a problémákat, amelyekkel hipotézise szembesül, megjegyezve, hogy azokat sokkal kevésbé tartja jelentősnek a szabvány nehézségeihez képest. kozmológiai modell: "Kozmológusok százai fejlesztették ki, de 120 nagyságrenddel nem kielégítő."

Meg kell jegyezni, hogy Mannheim számos támogatót talált, akik támogatták őt, hogy kizárja a legrosszabbat. A legrosszabb hipotézisnek tartották, amelyet 2006-ban Paul Steinhardt terjesztett elő Princeton egyetem(Princeton Egyetem) és Neil Turok Cambridge-től (Cambridge University), amely szerint az Univerzum periodikusan megszületik és eltűnik, és mindegyik ciklusban (billió évig tart) ősrobbanás van, és minden ciklusban a számérték a kozmológiai konstans kisebbnek bizonyul, mint az előzőben.

A kozmológiai állandónak a megfigyelésekben rögzített rendkívül jelentéktelen értéke tehát azt jelenti, hogy Univerzumunk egy nagyon távoli láncszem a feltörekvő és eltűnő világok nagyon hosszú láncolatában...

(Gravitációs állandó – a méret nem állandó)

1. rész

1. ábra

A fizikában csak egy állandó kapcsolódik a gravitációhoz - a gravitációs állandó (G). Ezt az állandót kísérleti úton kaptuk, és nincs kapcsolata más állandókkal. A fizikában alapvetőnek tartják.

Számos cikket fogunk szentelni ennek az állandónak, ahol megpróbálom bemutatni az állandóságának inkonzisztenciáját és az alapok hiányát. Pontosabban van alatta alapozó, de az némileg más. Mit jelent az állandó gravitáció, és miért mérik olyan gondosan? A megértéshez ismét vissza kell térni az egyetemes gravitáció törvényéhez. Miért fogadták el a fizikusok ezt a törvényt, sőt, kezdték el nevezni „; legnagyobb általánosítás , elért emberi elme

G". A megfogalmazása egyszerű: két test olyan erővel hat egymásra, amely fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével és egyenesen arányos tömegük szorzatával.

– gravitációs állandó Ebből az egyszerű képletből sok nagyon nem triviális következtetés következik, de erre nincs válasz alapvető kérdések

Ez a törvény nem mond semmit a vonzási erő létrejöttének mechanizmusáról, azonban még ma is használják, és nyilvánvalóan az elkövetkező évszázadokban is alkalmazni fogják.

Egyes tudósok kigúnyolják, mások bálványozzák. Mindkettő nem nélkülözheti, mert... Ennél jobbat nem találtak ki vagy fedeztek fel. Az űrkutatással foglalkozó szakemberek, ismerve ennek a törvénynek a tökéletlenségét, korrekciós táblázatokat használnak, amelyeket minden űrhajó kilövése után új adatokkal frissítenek.

A teoretikusok korrekciókkal, további együtthatók bevezetésével próbálják kijavítani ezt a törvényt, bizonyítékot keresnek a G gravitációs állandó dimenziójában lévő hiba létezésére, de semmi sem gyökerezik, és Newton képlete eredeti formájában marad.

Figyelembe véve a sokféle kétértelműséget és pontatlanságot az ezzel a képlettel végzett számításokban, még korrigálni kell.

Newton kifejezése széles körben ismert: „A gravitáció egyetemes”, azaz a gravitáció univerzális. Ezt a törvényt leírja a gravitációs kölcsönhatást két test között, bárhol is legyenek az Univerzumban; Ezt tekintik univerzalizmusa lényegének. Az egyenletben szereplő G gravitációs állandót a természet egyetemes állandójának tekintjük.

A G konstans kielégítő számításokat tesz lehetővé földi körülmények között, logikusan az energiakölcsönhatásért kellene, de mit vehetünk ki az állandóból?

Érdekes a tudós véleménye (V.E. Kosciusko), aki feltette valódi élmények a természet törvényeinek megértéséhez és feltárásához a következő mondat: „A természetnek nincs fizikai törvények, sem az ember alkotta méretekkel rendelkező fizikai állandók.” „A gravitációs állandó esetében a tudomány megállapította, hogy ezt a mennyiséget megtalálták és számszerűen megbecsülték. Konkrét fizikai jelentését azonban még nem állapították meg, és ez mindenekelőtt azért van így, mert valójában helytelen cselekvések, vagy inkább durva hibák eredményeként értelmetlen és teljesen értelmetlen, abszurd dimenziójú mennyiséget kaptunk.”

Nem szeretném magam ilyen kategorikus helyzetbe hozni, de végre meg kell értenünk ennek az állandónak a jelentését.

Jelenleg a gravitációs állandó értékét az Alapvető Fizikai Állandók Bizottsága hagyja jóvá: G=6,67408·10 -11 m³/(kg·s²) [CODATA 2014]. Annak ellenére, hogy ezt az állandót gondosan mérik, nem elégíti ki a tudomány követelményeit. A helyzet az, hogy a világ különböző laboratóriumaiban végzett hasonló mérések eredményei között nincs pontos egyezés.

Ahogy Melnikov és Pronin megjegyzik: „Történelmileg a gravitáció lett a tudományos kutatás első tárgya. Bár több mint 300 év telt el a gravitációs törvény megjelenése óta, amelyet Newtonnak köszönhetünk, a gravitációs kölcsönhatási állandó a többihez képest továbbra is a legkevésbé pontosan mérhető."

Ráadásul nyitva marad fő kérdés a gravitáció természetéről és lényegéről. Mint ismeretes, magát a Newton-féle egyetemes gravitációs törvényt sokkal nagyobb pontossággal igazolták, mint a G állandó pontosságát. pontos meghatározás gravitációs erők a gravitációs állandó által kiszabott, ezért olyan nagy odafigyelés rá.

Egy dolog odafigyelni, és egészen más az eredmények pontossága G mérésénél. A két legpontosabb mérésnél a hiba elérheti az 1/10000-et is. De amikor a méréseket elvégezték ben különböző pontokat bolygókon, akkor az értékek egy nagyságrenddel vagy annál nagyobb mértékben meghaladhatják a kísérleti hibát!

Miféle állandó ez, amikor mérésekor ekkora a leolvasási szóródás? Vagy talán nem is állandó, hanem néhány absztrakt paraméter mérése. Vagy az interferencia által érintett mérések ismeretlenek a kutatók számára? Ez az a pont, ahol új terepet jelentenek a különféle hipotézisek. Egyes tudósok a Föld mágneses terére hivatkoznak: „A Föld gravitációs és mágneses mezőinek kölcsönös hatása ahhoz vezet, hogy a Föld gravitációja erősebb lesz azokon a helyeken, ahol erősebb a mágneses tér.” Dirac követői azt állítják, hogy a gravitációs állandó idővel változik stb.

Egyes kérdések bizonyítékok hiánya miatt törlődnek, míg mások megjelennek, és ez természetes folyamat. De ez a szégyen nem folytatódhat a végtelenségig, remélem, hogy a kutatásom segít meghatározni az igazság felé vezető irányt.

Az első személy, akit az állandó gravitáció mérésére vonatkozó kísérlet úttörőjének tulajdonítottak angol vegyész Henry Cavendish, aki 1798-ban nekiállt meghatározni a Föld sűrűségét. Egy ilyen kényes kísérlethez J. Michell által feltalált torziós mérlegeket használt (ma kiállítás Nemzeti Múzeum Nagy-Britannia). Cavendish egy teszttest ingarezgéseit hasonlította össze ismert tömegű golyók gravitációs hatása alatt a Föld gravitációs terében.

A kísérleti adatok, mint később kiderült, hasznosak voltak G meghatározásához. A Cavendish által kapott eredmény fenomenális volt, mindössze 1%-kal tért el a ma elfogadotttól. Meg kell jegyezni, hogy ez milyen nagy teljesítmény volt az ő korában. Több mint két évszázada a kísérletezés tudománya csak 1%-ot fejlődött? Hihetetlen, de igaz. Sőt, ha figyelembe vesszük az ingadozásokat és az ezek leküzdésének képtelenségét, a G értékét mesterségesen adjuk hozzá, kiderül, hogy Cavendish óta semmit sem haladtunk előre a mérések pontosságában!

Igen! Nem haladtunk előre sehol, a tudomány elmerült - nem érti a gravitációt!

Miért nem haladt a tudomány gyakorlatilag ennek az állandónak a pontos mérésében több mint három évszázadon keresztül? Talán minden a Cavendish által használt eszközről szól. A torziós mérlegek, a 16. század találmánya, a mai napig a tudósok szolgálatában állnak. Természetesen ezek már nem ugyanazok a torziós mérlegek, nézd meg a fotót, ábra. 1. A modern mechanika és elektronika csengői és sípjai, plusz a vákuum- és hőmérséklet-stabilizálás ellenére az eredmény alig mozdult. Nyilvánvalóan itt valami nincs rendben.

Őseink és kortársaink különféle kísérleteket tettek arra, hogy G-t különböző módon mérjék földrajzi szélességekés a legtöbbben hihetetlen helyek: mély bányák, jégbarlangok, kutak, televízió tornyokon. A torziós mérlegek kialakítása javult. Az új méréseket a gravitációs állandó tisztázása érdekében megismételtük és ellenőriztük. A kulcskísérletet 1982-ben Los Alamosban végezte el G. Luther és W. Towler. A felszerelésük egy Cavendish torziós mérlegre emlékeztetett, volfrámgolyókkal. E mérések eredménye, 6,6726(50)?10 -11 m 3 kg -1 s -2 (azaz 6,6726±0,0005) volt a Tudományos és Technológiai Adatügyi Bizottság (CODATA) által 1986-ban javasolt értékek alapja. .

Minden nyugodt volt 1995-ig, amikor a braunschweigi német PTB-laboratórium fizikusainak egy csoportja módosított elrendezéssel (higany felszínén lebegő mérlegek golyókkal) nagy tömeg), olyan G-értéket kapott, amely (0,6±0,008)%-kal magasabb az általánosan elfogadottnál. Ennek eredményeként 1998-ban a G mérési hibája csaknem egy nagyságrenddel nőtt.

Jelenleg aktívan vitatják meg az univerzális gravitáció törvényének atomi interferometrián alapuló vizsgálatát, a mikroszkopikus teszttömegek mérését és a Newton-féle gravitációs törvény további tesztelését a mikrokozmoszban.

A G mérésére más módszerekkel is próbálkoztak, de a mérések közötti összefüggés gyakorlatilag változatlan maradt. Ezt a jelenséget ma az inverz négyzettörvény vagy az „ötödik erő” megsértésének nevezik. Az ötödik erő immár bizonyos Higgs-részecskéket (mezőket) is magában foglal – Isten részecskéit.

Úgy tűnik, az isteni részecskét rögzítették, vagy inkább kiszámították, így adták szenzációsan a hírt a Világnak a Nagy Hadronütköztető (LHC) kísérletében részt vevő fizikusok.

Bízzon a Higgs-bozonban, de ne kövessen el hibát!

Tehát mi ez a titokzatos állandó, amely önmagában jár, és enélkül nem tudsz menni sehova?

Olvassa el a cikk folytatását

Amikor Newton felfedezte az egyetemes gravitáció törvényét, egyetlenegyet sem tudott numerikus érték tömegek égitestek, beleértve a Földet is. A G konstans értékét sem tudta.

Eközben a G gravitációs állandó az Univerzum minden testére azonos értékű, és az egyik alapvető fizikai állandó. Hogyan lehet megtalálni a jelentését?

Az egyetemes gravitáció törvényéből az következik, hogy G = Fr 2 /(m 1 m 2). Ez azt jelenti, hogy G megtalálásához meg kell mérni a testek közötti F vonzási erőt híres misék m 1 és m 2, valamint a köztük lévő r távolság.

A gravitációs állandó első méréseit ben végezték el 18. század közepe V. Meg lehetett becsülni, bár nagyon durván, de akkori G értékét annak eredményeként, hogy figyelembe vettük az inga vonzását egy hegyhez, amelynek tömegét geológiai módszerekkel határozták meg.

A gravitációs állandó pontos mérését először 1798-ban a figyelemre méltó tudós, Henry Cavendish, egy gazdag angol lord végezte el, aki különc és barátságtalan emberként ismert. Cavendish az úgynevezett torziós mérleg segítségével (101. ábra) meg tudta mérni a kis és nagy fémgolyók közötti elhanyagolható vonóerőt az A menet csavarodási szögével. Ehhez olyan érzékeny berendezést kellett használnia, hogy a gyenge légáramlatok is torzíthatták a méréseket. Ezért Cavendish, hogy kizárja a külső hatásokat, egy dobozba helyezte felszerelését, amelyet a szobában hagyott, és maga végezte el a berendezés megfigyelését egy másik helyiségből származó távcső segítségével.

A kísérletek azt mutatták

G ≈ 6,67 10 –11 N m 2 /kg 2.

A gravitációs állandó fizikai jelentése az, hogy számszerűen egyenlő azzal az erővel, amellyel két, egyenként 1 kg tömegű, egymástól 1 m távolságra lévő részecskét vonz. Ez az erő tehát rendkívül kicsinek bizonyul – csak 6,67 · 10 –11 N. Ez jó vagy rossz? A számítások azt mutatják, hogy ha az univerzumban a gravitációs állandó értéke mondjuk 100-szor nagyobb lenne, mint a fent megadott, akkor ez ahhoz a tényhez vezetne, hogy a csillagok, köztük a Nap élettartama meredeken csökkenne. intelligens élet Nem lett volna időm megjelenni a Földön. Más szóval, te és én most nem léteznénk!

A kis G értéke azt jelenti, hogy a hétköznapi testek közötti gravitációs kölcsönhatás, az atomokról és molekulákról nem is beszélve, nagyon gyenge. Két, egymástól 1 m távolságra lévő, 60 kg-os embert csak 0,24 μN erővel vonz.

A testek tömegének növekedésével azonban megnő a gravitációs kölcsönhatás szerepe. Például a Föld és a Hold közötti kölcsönös vonzás ereje eléri a 10 20 É-t, és a Föld vonzása a Nap által még 150-szer erősebb. Ezért a bolygók és a csillagok mozgását már teljesen meghatározzák a gravitációs erők.

Cavendish kísérletei során először bizonyította azt is, hogy nemcsak bolygók, hanem hétköznapi bolygók is körülvesznek bennünket. Mindennapi élet a testek ugyanazon gravitációs törvény szerint vonzanak, amelyet Newton csillagászati ​​adatok elemzése eredményeként fedezett fel. Ez a törvény valóban az egyetemes gravitáció törvénye.

„A gravitáció törvénye egyetemes. Hatalmas távolságokra terjed ki. És Newton, akit érdekelt a Naprendszer, megjósolhatta volna, hogy mi sül ki Cavendish kísérletéből, mivel Cavendish mérlegei, két vonzó golyó a Naprendszer kis modellje. Ha tízmillió milliószorosára növeljük, megkapjuk Naprendszer. Növeljük még tízmilliószorosára – és itt vannak galaxisok, amelyek ugyanazon törvény szerint vonzzák egymást. A Nature a mintájának hímzésekor csak a leghosszabb szálakat használja, és annak bármely, még a legkisebb mintája is feltárhatja szemünket az egész szerkezetére” (R. Feynman).

1. Mi a gravitációs állandó fizikai jelentése? 2. Kik csinálták ezt először? pontos mérések ez az állandó? 3. Mihez vezet a gravitációs állandó kis értéke? 4. Miért nem vonzódsz hozzá, ha egy barátod mellett ülsz az íróasztalnál?