L'astronautique nécessite de nouvelles mécaniques et une nouvelle compréhension de la gravité. Qu'est-ce que la gravité

La gravité, également appelée attraction ou gravitation, est une propriété universelle de la matière que possèdent tous les objets et corps de l'Univers. L'essence de la gravité est que tous les corps matériels attirent à eux tous les autres corps qui les entourent.

La gravité

Si la gravité est un concept général et une qualité que possèdent tous les objets de l'Univers, alors l'attraction terrestre est un cas particulier de ce phénomène qui englobe tout. La terre attire à elle tous les objets matériels qui s'y trouvent. Grâce à cela, les personnes et les animaux peuvent se déplacer en toute sécurité sur la terre, les rivières, les mers et les océans peuvent rester sur leurs côtes et l'air ne peut pas voler à travers les vastes étendues du cosmos, mais former l'atmosphère de notre planète.

Une question juste se pose : si tous les objets ont de la gravité, pourquoi la Terre attire-t-elle les hommes et les animaux à elle, et non l'inverse ? Premièrement, nous attirons aussi la Terre vers nous, c'est juste que par rapport à sa force d'attraction, notre gravité est négligeable. Deuxièmement, la force de gravité est directement proportionnelle à la masse du corps : plus la masse du corps est petite, plus ses forces gravitationnelles sont faibles.

Le deuxième indicateur dont dépend la force d'attraction est la distance entre les objets : plus la distance est grande, moins l'effet de la gravité est important. Y compris pour cette raison, les planètes se déplacent sur leurs orbites et ne tombent pas les unes sur les autres.

Il est à noter que la Terre, la Lune, le Soleil et d'autres planètes doivent leur forme sphérique précisément à la force de gravité. Il agit en direction du centre, attirant vers lui la substance qui constitue le "corps" de la planète.

Champ gravitationnel de la Terre

Le champ gravitationnel de la Terre est un champ d'énergie de force qui se forme autour de notre planète en raison de l'action de deux forces :

• la gravité;
• la force centrifuge, qui doit son apparition à la rotation de la Terre autour de son axe (rotation journalière).

Étant donné que la gravité et la force centrifuge agissent en permanence, le champ gravitationnel est également un phénomène constant.

Les forces gravitationnelles du Soleil, de la Lune et de certains autres corps célestes, ainsi que les masses atmosphériques de la Terre, ont un effet insignifiant sur le champ.

Loi de la gravité et Sir Isaac Newton

Le physicien anglais, Sir Isaac Newton, selon une légende bien connue, se promenant une fois dans le jardin pendant la journée, a vu la lune dans le ciel. Au même moment, une pomme est tombée de la branche. Newton étudiait alors la loi du mouvement et savait qu'une pomme tombe sous l'influence d'un champ gravitationnel et que la Lune tourne sur une orbite autour de la Terre.

Et puis l'idée est venue à l'esprit d'un scientifique brillant, illuminé par la perspicacité, que peut-être la pomme tombe sur la terre, obéissant à la même force grâce à laquelle la Lune est sur son orbite, et ne se précipite pas au hasard dans toute la galaxie. Ainsi la loi a été découverte la gravité alias la troisième loi de Newton.

Dans le langage des formules mathématiques, cette loi ressemble à ceci :

F=GMm/D2 ,

où F- force de gravitation mutuelle entre deux corps ;

M- masse du premier corps ;

m- masse du deuxième corps ;

D2- distance entre deux corps ;

g- constante gravitationnelle, égale à 6,67x10 -11.

Vous voyez la gravité à l'œuvre partout dans Vie courante: en marchant, lorsqu'un objet tombe en marchant. La gravité est un phénomène si familier que nous n'y prêtons pas attention et que nous le percevons comme un élément intégral de la réalité environnante. Même si la gravité a été découverte il y a plusieurs centaines d'années, les scientifiques n'ont toujours pas percé tous ses mystères.

Que savons-nous de la gravité ? Nous savons que deux objets quelconques éprouvent une attraction mutuelle. La gravité aide à la formation de corps cosmiques, tels que les planètes et les étoiles, et aide également à former des systèmes stellaires et des galaxies et maintient les objets sur les objets les uns aux autres. L'homme a appris à surmonter la gravité à l'aide de moteurs de fusée et à se détacher de la gravité et d'autres objets spatiaux. Considérons deux théories scientifiques principales qui nous permettent de comprendre les principes de la gravité.

La première théorie est associée au nom de l'un des scientifiques les plus célèbres - le physicien anglais Isaac Newton. Selon la légende, dans les années 1600, Newton était assis sous un pommier et, à un moment donné, une pomme lui tomba sur la tête. Cela a amené le scientifique à réfléchir aux raisons de sa chute, pourquoi il est tombé et s'il est tombé, puis vers le bas et ne s'est pas envolé, par exemple.

Dans les années 1680, Newton publie sa théorie de la gravitation universelle, qui met en avant l'idée fondamentale jusqu'au XXe siècle, expliquant l'attraction mutuelle des corps. Selon elle, la gravité est une force qui agit sur toute matière et est décrite par une fonction qui inclut la masse et la distance entre les objets. La théorie dit que chaque particule de matière attire à elle toutes les autres particules de matière dans l'univers avec une force directement proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. Cela explique pourquoi les objets proches n'ont pas toujours haute résistance attraction mutuelle due à un manque de, ou pourquoi des objets éloignés à des millions de kilomètres seront retenus.

La théorie newtonienne de l'attraction mutuelle a dominé le monde scientifique jusqu'au début du XXe siècle, lorsqu'un autre scientifique tout aussi célèbre, Albert Einstein, a proposé une explication différente de la gravité. Dans le cadre de sa théorie générale de la relativité, il a introduit le concept d'espace-temps en tant que phénomène indivisible. La gravité est définie comme la courbure de cet espace-temps. Pour comprendre cette théorie, il faut imaginer une feuille bien tendue. Chaque objet dans , qu'il s'agisse d'un astéroïde ou d'une étoile, est un objet se trouvant sur cette feuille. Plus la masse de l'objet est grande, plus la déviation formée dans la feuille, semblable à un entonnoir, est importante. Si un objet se déplace dans l'espace (feuille), puis survole un gros objet (objet), il tombera dans son champ d'attraction (entonnoir) et courbera sa trajectoire. Plus il vole près de l'objet, plus sa trajectoire se courbera.

Bien que la gravité ait été découverte et étudiée depuis longtemps, de nombreuses questions subsistent à ce sujet. En particulier, la force d'attraction n'est pas entièrement comprise. Les scientifiques suggèrent qu'il existe une particule spéciale, le fameux boson de Higgs, qui est responsable de l'attraction des objets. Pour obtenir confirmation de cette théorie, des expériences sont menées dans des accélérateurs subatomiques, dont le collisionneur de hadrons. Cependant, des résultats significatifs réfutant ou prouvant cette théorie n'ont pas encore été obtenus.

Il y a 7 commentaires. à "Gravité"

Il n'y a pas besoin d'être "stupide" sur le bord, bien que la théorie de Le Sage ne soit pas considérée par la communauté scientifique dominante comme la théorie dominante de la gravité, elle continue d'être étudiée par les chercheurs. Et pour moi, c'est le plus fondamental - en raison du flux sans fin d'états d'énergie, l'effet de la gravité se forme. La confirmation indirecte de son existence peut servir à tous nos exemples de transformation du champ en énergie et vice versa, la capacité même de se déplacer dans un champ magnétique. Et la disparition d'un champ magnétique puissant ne peut pas être interprétée comme la disparition des dipôles eux-mêmes, mais par le fait que, en raison de l'énergie de l'espace, ils repassent à leur état neutre - la rotation.

La loi de Newton avec ses distances au carré ne fonctionne pas dans l'espace vide, de même que la fameuse loi d'Einstein est absolument mal interprétée. La masse dans cette formule n'est pas égale à l'énergie, mais est plus lente du rythme du temps, plus elle est importante, plus les processus se déroulent lentement dans la matière. La deuxième erreur est la limite de vitesse "vitesse de la lumière". Supprimez la notion d'espace - distance, et vous avez là la propagation instantanée des interactions. Pourquoi pouvez-vous supprimer la distance ? Car la présence d'un champ de force et le phénomène supraconducteur (élimination de la résistance d'un tel milieu) permettent de l'impliquer et de l'admettre. L'accélération de toute particule dans un tel milieu atteint une valeur instantanée. Oui, et l'énergie elle-même est un flux infini d'états d'énergie émanant de toutes les étoiles sous forme de chaleur, de toutes sortes de radiations et de particules de matière fractionnaires.

Ralentissement et perte de vitesse mots différents, mais ils expriment des concepts similaires, qui sont en rapport avec le vecteur des forces appliquées aux corps en mouvement (pour les mathématiciens et les physiciens, ils sont associés au frottement, ou à la résistance du milieu, eh bien, c'est compréhensible avec la gravité inventée, selon la masse du corps). Mais s'ils parlent de la gravité et pensent qu'elle a encore une place et est liée à la masse, alors ils se trompent, c'est une fausse croyance qu'il faut retirer de la physique. La gravité est une force externe, un phénomène, une combinaison de forces énergétiques en une sorte de flux continu, dont la puissance dépend directement de la taille de la surface de la sphère et du champ magnétique (et donc de la structure de question). Énergie sur ce moment il est impossible d'en tenir compte, puisque l'essentiel du flux "se dépose" sur la sphère extérieure du champ de protection terrestre et dans le mécanisme supraconducteur que les Américains ont découvert en 1961. Le sous-produit (principalement) de la "téléportation" de tels états d'énergie nous parvient sous la forme d'une pression constante.

Galileo Galilei a mené une expérience prouvant que les objets lourds atteignent le sol à la même vitesse que les objets légers. En escaladant la tour penchée de Pise, il aurait laissé tomber une balle de 80 kilogrammes et une balle de mousquet de 200 grammes, qui avaient toutes deux la même rationalisation et touchaient le sol en même temps. Ainsi, il a prouvé à Aristote que les objets lourds volent à la même vitesse que les objets légers. Des expériences similaires ont été réalisées et confirmées avec des objets de poids et de densités différents. Et même plus tard dans des tubes "sous vide" - avec l'air pompé (avec une plume et une pastille). Ça dit quoi? Dans une compréhension aussi commune (dans la communauté scientifique) de la "gravité" (due à la masse) - il n'y a pas d'amarrage logique élémentaire (après tout, la vitesse de chute libre pour tous les corps est la même), si la gravité dépendait de la masse, alors les vitesses seraient différentes.

L'univers entier est rempli d'éther. Ils imprègnent toute matière. Les particules d'éther ont des mouvements oscillatoires, comme les molécules de gaz. Toutes les particules matérielles sont sous la pression de l'éther, tout comme les corps sur Terre sont sous la pression de l'atmosphère. La matière émet des ondes gravitationnelles. Ces ondes, rencontrant des particules d'éther, éteignent leur énergie de telle manière que la pression de l'éther sur le corps s'affaiblit. Plus le corps est massif, moins il y a de pression. Dans un système de deux corps, la pression d'éther entre eux est plus faible qu'à l'extérieur, et les corps semblent s'attirer. Dans l'Univers, apparemment, il n'y a pas de murs et l'éther se disperse dans toutes les directions, entraînant avec lui les galaxies, forçant l'humanité à chercher matière noire. Le résultat de la diminution de la pression d'éther est le retrait de l'orbite de la Lune de la Terre, l'augmentation du diamètre de la Terre.

Interaction avec le MONDE entier ondes électromagnétiques lors de la transition vers un état fermionique, l'énergie de masse au repos de l'EMW du volume du conteneur apparaît.

Newton et moi. Si vous menez une enquête auprès de la population sur le sujet: "Quelle découverte dans le domaine de la physique considérez-vous comme la plus significative?", Bien sûr, la grande majorité des répondants nommeront I. La loi de la gravitation universelle de Newton. Et c'est un fait. Mais la chose la plus intéressante est que la loi de la gravitation universelle n'a pas grand-chose à voir directement avec l'existence des gens. Nous sommes plus préoccupés par tous ces processus mystérieux qui se déroulent littéralement sous nos pieds.
Par exemple, les sismologues de tous les pays n'ont toujours aucune idée de la nature de l'énergie d'un tremblement de terre conduisant à un tremblement de terre dévastateur et quelle est la cause des vagues de tsunami, mais sans les mêmes secousses. Ou pourquoi les entrailles de notre planète sont encore dans un état aussi chaud, et pas un seul géophysicien ne donnera une explication intelligible de l'origine du champ magnétique terrestre.
Toutes ces questions sont répondues par la découverte du champ de gravité unifié (www.gravis.kz/Gravis_Discovery.doc), qui est basé sur les lois immuables de I. Newton.

L'univers bidimensionnel existe à la frontière de l'univers tridimensionnel, où il y a des quarks et des gluons en forte interaction. La physique à la base comprend la théorie quantique de la gravité, que les théoriciens des cordes tentent de développer depuis des décennies.

1. Obi-Wan Kenobi de Star Wars a dit que la force « nous entoure et nous pénètre ; elle maintient la galaxie ensemble ». Il aurait très bien pu dire cela de la gravité. Ses propriétés gravitationnelles maintiennent littéralement la galaxie ensemble, et elle nous "Pénètre", nous attirant physiquement vers la terre.

2. cependant, contrairement à la force avec ses côtés sombre et clair, la gravité n'est pas duelle ; il ne fait qu'attirer et ne repousse jamais.
Afficher en entier.

3. La Nasa essaie de développer un rayon tracteur capable de déplacer des objets physiques, créant une force d'attraction supérieure à la force de gravité.

4. Les passagers des montagnes russes et les astronautes de la station spatiale subissent une microgravité (appelée à tort gravité zéro) lorsqu'ils tombent à la même vitesse que le vaisseau dans lequel ils se trouvent.

5. quelqu'un qui pèse 60 kg sur terre pèserait 142 kg sur Jupiter (s'il était possible de se tenir sur une géante gazeuse). La grande masse de la planète signifie une grande force d'attraction

Qu'est-ce que la gravité en mots simples | Concept général gravité La gravité est un concept apparemment simple connu de tous depuis l'époque de l'école. Nous nous souvenons tous de l'histoire de la chute d'une pomme sur la tête de Newton et de la découverte de la loi de la gravitation universelle. Cependant, tout n’est pas si simple…

6. Pour bien quitter la gravité terrestre, tout objet doit atteindre une vitesse de 11,2 kilomètres par seconde - c'est la vitesse d'échappement de notre planète.

7. Curieusement, la gravité est la plus faible des quatre forces fondamentales de l'univers. Les trois autres sont l'électromagnétisme, la force nucléaire faible qui gouverne la désintégration des atomes ; et la force nucléaire forte, qui maintient ensemble les noyaux des atomes.

8. Un aimant de la taille d'une pièce de monnaie a une force électromagnétique suffisante pour surmonter toute la gravité de la terre et coller au réfrigérateur.

9. La pomme n'est pas tombée sur la tête d'Isaac Newton, mais cela l'a amené à se demander si la force qui fait tomber la pomme affecte le mouvement de la lune autour de la terre.

10. Cette même pomme a conduit à l'émergence de la première loi de proportionnalité quadratique inverse F = G * (mM) / r2 en science. Cela signifie qu'un objet deux fois plus éloigné n'exerce qu'un quart de son ancienne attraction gravitationnelle.

11. La loi de proportionnalité au carré inverse signifie également que, techniquement, l'attraction gravitationnelle a une portée illimitée. 12. Une autre signification du mot "Gravity" - qui signifie "quelque chose de lourd ou de grave" - ​​est apparue plus tôt et vient du latin "Gravis", qui signifie "lourd".

13. La force de gravité accélère tous les objets de manière égale, quel que soit leur poids. Dans le cas où vous faites tomber deux balles de même taille mais de poids différent du toit, elles toucheront le sol en même temps. La plus grande inertie d'un objet plus lourd annule toute vitesse supplémentaire qu'il pourrait avoir par rapport à un objet plus léger.

14. La théorie générale de la relativité d'Einstein a été la première théorie à considérer la gravité comme une courbure de l'espace-temps - le "tissu" qui constitue l'univers physique.

15. Tout objet qui a une masse plie l'espace-temps autour de lui-même. En 2011, l'expérience Gravity Probe B de la NASA a montré que la Terre faisait tourner l'univers autour d'elle comme une boule de bois dans un ruisseau - exactement comme l'avait prédit Einstein.

16. En courbant l'espace-temps sur lui-même, un objet massif redirige parfois les rayons lumineux qui le traversent, comme le fait une lentille de verre. Les lentilles gravitationnelles peuvent facilement grossir la taille apparente des galaxies lointaines ou répandre leur lumière en formes étranges. 17. Le "problème des trois corps", qui décrit tous les schémas possibles dans lesquels trois objets peuvent tourner l'un autour de l'autre uniquement sous l'influence de la gravité, occupe les scientifiques depuis trois cents ans. A ce jour, seules 16 solutions ont été trouvées. 18. Bien que les trois autres forces fondamentales s'entendent bien avec la mécanique quantique - la science de l'ultra-petit - la gravité refuse de coopérer avec elle ; les équations quantiques sont violées par toute tentative d'y inclure la gravité. Comment concilier ces deux descriptions absolument exactes et complètement opposées de l'univers est l'un des plus grands problèmes de la physique moderne. 19. Pour mieux comprendre la gravité, les scientifiques recherchent des ondes gravitationnelles - des ondulations dans l'espace-temps qui proviennent d'événements tels que des collisions de trous noirs et des explosions d'étoiles.

20. Une fois qu'ils pourront détecter les ondes gravitationnelles, les scientifiques pourront regarder le cosmos comme ils ne l'ont jamais fait auparavant. "Chaque fois que nous regardons l'univers d'une nouvelle manière", déclare Amber Stoever, physicienne à l'Observatoire des ondes gravitationnelles de Louisiane, "cela révolutionne notre compréhension de celui-ci".

Raisons de la gravité. Il y a des lacunes dans la théorie de la gravité - et c'est un fait !

Toute théorie est imparfaite, la théorie de la gravité ne fait pas exception.

La théorie de la gravité n'est pas parfaite, mais certaines de ses lacunes sont invisibles depuis la Terre. Par exemple, selon la théorie, la force gravitationnelle du Soleil devrait être plus forte sur la Lune que sur la Terre, mais alors la Lune tournerait autour du Soleil, et non autour de la Terre. En observant le mouvement de la Lune dans le ciel nocturne, nous pouvons absolument déterminer qu'elle tourne autour de la Terre. À l'école, on nous a également parlé d'Isaac Newton, qui a découvert des lacunes dans la théorie de la gravité. Il a également introduit le nouveau terme mathématique "fluxion", à partir duquel il a ensuite développé la théorie de la gravité. Le concept de "fluxion" peut sembler peu familier, aujourd'hui on l'appelle "fonction". D'une manière ou d'une autre, nous apprenons tous des fonctions à l'école, mais elles ne sont pas sans défauts. Par conséquent, il est probable que dans les "preuves" de la théorie de la gravité de Newton, tout n'est pas aussi fluide.

Le poids corporel, contrairement à la masse, peut changer sous l'influence de l'accélération. De petits changements de poids peuvent être ressentis, par exemple, lorsque l'ascenseur est démarré ou arrêté. L'état d'absence totale de poids s'appelle l'apesanteur.

phénomène d'apesanteur

La physique donne le poids comme la force avec laquelle tout corps agit sur une surface, un support ou une suspension. Il y a un poids dû à l'attraction gravitationnelle de la Terre. Numériquement, le poids est égal à la force de gravité, mais cette dernière est appliquée au centre de masse du corps, tandis que le poids est appliqué au support.L'apesanteur - poids nul, peut se produire s'il n'y a pas de force gravitationnelle, cela est, le corps est suffisant à partir d'objets massifs qui peuvent l'attirer.

International Station spatiale situé à une distance de 350 km de la Terre. A cette distance, l'accélération gravitationnelle (g) est de 8,8 m/s2, soit seulement 10% de moins qu'à la surface de la planète.

En pratique, vous voyez rarement - l'effet gravitationnel existe toujours. Les astronautes de l'ISS sont toujours affectés par la Terre, mais l'apesanteur y est présente.Un autre cas d'apesanteur se produit si la gravité est compensée par d'autres forces. Par exemple, l'ISS est soumise à la gravité, légèrement réduite par la distance, mais la station se déplace également sur une orbite circulaire à partir du premier vitesse spatiale et la force centrifuge compense la gravité.

L'apesanteur sur Terre

Le phénomène d'apesanteur est également possible sur Terre. Sous l'influence de l'accélération, le poids du corps peut diminuer, voire devenir négatif. L'exemple classique donné par les physiciens est celui d'un ascenseur qui tombe. Si l'ascenseur descend avec une accélération, la pression sur le sol de l'ascenseur et, par conséquent, le poids, diminueront. De plus, si l'accélération est égale à l'accélération de la chute libre, c'est-à-dire que l'ascenseur tombe, le poids des corps deviendra nul.

Un poids négatif est observé si l'accélération de l'ascenseur dépasse l'accélération de la chute libre - les corps à l'intérieur "collent" au plafond de la cabine.

Cet effet est largement utilisé pour simuler l'apesanteur dans l'entraînement des astronautes. Un avion équipé d'une chambre d'entraînement s'élève à une hauteur considérable. Après cela, il plonge le long d'une trajectoire balistique, en fait, la machine se stabilise à la surface de la terre. Lorsque vous plongez à partir de 11 000 mètres, vous pouvez obtenir 40 secondes d'apesanteur, qui sont utilisées pour l'entraînement.Il existe une idée fausse selon laquelle ces personnes exécutent des figures complexes, comme la «boucle de Nesterov», pour obtenir l'apesanteur. En fait, des avions de passagers en série modifiés sont utilisés pour la formation, incapables de manœuvres complexes.

expression physique

Le poids physique (P) lors du mouvement accéléré du support, qu'il s'agisse d'un corsage tombant ou plongeant, a la forme suivante : P=m(g-a), où m est poids corporel, g- accélération de la chute libre, a - accélération du support Lorsque g et a sont égaux, P = 0, c'est-à-dire que l'apesanteur est atteinte.

Qui a découvert la loi de la gravité

Ce n'est un secret pour personne que la loi de la gravitation universelle a été découverte par le grand scientifique anglais Isaac Newton, qui, selon la légende, se promène dans le jardin du soir et réfléchit aux problèmes de la physique. À ce moment, une pomme est tombée d'un arbre (selon une version, juste sur la tête du physicien, selon une autre, elle vient de tomber), qui est devenue plus tard la célèbre pomme de Newton, car elle a conduit le scientifique à la perspicacité, eureka. La pomme qui est tombée sur la tête de Newton et l'a inspiré à découvrir la loi de la gravitation universelle, parce que la Lune est restée immobile dans le ciel nocturne, la pomme est tombée, le scientifique a peut-être pensé qu'une sorte de force agit comme la Lune (la faisant orbite), ainsi sur la pomme, la faisant tomber au sol.

Or, selon les assurances de certains historiens des sciences, toute cette histoire de la pomme n'est qu'une belle fiction. En fait, que la pomme soit tombée ou non n'est pas si important, il est important que le scientifique ait effectivement découvert et formulé la loi de la gravitation universelle, qui est maintenant l'une des pierres angulaires de la physique et de l'astronomie.

Bien sûr, bien avant Newton, les gens observaient à la fois des choses tomber au sol et des étoiles dans le ciel, mais avant lui, ils croyaient qu'il y avait deux types de gravité : terrestre (agissant exclusivement à l'intérieur de la Terre, provoquant la chute des corps) et céleste ( agissant sur les étoiles et la lune). Newton a été le premier à combiner ces deux types de gravité dans sa tête, le premier à comprendre qu'il n'y a qu'une gravité et que son action peut être décrite par une loi physique universelle.

Définition de la loi de la gravitation universelle

Selon cette loi, tous les corps matériels s'attirent, tandis que la force d'attraction ne dépend pas des propriétés physiques ou chimiques des corps. Elle ne dépend, si tout est simplifié au maximum, que du poids des corps et de la distance qui les sépare. Vous devez également tenir compte du fait que tous les corps sur Terre sont affectés par la force d'attraction de notre planète elle-même, appelée gravité (du latin, le mot "gravitas" est traduit par gravité).

Essayons maintenant de formuler et d'écrire le plus brièvement possible la loi de la gravitation universelle : la force d'attraction entre deux corps de masses m1 et m2 et séparés par une distance R est directement proportionnelle aux deux masses et inversement proportionnelle au carré de la distance entre eux.

La formule de la loi de la gravitation universelle

Ci-dessous, nous présentons à votre attention la formule de la loi de la gravitation universelle.

G dans cette formule est la constante gravitationnelle, égale à 6,67408(31) 10−11, c'est la valeur de l'impact sur tout objet matériel de la force gravitationnelle de notre planète.

La loi de la gravitation universelle et l'apesanteur des corps

La loi de la gravitation universelle découverte par Newton, ainsi que l'appareil mathématique qui l'accompagne, ont ensuite formé la base de la mécanique et de l'astronomie célestes, car elles peuvent être utilisées pour expliquer la nature du mouvement des corps célestes, ainsi que le phénomène d'apesanteur. . Être en Cosmosà une distance considérable de la force d'attraction-gravité de tels gros corps comme une planète, tout objet matériel (par exemple, vaisseau spatial avec des astronautes à bord) sera en état d'apesanteur, puisque la force de l'influence gravitationnelle de la Terre (G dans la formule de la loi de la gravité) ou d'une autre planète ne l'affectera plus.

Et en conclusion, une vidéo instructive sur la découverte de la loi de la gravitation universelle.

Interaction gravitationnelle. Interaction faible.

La force faible est l'une des quatre forces fondamentales. L'existence d'une telle interaction a été indiquée par l'instabilité découverte du neutron et de certains noyaux atomiques. Il est plus faible que fort et électromagnétique, mais plus fort que gravitationnel. Mais dans la vie de tous les jours, le rôle de l'interaction gravitationnelle est bien plus important que le faible. Cela a à voir avec la portée. L'interaction gravitationnelle a rv~ ∞. Par conséquent, les corps situés à la surface de la Terre sont affectés par l'attraction gravitationnelle de tous les atomes de la Terre. Le rayon de l'interaction faible est très petit et est supposé être d'environ 10-16 cm. (trois ordres de grandeur moins que fort). Mais malgré cette faible interaction joue rôle important dans la nature. S'il était possible de «désactiver» l'interaction faible, le Soleil s'éteindrait, car le processus de conversion d'un proton en neutron, positron et neutrino ne serait pas possible:

p → n + e + + ν , à la suite de quoi quatre protons se transforment en hélium. C'est ce processus qui sert de source d'énergie au Soleil et aux autres étoiles. Les processus d'interaction faible avec émission de neutrinos sont particulièrement importants dans l'évolution des étoiles. S'il n'y avait pas d'interactions faibles, les muons, les pimésons, les particules étranges et charmées, qui se désintègrent à la suite d'interactions fortes, seraient stables et répandus dans la matière ordinaire. Le grand rôle des interactions faibles est dû au fait qu'elles n'obéissent pas à un certain nombre d'interdictions caractéristiques des interactions fortes et électromagnétiques. En particulier, il ne respecte pas la loi de conservation de la parité.

Le processus le plus courant dû à l'interaction faible est β - la désintégration des noyaux radioactifs. À la suite de ce processus, un électron et un neutrino naissent dans le noyau. Le début de l'étude des interactions faibles est la découverte par A. Becquerel en 1896 de la radioactivité naturelle, c'est-à-dire de la désintégration spontanée des noyaux d'uranium, accompagnée de rayonnement. Une analyse de ce rayonnement a montré qu'il se composait de trois types, dont l'un était appelé rayonnement β -, qui s'est avéré plus tard être un flux d'électrons. Des études des caractéristiques du rayonnement β, de l'éjection d'électrons de noyaux qui n'y existent pas, de la nature continue de leur spectre d'énergie, de la difficulté à respecter la loi de conservation du spin ont conduit à l'idée de l'existence d'un type spécial d'interaction fondamentale non réductible aux interactions connues. Cette interaction est dite faible.

En physique moderne, on suppose que tous les types d'interactions connus sont des phénomènes de même nature et doivent être décrits de manière unifiée. (Grande unification, Super unification). À ce jour, une théorie unifiée des interactions faibles et électromagnétiques a été développée.

Interaction gravitationnelle.

La gravitation, la gravitation, l'interaction gravitationnelle est une interaction universelle entre tout type de matière. La loi de la gravitation universelle formulée par Newton est valable si l'interaction est relativement faible et les corps se déplacent à des vitesses bien inférieures à la vitesse de la lumière. Dans le cas général, la gravité est décrite par la théorie de la relativité générale d'Einstein comme l'effet de la matière sur les propriétés de l'espace-temps à quatre dimensions. Ces propriétés de l'espace - temps, à leur tour, affectent le mouvement des corps et d'autres processus physiques. Cette gravitation diffère fortement des autres interactions fondamentales. Mais la physique moderne considère qu'il est possible qu'à de très hautes énergies toutes les espèces se combinent en une seule interaction.

L'hypothèse de la gravité comme propriété générale des corps est apparue dans l'Antiquité et a été relancée aux XVIe et XVII siècles en Europe. Par exemple, I. Kepler a soutenu que "la gravité est l'aspiration mutuelle de tous les corps". Enfin, en 1678, I. Newton dans son célèbre ouvrage "Principes mathématiques de la philosophie naturelle" a donné une formulation mathématique de la loi de la gravitation universelle. Dans cette formulation, la loi est applicable à condition que les corps puissent être pris comme des points matériels. La valeur numérique de la constante gravitationnelle en 1798 a été déterminée par G. Cavendish : G = 6,6745(8) * 10 -11 m 3 s -2 kg -1. L'interaction de plusieurs corps, soumis à des points matériels, est déterminée par le principe de superposition des forces. Par le même principe, il est possible de déterminer la force d'interaction de corps de dimensions finies, s'ils sont d'abord décomposés en parties pouvant être considérées comme des points matériels. Selon la formule (1), la force gravitationnelle ne dépend que de la position des particules à un instant donné. Cela correspond à la condition que l'interaction se propage instantanément. Compte tenu de la vitesse de propagation des interactions finie mais plutôt élevée, approuvée par la physique moderne, la formule (1) peut être appliquée à des vitesses faibles et pour des corps situés à des distances peu importantes. Cette situation se produit pour les corps du système solaire.

La gravité, qu'est-ce que c'est Comment expliquer à un enfant. Qu'est-ce que la gravité ?

La gravité, ou gravitation, est la force d'attraction entre deux particules de matière (ou deux objets) qui maintient les planètes dans leur orbite autour du Soleil ou la Lune dans son orbite autour de la Terre. (Lorsque la distance entre deux objets augmente, leur attraction gravitationnelle diminue.) La gravité est également la force qui maintient tout objet sur Terre ou sur tout autre corps céleste, l'empêchant de voler dans l'espace. Plus un objet est gros, plus son attraction gravitationnelle est forte, et vice versa. Comme la Lune est beaucoup plus petite que la Terre, son attraction gravitationnelle n'est qu'un sixième de celle de notre planète. C'est pourquoi les astronautes américains sur la lune pouvaient se déplacer sans effort en faisant de grands sauts.

La gravité explique également pourquoi la Terre - et d'autres planètes et corps célestes - sont généralement rondes. Lors de la formation de notre système solaire, la gravité a attiré ensemble la poussière et les gaz volant dans l'espace. Lorsque un grand nombre de la matière est recueillie en même temps en un seul endroit, cette matière forme une boule, puisque la gravité attire tout vers un point central. Cependant, la Terre n'est pas parfaitement ronde. Au cours de sa rotation autour de son axe, une force supplémentaire apparaît, sous l'influence de laquelle la Terre "gonfle" légèrement dans la région médiane.

Vidéo Qu'est-ce que la gravité

L'incroyable complexité de l'espace qui nous entoure est en grande partie due au nombre infini de particules élémentaires. Il existe également diverses interactions entre eux à des niveaux que nous ne pouvons que deviner. Cependant, tous les types d'interaction de particules élémentaires entre elles diffèrent considérablement par leur force.

La plus puissante de toutes les forces que nous connaissons lie les composants du noyau atomique. Pour les séparer, il faut dépenser une énergie vraiment colossale. Quant aux électrons, ils ne sont "attachés" au noyau que par une interaction électromagnétique ordinaire. Pour l'arrêter, parfois l'énergie qui apparaît à la suite de la plus ordinaire réaction chimique. La gravité (ce qu'elle est, vous le savez déjà) dans la variante des atomes et des particules subatomiques est le type d'interaction le plus simple.

Le champ gravitationnel dans ce cas est si faible qu'il est difficile à imaginer. Curieusement, mais ce sont eux qui « suivent » le mouvement des corps célestes, dont la masse est parfois impossible à imaginer. Tout cela est possible grâce à deux caractéristiques de la gravité, qui sont particulièrement prononcées dans le cas de grands corps physiques :

• Contrairement aux forces atomiques, l'attraction gravitationnelle est d'autant plus perceptible que l'on s'éloigne de l'objet. Ainsi, la gravité terrestre maintient même la Lune dans son champ, et la force similaire de Jupiter supporte facilement les orbites de plusieurs satellites à la fois, dont la masse de chacun est tout à fait comparable à celle de la Terre !
• De plus, il fournit toujours une attraction entre les objets et, avec la distance, cette force s'affaiblit à faible vitesse.

La formation d'une théorie plus ou moins cohérente de la gravitation s'est produite relativement récemment, et précisément sur la base des résultats d'observations séculaires du mouvement des planètes et autres corps célestes. La tâche a été grandement facilitée par le fait qu'ils se déplacent tous dans le vide, où il n'y a tout simplement pas d'autres interactions possibles. Galileo et Kepler, deux astronomes exceptionnels de l'époque, ont contribué à ouvrir la voie à de nouvelles découvertes grâce à leurs observations les plus précieuses.

Mais seul le grand Isaac Newton a été capable de créer la première théorie de la gravité et de l'exprimer dans une représentation mathématique. Ce fut la première loi de la gravité, dont la représentation mathématique est présentée ci-dessus.

La gravité est. Qu'est-ce que la gravité

La gravité est la force qui rapproche deux corps, la force qui fait tomber les pommes vers la terre et les planètes tourner autour du soleil. Plus un objet est massif, plus son attraction gravitationnelle est forte.

force fondamentale

La gravité est l'une des quatre forces fondamentales, avec les forces électromagnétiques et les forces nucléaires fortes et faibles.

C'est ce qui fait que les choses ont du poids. Lorsque vous vous pesez, la balance vous indique la gravité qui agit sur votre corps. Sur Terre, la gravité est de 9,8 mètres par seconde au carré, soit 9,8 m/s 2 .

Des philosophes comme Aristote croyaient que les objets plus lourds accélèrent plus rapidement vers la terre. Mais des expériences ultérieures ont montré que ce n'était pas le cas. La raison pour laquelle une plume tombera plus lentement qu'une boule de bowling est due à la résistance de l'air, qui agit dans la direction opposée à l'accélération de la gravité.

La loi de gravitation universelle de Newton stipule que la force de gravité est directement proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

Isaac Newton a développé sa théorie de la gravitation universelle dans les années 1680. Il a découvert que la gravité agit sur toute matière et est fonction à la fois de la masse et de la distance. Chaque objet attire un autre objet avec une force proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

Théorie de la relativité

Newton a publié ses travaux sur la gravité en 1687, qui étaient considérés comme la meilleure explication jusqu'à ce qu'Einstein propose sa théorie générale de la relativité en 1915. Dans la théorie d'Einstein, la gravité n'est pas une force, mais plutôt une conséquence du fait que la matière est déformée dans l'espace-temps. L'une des prédictions de la relativité générale est que la lumière se courbera autour d'objets massifs.

faits amusants

• La gravité sur la Lune est d'environ 16% de celle de la Terre, Mars a environ 38% de la gravité terrestre, tandis que la plus grande planète du système solaire, Jupiter, a 2,5 fois la gravité terrestre.
• Bien que personne n'ait "découvert" la gravité, la légende raconte que le célèbre astronome Galileo Galilei a fait certaines des premières expériences de gravité en lâchant des boules de la tour penchée de Pise pour voir à quelle vitesse elles tombaient.
• Isaac Newton n'avait que 23 ans et rentrait de l'université lorsqu'il a remarqué une pomme tomber dans son jardin et a commencé à percer les mystères de la gravité. (Peut-être est-ce un mythe qu'une pomme est tombée sur sa tête.)
• Une des premières mesures de la théorie de la relativité d'Einstein consistait à courber la lumière des étoiles près du Soleil pendant éclipse solaire 29 mai 1919.
• Les trous noirs sont des objets massifs avec une gravité si forte que même la lumière ne peut leur échapper.
• La théorie de la relativité générale d'Einstein est incompatible avec la mécanique quantique, les lois bizarres qui régissent le comportement de minuscules particules telles que les photons et les électrons qui composent l'univers.

Newton, qui déclare que la force d'attraction gravitationnelle entre deux points matériels de masse et , séparés par une distance, est proportionnelle aux deux masses et inversement proportionnelle au carré de la distance - c'est-à-dire :

Ici - constante gravitationnelle, égale à environ 6,6725 × 10 −11 m³ / (kg s²).

La loi de la gravitation universelle est l'une des applications de la loi du carré inverse, qui se produit également dans l'étude du rayonnement (voir, par exemple, la pression lumineuse), et est une conséquence directe de l'augmentation quadratique de l'aire de la sphère avec un rayon croissant, ce qui entraîne une diminution quadratique de la contribution de toute surface unitaire à la surface de la sphère entière.

Le champ gravitationnel, ainsi que le champ de gravité, est potentiellement . Cela signifie qu'il est possible d'introduire l'énergie potentielle de l'attraction gravitationnelle d'une paire de corps, et cette énergie ne changera pas après avoir déplacé les corps le long d'un contour fermé. La potentialité du champ gravitationnel implique la loi de conservation de la somme des énergies cinétique et potentielle, et lors de l'étude du mouvement des corps dans un champ gravitationnel, cela simplifie souvent grandement la solution. Dans le cadre de la mécanique newtonienne, l'interaction gravitationnelle est de longue portée. Cela signifie que peu importe la façon dont un corps massif se déplace, en tout point de l'espace, le potentiel gravitationnel ne dépend que de la position du corps à un moment donné dans le temps.

Grands objets spatiaux - les planètes, les étoiles et les galaxies ont une masse énorme et, par conséquent, créent des champs gravitationnels importants.

La gravité est la force la plus faible. Cependant, comme il agit à toutes les distances et que toutes les masses sont positives, c'est quand même une force très importante dans l'univers. En particulier, l'interaction électromagnétique entre les corps à l'échelle cosmique est faible, puisque la charge électrique totale de ces corps est nulle (la substance dans son ensemble est électriquement neutre).

De plus, la gravité, contrairement à d'autres interactions, est universelle dans son effet sur toute la matière et l'énergie. Aucun objet n'a été trouvé qui n'ait aucune interaction gravitationnelle.

En raison de sa nature globale, la gravité est responsable d'effets à grande échelle tels que la structure des galaxies, les trous noirs et l'expansion de l'Univers, et des phénomènes astronomiques élémentaires - les orbites des planètes, et de la simple attraction vers la surface de la Terre et chutes de corps.

La gravité a été la première interaction décrite par une théorie mathématique. Aristote croyait que les objets poids différent tomber à des vitesses différentes. Ce n'est que bien plus tard que Galileo Galilei a déterminé expérimentalement que ce n'était pas le cas - si la résistance de l'air est éliminée, tous les corps accélèrent de la même manière. La loi de la gravité d'Isaac Newton (1687) était une bonne description du comportement général de la gravité. En 1915, Albert Einstein a créé la théorie générale de la relativité, qui décrit la gravité avec plus de précision en termes de géométrie de l'espace-temps.

La mécanique céleste et quelques-uns de ses problèmes

La tâche la plus simple de la mécanique céleste est l'interaction gravitationnelle de deux corps ponctuels ou sphériques dans l'espace vide. Ce problème dans le cadre de la mécanique classique est résolu analytiquement sous une forme fermée ; le résultat de sa solution est souvent formulé sous la forme des trois lois de Kepler.

Plus le nombre de corps en interaction augmente, plus le problème se complique. Ainsi, le déjà célèbre problème à trois corps (c'est-à-dire le mouvement trois corps avec des masses non nulles) ne peut pas être résolu analytiquement dans vue générale. Avec une solution numérique, cependant, l'instabilité des solutions par rapport aux conditions initiales s'installe assez rapidement. Appliquée au système solaire, cette instabilité rend impossible de prédire avec précision le mouvement des planètes à des échelles dépassant la centaine de millions d'années.

Dans certains cas particuliers, il est possible de trouver une solution approximative. Le plus important est le cas où la masse d'un corps est nettement supérieure à la masse des autres corps (exemples : système solaire et la dynamique des anneaux de Saturne). Dans ce cas, en première approximation, on peut supposer que les corps légers n'interagissent pas entre eux et se déplacent selon des trajectoires képlériennes autour d'un corps massif. Les interactions entre eux peuvent être prises en compte dans le cadre de la théorie des perturbations et moyennées dans le temps. Dans ce cas, des phénomènes non triviaux peuvent survenir, tels que des résonances, des attracteurs, des aléas, etc. Exemple illustratif de tels phénomènes - la structure complexe des anneaux de Saturne.

Malgré les tentatives pour décrire avec précision le comportement d'un système d'un grand nombre de corps attractifs d'environ la même masse, cela ne peut être fait en raison du phénomène de chaos dynamique.

Forts champs gravitationnels

Dans des champs gravitationnels forts, ainsi que lors de déplacements dans un champ gravitationnel avec vitesses relativistes, les effets de la théorie de la relativité générale (RG) commencent à apparaître :

• changement dans la géométrie de l'espace-temps;
  • en conséquence, la déviation de la loi de gravité par rapport au newtonien ;
  • et dans les cas extrêmes - l'émergence de trous noirs;
• retard potentiel associé à la vitesse de propagation finie des perturbations gravitationnelles ;
  • en conséquence, l'apparition d'ondes gravitationnelles ;
• effets non linéaires : la gravité a tendance à interagir avec elle-même, donc le principe de superposition dans les champs forts n'est plus valable.

Rayonnement gravitationnel

L'une des prédictions importantes de la relativité générale est le rayonnement gravitationnel, dont la présence n'a pas encore été confirmée par des observations directes. Cependant, il existe de fortes preuves indirectes en faveur de son existence, à savoir : les pertes d'énergie dans les systèmes binaires proches contenant des objets gravitationnels compacts (tels que les étoiles à neutrons ou les trous noirs), en particulier, dans le célèbre système PSR B1913 + 16 (Hulse-Taylor pulsar) - sont en bon accord avec le modèle GR, dans lequel cette énergie est emportée précisément par le rayonnement gravitationnel.

Le rayonnement gravitationnel ne peut être généré que par des systèmes à moments quadripolaires variables ou multipolaires supérieurs, ce fait suggère que le rayonnement gravitationnel de la plupart des sources naturelles est directionnel, ce qui complique considérablement sa détection. Puissance de gravité n-la source de champ est proportionnelle si le multipôle est de type électrique, et - si le multipôle est type magnétique, où v est la vitesse caractéristique des sources dans le système rayonnant, et c est la vitesse de la lumière. Ainsi, le moment dominant sera le moment quadripolaire type électrique, et la puissance du rayonnement correspondant est égale à :

où est le tenseur du moment quadripolaire de la distribution de masse du système rayonnant. La constante (1/W) permet d'estimer l'ordre de grandeur de la puissance de rayonnement.

Depuis 1969 (expériences de Weber ( Anglais)), des tentatives sont faites pour détecter directement le rayonnement gravitationnel. Aux États-Unis, en Europe et au Japon, plusieurs détecteurs au sol fonctionnent actuellement (LIGO , VIRGO , TAMA ( Anglais), GEO 600), ainsi que le projet de détecteur gravitationnel spatial LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Le détecteur au sol en Russie est en cours de développement au Centre scientifique de recherche sur les ondes gravitationnelles "Dulkyn" de la République du Tatarstan.

Effets subtils de la gravité

Mesure de la courbure de l'espace en orbite terrestre (dessin d'artiste)

En plus des effets classiques d'attraction gravitationnelle et de dilatation du temps, la théorie de la relativité générale prédit l'existence d'autres manifestations de la gravité, qui sont très faibles dans les conditions terrestres et donc leur détection et leur vérification expérimentale sont donc très difficiles. Jusqu'à récemment, surmonter ces difficultés semblait au-delà des capacités des expérimentateurs.

Parmi eux, on peut citer notamment la traînée des référentiels inertiels (ou effet Lense-Thirring) et le champ gravitomagnétique. En 2005, la sonde Gravity Probe B de la NASA a mené une expérience d'une précision sans précédent pour mesurer ces effets près de la Terre. Le traitement des données obtenues a été effectué jusqu'en mai 2011 et a confirmé l'existence et l'ampleur des effets de la précession géodésique et de la traînée des référentiels inertiels, bien qu'avec une précision légèrement inférieure à celle initialement supposée.

Après un travail intensif sur l'analyse et l'extraction du bruit de mesure, les résultats finaux de la mission ont été annoncés lors d'une conférence de presse sur NASA-TV le 4 mai 2011 et publiés dans Physical Review Letters. La valeur mesurée de la précession géodésique était −6601,8±18,3 millisecondes arcs par an, et l'effet de traînée - −37,2 ± 7,2 millisecondes arcs par an (comparer avec les valeurs théoriques de −6606,1 mas/an et −39,2 mas/an).

Théories classiques de la gravité

En raison du fait que les effets quantiques de la gravité sont extrêmement faibles, même dans les conditions expérimentales et d'observation les plus extrêmes, il n'existe toujours pas d'observations fiables à leur sujet. Les estimations théoriques montrent que dans l'écrasante majorité des cas on peut se limiter à la description classique de l'interaction gravitationnelle.

Il existe une théorie classique canonique moderne de la gravité - la théorie générale de la relativité, et de nombreuses hypothèses et théories de divers degrés de développement qui l'affine, en concurrence les unes avec les autres. Toutes ces théories donnent des prédictions très similaires dans l'approximation dans laquelle des tests expérimentaux sont actuellement menés. Voici quelques-unes des théories de la gravité les plus importantes, les mieux développées ou les plus connues.

Théorie générale de la relativité

Dans l'approche standard de la théorie de la relativité générale (RG), la gravité est initialement considérée non pas comme une interaction de force, mais comme une manifestation de la courbure de l'espace-temps. Ainsi, en relativité générale, la gravité est interprétée comme un effet géométrique, et l'espace-temps est considéré dans le cadre de la géométrie riemannienne non euclidienne (plus précisément, pseudo-riemannienne). Le champ gravitationnel (une généralisation du potentiel gravitationnel newtonien), parfois aussi appelé le champ gravitationnel, en relativité générale est identifié avec le champ métrique tenseur - la métrique de l'espace-temps à quatre dimensions, et l'intensité du champ gravitationnel - avec la connexion affine de l'espace-temps, déterminée par la métrique.

La tâche standard de la relativité générale est de déterminer les composants du tenseur métrique, qui déterminent ensemble les propriétés géométriques de l'espace-temps, à partir de la distribution connue des sources d'énergie-impulsion dans le système de coordonnées à quatre dimensions considéré. À son tour, la connaissance de la métrique permet de calculer le mouvement des particules de test, ce qui équivaut à connaître les propriétés du champ gravitationnel dans un système donné. En relation avec la nature tensorielle des équations GR, ainsi qu'avec la justification fondamentale standard de sa formulation, on pense que la gravité a également un caractère tenseur. L'une des conséquences est que le rayonnement gravitationnel doit être au moins de l'ordre quadripolaire.

On sait qu'il existe des difficultés en relativité générale dues à la non-invariance de l'énergie du champ gravitationnel, puisque cette énergie n'est pas décrite par un tenseur et peut être théoriquement déterminée de différentes manières. En relativité générale classique, le problème de la description de l'interaction spin-orbite se pose également (puisque le spin d'un objet étendu n'a pas non plus de définition unique). On pense qu'il existe certains problèmes avec l'unicité des résultats et la justification de la cohérence (le problème des singularités gravitationnelles).

Cependant, GR est confirmé expérimentalement jusqu'à très récemment (2012). De plus, de nombreuses approches alternatives à la théorie einsteinienne, mais standard pour la physique moderne, de la formulation de la théorie de la gravité conduisent à un résultat qui coïncide avec la relativité générale dans l'approximation à basse énergie, qui est la seule disponible actuellement pour la vérification expérimentale.

Théorie d'Einstein-Cartan

Une division similaire des équations en deux classes a également lieu dans RTG, où la deuxième équation du tenseur est introduite pour prendre en compte la connexion entre l'espace non euclidien et l'espace de Minkowski. En raison de la présence d'un paramètre sans dimension dans la théorie Jordan - Brans - Dicke, il devient possible de le choisir de manière à ce que les résultats de la théorie coïncident avec les résultats des expériences gravitationnelles. Dans le même temps, à mesure que le paramètre tend vers l'infini, les prédictions de la théorie se rapprochent de plus en plus de la relativité générale, de sorte qu'il est impossible de réfuter la théorie de Jordan-Brance-Dicke par une quelconque expérience confirmant la théorie de la relativité générale.

théorie quantique de la gravité

Malgré plus d'un demi-siècle de tentatives, la gravité est la seule interaction fondamentale pour laquelle une théorie quantique cohérente généralement acceptée n'a pas encore été construite. Aux basses énergies, dans l'esprit de la théorie quantique des champs, l'interaction gravitationnelle peut être considérée comme un échange de gravitons - bosons de jauge de spin 2. Cependant, la théorie qui en résulte n'est pas renormalisable et est donc considérée comme insatisfaisante.

Au cours des dernières décennies, trois approches prometteuses pour résoudre le problème de quantification de la gravité ont été développées : la théorie des cordes, la gravité quantique à boucle et la triangulation dynamique causale.

Théorie des cordes

Dans celui-ci, au lieu de particules et d'espace-temps d'arrière-plan, des cordes et leurs homologues multidimensionnels, les branes, apparaissent. Pour les problèmes de grande dimension, les branes sont des particules de grande dimension, mais en termes de particules en mouvement à l'intérieur ces branes, ce sont des structures spatio-temporelles. Une variante de la théorie des cordes est la théorie M.

Gravité quantique en boucle

Il tente de formuler une théorie quantique des champs sans référence à l'arrière-plan de l'espace-temps, l'espace et le temps, selon cette théorie, sont constitués de parties discrètes. Ces petites cellules quantiques de l'espace sont connectées les unes aux autres d'une certaine manière, de sorte qu'à de petites échelles de temps et de longueur, elles créent une structure colorée et discrète de l'espace, et à grande échelle, elles se transforment en douceur en un espace-temps continu et lisse. Bien que de nombreux modèles cosmologiques ne puissent décrire le comportement de l'univers qu'à partir de l'époque de Planck après le Big Bang, la gravité quantique en boucle peut décrire le processus d'explosion lui-même, et même regarder plus tôt. La gravitation quantique en boucle permet de décrire toutes les particules du modèle standard sans nécessiter l'introduction du boson de Higgs pour expliquer leurs masses.

Article principal : Triangulation dynamique causale

Dans celui-ci, la variété espace-temps est construite à partir de simplex euclidiens élémentaires (triangle, tétraèdre, pentachore) de dimensions de l'ordre de Planck, en tenant compte du principe de causalité. La quadridimensionnalité et l'espace-temps pseudo-euclidien à l'échelle macroscopique n'y sont pas postulés, mais sont une conséquence de la théorie.

voir également

Remarques

Littérature

• Vizgin V.P. Théorie relativiste de la gravité (origines et formation, 1900-1915). - M. : Nauka, 1981. - 352c.
• Vizgin V.P. Théories unifiées dans le 1er tiers du XXe siècle. - M. : Nauka, 1985. - 304c.
• Ivanenko D.D., Sardanashvili G.A. La gravité. 3e éd. - M. : URSS, 2008. - 200p.
• Mizner C., Thorne K., Wheeler J. La gravité. - M. : Mir, 1977.
• Thorne K. Trous noirs et plis du temps. L'héritage audacieux d'Einstein. - M. : Maison d'édition nationale de littérature physique et mathématique, 2009.

Liens

• La loi de la gravitation universelle ou "Pourquoi la lune ne tombe-t-elle pas sur la Terre?" - À peu près le complexe
• Problèmes avec la gravité (documentaire de la BBC, vidéo)
• Terre et Gravité ; Théorie relativiste de la gravité (émissions télévisées Gordon "Dialogues", vidéo)

Par quelle loi allez-vous me pendre ?
- Et nous pendons tout le monde selon une loi - la loi de la gravitation universelle.

La loi de la gravité

Le phénomène de la gravité est la loi de la gravitation universelle. Deux corps agissent l'un sur l'autre avec une force inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare et directement proportionnelle au produit de leurs masses.

Mathématiquement, on peut exprimer cette grande loi par la formule

La gravité agit sur de vastes distances dans l'univers. Mais Newton a soutenu que tous les objets sont mutuellement attirés. Est-il vrai que deux objets quelconques s'attirent ? Imaginez, on sait que la Terre vous attire assis sur une chaise. Mais avez-vous déjà pensé au fait qu'un ordinateur et une souris s'attirent ? Ou un crayon et un stylo sur la table ? Dans ce cas, nous substituons la masse du stylo, la masse du crayon dans la formule, divisée par le carré de la distance qui les sépare, en tenant compte de la constante gravitationnelle, nous obtenons la force de leur attraction mutuelle. Mais, il sortira si petit (en raison des petites masses du stylo et du crayon) que nous ne sentirons pas sa présence. Une autre chose est quand il s'agit de la Terre et d'une chaise, ou du Soleil et de la Terre. Les masses sont importantes, ce qui signifie que nous pouvons déjà évaluer l'effet de la force.

Pensons à l'accélération en chute libre. C'est le fonctionnement de la loi d'attraction. Sous l'action d'une force, le corps change de vitesse d'autant plus lentement que sa masse est importante. En conséquence, tous les corps tombent sur la Terre avec la même accélération.

Quelle est la cause de ce pouvoir unique invisible ? A ce jour, l'existence d'un champ gravitationnel est connue et prouvée. Vous pouvez en savoir plus sur la nature du champ gravitationnel dans le matériel supplémentaire sur le sujet.

Pensez à ce qu'est la gravité. D'où cela vient-il? Qu'est-ce que cela représente? Après tout, il se peut que la planète regarde le Soleil, voit à quelle distance il est éloigné, calcule l'inverse du carré de la distance conformément à cette loi ?

Direction de la gravité

Il y a deux corps, disons les corps A et B. Le corps A attire le corps B. La force avec laquelle le corps A agit commence sur le corps B et est dirigée vers le corps A. C'est-à-dire qu'il "prend" le corps B et le tire vers lui . Le corps B "fait" la même chose avec le corps A.

Chaque corps est attiré par la Terre. La terre "prend" le corps et le tire vers son centre. Par conséquent, cette force sera toujours dirigée verticalement vers le bas, et elle est appliquée depuis le centre de gravité du corps, c'est ce qu'on appelle la gravité.

L'essentiel à retenir

Certaines méthodes d'exploration géologique, de prévision des marées et de Ces derniers temps calcul du mouvement des satellites artificiels et des stations interplanétaires. Premier calcul de la position des planètes.

Pouvons-nous mettre en place une telle expérience nous-mêmes, et ne pas deviner si les planètes, les objets sont attirés ?

Une telle expérience directe a fait Cavendish (Henry Cavendish (1731-1810) - physicien et chimiste anglais)à l'aide de l'appareil illustré sur la figure. L'idée était d'accrocher une tige avec deux boules sur un fil de quartz très fin, puis d'amener deux grosses boules de plomb à côté d'eux. L'attraction des boules tordra légèrement le fil - légèrement, car les forces d'attraction entre les objets ordinaires sont très faibles. Avec l'aide d'un tel instrument, Cavendish a pu mesurer directement la force, la distance et la magnitude des deux masses et, ainsi, déterminer constante gravitationnelle G.

La découverte unique de la constante gravitationnelle G, qui caractérise le champ gravitationnel dans l'espace, a permis de déterminer la masse de la Terre, du Soleil et d'autres corps célestes. Par conséquent, Cavendish a qualifié son expérience de "pesée de la Terre".

Fait intéressant, les diverses lois de la physique ont des caractéristiques communes. Passons aux lois de l'électricité (force de Coulomb). Les forces électriques sont également inversement proportionnelles au carré de la distance, mais déjà entre les charges, et la pensée surgit involontairement que ce schéma a une signification profonde. Jusqu'à présent, personne n'a pu présenter la gravité et l'électricité comme deux manifestations différentes d'une même essence.

Ici aussi, la force varie inversement au carré de la distance, mais la différence d'amplitude des forces électriques et des forces gravitationnelles est frappante. Essayer d'installer caractère commun la gravité et l'électricité, on trouve une telle supériorité des forces électriques sur les forces gravitationnelles qu'il est difficile de croire que les deux ont la même source. Comment peut-on dire que l'un est plus fort que l'autre ? Après tout, tout dépend de la masse et de la charge. En discutant de la force de la gravité, vous n'avez pas le droit de dire: "Prenons une masse de telle ou telle taille", car vous la choisissez vous-même. Mais si nous prenons ce que la nature elle-même nous offre (ses propres chiffres et mesures, qui n'ont rien à voir avec nos pouces, nos années, nos mesures), alors nous pouvons comparer. Nous prendrons une particule élémentaire chargée, comme par exemple un électron. Deux particules élémentaires, deux électrons, du fait de la charge électrique se repoussent avec une force inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare, et du fait de la gravité elles s'attirent à nouveau avec une force inversement proportionnelle au carré de la distance.

Question : Quel est le rapport entre la force gravitationnelle et la force électrique ? La gravitation est liée à la répulsion électrique comme on l'est à un nombre à 42 zéros. C'est profondément déroutant. D'où pourrait venir un si grand nombre ?

Les gens recherchent cet énorme facteur dans d'autres phénomènes naturels. Ils itèrent sur toutes sortes de grands nombres, et si vous avez besoin grand nombre pourquoi ne pas prendre, disons, le rapport du diamètre de l'Univers au diamètre d'un proton - étonnamment, c'est aussi un nombre avec 42 zéros. Et ils disent : peut-être que ce coefficient est égal au rapport du diamètre du proton au diamètre de l'univers ? C'est une pensée intéressante, mais à mesure que l'univers s'étend progressivement, la constante de gravité doit également changer. Bien que cette hypothèse n'ait pas encore été réfutée, nous n'avons aucune preuve en sa faveur. Au contraire, certaines preuves suggèrent que la constante de gravité n'a pas changé de cette manière. Ce nombre énorme reste un mystère à ce jour.

Einstein a dû modifier les lois de la gravité conformément aux principes de la relativité. Le premier de ces principes dit que la distance x ne peut pas être surmontée instantanément, alors que selon la théorie de Newton, les forces agissent instantanément. Einstein a dû changer les lois de Newton. Ces changements, les raffinements sont très petits. L'une d'entre elles est la suivante : puisque la lumière a de l'énergie, l'énergie est équivalente à la masse, et toutes les masses s'attirent, la lumière s'attire aussi et, par conséquent, en passant par le Soleil, elle doit être déviée. C'est comme ça que ça se passe en fait. La force de gravité est également légèrement modifiée dans la théorie d'Einstein. Mais ce très léger changement dans la loi de la gravité est juste suffisant pour expliquer certaines des irrégularités apparentes du mouvement de Mercure.

Les phénomènes physiques du microcosme sont soumis à d'autres lois que les phénomènes du monde des grandes échelles. La question se pose : comment la gravité se manifeste-t-elle dans un monde à petite échelle ? La théorie quantique de la gravité y répondra. Mais il n'y a pas encore de théorie quantique de la gravité. Les gens n'ont pas encore réussi à créer une théorie de la gravité qui soit pleinement cohérente avec les principes de la mécanique quantique et avec le principe d'incertitude.