만유인력 법칙의 형태는 무엇인가? 만유인력의 법칙 뉴턴의 공식

명왕성을 제외한 태양계의 거의 모든 행성은 원형에 가까운 궤도를 따라 움직입니다.

케플러의 제2법칙(1609): "행성의 반경 벡터는 동일한 시간, 동일한 면적을 나타냅니다."(그림 2).

그림 2 - 면적의 법칙 - 케플러의 제2법칙

케플러의 두 번째 법칙은 동일한 시간 동안 천체의 반경 벡터로 설명되는 면적의 동일성을 보여줍니다. 이 경우 신체의 속도는 지구까지의 거리에 따라 변합니다(이는 신체가 매우 긴 타원형 궤도를 따라 움직이는 경우 특히 두드러집니다). 몸이 행성에 가까울수록 몸의 속도는 빨라집니다.

케플러의 제3법칙(1619): "행성의 공전 주기의 제곱은 궤도의 장반경의 입방체와 관련이 있습니다.":

케플러의 세 번째 법칙은 태양계의 모든 행성에 대해 1% 이상의 정확도로 적용됩니다.

그림 3은 두 개의 궤도를 보여줍니다. 그 중 하나는 반경 R인 원형이고 다른 하나는 장반경 a인 타원형입니다. 세 번째 법칙에 따르면 R=a이면 이 궤도에서 물체의 회전 주기는 동일합니다.

그림 3 - 원형 및 타원형 궤도

R=a일 때, 이 궤도에 있는 물체의 회전 주기는 동일합니다.

이론적 천문학의 기초가 된 케플러의 법칙은 I. Newton의 역학, 특히 만유인력의 법칙에서 설명되었습니다.

케플러의 법칙은 행성의 운동을 이해하는 데 중요한 단계였음에도 불구하고 여전히 천문학적 관찰에서 파생된 경험적 규칙으로만 남아 있었습니다. 케플러는 모든 행성에 공통적으로 나타나는 이러한 패턴을 결정하는 이유를 찾지 못했습니다. 케플러의 법칙에는 이론적 정당성이 필요했습니다.

그리고 뉴턴만이 개인적이지만 매우 중요한 결론을 내렸습니다. 달의 구심 가속도와 지구의 중력 가속도 사이에는 연관성이 있어야 한다는 것입니다. 이 관계는 수치적으로 확립되고 검증되어야 했습니다.

뉴턴의 고려 사항이 다른 과학자들의 추측과 다른 것은 바로 이것이었습니다. 뉴턴 이전에는 중력의 법칙(거리의 제곱에 반비례하는 힘)과 행성 운동의 법칙(케플러의 법칙) 사이의 연관성을 명확하고 수학적으로 증명할 수 있는 사람은 아무도 없었습니다.

시대를 훨씬 앞선 두 명의 위대한 과학자는 천체 역학이라는 과학을 창안하고 중력의 영향을 받는 천체의 운동 법칙을 발견했으며, 그들의 업적이 이것에 국한되더라도 여전히 판테온에 들어갔을 것입니다. 이 세상의 위대한 사람들 중.

시간이 지나도 교차하지 않는 일이 발생했습니다. 케플러가 죽은 지 13년 만에 뉴턴이 태어났다. 둘 다 태양 중심 코페르니쿠스 시스템의 지지자였습니다.

케플러는 수년 동안 화성의 운동을 연구한 후 뉴턴이 만유인력의 법칙을 발견하기 50여 년 전에 행성 운동의 세 가지 법칙을 실험적으로 발견했습니다. 행성이 왜 그렇게 움직이는지 아직 이해하지 못하고 있습니다. 그것은 훌륭한 예지력이었습니다.

그러나 뉴턴은 중력의 법칙을 테스트하기 위해 케플러의 법칙을 사용했습니다. 케플러의 세 가지 법칙은 모두 중력 법칙의 결과입니다. 그리고 뉴턴은 그것을 발견했습니다. 뉴턴의 계산 결과는 이제 뉴턴의 만유인력 법칙으로 불리며, 이에 대해서는 다음 장에서 살펴보겠습니다.

2 중력의 법칙

2.1 아이작 뉴턴의 발견

만유인력의 법칙은 1682년 I. 뉴턴에 의해 발견되었습니다. 그의 가설에 따르면 인력(중력)은 질량 중심을 연결하는 선을 따라 향하는 우주의 모든 물체 사이에 작용합니다(그림 4). 균질한 공 형태의 몸체의 경우 질량 중심은 공의 중심과 일치합니다.

뉴턴의 중력 법칙

자연의 보편적 법칙 중 하나인 만유인력의 법칙; N. z에 따르면. 즉, 모든 물질적 물체는 서로 끌어당기고, 중력의 크기는 물체의 물리적, 화학적 특성, 운동 상태, 물체가 위치한 환경의 특성에 의존하지 않습니다. 지구상에서 중력은 주로 지구가 물질적 신체를 끌어당긴 결과인 중력의 존재로 나타납니다. 이와 관련된 용어는 "중력"이라는 용어와 동일한 "중력"(라틴어 중력 - 무거움)이라는 용어입니다.

신법에 따른 중력 상호작용. m은 성단과 은하 내부의 이중성, 다중성 등 항성계의 움직임에 중요한 역할을 합니다. 그러나 성단과 은하 내부의 중력장은 본질적으로 매우 복잡하고 아직 충분히 연구되지 않았으며, 그 결과 내부의 움직임은 천체 역학의 방법과 다른 방법으로 연구됩니다(항성 천문학 참조). 중력 상호작용은 또한 대량의 물질이 축적되는 모든 우주 과정에서 중요한 역할을 합니다. N. z. t.는 인공 천체, 특히 지구와 달의 인공 위성, 우주 탐사선의 움직임을 연구하는 기초입니다. N. z. t. 중력 측정에 의존합니다. 지구상의 일반적인 거시적 물질체 사이의 인력은 감지되고 측정될 수 있지만 눈에 띄는 실제적인 역할을 수행하지는 않습니다. 소우주에서 인력은 분자 내 및 핵 내 힘에 비해 무시할 수 있습니다.

뉴턴은 중력의 본질에 대한 질문을 열어두었습니다. 중력의 본질과 밀접한 관련이 있는 공간에서의 중력의 순간 전파에 대한 가정(즉, 물체의 위치가 변경되면 물체 사이의 중력이 즉시 변한다는 가정)도 설명되지 않았습니다. 이와 관련된 어려움은 자연의 객관적 법칙에 대한 지식의 새로운 단계를 나타내는 아인슈타인의 중력 이론에서만 제거되었습니다.

문학.:아이작 뉴턴. 1643-1727. 앉았다. 미술. 탄생 300주년, ed. acad. S. I. Vavilova, M.-L., 1943; Berry A., 천문학의 간략한 역사, trans. 영어에서, M. - L., 1946; Subbotin M.F., 이론 천문학 입문, M., 1968.

A. Ryabov.

위대한 소련 백과사전. - M.: 소련 백과사전. 1969-1978 .

다른 사전에 "뉴턴의 중력 법칙"이 무엇인지 확인하십시오.

- (만유인력의 법칙), Art를 참조하세요. (중력 참조). 물리백과사전. M.: 소련 백과사전. 편집장 A. M. Prokhorov. 1983 ... 물리적 백과사전

뉴턴의 중력의 법칙, 만유인력의 법칙과 같은... 현대 백과사전

만유인력의 법칙도 마찬가지.. 큰 백과사전

뉴턴의 중력 법칙- 뉴턴의 중력의 법칙, 만유인력의 법칙과 동일. ... 그림 백과사전

뉴턴의 중력의 법칙- (참조)와 동일 ...

만유인력의 법칙과 같습니다. * * * 뉴턴의 중력의 법칙 뉴턴의 중력의 법칙, 만유인력의 법칙과 동일(우주중력법 참조)... 백과사전

뉴턴의 중력 법칙- Niutono gravitacijos dėsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. 뉴턴의 중력 법칙 vok. Newtonsches Gravitationsgesetz, n; Newtonsches Massenanziehungsgesetz, n rus. 뉴턴의 중력 법칙, m; 뉴턴의 중력 법칙, m pranc.… … Fizikos terminų žodynas

중력(보편적 중력, 중력)(라틴어 중력 "중력"에서 유래)은 모든 물질체가 영향을 받는 자연의 장거리 기본 상호작용입니다. 현대 데이터에 따르면 이는 보편적인 상호 작용입니다... ... Wikipedia

중력의 법칙- (뉴턴의 중력 법칙) 모든 물질체는 질량에 직접 비례하고 그들 사이의 거리의 제곱에 반비례하는 힘으로 서로 끌어당깁니다. 여기서 F는 중력 계수, m1과 m2, 상호 작용 질량입니다. 시체, R...... 빅 폴리테크닉 백과사전

중력의 법칙- I. 고전 역학에서 뉴턴의 중력 법칙(1643-1727)에 따르면 질량이 m1과 m2인 두 물체의 중력 인력은 두 물체 사이의 거리 r의 제곱에 반비례합니다. 비례계수 G 중력... 현대 자연과학의 개념. 기본 용어집

… 필멸의 사람들은 그러한 인류의 장식품이 그들 가운데 살았다는 사실을 기뻐하게 되기를 바랍니다.

(아이작 뉴턴의 무덤에 새겨진 비문)

모든 학생들은 아이작 뉴턴이 만유 인력의 법칙을 어떻게 발견했는지에 대한 아름다운 전설을 알고 있습니다. 사과가 위대한 과학자의 머리에 떨어졌고, 아이작은 화를내는 대신 왜 이런 일이 일어 났는지 궁금해했습니다. 지구는 왜 모든 것을 끌어당기는데, 던져진 것은 항상 떨어지는 걸까요?

그러나 아마도 그것은 나중에 만들어낸 아름다운 전설이었을 것이다. 실제로 뉴턴은 자신의 법칙을 발견하기 위해 어렵고 힘든 작업을 해야 했습니다. 우리는 위대한 과학자가 그의 유명한 법칙을 어떻게 발견했는지 알려드리고 싶습니다.

자연과학자의 원리

아이작 뉴턴은 17세기와 18세기 전환기(1642-1727)에 살았습니다. 당시의 삶은 완전히 달랐습니다. 유럽은 전쟁으로 혼란에 빠졌고, 1666년 뉴턴이 살았던 영국에는 '흑사병'이라는 끔찍한 전염병이 닥쳤습니다. 이 사건은 나중에 "런던의 대역병"이라고 불렸습니다. 많은 과학이 이제 막 등장하고 있었고, 교육받은 사람과 그들이 알고 있는 사람은 거의 없었습니다.

예를 들어, 현대의 주간 신문에는 그 당시의 보통 사람이 평생 동안 배울 수 있는 것보다 더 많은 정보가 들어 있습니다!

이러한 어려움에도 불구하고 지식을 추구하고, 발견하고, 발전해 나가는 사람들이 있었습니다. 그 중 한 사람이 영국의 위대한 과학자 아이작 뉴턴이었습니다.

그가 "철학의 규칙"이라고 부르는 원리는 과학자가 주요 발견을 하는 데 도움이 되었습니다.

규칙 1.“현상을 설명하는 데 사실이고 충분한 원인 외에는 자연에서 다른 원인을 받아들여서는 안 됩니다. 자연은 헛된 일을 하지 않으며 소수의 사람이 할 수 있는 일을 많은 사람이 하는 것은 헛된 일입니다. 자연은 단순하며 불필요한 원인을 사치하지 않습니다…

이 규칙의 핵심은 기존 법칙으로 새로운 현상을 철저하게 설명할 수 있다면 새로운 법칙을 도입해서는 안 된다는 것입니다. 이 규칙은 일반적인 형태로 불린다. 오컴의 면도날.

규칙 2.“실험물리학에서, 귀납법(즉, 귀납법)을 사용하여 발생하는 현상으로부터 도출된 명제는, 그와 반대되는 가정의 가능성에도 불구하고, 그러한 현상이 발견될 때까지 정확하게 또는 대략적으로 참으로 존중되어야 합니다. 더 명확해지거나 제외될 수 있습니다.” 이는 모든 물리학 법칙이 실험적으로 입증되거나 반증되어야 함을 의미합니다.

뉴턴은 철학의 원리에서 다음과 같은 원리를 공식화했습니다. 과학적 방법. 현대 물리학은 아직 그 성질이 밝혀지지 않은 현상(예: 소립자)을 성공적으로 탐구하고 적용합니다. 뉴턴 이후 자연과학은 세상이 알려질 수 있고 자연이 단순한 수학적 원리에 따라 조직된다는 확고한 믿음을 바탕으로 발전해 왔습니다. 이러한 확신은 인류 역사에서 과학기술이 비약적으로 발전할 수 있는 철학적 기반이 되었습니다.

거인의 어깨

당신은 아마도 덴마크의 연금술사에 대해 들어본 적이 없을 것입니다. 조용한 브라헤.그러나 케플러의 스승이자 그의 관찰을 바탕으로 행성 운동에 대한 정확한 표를 최초로 작성한 사람은 바로 그 사람이었습니다. 이 테이블은 단지 하늘에 있는 행성의 좌표를 나타내는 것임에 유의해야 합니다. 조용히 그들에게 물려주었다 요하네스 케플러, 이 테이블을주의 깊게 연구 한 후 행성의 움직임이 특정 패턴에 따른다는 것을 깨달은 그의 학생에게. 케플러는 이를 다음과 같이 공식화했습니다.

1. 모든 행성은 태양을 초점 중 하나에 두고 타원 궤도를 따라 움직입니다.
2. 태양에서 행성까지 그려진 반경은 같은 시간 동안 같은 면적을 "스윕"합니다.
3. 두 행성(T 1 및 T 2)의 주기 제곱은 해당 궤도의 반장축(R 1 및 R 2)의 세제곱과 관련됩니다.

즉시 눈에 띄는 것은 태양이 이러한 법칙에서 특별한 역할을 한다는 것입니다. 그러나 케플러는 태양 주위를 도는 행성의 움직임에 대한 이유를 설명할 수 없었던 것처럼 이 역할도 설명할 수 없었습니다.

아이작 뉴턴은 자신이 다른 사람보다 더 멀리 본 것은 단지 거인의 어깨 위에 서 있었기 때문이라고 말한 적이 있습니다. 그는 케플러 법칙의 근본 원인을 찾기 위해 노력했습니다.

세계법

뉴턴은 물체의 속도를 바꾸려면 물체에 힘을 가해야 한다는 것을 깨달았습니다. 오늘날 모든 학생들은 이 말을 다음과 같이 알고 있습니다. 뉴턴의 제1법칙: 단위 시간당 물체의 속도 변화(즉, 가속도 a)는 힘(F)에 정비례하고 물체의 질량(m)에 반비례합니다. 몸체의 질량이 클수록 속도를 변경하기 위해 더 많은 노력을 기울여야 합니다. 뉴턴은 물체의 한 가지 특성, 즉 물체의 모양, 재질, 색상 등을 고려하지 않고 질량만을 사용한다는 점에 유의하십시오. 이것은 오캄의 면도날을 사용한 예이다. 뉴턴은 신체 질량이 신체의 상호 작용을 설명하는 데 필요하고 충분한 "요소"라고 믿었습니다.

뉴턴은 행성을 원(또는 거의 원)으로 움직이는 큰 물체로 상상했습니다. 일상 생활에서 그는 종종 비슷한 움직임을 관찰했습니다. 아이들은 실이 묶인 공을 가지고 놀고 공을 머리 위로 돌렸습니다. 이 경우 뉴턴은 공(행성)이 원을 그리며 움직이는 것을 보았지만 실은 보지 못했습니다. 유사한 비유를 그리고 자신의 철학 규칙을 사용하여 뉴턴은 행성과 태양을 연결하는 "실"이라는 특정 힘을 찾아야 함을 깨달았습니다. 뉴턴이 자신의 역학 법칙을 적용한 후에 추가 추론이 단순화되었습니다.

뉴턴은 제1법칙과 케플러의 제3법칙을 사용하여 다음을 얻었습니다.

따라서 뉴턴은 태양이 행성에 힘을 가지고 작용한다고 결정했습니다.

그는 또한 모든 행성이 태양을 중심으로 회전한다는 것을 깨달았고 상수에서 태양의 질량을 고려하는 것이 당연하다고 생각했습니다.

만유인력의 법칙이 케플러의 관찰과 그의 행성 운동 법칙과 일치하는 것은 바로 이러한 형태였습니다. G = 6.67 x 10 (-11) H (m/kg) 2 값은 행성 관측을 통해 파생되었습니다. 이 법칙 덕분에 천체의 움직임이 설명되었고, 더 나아가 우리 눈에 보이지 않는 물체의 존재도 예측할 수 있었습니다. 1846년에 과학자들은 이전에 알려지지 않았던 행성의 궤도를 계산했는데, 그 존재는 태양계 내 다른 행성의 움직임에 영향을 미쳤습니다. 그랬다.

뉴턴은 가장 복잡한 것의 기초가 되는 간단한 원리와 "상호작용 메커니즘"을 믿었습니다. 그렇기 때문에 그는 전임자들의 관찰에서 패턴을 식별하고 이를 만유인력의 법칙으로 공식화할 수 있었습니다.

중력의 법칙

중력(우주 중력, 중력)(라틴어 중력 - "중력"에서 유래) - 모든 물질적 신체가 적용되는 자연의 장거리 기본 상호 작용. 현대 데이터에 따르면, 이는 다른 힘과 달리 질량에 관계없이 모든 물체에 예외 없이 동일한 가속도를 부여한다는 점에서 보편적인 상호작용입니다. 주로 중력은 우주 규모에서 결정적인 역할을 합니다. 용어 중력중력 상호작용을 연구하는 물리학 분야의 이름으로도 사용됩니다. 중력을 설명하는 고전 물리학에서 가장 성공적인 현대 물리 이론은 일반 상대성 이론이며, 중력 상호 작용에 대한 양자 이론은 아직 확립되지 않았습니다.

중력 상호 작용

중력 상호작용은 우리 세계의 네 가지 기본 상호작용 중 하나입니다. 고전 역학의 틀 내에서 중력 상호 작용이 설명됩니다. 만유인력의 법칙뉴턴은 두 물질의 질량점 사이의 중력이 인력이라고 주장합니다. 중 1과 중 2는 거리에 따라 분리됨 아르 자형는 두 질량에 비례하고 거리의 제곱에 반비례합니다.

여기 G- 중력 상수, 대략 동일 m³/(kg·s²). 빼기 기호는 신체에 작용하는 힘이 항상 신체를 향한 반경 벡터의 방향과 동일하다는 것을 의미합니다. 즉, 중력 상호 작용은 항상 모든 신체의 인력으로 이어집니다.

만유인력의 법칙은 역제곱법칙의 적용 중 하나이며 방사선 연구(예: 광압 참조)에서도 발생하며 면적의 2차 증가의 직접적인 결과입니다. 반경이 증가하는 구로 인해 전체 구의 면적에 대한 단위 면적의 기여도가 2차 감소합니다.

천체 역학의 가장 간단한 문제는 빈 공간에서 두 물체의 중력 상호 작용입니다. 이 문제는 끝까지 분석적으로 해결됩니다. 그 해의 결과는 종종 케플러의 세 가지 법칙의 형태로 공식화됩니다.

상호 작용하는 신체의 수가 증가함에 따라 작업은 훨씬 더 복잡해집니다. 따라서 이미 유명한 삼체 문제(즉, 질량이 0이 아닌 세 물체의 운동)는 일반적인 형태로 해석적으로 풀 수 없습니다. 수치해를 사용하면 초기 조건에 비해 해의 불안정성이 매우 빠르게 발생합니다. 태양계에 적용하면 이러한 불안정성은 수억 년보다 큰 규모의 행성의 움직임을 예측하는 것을 불가능하게 만듭니다.

특별한 경우에는 대략적인 해를 찾는 것이 가능합니다. 가장 중요한 경우는 한 몸체의 질량이 다른 몸체의 질량보다 훨씬 더 큰 경우입니다(예: 태양계 및 토성 고리의 역학). 이 경우, 첫 번째 근사치로서, 가벼운 물체는 서로 상호 작용하지 않고 거대한 물체 주위의 케플러식 궤적을 따라 움직인다고 가정할 수 있습니다. 그들 사이의 상호 작용은 섭동 이론의 틀 내에서 고려될 수 있으며 시간이 지남에 따라 평균을 낼 수 있습니다. 이 경우 공명, 끌개, 혼돈 등과 같은 중요하지 않은 현상이 발생할 수 있습니다. 이러한 현상의 명확한 예는 토성 고리의 중요하지 않은 구조입니다.

거의 같은 질량을 가진 다수의 인력으로 구성된 시스템의 거동을 설명하려는 시도에도 불구하고 이는 동적 혼돈 현상으로 인해 수행될 수 없습니다.

강한 중력장

강한 중력장에서 상대론적 속도로 움직일 때 일반 상대성 이론의 효과가 나타나기 시작합니다.

• 뉴턴의 중력법칙 이탈;
• 중력 교란의 유한한 전파 속도와 관련된 전위 지연; 중력파의 출현;
• 비선형 효과: 중력파는 서로 상호 작용하는 경향이 있으므로 강한 장에서 파동이 중첩된다는 원리는 더 이상 유효하지 않습니다.
• 시공간 기하학의 변화;
• 블랙홀의 출현;

중력 방사선

일반 상대성이론의 중요한 예측 중 하나는 중력 복사인데, 그 존재는 아직 직접 관측으로 확인되지 않았습니다. 그러나 그 존재를 뒷받침하는 간접적인 관측 증거가 있습니다. 즉, 펄서 PSR B1913+16(Hulse-Taylor 펄서)이 있는 쌍성계의 에너지 손실은 이 에너지가 다음에 의해 전달되는 모델과 잘 일치합니다. 중력 방사선.

중력 복사는 가변 사중극자 또는 더 높은 다극 모멘트를 갖는 시스템에서만 생성될 수 있습니다. 이 사실은 대부분의 자연 소스의 중력 복사가 방향성을 가지므로 감지가 상당히 복잡하다는 것을 의미합니다. 중력 엘-필드 소스는 비례합니다 (다섯 / 기음) 2엘 + 2 , 다중극이 전기형인 경우, 그리고 (다섯 / 기음) 2엘 + 4 - 다중극이 자기형인 경우, 여기서 다섯는 방사 시스템에서 광원의 특징적인 이동 속도입니다. 기음- 빛의 속도. 따라서 지배적인 모멘트는 전기 유형의 4중극자 모멘트가 되며 해당 방사선의 전력은 다음과 같습니다.

어디 큐 나j- 방사 시스템 질량 분포의 4중극자 모멘트 텐서. 끊임없는 (1/W)을 사용하면 복사 전력의 크기 순서를 추정할 수 있습니다.

1969년(웨버의 실험)부터 현재(2007년 2월)까지 중력 복사를 직접 감지하려는 시도가 이루어졌습니다. 미국, 유럽, 일본에서는 현재 여러 대의 지상 탐지기(GEO 600)가 운영되고 있으며 타타르스탄 공화국의 우주 중력 탐지기 프로젝트도 진행되고 있습니다.

중력의 미묘한 영향

중력 인력과 시간 팽창의 고전적 효과 외에도 일반 상대성 이론은 지상 조건에서 매우 약하고 따라서 탐지 및 실험적 검증이 매우 어려운 중력의 다른 징후의 존재를 예측합니다. 최근까지 이러한 어려움을 극복하는 것은 실험자의 능력을 넘어서는 것처럼 보였습니다.

그중에서도 특히 관성 기준계(또는 렌즈-시르링 효과)의 동반 현상과 중력자기장을 들 수 있습니다. 2005년 NASA의 로봇 중력탐사선 B(Robotic Gravity Probe B)는 지구 근처에서 이러한 효과를 측정하는 실험을 수행했는데, 그 정확성은 전례가 없었지만 전체 결과는 아직 발표되지 않았습니다.

중력의 양자 이론

반세기가 넘는 시도에도 불구하고 중력은 일관된 재정규화 가능한 양자 이론이 아직 구성되지 않은 유일한 기본 상호 작용입니다. 그러나 낮은 에너지에서 양자장 이론의 정신에 따라 중력 상호작용은 중력자(게이지 보존과 스핀 2)의 교환으로 표현될 수 있습니다.

중력의 표준 이론

가장 극단적인 실험 및 관찰 조건에서도 중력의 양자 효과가 극히 작기 때문에 이에 대한 신뢰할 수 있는 관측은 아직 없습니다. 이론적 추정에 따르면 대부분의 경우 중력 상호 작용에 대한 고전적인 설명으로 제한할 수 있습니다.

중력에 대한 현대의 정식 고전 이론이 있습니다. 일반 상대성 이론과 이를 명확히 하는 다양한 발전 수준에 대한 많은 가설과 이론이 서로 경쟁합니다(중력의 대체 이론 기사 참조). 이러한 모든 이론은 현재 실험 테스트가 수행되는 근사치 내에서 매우 유사한 예측을 합니다. 다음은 몇 가지 기본적이고 가장 잘 발달되었거나 알려진 중력 이론입니다.

• 중력은 기하학적 장이 아니라 텐서로 설명되는 실제 물리적 힘장입니다.

• 중력 현상은 에너지 운동량 및 각운동량 보존 법칙이 명확하게 충족되는 평평한 민코프스키 공간의 틀 내에서 고려되어야 합니다. 그러면 민코프스키 공간에서 물체의 운동은 유효 리만 공간에서 물체의 운동과 동일합니다.

• 미터법을 결정하는 텐서 방정식에서는 중력자 질량을 고려해야 하며 Minkowski 공간 미터법과 관련된 게이지 조건을 사용해야 합니다. 이는 적절한 기준 프레임을 선택하여 중력장이 국지적으로 파괴되는 것을 허용하지 않습니다.

일반 상대성 이론에서와 마찬가지로 RTG 물질은 중력장 자체를 제외한 모든 형태의 물질(전자기장 포함)을 의미합니다. RTG 이론의 결과는 다음과 같습니다. 일반 상대성 이론에서 예측한 물리적 물체인 블랙홀은 존재하지 않습니다. 우주는 평평하고, 균질하고, 등방성이며, 고정되어 있고 유클리드적입니다.

반면에 RTG 반대자들의 설득력 있는 주장은 다음과 같습니다.

비유클리드 공간과 민코프스키 공간 사이의 연결을 고려하기 위해 두 번째 텐서 방정식이 도입되는 RTG에서도 비슷한 일이 발생합니다. Jordan-Brans-Dicke 이론에는 무차원 피팅 매개변수가 존재하므로 이론 결과가 중력 실험 결과와 일치하도록 이를 선택하는 것이 가능해졌습니다.

출처 및 메모

문학

• 비즈진 V.P.중력의 상대론적 이론(기원과 형성, 1900-1915). M .: Nauka, 1981. - 352c.
• 비즈진 V.P. 20세기 1/3의 통일이론. M .: Nauka, 1985. - 304c.
• Ivanenko D.D., Sardanashvili G.A.중력, 3판. M .: URSS, 2008. - 200p.

또한보십시오

• 중력계

모래밭

• 만유인력의 법칙 또는 “달은 왜 지구로 떨어지지 않는가?” - 어려운 일에 대해서만

제임스 E. 밀러

과학 분야에서 활동하는 젊고 정력적인 근로자 수의 엄청난 증가는 연방 정부가 격려하고 소중히 여기는 우리나라 과학 연구 확장의 행복한 결과입니다. 지치고 긴장된 학계 지도자들은 이러한 신참자들을 운명에 맡기고 정부 보조금의 함정을 헤쳐나갈 수 있도록 안내할 조종사 없이 방치되는 경우가 많습니다. 다행히 만유인력의 법칙을 발견한 아이작 뉴턴 경의 이야기에서 영감을 받을 수 있습니다. 그 일이 일어난 방법은 다음과 같습니다.

1665년, 젊은 뉴턴은 그의 모교인 케임브리지 대학교의 수학 교수가 되었습니다. 그는 자신의 일을 사랑했고, 교사로서의 그의 능력은 의심의 여지가 없었습니다. 그러나 이것은 결코 이 세상 사람도 아니고 상아탑의 비현실적인 거주자도 아니라는 점에 유의해야 합니다. 대학에서의 그의 작업은 강의실에만 국한되지 않았습니다. 그는 일정위원회의 활동적인 회원이었고 귀족 탄생의 젊은 기독교 협회의 대학 지부의 관리직에 있었으며 출판위원회의 학장 지원위원회에서 봉사했습니다. 그리고 먼 17세기에 대학을 적절하게 관리하는 데 필요한 기타 및 기타 수수료. 신중한 역사적 연구에 따르면 뉴턴은 단 5년 만에 대학 생활의 7924개 문제를 연구하는 379개의 위원회에 참여했으며 그 중 31개의 문제가 해결되었습니다.

한 번(그리고 이것은 1680년에) 매우 바쁜 하루를 보낸 후 저녁 11시에 예정된 위원회 회의가 시간보다 앞서 있지 않았고 가장 나이 많은 회원 중 한 명이 있었기 때문에 필요한 정족수를 모으지 못했습니다. 위원회의 구성원이 갑자기 신경 피로로 사망했습니다. 뉴턴의 의식 생활의 모든 순간은 신중하게 계획되었으며, 다음위원회 회의 시작이 자정에만 예정되어 있었기 때문에 그날 저녁에 그가 할 일이 없다는 것이 갑자기 밝혀졌습니다. 그래서 그는 조금 걷기로 결정했습니다. 이 짧은 산책은 세계 역사를 바꾸었습니다.

가을이었다. 뉴턴의 소박한 집 근처에 살았던 많은 선량한 시민들의 정원에는 잘 익은 사과의 무게로 나무들이 부러지고 있었습니다. 수확을 위한 모든 준비가 완료되었습니다. 뉴턴은 아주 맛있는 사과가 땅에 떨어지는 것을 보았습니다. 위대한 천재의 인간적인 면모를 보여주는 이 사건에 대한 뉴턴의 즉각적인 반응은 정원 울타리를 넘어 사과를 주머니에 넣는 것이었습니다. 정원에서 적당한 거리를 이동한 그는 과즙이 풍부한 과일을 즐겁게 한 입 베어 물었습니다.

그때 그에게 생각이 떠올랐습니다. 사전 논리적 추론 없이 생각하는 동안 사과의 낙하와 궤도상의 행성의 움직임은 동일한 보편적 법칙을 따라야 한다는 생각이 그의 뇌에 번쩍였습니다. 그가 사과를 다 먹고 핵심을 버리기 전에 만유인력의 법칙에 관한 가설의 공식화는 이미 준비되어 있었습니다. 자정까지 3분 남았고, 뉴턴은 비천한 출신 학생들의 아편 흡연 억제 위원회 회의에 서둘러 갔습니다.

그 후 몇 주 동안 뉴턴의 생각은 계속해서 이 가설로 돌아왔습니다. 그는 두 회의 사이의 드문 자유 시간을 확인 계획에 바쳤습니다. 몇 년이 흘렀고, 그 동안 신중한 계산에 따르면 그는 이러한 계획에 대해 생각하는 데 63분 28초를 소비했습니다. 뉴턴은 자신의 가설을 테스트하는 데 자신이 기대할 수 있는 것보다 더 많은 자유 시간이 필요하다는 것을 깨달았습니다. 결국, 지구 표면 위도 1도의 길이를 매우 정확하게 결정하고 미분법을 고안하는 것이 필요했습니다.

그러한 문제에 대한 경험이 없었던 그는 간단한 절차를 선택하여 찰스 왕에게 22단어의 짧은 편지를 썼습니다. 여기서 그는 자신의 가설을 설명하고 그것이 확인될 경우 약속된 큰 가능성을 지적했습니다. 왕이 이 편지를 봤는지 여부는 알 수 없습니다. 그는 국가 문제와 미래 전쟁에 대한 계획으로 가득 차 있었기 때문에 보지 않았을 가능성이 높습니다. 그러나 해당 서신이 적절한 채널을 통과하여 자신의 생각과 권고 사항을 표현할 모든 기회를 가졌던 모든 부서장, 대리인 및 대리인에게 전달되었다는 것은 의심의 여지가 없습니다.

결국 뉴턴의 편지는 그 동안 축적된 방대한 논평 파일과 함께 PCEBIR/KINI/PPABI(국왕 폐하의 연구 개발 기획 위원회, 새로운 아이디어 연구 위원회, 소위원회) 비서 사무실에 도착했습니다. 반영국 사상 억압 위원회). 장관은 즉시 문제의 중요성을 인식하고 이를 소위원회에 제출했고, 소위원회는 뉴턴이 위원회에서 증언할 수 있도록 허용하기로 결정했습니다. 이 결정에 앞서 뉴턴의 의도에 반영국적인 것이 있는지 알아보기 위해 뉴턴의 생각에 대한 간략한 논의가 있었지만, 여러 4절판을 채운 이 토론의 기록은 그에게 심각한 의심이 없었음을 분명히 보여줍니다.

PCEVIR/KINI에서의 뉴턴의 증언은 자신의 때가 왔을 때 어떻게 행동해야 할지 아직 모르는 모든 젊은 과학자들에게 읽어볼 것을 권장합니다. 대학 측은 위원회 회의에서 그에게 2개월간 무급 휴가를 주는 등 섬세함을 보였고, 연구부학장은 '뚱뚱한' 계약 없이는 돌아오지 않겠다는 유머러스한 작별 인사로 그를 쫓아냈다. 위원회 회의는 공개적으로 열렸으며 많은 대중이 참석했지만 나중에 밝혀진 바에 따르면 참석한 대부분의 사람들은 KEVORSPVO(폐하의 폭로 위원회) 회의에 참석하려고 시도하면서 잘못된 문으로 들어갔습니다. 상류사회 대표들의 타락.

뉴턴은 취임 선서를 하고 자신은 폐하의 충성스러운 반대파의 일원이 아니며 부도덕한 책을 쓴 적도 없고 러시아로 여행한 적도 없고 우유 짜는 여인을 유혹한 적도 없다고 엄숙하게 선언한 후 문제의 본질을 간략하게 말하라는 요청을 받았습니다. 훌륭하고 단순하며 명료한 10분간의 즉석 연설에서 뉴턴은 케플러의 법칙과 떨어지는 사과를 보고 탄생한 자신의 가설을 설명했습니다. 지금 이 순간 위원회 위원 중 한 사람, 당당하고 역동적인 사람, 진정한 행동주의자인 한 사람이 영국에서 재배되는 사과 관리를 개선하기 위해 뉴턴이 제안할 수 있는 방법이 무엇인지 알고 싶어했습니다. 뉴턴은 사과가 그의 가설의 필수적인 부분이 아니라고 설명하기 시작했지만, 영국 사과 개선 프로젝트에 대한 지지를 만장일치로 표명한 여러 위원회 위원들에 의해 중단되었습니다. 토론은 몇 주 동안 계속되었으며, 그 동안 뉴턴은 특유의 침착함과 위엄을 가지고 앉아서 위원회가 그와 상의하기를 원할 때까지 기다렸습니다. 어느 날 그는 회의 시작 시간에 몇 분 늦었는데 문이 잠겨 있는 것을 발견했습니다. 그는 위원들의 생각을 방해하고 싶지 않아 조심스럽게 노크를 했다. 문이 살짝 열리자 문지기는 자리가 없다고 속삭이며 그를 돌려보냈다. 항상 논리적 사고로 구별되는 뉴턴은 위원회가 더 이상 그의 조언이 필요하지 않다는 결론에 도달하여 대학으로 돌아와 다양한 위원회에서 일할 것으로 예상되었습니다.

몇 달 후 Newton은 부피가 큰 PCEVIR/KINI 패키지를 받고 놀랐습니다. 그것을 열어본 결과, 그 내용은 각각 5부씩 수많은 정부 양식으로 구성되어 있음을 발견했습니다. 진정한 과학자의 주요 특성인 자연스러운 호기심으로 인해 그는 이러한 설문지를 주의 깊게 연구해야 했습니다. 이 연구에 시간을 보낸 후, 그는 사과가 자라는 방식, 품질, 땅에 떨어지는 속도 사이의 연관성을 명확히 하기 위해 과학적 연구를 수행하기 위한 계약을 신청하라는 초대를 받았다는 것을 깨달았습니다. 그는 맛도 좋고, 피부에 손상을 주지 않고 땅에 부드럽게 떨어지는 다양한 사과를 개발하는 것이 이 프로젝트의 최종 목표라고 깨달았다. 물론 이것은 뉴턴이 왕에게 편지를 쓸 때 염두에 두었던 것과 정확히 일치하지는 않았습니다. 그러나 그는 실용적인 사람이었고 제안된 문제를 해결함으로써 동시에 자신의 가설을 테스트할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 그래서 그는 같은 돈으로 왕의 이익을 존중하고 약간의 과학을 할 것입니다. 이 결정을 내린 뉴턴은 더 이상 주저하지 않고 양식을 작성하기 시작했습니다.

1865년 어느 날, 뉴턴의 정확한 일상이 중단되었습니다. 목요일 오후에 그는 과일 신디케이트에 속한 회사의 부사장으로부터 위임을 받을 준비를 하고 있었는데 그 소식이 전해졌을 때 뉴턴은 공포에 빠졌고 영국 전체는 슬픔에 빠졌습니다. 역마차와의 끔찍한 충돌로 사망했습니다. 이전에 한 번 그랬던 것처럼 뉴턴은 비어 있는 “창문”을 갖고 산책을 하기로 결정했습니다. 이 산책 중에 큰 구 근처의 매력 문제를 해결할 수 있는 도움으로 새롭고 완전히 혁명적인 수학적 접근 방식에 대한 아이디어가 그에게 떠 올랐습니다 (그 자신은 방법을 모릅니다). 뉴턴은 이 문제를 해결하면 자신의 가설을 가장 정확하게 테스트할 수 있다는 것을 깨달았고, 잉크나 종이에 의지하지 않고 즉시 가설이 확인되었음을 정신적으로 증명했습니다. 그토록 뛰어난 발견에 그가 얼마나 기뻐했는지 쉽게 상상할 수 있습니다.

이것이 바로 폐하 정부가 이론에 대한 집중적인 연구 기간 동안 뉴턴을 지원하고 격려한 방법입니다. 우리는 자신의 증거를 출판하려는 뉴턴의 시도에 대해 자세히 설명하지 않을 것입니다. Gardeners' Journal의 편집자들과의 오해와 아마추어 천문학자 및 Physics for Housewives 잡지에서 그의 기사를 거부한 방법. 뉴턴은 자신의 발견에 대한 메시지를 약어나 왜곡 없이 인쇄할 수 있도록 자신의 저널을 창간했다고만 말하면 충분합니다.

The American Scientist, 39, No. 1(1951)에 게재됨.

J.E. 밀러(Miller)는 뉴욕대학교 기상학과 해양학과의 학과장입니다.