fire grundlæggende kræfter styrer alle interaktioner i universet. De er svage nukleare kræfter, stærke nukleare kræfter, elektromagnetisme og tyngdekraft. Af disse er tyngdekraften måske den mest mystiske. Selv om det i nogen tid er blevet forstået, hvordan denne fysiklov fungerer på den Makro-skala – der styrer vores solsystem, galakser og superklasser – er det stadig et mysterium, hvordan det interagerer med de tre andre grundlæggende kræfter.
naturligvis har mennesker haft en grundlæggende forståelse af denne kraft siden umindelige tider., Og når det kommer til vores moderne forståelse af tyngdekraften, kredit er forfalden til en mand, der tydes dens egenskaber, og hvordan det styrer alle ting, store og små – Sir Isaac Newton. Takket være denne engelske fysiker og matematiker fra det 17.århundrede ville vores forståelse af universet og de love, der styrer det, for evigt blive ændret.,
Mens vi er alle bekendt med det ikoniske billede af en mand, der sad under et æbletræ og have et fald på hans hoved, Newtons teorier om tyngdekraften også repræsenteret en kulmination på års forskning, som igen var baseret på århundreders ophobet viden. Han ville præsentere disse teorier i hans magnum opus, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (“matematiske principper for naturfilosofi”), som blev offentliggjort første gang i 1687.,
I dette bind, Newton lagt ud af, hvad der ville komme til at være kendt som hans Tre Love om Bevægelse, som var udsprunget af Johannes Keplers Love om Planeternes Bevægelse, og hans egen matematisk beskrivelse af tyngdekraften. Disse love ville lægge grundlaget for klassisk mekanik og ville forblive ubestridt i århundreder – indtil det 20.århundrede og fremkomsten af Einsteins relativitetsteori.
Fysik ved 17-Århundrede:
Det 17 århundrede var en meget lovende tid for de videnskaber, med store gennembrud, der forekommer inden for matematik, fysik, astronomi, biologi og kemi. Nogle af de største begivenheder i den periode, omfatter udviklingen af den heliocentriske model af solsystemet af Nicolaus Copernicus, den banebrydende arbejde med teleskoper og observerende astronomi, som Galileo Galilei, og udviklingen af moderne optik.,
det var også i denne periode, at Johannes Kepler udviklede sine love om planetarisk bevægelse. Formuleret mellem 1609 og 1619 beskrev disse love bevægelsen af de daværende kendte planeter (Merkur, Venus, Jorden, Mars, Jupiter og Saturn) omkring Solen. De erklærede, at:
- planeter bevæger sig rundt om Solen i ellipser, med solen i et fokus
- linjen, der forbinder solen med en planet, fejer lige områder i lige tider.,
- kvadratet på en planets orbitalperiode er proportional med terningen (3.kraft) af den gennemsnitlige afstand fra solen i (eller med andre ord–af ellipsens”semi-store akse”, halvdelen af summen af mindste og største afstand fra solen).
disse love løste de resterende matematiske problemer, der blev rejst af Copernicus’ heliocentriske model, og fjernede således al tvivl om, at det var den rigtige model af universet. Arbejder fra disse, Sir Isaac ne .ton begyndte at overveje gravitation og dens virkning på planeternes baner.,
Newtons Tre Love:
I 1678, Newton lidt en komplet nervøst sammenbrud på grund af overanstrengelse og en fejde med kolleger astronomen Robert Hooke. I de næste par år trak han sig tilbage fra korrespondance med andre forskere, undtagen hvor de indledte det, og fornyede sin interesse for mekanik og astronomi., Om vinteren 1680-81 fornyede udseendet af en komet, som han korresponderede med John Flamsteed (Englands Astronom Royal) også sin interesse for astronomi.efter at have gennemgået Keplers bevægelseslove udviklede ne .ton et matematisk bevis på, at den elliptiske form af planetariske kredsløb ville være resultatet af en centripetal kraft omvendt proportional med kvadratet af radiusvektoren. Newton kommunikeret disse resultater, at Edmond Halley (opdageren af “Haley’ s Komet”) og til Royal Society i hans De motu corporum i gyrum.,
Denne tarmkanalen, offentliggjort i 1684, der er indeholdt frø af, hvad Newton ville udvide til at danne hans magnum opus, den Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Denne afhandling, som blev offentliggjort i juli 1687, der er indeholdt Newtons tre love om bevægelse, som mente at:
- Når den ses i en inertial referenceramme, et objekt enten forbliver i hvile eller fortsætter med at bevæge sig på en konstant hastighed, medmindre fulgt op af en ekstern kraft.,
- vektorsummen af de eksterne kræfter (F) på et objekt er lig med massen (m) af det objekt multipliceret med accelerationsvektoren (a) af objektet. I matematisk form udtrykkes dette som: F=ma
- når et legeme udøver en kraft på et andet legeme, udøver det andet legeme samtidig en kraft, der er lige i størrelse og modsat i retning på det første legeme.
sammen beskrev disse love forholdet mellem ethvert objekt, de kræfter, der virker på det og den resulterende bevægelse, og lagde grundlaget for klassisk mekanik., Lovene tillod også Ne .ton at beregne massen af hver planet, jordens udfladning ved polerne og udbulningen ved ækvator, og hvordan gravitationstræk af Solen og Månen skaber Jordens tidevand.,
I det samme arbejde, Newton præsenterede en calculus-som metode til geometriske analyse ved hjælp af ‘første og sidste nøgletal’, udarbejdet af lydens hastighed i luft (baseret på Boyle ‘ s Lov), tegnede sig for den procession af jævndøgn (som han viste, var et resultat af Månens tyngdetiltrækning til Jorden), som blev indledt den gravitationelle undersøgelse af uregelmæssigheder i bevægelse af månen, forudsat at en teori til bestemmelse af baner af kometer, og meget, meget mere.,
Newton og “Apple-Hændelse”:
historien om Newton kommer op med sin teori om universel gravitation som et resultat af et æble, der falder ned på hans hoved er blevet en fast bestanddel af populær kultur. Og mens det har ofte været hævdet, at historien er apokryfe og Newton ikke udtænke sin teori på et givet tidspunkt, Newton selv fortalt historien mange gange, og hævdede, at den hændelse, der havde inspireret ham.
derudover har skrivningen af Williamilliam Stukeley – en engelsk præst, antikvar og medlem af Royal Society – bekræftet historien., Men snarere end komisk repræsentation af apple slående Newton på hovedet, Stukeley, der er beskrevet i sine Erindringer, at Sir Isaac Newtons Liv (1752) en samtale, hvor Newton beskrevet grublede karakter af tyngdekraften, mens du ser et æble falde.
“…vi gik i haven, & drak thea under skyggen af nogle appletrees; kun han, & mig selv. midt i anden diskurs, han fortalte mig, han var bare i samme situation, som når tidligere, begrebet gravitation kom ind i hans sind., “hvorfor bør at apple altid lodret ned til jorden,” tænkte han til sig selv; anledning havde i efteråret en apple…”
John Conduitt, Newton ‘ s assistent ved den Kongelige Mønt (som senere giftede sig med sin niece), også beskrevet høre historien i sin egen beretning om Newtons liv. Ifølge Conduitt fandt hændelsen sted i 1666, da ne .ton rejste for at møde sin mor i Lincolnshire., Mens han bugtede sig i haven, overvejede han, hvordan tyngdekraftens indflydelse strækkede sig langt ud over jorden, ansvarlig for faldet af æble såvel som Månens bane.
tilsvarende skrev Voltaire n sit Essay om episk poesi (1727), som ne .ton først havde tænkt på gravitationssystemet, mens han gik i sin have og så et æble falde fra et træ. Dette er i overensstemmelse med Ne .tons noter fra 1660 ‘ erne, som viser, at han kæmper med tanken om, hvordan terrestriske tyngdekraften strækker sig i en invers-kvadrat andel til Månen.,
Men, det ville tage ham to årtier til fuldt ud at udvikle sine teorier til det punkt, at han var i stand til at tilbyde matematiske beviser, som vist i Principia. Når det var færdigt, udledte han, at den samme kraft, der får et objekt til at falde til jorden, var ansvarlig for andre orbitalbevægelser. Derfor kaldte han det “universal gravitation”.,
forskellige træer hævdes at være “æbletræet”, som ne .ton beskriver. King ‘ s School, Grantham, hævder, at deres skole købte det originale træ, rykkede det op og transporterede det til rektors have nogle år senere. National Trust, der holder Wooolsthorpe Manor (hvor ne .ton voksede op) i tillid, hævder dog, at træet stadig bor i deres have. En efterkommer af det originale træ kan ses vokse uden for hovedporten til Trinity College, Cambridge, under rummet ne .ton boede i, da han studerede der.,
ne .tons arbejde ville have en dybtgående indvirkning på videnskaben, med sine principper tilbage canon for de følgende 200 år. Det informerede også begrebet universel gravitation, som blev grundpillen i moderne astronomi og ikke ville blive revideret før i det 20.århundrede – med opdagelsen af kvantemekanik og Einsteins teori om generel relativitet.
Vi har skrevet mange interessante artikler om gravity her på Universe Today. Her er hvem var Sir Isaac ne ?ton?, Hvem Var Galileo Galilei?, Hvad er tyngdekraften?, og hvad er gravitationskonstanten?,astronomi Cast har nogle to gode episoder om emnet. Her er afsnit 37: gravitationslinser, og afsnit 102: Gravity,