négy alapvető erő szabályozza az univerzumon belüli összes kölcsönhatást. Ezek gyenge nukleáris erők, erős nukleáris erők, elektromágnesesség és gravitáció. Ezek közül a gravitáció talán a legtitokzatosabb. Bár már egy ideje megértették, hogyan működik ez a fizikai törvény a makromérlegen-a Naprendszerünket, a galaxisokat és a szuperklúziókat irányítva–, továbbra is rejtély marad, hogyan hat a három másik alapvető erővel.
természetesen az emberek ősidők óta alapvető ismeretekkel rendelkeznek erről az erőről., És amikor a gravitáció modern megértéséről van szó, a hitel egy embernek tartozik, aki megfejtette a tulajdonságait, és hogyan irányítja minden nagy és kicsi dolgot-Sir Isaac Newton. Ennek a 17. századi angol fizikusnak és matematikusnak köszönhetően az univerzum megértése és az azt szabályozó törvények örökre megváltoznak.,
miközben mindannyian ismerjük az almafa alatt ülő ember ikonikus képét, aki egy fejre esett, Newton gravitációs elméletei az évek értékű kutatás csúcspontját is képviselték, amely viszont évszázados felhalmozott tudáson alapult. Ezeket az elméleteket magnum opus-ban, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica-ban (“a természetes filozófia matematikai elvei”) mutatta be, amelyet először 1687-ben tettek közzé.,
ebben a kötetben Newton meghatározta, hogy mi lesz a három mozgási törvénye, amelyek Johannes Kepler Bolygómozgási törvényeiből és saját gravitációs matematikai leírásából származnak. Ezek a törvények megalapozták volna a klasszikus mechanikát, és évszázadokon át – egészen a 20. századig és Einstein relativitáselméletének megjelenéséig-vitathatatlanok maradtak volna.
fizika a 17. században:
a 17. század nagyon kedvező idő volt a tudományok számára, jelentős áttörésekkel a matematika, a fizika, a csillagászat, a biológia és a kémia területén. Az időszak legnagyobb fejleményei közé tartozik a Naprendszer heliocentrikus modelljének kifejlesztése Nicolaus Copernicus által, a teleszkópokkal és a Galileo Galilei megfigyelő csillagászattal végzett úttörő munka, valamint a modern optika fejlesztése.,
ebben az időszakban Johannes Kepler kifejlesztette a bolygómozgás törvényeit. 1609 és 1619 között ezek a törvények leírták az akkor ismert bolygók (Merkúr, Vénusz, Föld, Mars, Jupiter és Szaturnusz) mozgását a Nap körül. Azt állították, hogy:
- a bolygók ellipszisben mozognak a Nap körül, a nap egyetlen fókuszban
- a napot egy bolygóval összekötő vonal egyenlő területeket söpör egyenlő időben.,
- a bolygó orbitális periódusának négyzete arányos az ellipszis”fél–fő tengelyének” a Naptól való átlagos távolságának kockájával (3. teljesítmény), a Naptól való legkisebb és legnagyobb távolság összegének felével).
ezek a törvények megoldották a Copernicus heliocentrikus modellje által felvetett fennmaradó matematikai kérdéseket, így eltávolítva minden kétséget, hogy ez az univerzum helyes modellje. Ezekből kiindulva Sir Isaac Newton mérlegelni kezdte a gravitációt és annak hatását a bolygók pályájára.,
Newton három törvénye:
1678-ban Newton teljes idegösszeroppanást szenvedett a túlmunka és a Robert Hooke csillagász társaival folytatott viszály miatt. A következő néhány évben visszavonult a levelezéstől más tudósokkal, kivéve, ahol kezdeményezték, és megújította érdeklődését a mechanika és a csillagászat iránt., 1680-81 telén egy üstökös megjelenése, amelyről John Flamsteeddel (Anglia királyi Csillagászával) felel meg, szintén megújította érdeklődését a csillagászat iránt.
a Kepler mozgási törvényeinek áttekintése után Newton matematikai bizonyítékot dolgozott ki arra, hogy a bolygók pályáinak elliptikus formája a sugárvektor négyzetével fordítottan arányos centripetális erőből származik. Newton ezeket az eredményeket közölte Edmond Halley-vel (a “Haley’ s Comet” felfedezőjével) és a királyi társasággal a girumi De motu corporum-ban.,
Ez az 1684-ben megjelent traktus tartalmazta annak a magját, amelyet Newton kibővítene magnum opus, a Philosophiae Naturalis Principia Mathematica formálására. Ez az értekezés, amelyet 1687 júliusában tettek közzé, Newton három mozgási törvényét tartalmazta, amely kijelentette, hogy:
- inerciális referenciakeretben nézve egy tárgy vagy nyugalomban marad, vagy állandó sebességgel mozog, kivéve, ha külső erő cselekszik.,
- az objektumon lévő külső erők (F) vektorösszege megegyezik az objektum tömegével (m), megszorozva az objektum gyorsulási vektorával (a). Matematikai formában ezt a következőképpen fejezzük ki: F = ma
- amikor az egyik test egy második testre erőt fejt ki, a második test egyidejűleg nagyságú és ellentétes irányú erőt fejt ki az első testen.
ezek a törvények együttesen leírták a tárgy, a rá ható erők és a kapott mozgás közötti kapcsolatot, megalapozva a klasszikus mechanika alapjait., A törvények is lehetővé tette, Newton tömegének kiszámításához minden bolygón, a laposabbá a Föld, a lengyelek, a dudor az egyenlítő mentén, valamint, hogy a gravitációs vonzás a Nap, a Hold létrehozza a Föld árapály.,
a munka, Newton bemutatott egy kalkulus-mint módszer geometriai analízis segítségével első, illetve utolsó arányok’ dolgozott ki a hangsebesség levegőben (alapuló Boyle-Törvény) tette ki a körmenet a nap-éj egyenlőség jelenséget (ami megmutatta eredménye a Hold gravitációs vonzása, hogy a Föld), kezdeményezte a gravitációs tanulmány a szabálytalanságok, a mozgás, a hold, feltéve, hogy az elmélet a meghatározása a pályája, üstökösök, pedig sokkal több.,
Newton és az “alma incidens”:
Newton története, amely az egyetemes gravitáció elméletével jött létre, a fejére eső alma következtében, a népszerű kultúra egyik legfontosabb részévé vált. És bár gyakran állítják, hogy a történet apokrif, és Newton egyetlen pillanatban sem találta ki az elméletét, maga Newton sokszor elmondta a történetet, és azt állította, hogy az esemény inspirálta őt.
emellett William Stukeley – egy angol lelkész, régiségkutató és a Királyi Társaság munkatársa-írása is megerősítette a történetet., De ahelyett, hogy a komikus ábrázolása az alma feltűnő Newton a fejét, Stukeley leírt emlékirataiban Sir Isaac Newton élete (1752) egy beszélgetés, amelyben Newton leírt töprengett a gravitáció természete, miközben nézi az alma esik.
“…bementünk a kertbe, & néhány appletrees árnyékában ivottuk a thea-t; csak ő, & én. más diskurzus közepette azt mondta nekem, ugyanolyan helyzetben volt, mint korábban, a gravitáció fogalma eszébe jutott., “miért kellene az apple mindig a földre merőlegesen leereszkednie?” – gondolta magában; alkalom egy alma bukására … “
John Conduitt, a Királyi Pénzverde Newton asszisztense (aki végül feleségül vette unokahúgát), szintén leírta a történetet Newton életének saját beszámolójában. Conduitt szerint az eset 1666-ban történt, amikor Newton utazott, hogy találkozzon anyjával Lincolnshire-ben., Miközben a kertben kanyargott, elgondolkodott azon, hogy a gravitáció hatása messze túlnyúlik a Földön, felelős az alma eséséért, valamint a Hold pályájáért.
hasonlóképpen, Voltaire írta N esszéjét epikus költészet (1727), hogy Newton először gondolt a gravitációs rendszer, miközben séta a kertjében, és figyeli egy alma esik a fáról. Ez összhangban van Newton 1660-as évekből származó jegyzeteivel, amelyek azt mutatják, hogy küzdött azzal a gondolattal, hogy a földi gravitáció inverz-négyzet arányban kiterjed a Holdra.,
azonban még két évtizedbe telik, hogy elméleteit teljes mértékben fejlessze arra a pontra, hogy matematikai bizonyítékokat tudott kínálni, amint azt a Principia bizonyítja. Miután ez befejeződött, arra a következtetésre jutott, hogy ugyanaz az erő, amely egy tárgyat a földre esik, felelős más orbitális mozgásokért. Ezért “univerzális gravitációnak”nevezte.,
különböző fák azt állítják, hogy ” a ” almafa, amely Newton leírja. A King ‘ s School, Grantham, azt állítja, hogy az iskola megvásárolta az eredeti fát, feldarabolta, és néhány évvel később az igazgató kertjébe szállította. Azonban a Nemzeti bizalom, amely a Woolsthorpe kastélyt (ahol Newton nőtt fel) bizalommal tartja, azt állítja, hogy a fa még mindig a kertjükben lakik. Az eredeti fa leszármazottja látható a Trinity College fő kapuján kívül, Cambridge, A szoba alatt Newton élt, amikor ott tanult.,
Newton munkája mély hatást gyakorolna a tudományokra, alapelvei a következő 200 évben kánon maradnak. Tájékoztatta továbbá az egyetemes gravitáció fogalmát, amely a modern csillagászat támaszpontjává vált, és csak a 20.században fogják felülvizsgálni – a kvantummechanika felfedezésével és Einstein általános Relativitáselméletével.
számos érdekes cikket írtunk a gravitációról itt, a Universe Today-ben. Itt van, Ki volt Sir Isaac Newton? Ki Volt Galileo Galilei? Mi a gravitációs erő? és mi a gravitációs állandó?,
a csillagászati szereplőknek két jó epizódja van a témában. Itt a 37. rész: gravitációs lencsék és a 102. rész: gravitáció,