Este artículo se centrará en la historia del descubrimiento de la ley de la gravitación universal. Aquí nos familiarizaremos con la información biográfica de la vida del científico que descubrió este dogma físico, consideraremos sus disposiciones principales, la relación con la gravedad cuántica, el curso del desarrollo y mucho más.
Genio
Sir Isaac Newton es un científico de Inglaterra. En un momento, dedicó mucha atención y esfuerzo a ciencias como la física y las matemáticas, y también aportó muchas cosas nuevas a la mecánica y la astronomía. Se le considera con razón uno de los primeros fundadores de la física en su modelo clásico. Es autor de la obra fundamental "Principios matemáticos de la filosofía natural", donde presentó información sobre las tres leyes de la mecánica y la ley de la gravitación universal. Isaac Newton sentó las bases de la mecánica clásica con estas obras. Desarrolló el cálculo de tipo diferencial e integral, teoría ligera. También hizo importantes contribuciones a la óptica física.y desarrolló muchas otras teorías en física y matemáticas.
Ley
La ley de la gravitación universal y la historia de su descubrimiento datan de 1666. Su forma clásica es una ley que describe la interacción de tipo gravitacional, que no va más allá del marco de la mecánica.
Su esencia era que el indicador de la fuerza F del tirón gravitacional que surge entre 2 cuerpos o puntos de materia m1 y m2, separados entre sí por una cierta distancia r, es proporcional a ambos indicadores de masa y tiene una proporcionalidad inversa al cuadrado de las distancias entre cuerpos:
F=G, donde G denota la constante gravitacional igual a 6, 67408(31)•10-11 m3 / kgf2.
Gravedad de Newton
Antes de considerar la historia del descubrimiento de la ley de la gravitación universal, echemos un vistazo más de cerca a sus características generales.
En la teoría creada por Newton, todos los cuerpos con una gran masa deben generar un campo especial a su alrededor, que atrae a otros objetos hacia sí. Se llama campo gravitatorio y tiene potencial.
Un cuerpo con simetría esférica forma un campo fuera de sí mismo, similar al creado por un punto material de la misma masa ubicado en el centro del cuerpo.
La dirección de la trayectoria de tal punto en el campo gravitatorio, creado por un cuerpo con una masa mucho mayor, obedece a la ley de Kepler. Objetos del universo, como por ejemplo,planeta o cometa, también le obedecen, moviéndose en una elipse o hipérbola. La explicación de la distorsión que crean otros cuerpos masivos se tiene en cuenta utilizando las disposiciones de la teoría de la perturbación.
Exactitud del análisis
Después de que Newton descubriera la ley de la gravitación universal, tuvo que ser comprobada muchas veces. Para ello, se realizaron una serie de cálculos y observaciones. Habiendo llegado a un acuerdo con sus disposiciones y partiendo de la precisión de su indicador, la forma experimental de estimación sirve como una clara confirmación de GR. La medición de las interacciones cuadripolares de un cuerpo que gira, pero sus antenas permanecen estacionarias, nos muestran que el proceso de aumento de δ depende del potencial r -(1+δ), a una distancia de varios metros y se encuentra en el límite (2, 1±6, 2)•10-3. Varias otras confirmaciones prácticas permitieron que esta ley se estableciera y tomara una forma única, sin ninguna modificación. En 2007, este dogma se volvió a comprobar a una distancia inferior a un centímetro (55 micras-9,59 mm). Teniendo en cuenta los errores experimentales, los científicos examinaron el rango de distancia y no encontraron desviaciones obvias en esta ley.
La observación de la órbita de la Luna en relación con la Tierra también confirmó su validez.
espacio euclidiano
La teoría clásica de la gravedad de Newton está vinculada al espacio euclidiano. La igualdad real con una precisión suficientemente alta (10-9) de las medidas de distancia en el denominador de la igualdad discutida anteriormente nos muestra la base euclidiana del espacio de la mecánica newtoniana, con tres -forma física dimensional. ENa tal punto de la materia, el área de una superficie esférica es exactamente proporcional al valor del cuadrado de su radio.
Datos del historial
Consideremos un breve resumen de la historia del descubrimiento de la ley de la gravitación universal.
Otros científicos que vivieron antes de Newton propusieron ideas. Epicuro, Kepler, Descartes, Roberval, Gassendi, Huygens y otros visitaron reflexiones sobre ella. Kepler sugirió que la fuerza gravitacional es inversamente proporcional a la distancia a la estrella del Sol y tiene distribución solo en los planos de la eclíptica; según Descartes, era consecuencia de la actividad de vórtices en el espesor del éter. Hubo una serie de conjeturas que contenían un reflejo de las conjeturas correctas sobre la dependencia de la distancia.
Una carta de Newton a Halley contenía información de que los predecesores del propio Sir Isaac fueron Hooke, Wren y Buyo Ismael. Sin embargo, nadie antes que él logró conectar claramente, utilizando métodos matemáticos, la ley de la gravedad y el movimiento planetario.
La historia del descubrimiento de la ley de la gravitación universal está estrechamente relacionada con la obra "Principios matemáticos de la filosofía natural" (1687). En este trabajo, Newton pudo derivar la ley en cuestión gracias a la ley empírica de Kepler, que ya se conocía en ese momento. Nos muestra que:
- la forma de movimiento de cualquier planeta visible indica la presencia de una fuerza central;
- La fuerza de atracción del tipo central forma órbitas elípticas o hiperbólicas.
Sobre la teoría de Newton
Repasar la breve historia del descubrimiento de la ley de la gravitación universal también puede señalarnos una serie de diferencias que la diferencian de las hipótesis anteriores. Newton se comprometió no solo en la publicación de la fórmula propuesta del fenómeno en consideración, sino que también propuso un modelo de tipo matemático en forma holística:
- disposición sobre la ley de la gravedad;
- estatuto sobre la ley del movimiento;
- sistemática de métodos de investigación matemática.
Esta tríada fue capaz de investigar con bastante precisión incluso los movimientos más complejos de los objetos celestes, creando así la base de la mecánica celeste. Hasta el comienzo de la actividad de Einstein en este modelo, no se requería la presencia de un conjunto fundamental de correcciones. Solo hubo que mejorar significativamente el aparato matemático.
Objeto de discusión
El derecho descubierto y probado a lo largo del siglo XVIII se convirtió en un tema bien conocido de disputas activas y controles escrupulosos. Sin embargo, el siglo terminó con un acuerdo general con sus postulados y declaraciones. Usando los cálculos de la ley, fue posible determinar con precisión los caminos del movimiento de los cuerpos en el cielo. Henry Cavendish hizo una comprobación directa en 1798. Lo hizo usando una balanza de tipo torsión con gran sensibilidad. En la historia del descubrimiento de la ley universal de la gravitación, es necesario asignar un lugar especial a las interpretaciones introducidas por Poisson. Desarrolló el concepto del potencial gravitatorio y la ecuación de Poisson, con la que fue posible calcular estepotencial. Este tipo de modelo permitió estudiar el campo gravitatorio en presencia de una distribución arbitraria de la materia.
Había muchas dificultades en la teoría de Newton. El principal podría considerarse la inexplicabilidad de la acción de largo alcance. Era imposible responder con precisión a la pregunta de cómo se envían las fuerzas de atracción a través del espacio vacío a una velocidad infinita.
"Evolución" de la ley
Durante los siguientes doscientos años, e incluso más, muchos físicos intentaron proponer varias formas de mejorar la teoría de Newton. Estos esfuerzos terminaron en un triunfo en 1915, a saber, la creación de la Teoría General de la Relatividad, que fue creada por Einstein. Fue capaz de superar todo el conjunto de dificultades. De acuerdo con el principio de correspondencia, la teoría de Newton resultó ser una aproximación al comienzo del trabajo sobre una teoría en una forma más general, que se puede aplicar bajo ciertas condiciones:
- El potencial de naturaleza gravitacional no puede ser demasiado grande en los sistemas bajo estudio. El sistema solar es un ejemplo del cumplimiento de todas las reglas para el movimiento de los cuerpos celestes. El fenómeno relativista se encuentra en una manifestación notable de desplazamiento del perihelio.
- La velocidad de movimiento en este grupo de sistemas es insignificante en comparación con la velocidad de la luz.
Evidencia de que en un campo de gravitación estacionario débil, los cálculos GR toman la forma de los newtonianos, es la presencia de un potencial escalar de gravitación en un campo estacionario concaracterísticas débilmente expresadas de las fuerzas, que es capaz de satisfacer las condiciones de la ecuación de Poisson.
Escala cuántica
Sin embargo, en la historia, ni el descubrimiento científico de la ley de la gravitación universal, ni la Teoría General de la Relatividad podrían servir como la teoría gravitatoria final, ya que ambos no describen adecuadamente los procesos de tipo gravitacional en la cuántica escala. El intento de crear una teoría gravitacional cuántica es una de las tareas más importantes de la física moderna.
Desde el punto de vista de la gravedad cuántica, la interacción entre objetos se crea mediante el intercambio de gravitones virtuales. De acuerdo con el principio de incertidumbre, la energía potencial de los gravitones virtuales es inversamente proporcional al intervalo de tiempo en el que existió, desde el punto de emisión por un objeto hasta el momento en que fue absorbido por otro punto.
Ante esto, resulta que en una pequeña escala de distancias, la interacción de los cuerpos implica el intercambio de gravitones de tipo virtual. Gracias a estas consideraciones, es posible concluir la disposición sobre la ley del potencial de Newton y su dependencia de acuerdo con el recíproco de proporcionalidad con respecto a la distancia. La analogía entre las leyes de Coulomb y Newton se explica por el hecho de que el peso de los gravitones es igual a cero. El peso de los fotones tiene el mismo significado.
Engaño
En el currículo escolar, la respuesta a una pregunta de la historia, ¿cómoNewton descubrió la ley de la gravitación universal, es la historia de una manzana que cae. Según esta leyenda, cayó sobre la cabeza de un científico. Sin embargo, este es un concepto erróneo generalizado y, de hecho, todo pudo prescindir de un caso similar de posible lesión en la cabeza. El mismo Newton a veces confirmó este mito, pero en realidad la ley no fue un descubrimiento espontáneo y no llegó en un estallido de intuición momentánea. Como se escribió anteriormente, se desarrolló durante mucho tiempo y se presentó por primera vez en los trabajos sobre los "Principios de las Matemáticas", que aparecieron en exhibición pública en 1687.
