Гравітація передбачає і описує падіння об’єктів і орбіти планет, але поточна фізика ще не знає, як це відбувається

Пов’язані новини

Якби фізик зважував себе на вазі, він би точно не сказав, що він важить 80 кілограмів, що далеко не 80 "кілограмів", а скоріше: "Цього місяця я провів із печивом, я важу 784 ньютона". Причина полягає в тому, що у фізиці чітко розмежовуються два поняття: маса і вага. Теоретично маса - це константа, яка не змінюється залежно від положення, форми чи стану тіла і вимірюється в кілограмах. З іншого боку, вага - це сила, з якою Земля притягує тіла, що знаходяться поблизу і яка вимірюється в ньютонах. Як результат, машина може мати масу 1000 кілограмів тут і на Місяці. Але на Землі він буде важити 9800 ньютонів, а на супутнику 1630 ньютонів.

Закон всесвітнього

Своїм існуванням ці концепції завдячують серу Ісааку Ньютону (1642-1727). Цей кембриджський математик виїхав з Лондона, щоб уникнути чуми, і у своїй країні, що відступив, йому спало на думку пов'язати падіння тіл на землю, включаючи знамените яблуко, з рухами Місяця. Подібно до того, як фрукти падають у напрямку до центру Землі (уявного місця, де сходяться всі сили тяжіння і яке називається центром мас), Місяць падає до Землі завдяки тій самій силі тяжіння. Але супутник, маючи початкову швидкість, падає і одночасно обертається навколо нього. Без цієї початкової швидкості Місяць впав би на Землю. (Ось як знайти центр мас).

Закон для планет

Але Ньютон не залишився на нашому супутнику. Він поширив свій Закон всесвітнього тяжіння на всі тіла Всесвіту, великі чи малі, і обґрунтував рухи планет та їх взаємодії на великих відстанях. Це можна сказати так:

"Два тіла притягуються з силою, прямо пропорційною добутку їх мас і обернено пропорційною квадрату відстані, яка їх розділяє".

Простір-час ускладнює це

Закон Ньютона про всесвітнє тяжіння, який добре пояснює рух планет в Сонячній системі, натрапляє на деякі підводні камені, коли йде далі. Частина припущення, що гравітація передається миттєво, але Альберт Ейнштейн вважав, що ніщо не може рухатися швидше, ніж швидкість світла (c = 300 000 км/с). Для нього гравітація - це геометрична деформація простору і часу навколо тіла.

І хоча Закон всесвітнього тяжіння описує і передбачає, як рухаються планети, він не пояснює, чому і як діє гравітація. Іншими словами, така повсякденна подія, як монета, що падає на землю, не має простого чи остаточного пояснення. Причина полягає в тому, що, говорячи про "нескінченно" великий, Всесвіт з усіма його галактиками і зірками, потрібно перейти до того, що є "нескінченно" малим.

Бозон Хіггса

І саме тут виникає «частинка Бога». У шістдесятих роках було запропоновано існування знаменитого бозона Хіггса, який є частинкою, яка намагається пояснити, чому речовина має масу. Сучасна модель передбачає, що поле Хіггса пронизує весь простір і що елементарні частинки, які взаємодіють з ним, набувають маси, а ті, що не взаємодіють з ним, ні.

Ось чому, наприклад, є такі частинки, як фотони, які не мають маси. Але є набагато більше. На сьогоднішній день звичайна речовина, як ми її знаємо, становить 4% маси спостережуваного Всесвіту. Решта - темна матерія (вона невидима для поточних середовищ, але її гравітаційні ефекти свідчать про те, що вона є) і темна енергія (це пояснює, що Всесвіт розширюється із все більшим і більшим прискоренням).

Закон всесвітнього тяжіння

Це дозволяє розрахувати силу, з якою два тіла притягуються наступним чином:

G - постійна сили тяжіння

M і m - маси тіл, у кілограмах (кг).

R - відстань між їх центрами, у метрах (м).