Гравитация - это явление, при котором все массивные частицы или тела оказывают силу притяжения на все другие частицы с массой во всей Вселенной. «Массивный» не означает «большой», это означает все, что обладает массой. Например, Земля воздействует на ручку на моем столе, эта сила сама по себе не является гравитацией, а возникает из-за гравитации. Не Земля также оказывает силу на перо, но перо оказывает силу на Землю, хотя эффекты этой силы настолько малы, что их невозможно обнаружить. В механике Ньютона эта сила описывается уравнением:
F = Gm1m2 / r2, где F - сила между массами, G - гравитационная постоянная, m1 - масса первого объекта, m2 - масса второго объекта, а r - расстояние между двумя объектами. Исаак Ньютон сформулировал этот закон около 1700 года, и дополнительную информацию можно найти на сайте
en.wikipedia.org/wiki/Newton 's_law_of_universal_gravitation.
Однако Ньютон признал, что он понятия не имел, что вызвало эту загадочную силу притяжения между телами. Только в 1916 году, когда Альберт Эйнштейн опубликовал свою общую теорию относительности, вопрос "что такое гравитация?" Можно было бы дать более полный ответ, хотя его теория все еще может быть неверной, и по мере развития науки наше понимание того, что такое гравитация на самом деле, может прогрессировать.
Эйнштейн первым сформулировал свою специальную теорию относительности как предшественник своей более поздней общей теории. Специальная теория относительности - это теория, используемая для объяснения некоторых явлений, экспериментально обнаруженных Майкельсоном и Морли. Еще до Эйнштейна было известно, что свет проявляет волновые свойства (такие как дифракция и отражение), и поэтому были веские основания полагать, что свет является волной. (Сейчас мы думаем, что свет и все частицы в квантовом или крошечном масштабе - это одновременно волна и частица, хотя эта кажущаяся парадоксальной двойственная природа только-только открывалась в то время.) волна, имело смысл, что волны распространялись через некую среду, которую называли эфиром. Поскольку Земля путешествовала в космосе, она двигалась в эфире,и так, чтобы он совершил кругосветное путешествие вокруг Солнца, он должен был пройти через эфир в двух разных направлениях. Это должно было заставить свет, проходящий через аппарат Майкельсона и Морли, двигаться в одном направлении немного медленнее, чем в другом. Однако было обнаружено, что скорость света оставалась постоянной для всех наблюдателей. Практический пример объяснит, насколько эта идея противоречит здравому смыслу. Представьте себе две машины на автомагистрали, движущиеся с одинаковой скоростью 70 миль в час относительно наблюдателя, стоящего на обочине дороги. Если бы человек в машине позади стрелял бы пейнтбольным шаром в машину впереди, идущую со скоростью 100 миль в час относительно себя, наблюдатель сказал бы, что пейнтбольный шар разгоняется со скоростью 170 миль в час, 100 из-за выстрела из пистолета и 70 потому что машина все равно ехала со скоростью 70 миль в час. Тем не мение,Человек в машине впереди будет судить, что относительно себя, пейнтбол движется со скоростью всего 100 миль в час, поскольку выстрел производится со скоростью 100 миль в час по отношению как к нему, так и к машине позади него. Пока все обстоит так, как мы и ожидали. Однако, если бы машина сзади стреляла лазером, который двигался бы со скоростью света, то и наблюдатель, и машина впереди сказали бы, что лазерный луч двигался с одинаковой скоростью, то есть 300000 километров в секунду (до 2 значащие цифры). «Дополнительные» 70 миль в час, которые ехала машина, никак не повлияли на скорость света. Эта ситуация аналогична эксперименту Майкельсона-Морли, и объяснение Эйнштейна заключалось в том, что относительное движение заставляет рассматривать время как замедленное, а расстояния - уменьшаться.Он также заменил понятие пространства и времени как двух очень разных вещей одной концепцией пространства-времени и объяснил релятивистские эффекты в терминах вращений через это.
Открыв пространство-время, Эйнштейн предположил, что материя заставляет пространство-время искривляться. Например, большое тело, подобное Солнцу, вызывает существование большого «колодца» в пространстве-времени; Орбиты, которые планеты совершают вокруг Солнца, обусловлены тем, что планеты проходят кратчайшее расстояние между двумя точками на изогнутой поверхности. Мы считаем кратчайшее расстояние между двумя точками прямой линией, но на искривленной поверхности это не так. Например, кратчайшее расстояние между двумя точками на глобусе - это дуга круга («большой круг») с центром в центре Земли, что интуитивно понятно при взгляде на глобус. Если бы вы нарисовали эту линию на плоской карте, то прямая линия, проведенная между двумя точками, не была бы на таком же расстоянии, кратчайший путь между точками был бы дугой «большого круга»,который был бы кривой на карте. Аналогично, мы видим, как планеты движутся по изогнутой траектории вокруг Солнца, на самом деле в пространстве-времени они движутся по прямым линиям. Однако наша «карта» Вселенной ограничена, чтобы не видеть «колодцы» и «холмы» в пространстве-времени и проходить через одно из измерений (которое мы называем временем) с огромной скоростью, поэтому мы видим орбиты планеты принимают как эллиптические. Тогда гравитацию можно было бы описать как искривление пространства-времени, вызванное массивными объектами.и проходит через одно из измерений (которое мы называем временем) с огромной скоростью, поэтому мы видим, что орбиты планет имеют эллиптическую форму. Тогда гравитацию можно было бы описать как искривление пространства-времени, вызванное массивными объектами.и проходит через одно из измерений (которое мы называем временем) с огромной скоростью, поэтому мы видим, что орбиты планет имеют эллиптическую форму. Тогда гравитацию можно было бы описать как искривление пространства-времени, вызванное массивными объектами.
Для получения дополнительной информации об относительности есть много хороших книг, таких как «Азбука относительности» Бертрана Рассела, которая была основным источником этой статьи.
en.wikipedia.org/wiki/Theory_of_relativity также является хорошим источником.
Теория Эйнштейна - это всего лишь теория, поэтому она может ошибаться. Есть множество других теорий, которые пытаются объединить гравитацию с другими силами природы, такими как квантовая петлевая гравитация. Однако общая теория относительности Эйнштейна произвела революцию в наших представлениях о Вселенной и о пространстве, времени, массе, энергии и гравитации.