Гравитация — сила, создавшая вселенную

Гравитация и Вселенная

В ясную безлунную ночь невооруженным глазом можно увидеть над горизонтом около 3000 звезд. Еще столько же звезд такой же яркости будет под горизонтом. Все они (вместе с Солнцем) составляют небольшую часть гигантской звездной системы, называемой Галактикой.

В состав Галактики входит примерно 200 миллиардов звезд. Звезды Галактики образуют в пространстве фигуру, напоминающую плоский диск диаметром около 100 тыс. световых лет с шарообразным утолщением в центре.

Гравитационное притяжение не позволяет этим звездам рассеяться по пространству. Под действием сил всемирного тяготения звезды Галактики движутся вокруг ее центра по круговым и эллиптическим орбитам.

Скорость галактического вращения на различных расстояниях от центра разная. Для Солнца она составляет примерно 250 км/с.

За пределами нашей Галактики существует множество других галактик. Эти галактики, в свою очередь, объединены в различные скопления. Так, например, наша Галактика вместе с туманностью Андромеды и несколькими другими сравнительно небольшими галактиками образует так называемую Местную группу.

Расстояния между скоплениями галактик обычно выражают в мегапарсеках (Мпк). Расстояние в 1 Мпк столь велико, что даже свету требуется для его прохождения 3,26 млн лет. Между тем ближайшие к Местной группе скопления галактик располагаются в 2-5 Мпк от нее.

Очень большое скопление галактик находится в созвездии Девы, в 20 Мпк от нас. Диаметр этого скопления 5 Мпк, и оно включает в себя несколько сот гигантских звездных систем.

Самое далекое скопление галактик, до которого удалось измерить расстояние, находится в созвездии Волосы Вероники, в 5200 Мпк от нас. Увидеть его можно только в самый крупный телескоп.

Но и эти гигантские расстояния с течением времени увеличиваются. Впервые это было установлено в 1929 г. американским астрономом Э. Хабблом. Открытый им закон гласит:

Вселенная расширяется, причем скорость, с которой галактики удаляются друг от друга, пропорциональна расстоянию между ними.

Теперь этот закон называют законом Хаббла. Математически он записывается в виде следующей формулы:

v = HR, (48.1)

где v — скорость удаления галактик; R — расстояние между ними; H ≈ 65 км/(с·Мпк) — коэффициент пропорциональности, называемый постоянной Хаббла. Физический смысл этой постоянной заключается в том, что она показывает, с какой скоростью удаляются друг от друга галактики, находящиеся на расстоянии 1 Мпк.

Из закона Хаббла следует, что, чем больше расстояние между галактиками (и их скоплениями), тем быстрее они удаляются друг от друга.

Как долго будет происходить расширение Вселенной? Будет ли оно происходить вечно, или через некоторое время оно прекратится и галактики начнут сближаться?

Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим простую аналогию. Что будет с телом, брошенным вертикально вверх? Притяжение к Земле будет замедлять движение тела, и его скорость с течением времени будет уменьшаться. Дальнейшая «судьба» тела будет зависеть от скорости, сообщенной ему в начальный момент времени.

1. Если начальная скорость тела меньше второй космической, то на некотором удалении от Земли его скорость уменьшится до нуля, после чего оно начнет падать вниз, приближаясь к Земле.

2. Если начальная скорость тела превышает вторую космическую, то оно уже никогда не вернется назад.

Нечто аналогичное будет происходить и с удаляющимися друг от друга галактиками.

Выделим во Вселенной достаточно большую сферическую область радиусом R и объемом V = (4/3)πR3, в которой умещается столько галактик, что вещество в ней можно считать практически однородным.

Если средняя плотность Вселенной равна ρ, то масса выделенной части Вселенной будет равна M = ρV = (4/3)ρπR3, и, следовательно, вторая космическая скорость для нее будет определяться выражением

Скорость же расширения рассматриваемой области Вселенной определяется выражением (48.1).

Найдем отношение этих скоростей:

Полученный результат позволяет сформулировать важный вывод: если средняя плотность Вселенной ρ > 10-26 кг/м3, то v < v2 и расширение Вселенной через некоторое время (примерно 50 млрд лет) сменится сжатием; если же ρ < 10-26 кг/м3, то v > v2 и Вселенная будет расширяться вечно.

К сожалению, точное значение средней плотности Вселенной в настоящее время неизвестно. Поэтому вопрос о будущем нашего мира пока остается открытым.

??? 1. Сколько звезд в нашей Галактике? 2. С какой скоростью Солнце движется вокруг центра Галактики? 3. За какое время свет проходит расстояние, равное 1 Мпк? 4. Сформулируйте закон Хаббла. 5. Чему равна постоянная Хаббла? В чем заключается ее физический смысл? 6. От чего зависит будущее Вселенной? Будет ли она расширяться вечно?

Источник: http://phscs.ru/physics9g/gravitation-universe

Гравитация

Не смотря на то, что гравитация – это слабейшее взаимодействие между объектами во Вселенной, ее значение в физике и астрономии огромно, так как она способна оказывать влияние на физические объекты на любом расстоянии в космосе.

Общие сведения

Если вы увлекаетесь астрономией, вы наверняка задумывались над вопросом, что собой представляет такое понятие, как гравитация или закон всемирного тяготения. Гравитация – это универсальное фундаментальное взаимодействие между всеми объектами во Вселенной.

Открытие закона гравитации приписывают знаменитому английскому физику Исааку Ньютону. Наверное, многим из вас известна история с яблоком, упавшим на голову знаменитому ученому.

Тем не менее, если заглянуть вглубь истории, можно увидеть, что о наличии гравитации задумывались еще задолго до его эпохи философы и ученые древности, например, Эпикур. Тем не менее, именно Ньютон впервые описал гравитационное взаимодействие между физическими телами в рамках классической механики.

Его теорию развил другой знаменитый ученый – Альберт Эйнштейн, который в своей общей теории относительности более точно описал влияние гравитации в космосе, а также ее роль в пространственно-временном континууме.

Закон всемирного тяготения Ньютона говорит, что сила гравитационного притяжения между двумя точками массы, разделенными расстоянием обратно пропорциональна квадрату расстояния и прямо пропорциональна обеим массам. Сила гравитации является дальнодействующей.

То есть, в независимости от того, как будет двигаться тело, обладающее массой, в классической механике его гравитационный потенциал будет зависеть сугубо от положения этого объекта в данный момент времени. Чем больше масса объекта, тем больше его гравитационное поле – тем более мощной гравитационной силой он обладает.

Такие космически объекты, как галактики, звезды и планеты обладают наибольшей силой притяжения и соответственно достаточно сильными гравитационными полями.

Гравитационные поля

Гравитационное поле Земли

Гравитационное поле – это расстояние, в пределах которого осуществляется гравитационное взаимодействие между объектами во Вселенной. Чем больше масса объекта, тем сильнее его гравитационное поле – тем ощутимее его воздействие на другие физические тела в пределах определенного пространства.

Гравитационное поле объекта потенциально. Суть предыдущего утверждения заключается в том, что если ввести потенциальную энергию притяжения между двумя телами, то она не изменится после перемещения последних по замкнутому контуру.

Отсюда выплывает еще один знаменитый закон сохранения суммы потенциальной и кинетической энергии в замкнутом контуре.

В материальном мире гравитационное поле имеет огромное значения. Им обладают все материальные объекты во Вселенной, у которых есть масса. Гравитационное поле способно влиять не только на материю, но и на энергию.

Именно за счет влияния гравитационных полей таких крупных космических объектов, как черные дыры, квазары и сверхмассивные звезды, образуются солнечные системы, галактики и другие астрономические скопления, которым свойственна логическая структура.

Последние научные данные показывают, что знаменитый эффект расширения Вселенной так же основан на законах гравитационного взаимодействия. В частности расширению Вселенной способствуют мощные гравитационные поля, как небольших, так и самых крупных ее объектов.

Гравитационное излучение

Гравитационное излучение в двойной системе

Гравитационное излучение или гравитационная волна – термин, впервые введенный в физику и космологии известным ученым Альбертом Эйнштейном.

Гравитационное излучение в теории гравитации порождается движением материальных объектов с переменным ускорением.

Во время ускорения объекта гравитационная волна как бы «отрывается» от него, что приводит к колебаниям гравитационного поля в окружающем пространстве. Это и называют эффектом гравитационной волны.

Хотя гравитационные волны предсказаны общей теорией относительности Эйнштейна, а также другими теориями гравитации, они еще ни разу не были обнаружены напрямую. Связано это в первую очередь с их чрезвычайной малостью. Однако в астрономии существуют косвенные свидетельства, способные подтвердить данный эффект.

Так, эффект гравитационной волны можно наблюдать на примере сближения двойных звезд. Наблюдения подтверждают, что темпы сближения двойных звезд в некоторой степени зависят от потери энергии этих космических объектов, которая предположительно затрачивается на гравитационное излучение.

Достоверно подтвердить эту гипотезу ученые смогут в ближайшее время при помощи нового поколения телескопов Advanced LIGO и VIRGO.

Интересные эффекты гравитации

В современной физике существует два понятия механики: классическая и квантовая. Квантовая механика была выведена относительно недавно и принципиально отличается от механики классической.

В квантовой механике у объектов (квантов) нет определенных положений и скоростей, все здесь базируется на вероятности. То есть, объект может занимать определенное место в пространстве в определенный момент времени.

Куда переместиться он дальше, достоверно определить нельзя, а только с высокой долей вероятности.

Интересный эффект гравитации заключается в том, что она способна искривлять пространственно-временной континуум.

Теория Эйнштейна гласит, что в пространстве вокруг сгустка энергии или любого материального вещества пространство-время искривляется.

Соответственно меняется траектория частиц, которые попадают под воздействие гравитационного поля этого вещества, что позволяет с высокой долей вероятности предсказать траекторию их движения.

Теории гравитации

Сегодня ученым известно свыше десятка различных теорий гравитации. Их подразделяют на классические и альтернативные теории.

Наиболее известными представителем первых является классическая теория гравитации Исаака Ньютона, которая была придумана известным британским физиком еще в 1666 году.

Суть ее заключается в том, что массивное тело в механике порождает вокруг себя гравитационное поле, которое притягивает к себе менее крупные объекты. В свою очередь последние также обладают гравитационным полем, как и любые другие материальные объекты во Вселенной.

Следующая популярная теория гравитации была придумана всемирно известным германским ученым Альбертом Эйнштейном в начале XX века.

Эйнштейну удалось более точно описать гравитацию, как явление, а также объяснить ее действие не только в классической механике, но и в квантовом мире.

Его общая теория относительности описывает способность такой силы, как гравитация, влиять на пространственно-временной континуум, а также на траекторию движения элементарных частиц в пространстве.

Самая точная гравитационная карта Земли

Среди альтернативных теорий гравитации наибольшего внимания, пожалуй, заслуживает релятивистская теория, которая была придумана нашим соотечественником, знаменитым физиком А.А. Логуновым.

В отличие от Эйнштейна, Логунов утверждал, что гравитация – это не геометрическое, а реальное, достаточно сильное физическое силовое поле.

Среди альтернативных теорий гравитации известны также скалярная, биметрическая, квазилинейная и другие.

Интересные факты

  1. Людям, побывавшим в космосе и возвратившимся на Землю, достаточно трудно на первых порах привыкнуть к силе гравитационного воздействия нашей планеты. Иногда на это уходит несколько недель.
  2. Доказано, что человеческое тело в состоянии невесомости может терять до 1% массы костного мозга в месяц.
  3. Наименьшей силой притяжения в Солнечной системе среди планет обладает Марс, а наибольшей – Юпитер.
  4. Известные бактерии сальмонеллы, которые являются причиной кишечных заболеваний, в состоянии невесомости ведут себя активнее и способны причинить человеческому организму намного больший вред.
  5. Среди всех известных астрономических объектов во Вселенной наибольшей силой гравитации обладают черные дыры. Черная дыра размером с мячик для гольфа, может обладать той же гравитационной силой, что и вся наша планета.
  6. Сила гравитации на Земле одинакова не во всех уголках нашей планеты. К примеру, в области Гудзонова залива в Канаде она ниже, чем в других регионах земного шара.
Читайте также:  Университетской клинике г.фрайбурга – 250 лет

Источник: http://SpaceGid.com/gravitatsiya.html

20 фактов о гравитации

За счет гравитации существует вселенная: все тела притягиваются друг к другу в той или иной степени. И чем больше тело, тем сильнее оно притягивает к себе другие тела. Можно сказать, что гравитация — это своеобразная нитка, которая не позволяет планетам разлететься далеко от Солнца.

Гравитация не дуальна

Интересен тот факт, что нас с детства учат: все имеет оборотную сторону: если предмет врезался в другой предмет, то последний отлетит. Если ты обидел кого-то, то тебя обязательно кто-о тоже обидит. Для гравитации это правило не справедливо: она работает только в одну сторону: гравитация только притягивает и никогда не отталкивает!

NASA работает над созданием луча гравитации

NASA уже не первый год трудится над созданием луча, который бы смог передвигать предметы, создавая притягивающую силу, преодолевая силу гравитации. Это действительно будет прорыв: бесконтактное перемещение объектов.

Нулевой гравитации не существует

Космонавты на космических станциях испытывают не нулевую гравитацию, а микрогравитацию, т.к. они падают с той же скоростью, что и корабль, в котором они находятся.

На Юпитере вес человека удваивается

Также интересным фактом о гравитации является то, что чем больше предмет и чем больше его плотность, тем сильнее он притягивает остальные объекты. Так, например, человек весом 60 килограмм на Юпитере будет весить 142 килограмма (в 2.3 раза больше).

Как выйти из гравитации

Любой объект, который достиг скорости 11,2 километра в секунду может покинуть гравитационный колодец Земли. Именно с этой скоростью земля падает.

Гравитация — это самая слабая фундаментальная сила

Всего в физике 4 фундаментальные силы:

  1. Гравитация.
  2. Электромагнетизм.
  3. Слабое ядерное взаимодействие — распад атомов.
  4. Сильное ядерное взаимодействие — сила, которая держит атомы вместе.

Магнит с легкостью преодолевает гравитацию

Магнит размером с копейку благодаря своей силе электромагнитного воздействия приклеится к холодильнику и не будет падать, т.е. преодолеет силу гравитации Земли.

Яблоко не падало на голову Ньютону

Исаак Ньютон, увидев, как падает яблоко сделал впоследствии вывод, что на подобии того, как яблоко притягивается к Земле, Луна аналогично притягивается. А так как она далеко, то сила гравитации ослаблена, да еще и постоянно падает, однако упасть ей не дает все та же гравитация, то получается, что Луна просто вращается вокруг Земли.

Яблоко открыло закон обратной квадратичной пропорциональности

Записать закон можно так: F = G * (mM)/r2. А по русски сказать так: объект, удаленный от вас в два раза, оказывает лишь четверть прежнего гравитационного притяжения на вас.

Гравитация безгранична

согласно предыдущему закону, сила гравитации распространяется на любом расстоянии. Просто, чем оно больше, тем она слабее. Не стоит забывать о том, что стоя между двух равнозначных тел гравитацию вы не испытаете, поскольку она уравняется с обоих сторон.

Гравитация означает «тяжелый»

Слово «гравитация» произошло от латинского слова «gravis».

Гравитация не зависит от веса

Если бросить с крыши два мячика одинакового размера, но разного веса, то они упадут одновременно. Поскольку сила гравитации действует на все объекты в равной степени. Большая инерция более тяжёлого объекта аннулирует любую дополнительную скорость, которую он мог бы иметь по сравнению с более лёгким.

Гравитация искривляет пространство и время

Согласно теории относительности Эйнштейна гравитация — это ни что иное, как искривление пространства и времени, из которого состоит вселенная.

Объекты меняют пространство и время вокруг себя

В 2011 году эксперимент NASA «Гравитационного зонда В» доказал, что Земля закручивает вокруг себя вселенную. Можно провести аналогию с деревянным шариком, который плывет по течению реки: он всегда будет крутиться и закручивать воду, поскольку на него действует гравитация Земли, и плюс к этому он обладает собственной гравитацией.

Гравитация меняет направление света

Любой массивный объект, например, стеклянная линза, искривляя пространство вокруг себя, способен перенаправить луч света, который проходит через него. Гравитационные линзы с легкостью увеличивают размер далеких галактик.

Проблема трех тел до сих пор не решена

Если абстрагироваться и представить, что во вселенной всего три тела. А мы знаем, что все тела обладают гравитацией и притягивают к себе другие тела. Как они будут двигаться относительно друг друга?

Есть пять решений этой задачи, однако все они подразумевают, что изначально известны начальная скорость и направление движения каждого тела. В оригинале в качестве тел выступают Солнце, Земля и Луна. Если решить задачу, то можно предположить, откуда возникла вселенная.

Квантовая механика не учитывает гравитацию

Ни в одном уравнении квантовой механики не учитываются силы гравитации, однако все остальные три силы в них присутствуют. Если же включить гравитацию в уравнения, то их равенство мгновенно рушится. Эта одна из крупнейших проблем современной физики.

Гравитационные волны — это лишь предположение

Факты о гравитации говорят, что объекты не могут просто так притягивать друг друга, между ними должна быть связь. Предположительно (почти доказано), эта связь ни что иное, как гравитационные волны. Если человечество сможет их увидеть, то ему откроются миллионы ответов на вопросы о космосе, поскольку оно сможет увидеть все связи между объектами, даже бесконечные.

Источник: http://vse-krugom.ru/20-faktov-o-gravitacii/

Создавая картину Вселенной

Второй закон Ньютона гласит, что в инерциальной системе отсчета ускорение тела пропорционально приложенной силе.

Что означает «инерциальная система отсчета»? Это система, в которой ускорение каждого тела пропорциональноприложенной силе. Это определение не тавтология, как может показаться на первый взгляд.

Предположим, что мы измеряем ускорение пробного тела в системе отсчета Е, о которой заранее нам ничего неизвестно.

Предположим также, что нам известно, каким образом различные силы, которые могут здесь действовать, зависят от положения, скорости и физических свойств пробного тела.

Тогда нетрудно вычислить приложенные к телу силы и, поставив соответствующий эксперимент, выяснить, можно ли приписать инертную массу всем пробным телам. Обычно этого сделать не удается. Однако, если теория Ньютона справедлива, мы должны иметь возможность исключить все остаточные ускорения, выбрав новую систему отсчета.

Обычно бывает нетрудно отличить «фиктивные» силы (т. е. силы, обусловленные движением системы отсчета) от реальных. Ускорение, обусловленное реальными силами, зависит от ряда физических свойств тела, на которое действуют силы, и его величина различна для разных тел.

Например, ускорение, обусловленное электрическим полем, зависит от электрического заряда ускоряемого объекта. Поскольку объекты с одинаковой массой могут иметь различные электрические заряды, одно и то же электрическое поле сообщает разным телам различное ускорение.

Ускорение, обусловленное фиктивной силой, не зависит от физических свойств тела и определяется лишь его положением и скоростью.

Вспомним теперь, что гравитационное ускорение тел также зависит лишь от их положения и не зависит от массы или каких-то других физических свойств.

Галилей проверил этот закон двояким образом: сбрасывая с Пизанской башни тела разного веса и состава, а также замечая, что период колебаний маятника не зависит от веса или состава гири.

Ньютон в свою очередь установил, что третий закон Кеплера, связывающий диаметры планетных орбит и орбитальные периоды, вытекает из закона обратных квадратов, если предположить, что гравитационное ускорение планет не зависит от их физических свойств.

В 1889 г. Лоранд фон Этвеш поставил эксперимент по проверке закона Галилея. Предположим, что гравитационное ускорение куска дерева отличается от гравитационного ускорения куска платины, но их центробежные ускорения во вращающейся системе отсчета должны быть одинаковыми.

Следовательно, результат совместного действия гравитационного и центробежного ускорений не может быть одинаковым для этих двух тел. Отсюда вытекает, что на поверхности вращающейся Земли в средних широтах результирующие ускорения грузов из дерева и платины будут отличаться и по величине, и по направлению.

Если поместить грузы на архимедовы весы, то проволока, из которой сделано коромысло весов, должна испытывать малый вращающийся момент, когда грузы уравновесятся. Опыт, поставленный Этв-шем, позволил измерить этот вращающийся момент с очень высокой точностью.

Оказалось, что гравитационная масса совпадает с инертной с относительной точностью

Законы Галилея навели Эйнштейна на мысль, что гравитация — это фиктивная сила, т. е. она обусловлена ускорением системы отсчета, в которой сила измеряется. Придерживаясь такой точки зрения, Эйнштейн был вынужден изменить ньютоновское определение инерциальной системы отсчета.

Поскольку гравитационное ускорение равно нулю в начале координат любой свободно падающей невращающейся системы отсчета, мы должны считать все свободно падающие невращающиеся системы отсчета инерциальными, хотя, вообще говоря, любые две такие системы движутся относительно друг друга с ускорением! Далее мы узнаем, как Эйнштейну удалось устранить это противоречие.

Предложенное Эйнштейном толкование закона Галилея кажется на первый взгляд чрезмерно сложным. Не удивительно, что Эрнст Мах, который рассматривал физические законы лишь как «экономный способ» обобщения экспериментальных результатов, резко критиковал теорию Эйнштейна.

Но Эйнштейн был убежден, что, несмотря на кажущуюся сложность, его подход к гравитации более прост с фундаментальной точки зрения и, следовательно, ближе к истине, чем подход Ньютона.

Более того, из такой трактовки гравитации вытекали следствия, которые Эйнштейн продемонстрировал с помощью простого мысленного эксперимента, касающегося поведения света в гравитационном поле.

Источник: http://spacemystery.ru/teoriya-gravitacii-ejnshtejna/realnaya-li-sila-gravitaciya/

Сенсация! Гравитация побеждена. Открытие мирового значения сделано российскими учеными

Перышко к полу притягивает целая планета, но мы легко можем преодолеть притяжение Земли и поднять перышко одним пальцем. Воздействие одного нашего пальца способно преодолеть силу притяжения планеты, которая весит 6 секстиллионов тонн – (5,9736·1024 кг).

Гравитация работает на громадных, астрономических расстояниях, она является доминирующей силой в космосе и происходит это лишь потому, что отрицательные и положительные заряды в точности компенсируют друг друга.

Если бы на Земле существовал хотя бы малейший дисбаланс между положительными и отрицательными зарядами, электрические силы, возможно, преодолели бы силы гравитационного притяжения, связывающие Землю воедино, и просто разорвали бы нашу планету.

Точное равновесие между суммарным положительным и отрицательным зарядами можно легко объяснить тем, что Вселенная возникла из «ничего», а «ничто» обладает нулевым электрическим зарядом.

Согласно классическим представлениям учёных сразу после Большого взрыва во Вселенной в одинаковых количествах образовалось вещество и антивещество. Физики пока не могут ответить на вопрос, почему созданные частицы и античастицы не аннигилировали.

Что выступает в роли гравитации в мире антивещества? «Античастицы имеют противоположный заряд по отношению к обычным частицам. При этом частицы, не обладающие зарядом (фотон, частица света, частица гравитации) могут служить античастицами самим себе.

Следовательно, гравитация — сама себе антиматерия, другими словами, гравитация и антигравитация — одно и то же. Поэтому антивещество под действием гравитации будет, как и вещество, падать вниз, а не вверх.

В этом вопросе физики едины во мнении, но в лаборатории этот факт никогда не проверялся». (Мичио Каку«Физика невозможного»)

Согласно инфляционной теории Вселенной, в первую триллионную долю секундыантигравитационная сила вынудила Вселенную расширяться со скоростью, намного превышающей скорость света. Ученые считают, что антигравитационное поле, которое тянет галактики в разные стороны, создает «темная энергия», и конечная судьба Вселенной будет определяться именно «темной энергией».

Картина, полученная при помощи космического аппарата WMAP, подтвердила теорию ученых, что загадочная антигравитационная сила ускоряет расширение Вселенной.

Если это будет длиться миллиарды или триллионы лет, Вселенная неминуемо придет к состоянию Большого Охлаждения, что станет концом всякой известной нам жизни.

Сила, растягивающая Вселенную в стороны, пропорциональна ее объему, чем больше становится Вселенная, тем больше сила антигравитации, расталкивающая галактики в стороны, что, в свою очередь, снова увеличивает объем Вселенной. Этот замкнутый цикл повторяется бесконечно.

Антигравитация — противодействие  гравитационному притяжению гравитационным отталкиванием. Поскольку природа гравитации не выяснена, вопрос возможности гравитационного отталкивания и, следовательно, вопрос существования антигравитации, остаётся открытым.

Читайте также:  В россии продемонстрировали rex – антидрон

Современная теория элементарных частиц, так называемая Стандартная модель, не включает в себя гравитацию. Последним, недостающим элементом Стандартной модели является бозон Хиггса — гипотетическая частица, «отвечающая» за наличие массы всех других элементарных частиц.

Ранее точная величина бозона Хиггса была загадкой для ученых, но после его «поимки» в коллайдере выяснилось, что она приближается к показателю в 126 гигаэлектронвольт. Это значит, что неуловимый бозон в 126 раз весомее протона, что даёт основания пересмотреть многие общепринятые теории.

По одной из теорий, во время Большого взрыва именно бозон Хиггса придал остальным частицам массу. Однако говорить об этом с уверенностью ранее было нельзя, так как для таких расчетов нужно было знать с точностью до 1% массу «частицы Бога».

Считается, что все фундаментальные частицы приобретают массу в результате взаимодействия с полем Хиггса.

Учёные надеются, что ускоритель позволит им приблизиться к ответу на вопрос, почему во Вселенной есть только вещество, и нет антивещества, и что представляла собой материя в первые мгновения жизни Вселенной после Большого Взрыва.

Антигравитация по-прежнему недостижима, работы над антигравитационными технологиями велись и ведутся многими известными учёными и лабораториями мира. Один из экспериментов предполагает запуск космического корабля для исследования странных гравитационных эффектов, зафиксированных зондами Пионер 10 и Пионер 11.

Левитация

Левитация в физике — это устойчивое положение объекта в гравитационном поле без непосредственного контакта с другими объектами. В научной фантастике силовые поля служат опорой, которая позволяет преодолевать силу притяжения. В фильме «Назад в будущее» Майкл Фокс катается на «парящей доске», напоминающей скейтборд, только «ездит» по воздуху, над поверхностью земли.

Стандартная модель не включает в себя гравитацию, поэтому реализовать подобное антигравитационное устройство сегодня, физические законы не позволяют.

Но можно представить себе в будущем создание парящих досок и парящих автомобилей на магнитной подушке, эти машины позволят без труда поднимать и удерживать на весу крупные объекты.

В будущем, человек сможет поднимать в воздух предметы, используя возможности магнитных полей.

Серия новых опытов учёных в наглядной форме демонстрирует удивительные квантовые эффекты. Парящие без видимой поддержки предметы – прекрасный пример «пощупать» квантовую физику.

Примеры левитации:

Принцип отталкивания одноименных полюсов магнитов, используются уже сейчас при строительстве технически передовых поездов на магнитной подвеске — маглевов.

Такие поезда проносятся не по путям, а над ними, на минимальном расстоянии, на весу их удерживают обычные магниты. Поезда как бы парят в воздухе и могут благодаря нулевому трению развивать рекордные скорости.

Недавно американские ученые показали действующую модель ковра-самолета. Новейший ковер-самолет имеет вид пластикового листа длиной около 10 см, который приводится в движение специальными воздушными пакетами, прикрепленными к нижней части поверхности.

Сделан прототип сказочного транспортного средства не из ткани, а из пластика. По словам исследователей, в будущем ковер-самолет сможет стать неотъемлемой частью повседневной жизни людей.

Ученые работали над проектом около 5 лет, столько же времени потребуется, чтобы начать испытания по поднятию в воздух человека на ковре-самолете.

Специалистам Лос-Аламосской национальной лаборатории Министерства энергетики США удалось создать рекордное магнитное поле – магнитная индукция составила 100 Тесла. Для сравнения: естественное магнитное поле нашей планеты в 2 миллиона раз меньше, а поле индукцией 16 Тесласпособно за счёт магнитной левитации подвесить в воздухе лягушку.

Необходимыми условиями для левитации являются: наличие силы, компенсирующей силу тяжести, и наличие возвращающей силы, обеспечивающей устойчивость объекта. В принципе, вполне можно представить, что человек сможет надевать специальный пояс из сверхпроводящих магнитов, который позволит ему свободно левитировать над землей.

Технологии древних

Археологические данные говорят о том, что тысячелетия назад на нашей планете жили цивилизации, технологии которых нам не понятны и сегодня. Пирамиды Гизы, Великий Сфинкс, Осирион, Чичен-Ица, Теотиуакан, Мачу-Пикчу, Ольянтайтамбо, Саксайуаман, Тиауанако, Баальбек. Кто мог построить все эти гигантские сооружения? КАК?

До сих пор остается загадкой, как был построен Коралловый замок — каменная структура, созданная Эдвардом Лидскалнином во Флориде. Структура включает в себя многочисленные мегалиты, сформированные из коралла, весом в несколько тонн. Легенды гласят, что замок построил единолично Лидскалнин, используя магнетизм  или левитацию.

Исследователи выдвигают теорию о том, что наши предки использовали технологии, намного превосходящие современные, в том числе и антигравитацию, которая позволяла им перемещать огромные объекты и сооружать колоссальные постройки.

У многих народов мира сохранились мифы и легенды, в которых маги с помощью заклинаний и обрядов «заставляли летать» очень тяжелые предметы.

Возможно, «полеты» предметов, сооружение мегалитов можно объяснить левитацией, которую тысячелетия назад умели использовать люди исчезнувших цивилизаций.

Описания использования левитации для перемещения грузов найдены исследователями в древних тибетских текстах.

Сохранились предания о том, что в древности люди обладали уникальными технологиями поднятия и перенося камней с помощью акустики, звука. Возможно, древние люди владели торсионной теориейи использовали её для создания технологий обработки камня и сооружения гигантских монументов древности?

Бесспорно, каменные сооружения в разных частях Земли создавала неведомая высокотехнологичная, возможно, внеземная цивилизация, которой была подвластна гравитация, законы времени и тонких энергий (торсионных полей), и они умели ими управлять.

Цивилизации планетарного типа

По мнению ряда учёных, гиганские мегалитичекие сооружения на Земле построены цивилизацией планетарного типа, которая исчерпала энергию одной планеты и использует мощность всей звезды, или исчерпала энергию одной солнечной системы и колонизировала обширные участки своей Галактики.

На фотографиях лаборатории NASAможно наблюдать неопознанный объект — темную сферу и связанную с ней темную «нить», находившиеся в одном и том же месте, в юго-западной области Солнца в течение двух суток, невзирая на вращение самого светила. Возможно, это летательный аппарат цивилизации планетарного типа, который «заправлялся» у нашего Солнца?

Источник: https://wladimire.livejournal.com/825223.html

Гравитация на самом деле не сила

Альберт Эйнштейн

Немногие люди в этом мире хорошо ее понимают, но общая теория относительности принесла Эйнштейну славу и звание человека века по версии журнала Time.

На конференции струнных теоретиков в Бангалоре на прошлой неделе, которую посетили звезды мира физики, особое заседание провели в честь столетия с момента открытия этой великой теории гравитации.

И если в следующие несколько десятилетий начатое Эйнштейном будет завершено, это будет величайшее событие для науки за много-много лет.

Ученым лестно, что в 20 веке физик-теоретик стал почетным членом научного сообщества. И хотя физики, безусловно, празднуют великое достижение Эйнштейна (круглая дата, как ни крути), они также пытаются растянуть эту теорию до предела, проверить ее при любых возможных условиях и подобрать альтернативы и дополнения, которые выведут ее в новые домены.

Среди особо почетных проектов отмечается обсерватория LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), чрезвычайно амбициозный проект со сложным оборудованием для поиска гравитационных волн, предсказанных в рамках теории Эйнштейна.

Индийская LIGO станет частью глобальной сети поиска гравитационных волн, который также может стать новым окном во Вселенную. Хотя большинство ученых сходится во мнении, что гравитационные волны существуют, прямое наблюдение гравитационных волн может преподнести сюрпризы и разбавить существующие физические теории.

Усовершенствованная версия двух LIGO в США совершит первые наблюдения через несколько месяцев. «Мы располагаем чувствительностью, которая намного выше той, которую мы имели в первом десятилетии этого века», — говорит Питер Саулсон, профессор физики Сиракузского университета.

Эксперименты LIGO будут продолжаться в течение длительного времени. Между делом, еще две обсерватории модернизируются в Европе и присоединятся к уже обновленным LIGO — Advanced LIGO — в поиске гравитационных волн. Европейские ученые планируют более амбициозные миссии в будущем.

Европейское космическое агентство в настоящее время занимается разработкой зонда, который будет запущен в 2020 году. «Эвклид» (Euclid) будет картировать структуру темной части Вселенной, той ее части, о которой мы знаем, но не видим. Так получилось, что мы видим только 4% Вселенной.

Хотя эти эксперименты проверят общую теорию относительности на прочность, теоретики пытаются расширить или модифицировать творение Эйнштейна в сферах, где, как им кажется, она не выдержит.

Например, в странной области черных дыр, сверхмассивных коллапсировавших звезд, которые должны существовать, как то прогнозирует теория.

Теория Эйнштейна, в свою очередь, коллапсирует в этих звездах, поскольку предполагает точки бесконечной плотности — сингулярности.

Математически сингулярность не очень сложная, но никто не знает, что она означает с физической точки зрения. Физики не могут дать точное предсказание того, что произойдет с объектом на поверхности звезды, когда она коллапсирует в бездну. Решиться это может только одним способом.

«Классические теории гравитации не решают проблему сингулярности, — говорит Эль Шрирамкумар, доцент физики в ИИТ Мадраса. — Ее должна решить квантовая теория гравитации».

Столпы современной физики

Спустя два года после публикации своей теории относительности Эйнштейн слегка изменил свои уравнения, представив так называемую космологическую постоянную.

Она нужна была, чтобы стабилизировать Вселенную против внутренней силы тяжести. Тогда ученые считали, что Вселенная статична.

Позже выяснилось, что она расширяется, и Эйнштейн назвал космологическую постоянную своей величайшей ошибкой.

Но не так давно космологическая постоянная снова появилась в виде таинственной темной энергии в пустом космосе; она должна расталкивать галактики все быстрее и быстрее. Никто не знает, почему. Решение этой проблемы является одной из самых сложных в науке на данный момент.

Еще большей проблемой является объединение теории гравитации Эйнштейна с квантовой механикой, другим столпом современной физики, который описывает поведение вещества на мельчайших масштабах. Квантовая механика чрезвычайно успешно описывает поведение материи и была проверена множество раз. Но она совершенно несовместима с общей теорией относительности.

Возможно, обе теории являются частью еще более общей теории, которая пока не была разработана. Физики считают, что объединение гравитации с квантовой механикой — наиболее важная проблема теоретической физики. Это важные проблемы, их решение может перевернуть наше понимание Вселенной, почти так же, как Эйнштейн перевернул его с разработкой своей теории.

Когда Эйнштейн начал работать над общей теорией относительности, он уже изменил направление физики несколькими крупными открытиями. В 1905 году он вывел знаменитое уравнение E = mС2.

Он сформулировал специальную теорию относительности, теорию взаимосвязи времени и пространства. Эйнштейн объяснил броуновское движение, снование частиц на поверхности жидкости, которое подтвердило существование атомов и молекул.

Он открыл фотоэлектрический эффект, который принес ему Нобелевскую премию.

Но еще больше работы только предстоит проделать. За два века до Эйнштейна Исаак Ньютон осуществил замечательный прорыв. Он выяснил, что падающее яблоко и вращающиеся планеты подчиняются одному закону, который нынче известен как закон обратных квадратов тяготения.

Ньютон сумел рассчитать силы между двумя удаленными телами, но не нашел объяснения тому, как эта сила действует на расстоянии. После публикаций в 1905 году Эйнштейн понял гравитацию. Он был простым клерком, вовсе не знаменитым. Работал над физикой в свободное время.

В следующие десять лет Эйнштейн сформулировал одну из самых хитроумных и прекрасных научных теорий всех времен, не имея никаких экспериментальных данных для проверки своих идей и руководствуясь исключительно красотой своих уравнений.

«Даже если бы у нее не было практического применения, — говорит Т.

Падманабхан, профессор Межвузовского центра астрономии и астрофизики в Пуне, — я бы назвал общую теорию относительности одним из величайших интеллектуальных достижений всех времен».

Однако, как оказалось, у этой теории есть применения. Наша глобальная система позиционирования (GPS) не будет работать без теории Эйнштейна. Мы не поймем глубины Вселенной без ОТО. В этой теории заключено намного больше, чем мог подумать сам Эйнштейн в свое время.

Читайте также:  Смерш: история легендарной разведки

Эйнштейн сделал важное: он заявил, что гравитация — это свойство пространства и времени, двух понятий, которые он сам и объединил. Объект в любой точке Вселенной искривляет пространство-время вокруг себя. Чем массивнее объект, тем больше кривизна.

Эта кривизна заставляет другие объекты в окрестностях сползать к первому, подобно тому, как объект, помещенный на краю круглой вогнутой посуды, скользит к центру.

Поскольку планеты движутся, они продолжают скользить к центру и вращаться в замкнутом цикле.

В этой теории гравитация на самом деле не сила. Это свойство пространства-времени. Теория Эйнштейна дала некоторые прогнозы, которые можно проверить. В 1919 году, когда астрономы использовали затмение, чтобы проверить изгиб света вокруг звезд, как предсказал Эйнштейн, он мгновенно стал мировой знаменитостью.

Расширение Вселенной

С годами его теория оказала огромное влияние на курс физики, подтолкнув к развитию огромное поле космологии. «До Эйнштейна космология занималась вопросами религии и философии, — говорит Дэвид Гросс, профессор и бывший директор Института теоретической физики Кавли в Санта-Барбаре. — После Эйнштейна она стала предметом физики».

В 1929 году произошло одно из величайших научных открытий всех времен: Эдвин Хаббл обнаружил, что наша Вселенная расширяется. Если бы Эйнштейн был немного смелее, он мог извлечь такой вывод из своей теории.

«Эйнштейн струсил, — говорит Падманабхан, — но общая теория относительности обладала силой предсказать расширение Вселенной». К концу двадцатого века ученые обнаружили еще один поразительный факт: расширение Вселенной ускоряется.

Галактики разлетаются все быстрее и быстрее, и настанет день, когда вся материя будет буквально разорвана на части.

По всему миру запланировано множество испытаний, направленных на выяснение того, что вызывает расширение. Зонд «Эвклид» будет оценивать темную энергию — и темную материю заодно — и ее распределение по изображениям далеких галактик.

Также он будет искать колебания в кластеризации галактик, которые дадут нам подсказки о природе темной энергии и космологической постоянной. Поиск гравитационных волн тоже идет.

Хотя их обнаружение может и не стать сюрпризом, оно может намекнуть нам на темные стороны Вселенной.

Гравитоны — частицы гравитационных волн — как полагают, не имеют массы.

Что будет, если они окажутся с массой, как те неуловимые нейтрино не так давно? Открытие того, что нейтрино обладают крайне малой, но массой, породило новые области в физике частиц, поскольку существующие теории такого не предполагали.

«Измерение гравитационных волн может указать на несоответствия, которые приведут к модификациям общей теории относительности», — считает Бала Лайер, профессор ICTS в Бангалоре.

Через несколько десятков лет завершение начатого Эйнштейном может стать важнейшим событием в науке за долгое время. Сам Эйнштейн этого ожидал. «Эйнштейн считал, что его теория станет ступенькой, — говорит Дэвид Гросс. — Он не думал о ней как об абсолюте». И кто бы не создал успешное продолжение ОТО, он станет таким же известным, как Эйнштейн.

 Илья Хель

Источник Hi-News

Источник: http://victorpetrov.ru/gravitaciya-na-samom-dele-ne-sila.html

Гравитация: 10 малоизвестных фактов об этом тяготение

Этот зонд исследует Вселенную с 1977 года

Гравитация не имеет ничего общего с научными законами. Если ввести в любой поисковик слово «гравитация», то вы увидите бесчисленное количество статей о законе гравитации. На самом деле понятия «закон» и «теория» в научном мире имеют существенные различия.

Закон основывается на определённых данных результатов фактических исследований. Теория — это некая идея, которая объясняет существование того или иного явления. Разобравшись в этих понятиях, становится понятно, почему гравитацию нельзя назвать законом.

На данный момент учёные не могут измерить её воздействие на каждое небесное тело. Вояджер-1 (автоматический зонд, исследующий Солнечную систему и её окрестности) исследовал Солнечную систему на расстоянии примерно 21 млрд км от Земли и даже ненадолго вышел за её пределы.

Вояджер-1 находится «в командировке» уже 40 лет, но Вселенная слишком огромна, чтобы исследовать её досконально.

Любая теория несовершенна, теория гравитации не исключение

Теория гравитации несовершенна, но некоторые из её пробелов с Земли незаметны.

Например, согласно теории, сила гравитации Солнца должна быть сильнее на Луне, чем на Земле, но тогда бы Луна вращалась вокруг Солнца, а не вокруг Земли. Понаблюдав за движением Луны на ночном небе, мы можем совершенно точно определить, что она вращается вокруг Земли.

В школе нам также рассказывали об Исааке Ньютоне, который обнаружил пробелы в теории гравитации. Он также ввёл новый математический термин «флюксия», из которого позже развил теорию гравитации. Понятие «флюксия» может показаться незнакомым, сегодня её называют «функция».

Так или иначе, все мы изучаем функции в школе, но и они не без изъянов. Поэтому вполне вероятно, что в ньютоновских «доказательствах» теории гравитации тоже не всё так гладко.

Более полувека учёные искали подтверждение существования гравитационных волн

Теория относительности Альберта Энштейна, также известная как теория гравитации, была представлена в 1915 году. Примерно в то же время появилось понятие волн тяготения, существование которых было доказано только в 1974 году.

Волны тяготения — это вибрации в пространственно-временном континууме, возникающие в результате движения масс во Вселенной из-за столкновения чёрных дыр, вращения нейтронных звёзд или возникновения сверхновых. Когда происходит какое-либо из этих событий, гравитационные волны образуют рябь, похожую на круги на воде от камня, брошенного на поверхность воды.

Эти волны перемещаются по Вселенной со скоростью света, именно поэтому доказательство существования гравитационных волн потребовало почти 60 лет. В течение первых 40 лет учёные наблюдали за волнами, возникшими от двух звёзд, которые начали вращаться вокруг друг друга под действием силы притяжения.

Со временем звёзды становились ближе и ближе друг к другу в соответствии с просчётами по теории Эйнштейна. Это и стало доказательством существования гравитационных волн.

Чёрные дыры не могли бы существовать без гравитации

Чёрные дыры — одно из самых загадочных явлений во Вселенной. Они образуются, когда звезда саморазрушается и рождается новая, которая отбрасывает части старой на довольно большое расстояние, таким образом создаётся место, где гравитация настолько сильна, что ни один объект, попавший в неё, не может выйти обратно.

Гравитация сама по себе не формирует чёрную дыру, но помогает учёным понять суть чёрных дыр и обнаружить их во Вселенной. Так как сила притяжения вокруг чёрной дыры очень сильная, вокруг неё собирается множество звёзд и газов, что помогает обнаружить чёрную дыру. Иногда газы вокруг чёрной дыры светятся, образуя ореол.

Если бы не супермощная гравитация в чёрных дырах, мы никогда бы не узнали об их существовании.

Учёные считают, что Вселенная состоит из тёмной материи и расширяется благодаря тёмной энергии

Примерно 68% Вселенной состоит из тёмной энергии, а 27% из тёмной материи. Но ни тёмная энергия, ни материя не изучены глубоко.

Тем не менее, нам известно, что тёмная энергия обладает множеством свойств. Эйнштейновская теория относительности сыграла важную роль в понимании тёмной энергии и её способности расширяться и создавать большее пространство.

Первоначально учёные предполагали, что гравитация сдерживает расширение Вселенной, но в 1998 году при помощи космического телескопа «Хаббл» удалось установить, что Вселенная расширяется сильнее и сильнее.

Благодаря этому факту стало понятно, что теория относительности не может объяснить того, что происходит во Вселенной. Учёные выдвинули предположение о существовании тёмной материи и тёмной энергии, благодаря которой Вселенная продолжает расти.

Учёные предполагают, что существует единица гравитации

Всё, чему нас учат в школе, что гравитация — это сила притяжения, но так ли это? Если представить саму гравитацию как частицу и назвать её гравитон (или квант гравитационного поля), то получится, что силу притяжения формируют гравитоны.

Правда физики не смогли подтвердить существование этих частиц, но зато есть много оснований, почему они должны существовать. Первая причина в том, что гравитация всего лишь сила (одна из четырёх основных природных сил), и основной её элемент не может быть определён.

Даже если гравитоны и существуют, определить их очень трудно. Физики чисто теоретически предполагают, что гравитационные волны состоят из гравитонов. Гравитационные волны обнаружить достаточно просто, достаточно создать отражение лучей света в зеркалах и увидеть их расщепление.

Но такой метод не подойдёт для определения изменения дистанции между гравитонами.

При помощи кротовых нор путешествия в соседние галактики могли бы стать реальностью

Кротовые норы (пространственно-временные туннели в гипотетической модели Вселенной) поистине удивительное явление.

А что если было бы возможно пронестись по космическому тоннелю со скоростью света и оказаться в другой галактике? Если кротовые норы существуют, то это вполне возможно. На сегодняшний день подтверждения существования таких тоннелей нет, но физики всерьёз подумывают над их созданием.

При помощи теории относительности Эйнштейна физик Людвиг Фламм описал, насколько гравитация способна исказить время и пространство, чтобы создание кротовой норы стало возможным. Разумеется, это не единственная теория возникновения таких тоннелей.

У планет тоже есть сила притяжения

Всем известно, что сила притяжения Солнца воздействует на планеты нашей солнечной системы, именно поэтому они и вращаются вокруг него. Точно так же Земля притягивает Луну.

Тем не менее, каждое небесное тело, у которого есть масса, тоже воздействует на Солнце силой притяжения, мощность которой зависит от массы объектов и расстояния между ними.

А так как у Солнца самая сильная гравитация в нашей Галактике, то все планеты вращаются вокруг него.

Оказывается, в космосе тоже работает сила притяжения

Мы все видели фото и слышали истории о том, что в космосе нет гравитации, поэтому космонавты могут летать в невесомости.

Тем не менее, гравитация в космосе всё же есть, но она настолько мала, что её даже называют микрогравитацией. Именно благодаря ей кажется, что астронавты парят в воздухе.

Если бы в космосе совсем не было гравитации, то планеты не могли бы вращаться вокруг Солнца, а Луна вокруг Земли, просто чем больше расстояние, тем больше ослабевает сила притяжения.

В космосе время идет не так, как на Земле

Возможность путешествовать во времени всегда сильно волновала человечество. Множество теорий, в том числе и теория гравитации, могут объяснить возможность перемещений во времени.

Сила притяжения создаёт искривление во времени и пространстве, которое заставляет объекты двигаться по спирали, в результате чего эти объекты начинают двигаться быстрее, чем на поверхности Земли.

Например, часы на космических искусственных спутниках сдвигаются всего на 38 микросекунд в день, потому что сила притяжения в космосе заставляет объекты двигаться быстрее, чем на Земле.

По этой причине любого астронавта, вернувшегося с орбиты, можно считать путешественником во времени, просто эффект не настолько сильный, чтобы они могли его ощутить. Главным вопросом остаётся возможность путешествий во времени, которые мы видели в кино, но на него пока нет ответов.

Посмотрите сегодня на ночное небо, на этот бескрайний и так малоизученный человеком мир. Наша Вселенная огромна, и кто знает, какие ещё тайны она таит в себе. Поживём увидим.

Источник: https://homsk.com/martin/gravitatsiya-10-maloizvestnykh-faktov-ob-etom-tyagotenie

Ссылка на основную публикацию