Закон всемирного тяготения
Ньютон сделал очень смелое предположение, что притяжение между Солнцем и планетой было всего лишь частным случаем гораздо более общей ситуации: любые два тела во Вселенной с массами m1 и m2 оказывают друг на друга силу притяжения вдоль соединяющей их линии. Величина этой силы равна;
• прямо пропорционально произведению двух масс (т.е., если произведение удваивается, сила удваивается; если произведение утраивается, сила утраивается и т. д.), и
• как уже упоминалось ранее, обратно пропорционально квадрату расстояния.
Качественно закон гласит, что чем больше две массы, тем больше сила тяжести между ними; чем больше расстояние, тем меньше сила.
Орбитальные траектории планет и комет
С помощью своей теории гравитации Ньютон мог объяснить экспериментальные результаты Галилея. Он также мог математически вывести три закона, которые Кеплер после многих лет кропотливого труда получил эмпирически из данных Тихо Браге.
Чтобы в общих чертах понять движение планеты вокруг Солнца по эллиптической орбите, мы должны рассмотреть взаимодействие в любой момент между скоростью планеты и гравитационным притяжением Солнца, которое действует как гигантская резиновая лента. На одной половине орбиты "резиновая лента" замедляет планету, изгибая ее путь, пока в какой-то момент Планета Мэтью Распанти начинает приходить в себя. На другой половине орбиты "резиновая лента" ускоряет планету, изгибая ее траекторию, пока в какой-то момент планета не начнет вращаться, и цикл повторится.
Взаимодействие между силой и скоростью также объясняет, как орбиты возможны различные формы и размеры. Если, например, комета приближается к Солнечной системе с достаточно высокой скоростью, ее путь будет несколько отклонен, но комета продолжит свое космическое путешествие, чтобы никогда не вернуться. ("Резиновой ленте" никогда не удается повернуть комету вокруг своей оси.) С другой стороны, если приближающаяся комета не будет обладать достаточной скоростью, она будет "захвачена" гравитационным притяжением Солнца и вынуждена вращаться по более или менее вытянутому эллипсу, в зависимости от того, с какой скоростью она приближается был. Например, знаменитая комета Галлея, движущаяся со скоростью более 80 000 миль в час, проходит мимо Земли и Солнца с интервалом примерно в 76 лет.
В дополнение к основным взаимодействиям между Солнцем и каждой планетой, существуют меньшие гравитационные взаимодействия между планетой и планетой. Поскольку на Солнце приходится более 99% массы всей Солнечной системы, его влияние на планеты является доминирующим, но не исключительным.
Возможно, самым ярким подтверждением теории Ньютона стало открытие планеты Нептун. В 1781 году сэр Уильям Хершел случайно обнаружил планету, которая позже была названа Ураном.
Орбита новой планеты, однако, не соответствовала теории Ньютона, даже принимая во внимание гравитационные эффекты двух больших планеты поблизости, Юпитер и Сатурн. Если теория Ньютона была верна, то должна была существовать неоткрытая планета, объясняющая неровности Урана.
Орбита этой гипотетической планеты была рассчитана французским астрономом Леверье. 23 сентября 1846 года, после всего лишь одного часа поисков, немецкий астроном Галле обнаружил восьмую планету, Нептун, в том самом месте на небе, которое подсказал ему Леверье. (Девятая и последняя планета, Плутон, была случайно открыта в 1930 году.)
Мир как машина
Успех теории Ньютона был настолько впечатляющим, что он будет доминировать Западное мышление почти так же сильно, как Аристотель за много веков до этого.
Обратите внимание: Искусственный интеллект распознает человека лишь на основе движения глаз.
В конце концов, ньютоновская механика подсказала некоторым, что, если бы положения и скорости всех частиц материи могли быть известны в один конкретный момент, было бы возможно - по крайней мере, в принципе - определить все прошлое и все будущее каждой частицы, а следовательно, и весь ход Вселенной.С этой точки зрения Вселенная имеет упорядоченную структуру, а не Аристотелевский организм, но из машины, гигантских часов, которые, будучи заведены, работают сами по себе предопределенным, неизменным механическим способом.
Однако это не было мировоззрением Ньютона, который верил, что Богу придется время от времени вмешиваться, чтобы поддерживать стабильность Солнечной системы. Столетие спустя французский математик, астроном а физик Пьер-Симон Лаплас доказал, что Солнечная система останется стабильной сама по себе. Предположительно, когда Наполеон спросил его "А как же Бог?", Лаплас ответил: "Мне не нужна была эта гипотеза".
В своих заключительных замечаниях в конце "Начал" Ньютон писал: "Не следует думать, что простые механические причины могли породить так много регулярных движений. .... Эта прекраснейшая система солнца, планет и комет могла возникнуть только по совету и под властью разумного и могущественного Существа. ..... Все это разнообразие природных явлений... могло возникнуть из ничего, кроме идей и воли обязательно существующего Существа. .... Так много говорится о Боге; рассуждения о котором, исходя из видимости вещей, безусловно, принадлежат натурфилософии".
Был один аспект новой теории, который беспокоил даже Ньютона: мгновенное действие на расстоянии. Как он признался в письме, "то, что одно тело может воздействовать на другое на расстоянии через вакуум без посредничества чего-либо другого... для меня является таким абсурдом, что я верю, что ни один человек, обладающий в философских вопросах компетентной способностью мышления, никогда не сможет в это впасть".
Ньютон не утверждал, что у него есть объяснение гравитации. Ближе к самому концу "Начал" он заметил: "До сих пор мне не удавалось обнаружить причину этих свойств гравитации из явлений, и я не строю никаких гипотез. ..... Для нас достаточно того, что гравитация действительно существует и действует в соответствии с законами, которые мы объяснили, и в изобилии служит для объяснения всех движений небесных тел и нашего моря".
#физика #наука и техника #исследования ученых #законы #теории #исаак ньютон #гравитация
Еще по теме здесь: Новости науки и техники.
Источник: Законы движения. Описание, правила. 2 часть.