Kakšna je vrednost gravitacijske konstante. Kaj je gravitacijska konstanta, kako se izračuna in kje se ta vrednost uporablja

doma

Dokumentacija

Za razlago opazovanega razvoja vesolja v okviru obstoječih teorij je treba domnevati, da so nekatere temeljne konstante bolj konstantne od drugih.

V nizu osnovnih fizikalnih konstant - svetlobna hitrost, Planckova konstanta, naboj in masa elektrona - gravitacijska konstanta stoji nekako narazen. Celo zgodovina njegovega merjenja je opisana v slavnih enciklopedijah Britannica in Larousse, da ne omenjam »Fizične enciklopedije«, z napakami. Iz ustreznih člankov v njih bo bralec izvedel, da je njegovo številčno vrednost v preciznih poskusih v letih 1797–1798 prvič določil slavni angleški fizik in kemik Henry Cavendish (Henry Cavendish, 1731–1810), vojvoda Devonshire. Pravzaprav je Cavendish izmeril povprečno gostoto Zemlje (njegovi podatki se, mimogrede, le za pol odstotka razlikujejo od rezultatov sodobnih študij). Če imamo informacije o gostoti Zemlje, lahko zlahka izračunamo njeno maso in poznamo maso, določimo gravitacijsko konstanto.

Intriga je v tem, da v času Cavendisha koncept gravitacijske konstante še ni obstajal in zakon univerzalne gravitacije ni bil sprejet v obliki, ki nam je znana. Spomnimo se, da je gravitacijska sila sorazmerna zmnožku mas gravitirajočih teles in obratno sorazmerna s kvadratom razdalje med temi telesi, medtem ko je koeficient sorazmernosti ravno gravitacijska konstanta. Ta oblika pisanja Newtonovega zakona se pojavi šele v 19. stoletju. In prvi poskusi, v katerih je bila izmerjena gravitacijska konstanta, so bili izvedeni že konec stoletja - leta 1884.

Kot ugotavlja ruski zgodovinar znanosti Konstantin Tomilin, se gravitacijska konstanta od drugih temeljnih konstant razlikuje tudi po tem, da z njo ni povezana naravna lestvica katere koli fizikalne količine. Hkrati hitrost svetlobe določa mejno vrednost hitrosti, Planckova konstanta pa minimalno spremembo delovanja.

In samo v zvezi z gravitacijsko konstanto je bila postavljena hipoteza, da se lahko njena številčna vrednost s časom spremeni. To idejo je leta 1933 prvič oblikoval angleški astrofizik Edward Milne (Edward Arthur Milne, 1896-1950), leta 1937 pa slavni angleški teoretični fizik Paul Dirac (Paul Dirac, 1902-1984) v okviru tako imenovano "hipoteza velikih števil", je predlagal, da se gravitacijska konstanta zmanjšuje s kozmološkim časom. Diracova hipoteza zavzema pomembno mesto v zgodovini teoretične fizike dvajsetega stoletja, vendar ni znana nobena bolj ali manj zanesljiva eksperimentalna potrditev.

Neposredno povezana z gravitacijsko konstanto je tako imenovana "kozmološka konstanta", ki se je prvič pojavila v enačbah splošne teorije relativnosti Alberta Einsteina. Potem ko je odkril, da te enačbe opisujejo bodisi širitev ali krčenje vesolja, je Einstein enačbam umetno dodal »kozmološki izraz«, ki je zagotovil obstoj stacionarnih rešitev. Njegov fizični pomen je bil zmanjšan na obstoj sile, ki kompenzira sile univerzalne gravitacije in se kaže le v zelo velikih merilih. Neuspeh modela stacionarnega vesolja je postal Einsteinu očiten po objavi del ameriškega astronoma Edwina Hubbla (Edwin Powell Hubble, 1889–1953) in sovjetskega matematika Alexandera Friedmana, ki sta dokazala veljavnost drugačnega modela, po katerem se Vesolje širi v času. Leta 1931 je Einstein opustil kozmološko konstanto in jo zasebno označil za "največjo napako svojega življenja".

Zgodba pa se tu ni končala. Potem ko je bilo ugotovljeno, da se širitev Vesolja zadnjih pet milijard let pospešuje, je ponovno postalo aktualno vprašanje obstoja antigravitacije; skupaj z njo se je v kozmologijo vrnila kozmološka konstanta. Hkrati sodobni kozmologi antigravitacijo povezujejo s prisotnostjo tako imenovane "temne energije" v vesolju.

Tako gravitacijska konstanta, kozmološka konstanta in "temna energija" so bile predmet intenzivne razprave na nedavni konferenci na London Imperial College o nerešenih problemih v standardnem modelu kozmologije. Eno najbolj radikalnih hipotez je oblikoval v poročilu Philip Mannheim, fizik delcev na Univerzi Connecticut v Storrsu. Pravzaprav je Mannheim predlagal, da se gravitacijski konstanti odvzame status univerzalne konstante. Po njegovi hipotezi je "tabela vrednost" gravitacijske konstante določena v laboratoriju, ki se nahaja na Zemlji, in jo je mogoče uporabiti le znotraj sončnega sistema. Na kozmološki lestvici ima gravitacijska konstanta drugačno, veliko manjšo številčno vrednost, ki jo lahko izračunamo z metodami fizike elementarnih delcev.

Mannheim je, ko je kolegom predstavil svojo hipotezo, najprej želel približati rešitev "problema kozmološke konstante", ki je zelo pomembna za kozmologijo. Bistvo tega problema je naslednje. Po sodobnih konceptih kozmološka konstanta označuje hitrost širjenja vesolja. Njegova številčna vrednost, ki jo teoretično najdemo z metodami kvantne teorije polja, je 10 120-krat višja od vrednosti, pridobljene iz opazovanj. Teoretična vrednost kozmološke konstante je tako velika, da ob ustrezni stopnji širjenja vesolja zvezde in galaksije preprosto ne bi imele časa za nastanek.

Mannheim svojo hipotezo o obstoju dveh različnih gravitacijskih konstant - za sončni sistem in za medgalaktično merilo - utemeljuje takole. Po njegovem mnenju v opazovanjih dejansko ni določena kozmološka konstanta sama, temveč neka količina, sorazmerna zmnožku kozmološke konstante in gravitacijske konstante. Predpostavimo, da je na medgalaktičnih lestvicah gravitacijska konstanta zelo majhna, medtem ko vrednost kozmološke konstante ustreza izračunani in je zelo velika. V tem primeru je lahko produkt dveh konstant majhna vrednost, kar ni v nasprotju z opažanji. "Morda je čas, da prenehamo obravnavati kozmološko konstanto kot majhno," pravi Mannheim, "samo sprejmite, da je velika, in pojdite od tam." V tem primeru je "problem kozmološke konstante" rešen.

Mannheimova rešitev je videti preprosta, vendar je cena zanjo zelo visoka. Kot poudarja Zeeya Merali v "Dve konstanti sta boljši od ene", ki ga je objavil New Scientist 28. aprila 2007, mora Mannheim z uvedbo dveh različnih številskih vrednosti za gravitacijsko konstanto neizogibno opustiti Einsteinove enačbe splošne relativnosti. Poleg tega je po Mannheimovi hipotezi pojem "temne energije", ki ga sprejema večina kozmologov, odveč, saj je majhna vrednost gravitacijske konstante na kozmoloških lestvicah sama po sebi enakovredna predpostavki o obstoju antigravitacije.

Keith Horne z britanske univerze St. Andrew (Univerza St Andrew) pozdravlja Mannheimovo hipotezo, ker uporablja temeljna načela fizike delcev: "Je zelo elegantna in bilo bi prav super, če bi se izkazalo za pravilno." Po Hornovem mnenju bi v tem primeru lahko združili fiziko delcev in teorijo gravitacije v eno zelo privlačno teorijo.

Vendar se vsi ne strinjajo z njo. New Scientist citira tudi kozmologa Toma Shanksa, ki pravi, da nekateri pojavi, ki se zelo dobro ujemajo s standardnim modelom, kot so nedavne meritve CMB in gibanje binarnih pulzarjev, verjetno ne bodo tako enostavno razloženi v Mannheimovi teoriji.

Mannheim sam ne zanika problemov, s katerimi se sooča njegova hipoteza, hkrati pa ugotavlja, da so po njegovem mnenju veliko manj pomembni v primerjavi s težavami standardnega kozmološkega modela: "Razvija ga na stotine kozmologov, vendar je nezadovoljiv s 120 redov velikosti."

Treba je opozoriti, da je Mannheim našel določeno število privržencev, ki so ga podpirali, da bi izključil najslabše. Najhujšemu so pripisali hipotezo, ki sta jo leta 2006 postavila Paul Steinhardt (Paul Steinhardt) z univerze Princeton (Princeton University) in Neil Turok (Neil Turok) iz Cambridgea (Cambridge University), po kateri se Vesolje občasno rojeva in izginja. , in v vsakem od ciklov (ki traja trilijon let) ima svoj veliki pok, hkrati pa je v vsakem ciklu številčna vrednost kozmološke konstante manjša kot v prejšnjem. Izjemno nepomembna vrednost kozmološke konstante, zabeležena v opazovanjih, torej pomeni, da je naše Vesolje zelo oddaljen člen v zelo dolgi verigi nastajajočih in izginjajočih svetov ...

m 1 in m 2 na daljavo r, je enako: F = G m 1 m 2 r 2 . (\displaystyle F=G(\frac (m_(1)m_(2))(r^(2))).) G\u003d 6,67408 (31) 10 −11 m 3 s −2 kg −1 ali N m² kg −2.

Gravitacijska konstanta je osnova za pretvorbo drugih fizičnih in astronomskih veličin, kot so mase planetov v vesolju, vključno z Zemljo, pa tudi drugih kozmičnih teles, v tradicionalne merske enote, kot so kilogrami. Hkrati pa so zaradi šibkosti gravitacijske interakcije in posledično nizke natančnosti meritev gravitacijske konstante razmerja mas kozmičnih teles običajno znana veliko natančneje kot posamezne mase v kilogramih.

Gravitacijska konstanta je ena od osnovnih merskih enot v Planckovem sistemu enot.

Zgodovina meritev

G\u003d 6,67554 (16) × 10 −11 m 3 s −2 kg −1 (standardna relativna napaka 25 ppm (ali 0,0025%), prvotna objavljena vrednost se je nekoliko razlikovala od končne zaradi napake v izračunih in je bila pozneje popravili avtorji).

Poglej tudi

Opombe

V splošni teoriji relativnosti zapis z uporabo črke G, se redko uporabljajo, saj se tam ta črka običajno uporablja za označevanje Einsteinovega tenzorja.
Po definiciji so mase, vključene v to enačbo, gravitacijske mase, vendar neskladje med velikostjo gravitacijske in vztrajne mase katerega koli telesa še ni bilo eksperimentalno ugotovljeno. Teoretično se v okviru sodobnih idej skorajda ne razlikujejo. To je bila na splošno standardna predpostavka že od Newtonovih časov.
Nove meritve gravitacijske konstante še bolj zmedejo situacijo // Elementy.ru, 13.09.2013
CODATA Mednarodno priporočene vrednosti osnovnih fizikalnih konstant(Angleščina) . Pridobljeno 30. junija 2015.
Različni avtorji dajejo različne rezultate, od 6,754⋅10 −11 m²/kg² do (6,60 ± 0,04)⋅10 −11 m³/(kg s³) - glej Cavendishov poskus#Izračunana vrednost.
Igor Ivanov. Nove meritve gravitacijske konstante še dodatno zmedejo situacijo (nedoločen) (13. september 2013). Pridobljeno 14. septembra 2013.
Je gravitacijska konstanta tako konstantna? Arhivska kopija z dne 14. julija 2014 v Wayback Machine
Brooks, Michael Ali lahko zemeljsko magnetno polje vpliva na gravitacijo? (nedoločen) . Novi znanstvenik (21. september 2002). [Arhivirano na Wayback Machine Arhivirano] 8. februar 2011.
Eroshenko Yu. N. Fizične novice na internetu (na podlagi elektronskih prednatisov), UFN, 2000, letnik 170, številka 6, str. 680
fiz. Rev. Lett. 105 110801 (2010) na ArXiv.org
Novice iz fizike za oktober 2010
Quinn Terry, Parks Harold, Speake Clive, Davis Richard. Izboljšano določanje G Uporaba dveh metod // Physical Review Letters. - 2013. - 5. september (letnik 111, št. 10). - ISSN 0031-9007. - DOI:10.1103/PhysRevLett.111.101102 .
Quinn Terry, Speake Clive, Parks Harold, Davis Richard. Erratum: izboljšano določanje G Uporaba dveh metod // Physical Review Letters. - 2014. - 15. julij (zv. 113, št. 3). - ISSN 0031-9007. - DOI:10.1103/PhysRevLett.113.039901.

Rosi G., Sorrentino F., Cacciapuoti L., Prevedelli M., Tino G. M.

Poskusi merjenja gravitacijske konstante G, ki jih je v zadnjih letih izvajalo več skupin, kažejo med seboj presenetljivo neskladje. Nedavno objavljena nova meritev, ki so jo opravili pri Mednarodnem uradu za uteži in mere, je drugačna od vseh in samo še poslabša težavo. Gravitacijska konstanta ostaja izjemno nepopustljiva količina za natančno merjenje.

Meritve gravitacijskih konstant

Gravitacijska konstanta G, znana tudi kot Newtonova konstanta, je ena najpomembnejših temeljnih konstant narave. To je konstanta, ki vstopa v Newtonov zakon univerzalne gravitacije; ni odvisna od lastnosti privlačnih teles, niti od okoliških razmer, ampak označuje intenzivnost same gravitacijske sile. Seveda je tako temeljna značilnost našega sveta pomembna za fiziko in jo je treba natančno izmeriti.

Situacija z merjenjem G pa je še vedno zelo nenavadna. Za razliko od mnogih drugih osnovnih konstant je gravitacijsko konstanto zelo težko izmeriti. Dejstvo je, da je točen rezultat mogoče dobiti le v laboratorijskih poskusih, z merjenjem privlačne sile dveh teles znane mase. Na primer, v klasičnem poskusu Henryja Cavendisha (slika 2) je dumbbell dveh težkih kroglic obešena na tanko nit, in ko je drugo masivno telo potisnjeno na stran teh kroglic, se gravitacijska sila nagiba k vrtenju tega dumbbell pod nekim kotom, medtem ko je rotacijski moment sil rahlo zvit, filament ne bo nadomestil gravitacije. Z merjenjem kota vrtenja bučice in poznavanjem elastičnih lastnosti niti lahko izračunamo gravitacijsko silo in s tem gravitacijsko konstanto.

Ta naprava (imenovana "torzijska ravnotežja") se v različnih modifikacijah uporablja v sodobnih poskusih. Takšno merjenje je v bistvu zelo preprosto, vendar težko izvedljivo, saj zahteva natančno poznavanje ne le vseh mas in vseh razdalj, temveč tudi elastičnih lastnosti niti, poleg tega pa zavezuje k zmanjšanju vseh stranskih učinkov, tako mehanskih kot toplotnih. . V zadnjem času pa so se pojavile prve meritve gravitacijske konstante z drugimi, atomskimi interferometričnimi metodami, ki uporabljajo kvantno naravo snovi. Vendar pa je natančnost teh meritev še vedno precej slabša od strojnih inštalacij, čeprav je morda prihodnost za njimi (za podrobnosti glej novico Gravitacijska konstanta se meri z novimi metodami, "Elementi", 22. 01. 2007) .

Tako ali drugače, a kljub več kot dvestoletni zgodovini ostaja natančnost meritev zelo skromna. Trenutna "uradna" vrednost, ki jo priporoča ameriški nacionalni inštitut za standarde (NIST), je (6,67384 ± 0,00080)·10 -11 m 3 kg -1 s -2 . Relativna napaka je tukaj 0,012 % ali 1,2 10 -4 ali, v še bolj znanem zapisu za fizike, 120 ppm (milijonin), kar je za nekaj redov manjše od merilne natančnosti drugih enako pomembnih veličin. Poleg tega meritev gravitacijske konstante že nekaj desetletij ni prenehala biti vir glavobola za eksperimentalne fizike. Kljub na desetine izvedenih poskusov in izboljšanju same merilne tehnike je merilna natančnost ostala nizka. Relativna napaka 10–4 je bila dosežena pred 30 leti in od takrat ni bilo izboljšanja.

Stanje od leta 2010

V zadnjih nekaj letih je stanje postalo še bolj dramatično. Med letoma 2008 in 2010 so tri skupine objavile nove meritve G. Na vsaki od njih je več let delala ekipa eksperimentatorjev, ki niso samo neposredno merili G, temveč so skrbno iskali in ponovno preverjali vse možne vire napak. Vsaka od teh treh meritev je bila zelo natančna: napake so bile 20–30 ppm. Te tri meritve bi teoretično morale bistveno izboljšati naše poznavanje številčne vrednosti G. Težava je le v tem, da so se vse med seboj razlikovale za kar 200–400 ppm, torej za ducat deklariranih napak! To stanje od leta 2010 je prikazano na sl. 3 in na kratko opisano v opombi Nerodna situacija z gravitacijsko konstanto.

Povsem jasno je, da ni kriva gravitacijska konstanta sama; res mora biti vedno in povsod enako. Na primer, obstajajo satelitski podatki, ki, čeprav ne omogočajo dobrega merjenja številčne vrednosti konstante G, omogočajo preverjanje njene invariantnosti – če se G spremeni za vsaj trilijonti del (to je za 10 –12) čez eno leto bi bilo to že opazno . Zato je edini sklep, ki izhaja iz tega, da v nekaterih (ali nekaterih) od teh treh poskusov obstajajo neupoštevani viri napak. Toda v čem?

Edini način, da poskusite ugotoviti, je, da ponovite meritve na drugih nastavitvah, po možnosti z različnimi metodami. Žal tukaj še ni bilo mogoče doseči posebne raznolikosti metod, saj se v vseh poskusih uporablja ena ali druga mehanska naprava. Toda kljub temu imajo lahko različne izvedbe različne instrumentalne napake in primerjava njihovih rezultatov bo pomagala razumeti situacijo.

nova dimenzija

Drugi dan v reviji Pisma o fizičnem pregledu objavljena je ena taka meritev. Majhna skupina raziskovalcev, ki je delala v Mednarodnem uradu za uteži in mere v Parizu, je iz nič zgradila aparat, ki je omogočil merjenje gravitacijske konstante na dva različna načina. Gre za isto torzijsko tehtnico, vendar ne z dvema, ampak s štirimi enakimi valji, nameščenimi na disk, obešen na kovinski navoj (notranji del instalacije na sl. 1). Te štiri uteži gravitacijsko sodelujejo s štirimi drugimi, večjimi valji, nameščenimi na vrtiljaku, ki ga je mogoče zasukati na poljuben kot. Shema s štirimi telesi namesto dveh omogoča minimiziranje gravitacijske interakcije z asimetrično lociranimi predmeti (na primer stene laboratorijske sobe) in se osredotoča posebej na gravitacijske sile znotraj instalacije. Sama nit nima okroglega, ampak pravokotnega odseka; ne gre za nit, ampak za tanek in ozek kovinski trak. Ta izbira omogoča bolj enakomerno prenašanje obremenitve vzdolž nje in zmanjšanje odvisnosti od elastičnih lastnosti snovi. Celoten aparat je v vakuumu in pri določenem temperaturnem režimu, ki se vzdržuje s stotinko stopinje natančno.

Ta naprava vam omogoča izvajanje treh vrst meritev gravitacijske konstante (podrobnosti glejte v samem članku in na strani raziskovalne skupine). Prvič, to je dobesedna reprodukcija Cavendishevega poskusa: obremenitev je bila dvignjena, tehtnica se je obrnila skozi določen kot in ta kot meri optični sistem. Drugič, lahko se zažene v načinu torzijskega nihala, ko se notranja namestitev občasno vrti naprej in nazaj, prisotnost dodatnih masivnih teles pa spremeni obdobje nihanja (vendar raziskovalci te metode niso uporabili). Končno, njihova namestitev vam omogoča merjenje gravitacijske sile brez zavoja uteži. To dosežemo s pomočjo elektrostatičnega servo krmiljenja: električni naboji se nanesejo na medsebojno delujoča telesa tako, da elektrostatična odbojnost v celoti kompenzira gravitacijsko privlačnost. Ta pristop nam omogoča, da se znebimo instrumentalnih napak, povezanih posebej z mehaniko vrtenja. Meritve so pokazale, da obe metodi, klasična in elektrostatična, dajeta konsistentne rezultate.

Rezultat nove meritve je prikazan kot rdeča pika na sl. 4. Vidi se, da ta meritev ne samo da ni rešila boleče točke, ampak je težavo še poslabšala: zelo se razlikuje od vseh drugih nedavnih meritev. Tako imamo do zdaj že štiri (ali pet, če štejemo še neobjavljene podatke iz kalifornijske skupine) različne in hkrati dokaj natančne meritve in vsi se drastično razlikujejo drug od drugega! Razlika med dvema najbolj ekstremnima (in kronološko najnovejšima) vrednostma že presega 20(!) deklariranih napak.

Kar se tiče novega eksperimenta, je treba dodati še nekaj. Ta skupina raziskovalcev je že izvedla podoben poskus leta 2001. In potem so dobili tudi vrednost, ki je blizu trenutni, vendar le nekoliko manj natančna (glej sliko 4). Lahko bi jih posumili, da preprosto ponavljajo meritve na isti strojni opremi, če ne za en "ampak" - potem je bil drugega namestitev. Iz te stare tovarne so zdaj vzeli le 11-kilogramske zunanje jeklenke, a je bil zdaj obnovljen celoten osrednji aparat. Če bi res imeli nekakšen neupoštevan učinek, povezan posebej z materiali ali izdelavo aparata, bi se lahko spremenil in "povlekel" nov rezultat. Toda rezultat je ostal približno na istem mestu kot leta 2001. Avtorji dela vidijo to kot dodaten dokaz čistosti in zanesljivosti svojih meritev.

Situacija, ko štiri ali pet rezultatov dobijo različne skupine hkrati vse razlikujejo za ducat ali dve od deklariranih napak, za fiziko očitno brez primere. Ne glede na to, kako visoka je natančnost posamezne meritve in ne glede na to, kako ponosni so avtorji, to zdaj ni pomembno za ugotavljanje resnice. In zaenkrat lahko poskušamo na njihovi podlagi ugotoviti pravo vrednost gravitacijske konstante le na en način: vrednost postavimo nekje na sredino in pripišemo napako, ki bo pokrivala celoten interval (to je ena in a). pol do dvakrat poslabšati trenutna priporočena napaka). Lahko samo upamo, da bodo naslednje meritve padle v ta interval in da bodo postopoma dale prednost neki eni vrednosti.

Tako ali drugače, a gravitacijska konstanta je še naprej uganka merske fizike. V koliko letih (ali desetletjih) se bo to stanje dejansko začelo izboljševati, je zdaj težko napovedati.

(gravitacijska konstanta – velikost ni konstanta)

1. del

sl.1

V fiziki je z gravitacijo povezana samo ena konstanta in to je gravitacijska konstanta (G). Ta konstanta je pridobljena eksperimentalno in nima povezave z drugimi konstantami. V fiziki velja za temeljnega.

Tej stalnici bo posvečenih več člankov, kjer bom poskušal prikazati neuspeh njene konstantnosti in pomanjkanje podlage pod njo. Natančneje, pod njim je temelj, vendar nekoliko drugačen.

Kakšen je pomen stalne gravitacije in zakaj se tako natančno meri? Za razumevanje se je treba ponovno vrniti k zakonu univerzalne gravitacije. Zakaj so fiziki sprejeli ta zakon, so ga začeli imenovati "največja posplošitev, ki jo je dosegel človeški um". Njegova formulacija je preprosta: dve telesi delujeta drug na drugega s silo, ki je obratno sorazmerna kvadratu razdalje med njima in neposredno sorazmerna zmnožku njunih mas.

G je gravitacijska konstanta

Iz te preproste formule izhaja veliko zelo netrivialnih zaključkov, vendar ni odgovora na temeljna vprašanja: kako in zaradi česa deluje sila gravitacije?

Ta zakon ne govori ničesar o mehanizmu nastanka sile privlačnosti, vendar se še vedno uporablja in se bo očitno uporabljal več kot eno stoletje.

Nekateri znanstveniki ga grajajo, drugi ga obožujejo. Tako tisti kot drugi ne morejo brez tega, ker. bolje kot vse, kar so si zamislili in niso odprli. Strokovnjaki pri raziskovanju vesolja, vedoč za nepopolnost tega zakona, uporabljajo korekcijske tabele, ki se po vsakem izstrelitvi vesoljskega plovila dopolnjujejo z novimi podatki.

Teoretiki skušajo ta zakon popraviti z uvedbo popravkov, dodatnih koeficientov, iščejo dokaz za obstoj napake v dimenziji gravitacijske konstante G, vendar se nič ne ukorenini, Newtonova formula pa ostaja v prvotni obliki.

Glede na številne nejasnosti in netočnosti v izračunih s to formulo, jo je treba še popraviti.

Newtonov izraz je splošno znan: "Gravitacija je univerzalna", to je, da je gravitacija univerzalna. Ta zakon opisuje gravitacijsko interakcijo med telesoma, ne glede na to, kje se nahajata v vesolju; to je bistvo njegovega univerzalizma. Gravitacijska konstanta G, vključena v enačbo, velja za univerzalno konstanto narave.

Konstanta G nam omogoča, da opravimo zadovoljive izračune v zemeljskih razmerah, logično bi morala biti odgovorna za energijsko interakcijo, kaj pa vzeti iz konstante.

Zanimivo je mnenje znanstvenika (V.E. Kostyushko), ki je naredil resnične poskuse, da bi razumel in razkril zakone narave, stavek: "Narava nima ne fizičnih zakonov ne fizičnih konstant z dimenzijami, ki jih je izumil človek." »V primeru gravitacijske konstante se je v znanosti uveljavilo mnenje, da je ta vrednost najdena in številčno ocenjena. Vendar njegov specifičen fizični pomen še ni ugotovljen, in to predvsem zato, ker je pravzaprav zaradi napačnih ravnanj, bolje rečeno velikih napak, pridobljena nesmiselna in popolnoma nesmiselna vrednost z absurdno razsežnostjo.

Ne bi se rad postavljal v tako kategoričen položaj, vendar moramo končno razumeti pomen te konstante.

Trenutno vrednost gravitacijske konstante odobri Odbor za osnovne fizikalne konstante: G=6,67408·10 -11 m³/(kg·s²) [KODATA 2014] . Kljub temu, da je ta konstanta natančno izmerjena, ne ustreza zahtevam znanosti. Dejstvo je, da ni natančnega ujemanja rezultatov med podobnimi meritvami, opravljenimi v različnih laboratorijih sveta.

Kot ugotavljata Melnikov in Pronin: »Zgodovinsko gledano je bila gravitacija prvi predmet znanstvenih raziskav. Čeprav je od nastanka zakona gravitacije, ki ga dolgujemo Newtonu, minilo že več kot 300 let, ostaja konstanta gravitacijske interakcije najmanj natančno izmerjena v primerjavi z ostalimi.

Poleg tega ostaja odprto glavno vprašanje o sami naravi gravitacije in njenem bistvu. Kot veste, je bil sam Newtonov zakon univerzalne gravitacije preverjen z veliko večjo natančnostjo kot natančnost konstante G. Glavno omejitev natančnega določanja gravitacijskih sil nalaga gravitacijska konstanta, zato ji posvečamo veliko pozornost.

Ena stvar je biti pozoren, čisto drugo pa - natančnost naključja rezultatov pri merjenju G. Pri dveh najbolj natančnih meritvah lahko napaka doseže vrstni red 1/10000. Toda ko so bile meritve izvedene na različnih točkah na planetu, bi lahko vrednosti presegle eksperimentalno napako za red velikosti ali več!

Kakšna konstanta je to, ko je med njenimi meritvami tako velik razpršenost odčitkov? Ali pa to sploh ni konstanta, ampak meritev nekih abstraktnih parametrov. Ali pa so meritve, ki jih prekrivajo motnje, raziskovalcem neznane? Tu se pojavi nova podlaga za različne hipoteze. Nekateri znanstveniki se sklicujejo na zemeljsko magnetno polje: "Vzajemni vpliv zemeljskega gravitacijskega in magnetnega polja vodi do tega, da bo zemeljska gravitacija močnejša na tistih mestih, kjer je magnetno polje močnejše." Diracovi privrženci trdijo, da se gravitacijska konstanta s časom spreminja itd.

Nekatera vprašanja so odstranjena zaradi pomanjkanja dokazov, druga pa se pojavijo in to je naraven proces. Toda takšna sramota se ne more nadaljevati v nedogled, upam, da bo moja raziskava pomagala vzpostaviti smer k resnici.

Prvi, ki je bil zaslužen za primat poskusa pri merjenju stalne gravitacije, je bil angleški kemik Henry Cavendish, ki se je leta 1798 lotil določanja gostote Zemlje. Za tako občutljiv poskus je uporabil torzijsko tehtnico, ki jo je izumil J. Michell (zdaj na ogled v Narodnem muzeju Velike Britanije). Cavendish je primerjal nihanje nihala testnega telesa pod vplivom gravitacije kroglic znane mase v zemeljskem gravitacijskem polju.

Kot se je kasneje izkazalo, so bili eksperimentalni podatki koristni za določanje G. Rezultat, ki ga je dosegel Cavendish, je fenomenalen, saj se od danes sprejetega razlikuje le za 1 %. Treba je omeniti, kakšen velik dosežek je bil v njegovi dobi. Več kot dve stoletji je znanost o eksperimentu napredovala le za 1 %? To je neverjetno, ampak resnično. Poleg tega, če upoštevamo nihanja in nezmožnost njihovega premagovanja, je vrednost G pripisana umetno, se izkaže, da od dni Cavendisha sploh nismo napredovali v natančnosti meritev!

Ja! Nikjer nismo napredovali, znanost je v prostraciji - ne razume gravitacije!

Zakaj znanost že več kot tri stoletja praktično ni napredovala pri natančnosti merjenja te konstante? Mogoče je vse v orodju, ki ga uporablja Cavendish. Torzijske lestvice - izum 16. stoletja, so ostale v službi znanstvenikov do danes. Seveda to ni več isto torzijsko ravnotežje, poglejte fotografijo, sl. 1. Kljub zvonu in piščalkam sodobne mehanike in elektronike, plus vakuumu, stabilizaciji temperature, se rezultat tako rekoč ni umaknil. Očitno je tukaj nekaj narobe.

Naši predniki in sodobniki so poskušali meriti G na različnih zemljepisnih širinah in na najbolj neverjetnih mestih: globokih rudnikih, ledenih jamah, vodnjakih, na televizijskih stolpih. Zasnove torzijskih tehtnic so bile izboljšane. Nove meritve, da bi razjasnili gravitacijsko konstanto, smo ponovili in preverili. Ključni eksperiment sta v Los Alamosu leta 1982 postavila G. Luther in W. Towler. Njihova namestitev je spominjala na Cavendisheve torzijske tehtnice z volframovimi kroglicami. Rezultat teh meritev, 6,6726(50)?10 -11 m 3 kg -1 s -2 (tj. 6,6726 ± 0,0005), je bil vzet kot osnova za podatke, ki jih priporoča vrednosti Odbora za znanost in tehnologijo (CODATA). leta 1986.

Vse je bilo mirno do leta 1995, ko je skupina fizikov v nemškem laboratoriju PTB v Braunschweigu s spremenjeno nastavitvijo (tehtnice lebdile na površini živega srebra s kroglicami velike mase) dobila vrednost G (0,6 ± 0,008) % več kot je splošno sprejeto. Posledično se je leta 1998 merilna napaka G povečala za skoraj red velikosti.

Trenutno se aktivno razpravlja o poskusih za testiranje zakona univerzalne gravitacije, ki temelji na atomski interferometriji, za merjenje mikroskopskih testnih mas in še en preizkus Newtonovega zakona gravitacije v mikrokozmosu.

Poskušali so uporabiti druge metode merjenja G, vendar korelacija med meritvami ostaja skoraj nespremenjena. Ta pojav se zdaj imenuje kršitev zakona inverznega kvadrata ali "peta sila". Peta sila zdaj vključuje tudi določene delce (polja) Higgsa – božje delce.

Videti je, da jim je božanski delec uspelo popraviti oziroma izračunati, saj so fiziki, ki so sodelovali pri poskusu na Velikem hadronskem trkalniku (LHC) (LHC), Svetu senzacionalno predstavili sporočilo.

Zanašajte se na Higgsov bozon, a sami ne naredite napake!

Kaj je torej ta skrivnostna stalnica, ki hodi sama in nikamor brez nje?

Prebrali smo nadaljevanje članka

Zgodovina meritev

Gravitacijska konstanta se pojavlja v sodobnem zapisu zakona univerzalne gravitacije, vendar je bila izrecno odsotna pri Newtonu in v delih drugih znanstvenikov do začetka 19. stoletja. Gravitacijska konstanta v svoji sedanji obliki je bila prvič uvedena v zakon univerzalne gravitacije, očitno šele po prehodu na en sam metrični sistem mer. Morda je to prvič storil francoski fizik Poisson v Traktatu o mehaniki (1809), vsaj nobenega prejšnjega dela, v katerem bi se pojavljala gravitacijska konstanta, zgodovinarji niso identificirali. Leta 1798 je Henry Cavendish postavil poskus za določitev povprečne gostote Zemlje z uporabo torzijske ravnotežje, ki jo je izumil John Michell (Philosophical Transactions 1798). Cavendish je primerjal nihanje nihala testnega telesa pod vplivom gravitacije kroglic znane mase in pod vplivom zemeljske teže. Številčno vrednost gravitacijske konstante smo izračunali pozneje na podlagi povprečne gostote Zemlje. Natančnost izmerjene vrednosti G se je povečala od časa Cavendisha, vendar je bil njen rezultat že precej blizu sodobnemu.

Poglej tudi

Opombe

Povezave

Gravitacijska konstanta- članek iz Velike sovjetske enciklopedije

Fundacija Wikimedia. 2010 .

Darwin (vesoljski projekt)
Faktor množenja hitrih nevtronov

Poglejte, kaj je "gravitacijska konstanta" v drugih slovarjih:

GRAVITACIJSKA KONSTANTA- (gravitacijska konstanta) (γ, G) univerzalna fizikalna. konstanta vključena v formulo (glej) ... Velika politehnična enciklopedija

GRAVITACIJSKA KONSTANTA- (označeno z G) koeficient sorazmernosti v Newtonovem gravitacijskem zakonu (glej Zakon o univerzalni gravitaciji), G = (6,67259.0,00085).10 11 N.m²/kg² … Veliki enciklopedični slovar

GRAVITACIJSKA KONSTANTA- (oznaka G), koeficient Newtonovega zakona TEŽNOSTI. Enako 6,67259,10 11 N.m2.kg 2 ... Znanstveni in tehnični enciklopedični slovar

GRAVITACIJSKA KONSTANTA- temeljne fizične konstanta G vključena v Newtonov gravitacijski zakon F=GmM/r2, kjer sta m in M masi privlačnih teles (materialnih točk), r je razdalja med njimi, F je sila privlačnosti, G= 6,6720(41)X10 11 N m2 kg 2 (za leto 1980). Najbolj natančna vrednost G. p. ... ... Fizična enciklopedija

gravitacijska konstanta- — Teme naftna in plinska industrija EN gravitacijska konstanta … Priročnik tehničnega prevajalca

gravitacijska konstanta- gravitacijos konstanta statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. konstanta gravitacije; gravitacijske konstante vok. Gravitationskonstante, f rus. gravitacijska konstanta, f; univerzalna gravitacijska konstanta, f pranc. konstante gravitacije, f … Fizikos terminų žodynas

gravitacijska konstanta- (označeno z G), koeficient sorazmernosti v Newtonovem zakonu gravitacije (glej. Zakon o univerzalni gravitaciji), G \u003d (6,67259 + 0,00085) 10 11 N m2 / kg2. * * * GRAVITACIJSKA KONSTANTA GRAVITACIJSKA KONSTANTA (označeno z G), faktor… … enciklopedični slovar

GRAVITACIJSKA KONSTANTA- gravitacijska konstanta, univers. fizično konstanta G, vključena v gripo, ki izraža Newtonov zakon gravitacije: G = (6,672 59 ± 0,000 85)*10 11N*m2/kg2 … Velik enciklopedični politehnični slovar

Gravitacijska konstanta- koeficient sorazmernosti G v formuli, ki izraža Newtonov gravitacijski zakon F = G mM / r2 , kjer je F sila privlačnosti, M in m masi pritečenih teles, r razdalja med telesi. Druge oznake G. p.: γ ali f (manj pogosto k2). Številčni ... ... Velika sovjetska enciklopedija

GRAVITACIJSKA KONSTANTA- (označeno z G), koeficient. sorazmernost v Newtonovem gravitacijskem zakonu (glej. Zakon o univerzalni gravitaciji), G = (6,67259 ± 0,00085) x 10 11 N x m2 / kg2 ... Naravoslovje. enciklopedični slovar

knjige

Vesolje in fizika brez »temne energije« (odkritja, ideje, hipoteze). V 2 zvezkih. Zvezek 1, O. G. Smirnov. Knjige so posvečene problemom fizike in astronomije, ki v znanosti obstajajo desetletja in stotine let od G. Galilea, I. Newtona, A. Einsteina do danes. Najmanjši delci snovi in planetov, zvezd in ...

Razdelki