Lực hấp dẫn là một trong những hiện tượng vật lý bí ẩn nhất. Không có hiện tượng nào khác được thể hiện, bằng văn bản, các luận án được bảo vệ, các học vị và giải thưởng Nobel được trao tặng, như trong vấn đề hấp dẫn.

Mọi ý tưởng đều được điều kiện hóa về mặt lịch sử. Thời gian làm thay đổi các nhiệm vụ mà xã hội phải đối mặt, và điều này buộc, như một quy luật, thay đổi ý tưởng về một số hiện tượng nhất định. Hiện tượng hấp dẫn cũng không ngoại lệ. Sự hiểu biết về lực hấp dẫn giữa những người xây dựng các kim tự tháp Ai Cập và những người du hành trong không gian vũ trụ không thể không có sự khác biệt.

2. Hiểu biết của Newton về lực hấp dẫn

Trong lý thuyết hấp dẫn Newton, trên thực tế, lực hấp dẫn hoàn toàn gắn liền với lực hấp dẫn hay còn gọi là lực của trọng lượng. Theo Newton, bản chất của lực hấp dẫn là một lực tác dụng lên cơ thể. - trọng lực (đối với Trái đất, nó thường được gọi là lực của trọng lượng). Nguồn gốc của sức mạnh này - khác hoặc các cơ quan khác. Trên thực tế, không có trường hấp dẫn. Lực hấp dẫn là lực tương tác trực tiếp giữa các vật thể. Tương tác này được xác định bởi Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton. Không có không gian hấp dẫn đặc biệt. Trường hấp dẫn là có điều kiện và chỉ phục vụ cho việc tính toán thuận tiện, không có vật lý học đằng sau khái niệm này.

Ví dụ, trong điều kiện trên cạn, khi tính toán tải trọng kết cấu tĩnh, đây là cách biểu diễn trực quan và thuận tiện.

3. Hiện tượng hấp dẫn trong thế giới hiện đại

Thế giới hiện đại đã vượt xa phạm vi hiện tượng mà các ý tưởng hấp dẫn Newton được hình thành. Vào đầu thế kỷ trước, Albert Einstein đã gây chú ý với thực tế là ngay cả hiện tượng trong thang máy bình thường cũng không phù hợp với ý tưởng của Newton. Điều này, cũng như mốt tương đối tính, đã dẫn ông đến một hiểu biết mới về lực hấp dẫn, được phản ánh trong cái gọi là Thuyết tương đối tổng quát.

Ngày nay, người ta thường chấp nhận rằng thuyết tương đối rộng là lý thuyết hấp dẫn của các thang đo vũ trụ và các chuyển động tương đối tính. Nhưng trên quy mô vĩ mô và trung bình, tức là trong lĩnh vực cơ học trên mặt đất, hành tinh (thiên thể) và du hành vũ trụ, thuyết tương đối rộng không có ý nghĩa để sử dụng và lý thuyết này không thể đưa ra bất cứ điều gì mới. Và nếu có, thì chỉ những hiệu chỉnh trong một số xấp xỉ rất cao. Vì vậy, chúng tôi sẽ tập trung vào việc xem xét chi tiết hơn các khái niệm hấp dẫn Newton.

Một trong những hiện tượng chính đã trở thành tâm điểm của cơ học trong những thập kỷ gần đây là hiện tượng không trọng lượng. Tất nhiên, hiện tượng không trọng lượng đã xảy ra trước đó. Nhưng nó tồn tại trong thời gian ngắn và không được coi là một dạng hiện tượng cơ học đặc biệt nào đó. Một hòn đá rơi từ Tháp nghiêng Pisa, tốt, nó rơi xuống. Không trọng lượng gì ở đây. Nhưng sự phát triển của du hành vũ trụ đã đưa hiện tượng không trọng lượng lên hàng đầu, và ý nghĩa cao cả của nó đã được nhận ra. Không trọng lượng đang dần đi vào phạm trù sản xuất và yếu tố công nghệ.

Nhưng chuyển sang khái niệm cơ học Newton, chúng ta đột nhiên thấy rằng khái niệm này không thực sự tồn tại trong cơ học Newton. Theo khái niệm Newton, lực hấp dẫn có liên quan đến lực hấp dẫn. Nhưng đột nhiên hóa ra hoàn toàn không phải như vậy. Hãy thể hiện nó.

Hãy tưởng tượng một vận động viên nhảy dù trên máy bay trước khi ném lên trời. Anh ta đứng trước một ngưỡng cửa và ở trong một trọng trường, anh ta chịu tác dụng của trọng lượng. Đây là những gì Newton nghĩ. Nhưng bây giờ hắn bước ra ngoài cửa một bước, rõ ràng là trường hấp dẫn không thay đổi. Và sức mạnh của trọng lượng cũng không thể thay đổi. Nhưng người nhảy dù rơi vào trạng thái không trọng lượng, và bị mất trọng lượng, lực hấp dẫn đột ngột biến mất. Nhưng sau tất cả, trường hấp dẫn không hề biến mất, nó vẫn nguyên như cũ. Do đó, rõ ràng là trọng lượng bên trong máy bay không liên quan đến trọng lực.

Đôi khi người ta nói rằng lực của trọng lượng hoàn toàn không biến mất, nhưng một lực quán tính (giả tưởng) đã xuất hiện, cân bằng lực hấp dẫn, kể từ khi người nhảy dù bắt đầu chuyển động nhanh hơn. Đó là lý do tại sao bản thân người nhảy dù không cảm thấy bất kỳ lực nặng nào.

Đúng vậy, trong hệ quy chiếu, ví dụ, của một ban giám khảo được đặt trên mặt đất, người nhảy dù đang di chuyển rất nhanh. Nhưng hãy tưởng tượng rằng một phóng viên ảnh nhảy ra cùng với vận động viên nhảy dù, người quay phim chuyến bay và hành động của người nhảy dù. Và trong mối quan hệ với nhiếp ảnh gia này, một vận động viên nhảy dù có thể di chuyển lên, xuống, có thể đứng yên. Và khi đó, lực quán tính khét tiếng có liên quan đến chuyển động có gia tốc của một người nhảy dù ở đâu? Làm thế nào lực thực, được cho là lực hấp dẫn, có thể cân bằng bởi lực quán tính giả tưởng liên quan đến gia tốc, nếu gia tốc có thể có một đặc tính rất khác tùy thuộc vào người quan sát, hoặc thậm chí là không có? Nếu chúng ta chấp nhận rằng hệ quy chiếu tư pháp trên mặt đất "đúng" hơn hệ quy chiếu của phóng viên ảnh, thì cần phải chứng minh rằng máy ảnh tư pháp, đồng hồ tư pháp hoặc máy đo khoảng cách tốt hơn hệ thống quy chiếu của phóng viên ảnh.

Vì không thể chứng minh được điều này, chúng ta phải thừa nhận rằng các lực quán tính là một điều hư cấu, và do đó, các lực hấp dẫn, các lực của trọng lượng và nói chung, tất cả các lực hấp dẫn, đều là hư cấu, chúng chỉ đơn giản là không. tồn tại .. Và người nhảy dù trong tự do rơi di chuyển chính xác tự do, I E. mà không có ảnh hưởng của bất kỳ lực nào lên nó (chúng ta bỏ qua ảnh hưởng của khí quyển).

Sau đó, điều gì đã xảy ra với người nhảy dù khi anh ta bước qua thành máy bay? Và anh ấy không hề nạp vào bản thân nó như một lực quán tính hư cấu bí ẩn, cân bằng lực hấp dẫn. Không, ngược lại, anh ta đã loại bỏ được sức mạnh thực sự duy nhất tác động lên mình. Lực này đến từ giá đỡ, từ sàn máy bay. Và khi anh giải phóng mình khỏi nó, bước một bước ra ngoài máy bay, anh trở nên không trọng lượng, trở thành tự do không có lực nào tác động lên nó.

Do đó, không có lực hấp dẫn. Có các lực tác động lên người, lên đá trên mặt đất, lên phi hành gia trong phần tích cực của chuyến bay từ phía hỗ trợ. Nếu giá đỡ bị loại bỏ, người hoặc đá sẽ trở nên tự do, không trọng lượng. Nhưng các lực tác động từ phía hỗ trợ lên một người hoặc một hòn đá không phải là lực hấp dẫn. Đây là những lực đàn hồi thông thường có bản chất là điện hay nói chung hơn là lực điện từ. Và cơ thể con người (đế) hay đá, đến lượt nó, có tính đàn hồi, và sẽ có một phản lực hướng từ đế hoặc đá lên giá đỡ. Và lực này cũng có bản chất điện từ. Lực hấp dẫn ở đâu? Chúng tôi không nhìn thấy chúng. Họ không có ở đây.

Đây là tuyên bố trung tâm, chính, cơ bản tiếp theo từ trải nghiệm vũ trụ của nhân loại: không có lực hấp dẫn. Hãy viết nó ra bằng những chữ cái lớn nhất và bắt đầu trên nền tảng này để tạo ra cơ học mới, cơ học của thời đại không gian.

4. Bản chất của lực hấp dẫn theo kinh nghiệm và ý tưởng của các nhà du hành vũ trụ

Nhưng nếu không có lực hấp dẫn, không có trọng lực, thì không có trọng lực? Không, không phải đâu. Tất nhiên là tồn tại lực hấp dẫn.

Nhưng bản chất của nó hoàn toàn khác. Nó hoàn toàn không phải là tương tác lực giữa các cơ thể. Không có tương tác lực nào giữa Mặt trời và Trái đất, giữa Trái đất và Mặt trăng, giữa Trái đất và tàu vũ trụ, giữa Trái đất và đá trên bề mặt của nó.

Lực hấp dẫn là một thuộc tính. Tính chất này bao gồm việc thay đổi bản chất của không gian xung quanh vật thể hấp dẫn. Mọi cơ thể đều được bao quanh bởi một vầng hào quang nhất định, một vầng hào quang không gian biến đổi. Cơ thể mang vầng hào quang này giống như vầng hào quang xung quanh đầu của một vị thánh hoặc bầu khí quyển, tầng điện ly, từ quyển xung quanh Trái đất. Và vầng hào quang này không thể tách ra khỏi cơ thể khi “bơi độc lập”. Nó bị ràng buộc mãi mãi với cơ thể và di chuyển cùng với nó.

Ở đây chúng ta có thể so sánh ngay tính chất của vầng hào quang này với tính chất của trường điện từ. Điện từ có hai điện tích, dương và âm. Giả sử chúng ta có một nguyên tử hoặc phân tử trung hòa về điện. Khi đó không có điện trường, không có vầng hào quang điện từ. Nhưng đột nhiên một hạt mang điện tích dương hoặc âm bay ra khỏi nó. Nó đã trở thành một ion, một vật thể tích điện và một vầng hào quang tương ứng sẽ xuất hiện xung quanh nó. - điện trường. Nó không phải, nhưng bây giờ nó phải là. Và ở đây câu hỏi được đặt ra: trường phát sinh từ sự không tồn tại này sẽ lan truyền trong không gian với tốc độ nào. Rõ ràng là trường trong toàn bộ không gian không thể được thiết lập ngay lập tức. Nó sẽ lan ra khỏi nguyên tử, ngày càng đi xa hơn. Ta thấy rằng trường điện từ là tầm ngắn, về nguyên tắc, nó có thể tách khỏi các nguồn của trường, nó có một vận tốc lan truyền nhất định. Và điều này là do sự tồn tại của hai loại điện tích. Chính xác hơn, với sự thay đổi mômen lưỡng cực, mà không có định luật bảo toàn. Trường điện từ có có liên quan tốc độ lan truyền liên quan đến chuyển động của nguồn trường, vật mang điện, ví dụ, trong quá trình chuyển động của điện tích hoặc nam châm, và tự trị tốc độ lan truyền, không liên quan đến chuyển động của các vật chất, là một hằng số phổ quát - tốc độ ánh sáng.

Ngược lại với điện từ, lực hấp dẫn liên kết với các nguồn cùng dấu. Nguồn hấp dẫn này, điện tích hấp dẫn được gọi là khối lượng. Nó luôn luôn dương và có một định luật bảo toàn cho nó ... Hơn nữa, ngay cả đối với momen lưỡng cực khối lượng cũng có một định luật bảo toàn - thực tế đây là định luật bảo toàn khối lượng. Do đó, một trường hấp dẫn không thể phát sinh từ bất kỳ đâu. Do sự chuyển động của các khối lượng, bằng cách nào đó nó có thể bị biến dạng, và điểm quan sát trường hấp dẫn càng xa các khối lượng này, thì càng cần nhiều thời gian để phát hiện ra ảnh hưởng của sự thay đổi trong trường. Và ở một khoảng cách vừa đủ so với một hệ thống giới hạn các khối lượng, nó thường có thể được coi là một khối điểm không phân chia duy nhất, các chuyển động bên trong ở một khoảng cách vừa đủ không thể thay đổi đặc tính điểm của trường này. Và ở một khoảng cách xa hơn, trường hấp dẫn biến mất hoàn toàn, và chúng ta sẽ không thể phát hiện ra nó bằng bất kỳ phương tiện nào. Để chính thức, chúng ta có thể tính toán độ lớn của trường hấp dẫn của Trái đất trong một thiên hà khác. Nhưng rõ ràng đây là một hiện vật hoàn toàn mang tính lý thuyết. Điều này trực tiếp ngụ ý sự vắng mặt của những sóng hấp dẫn, I E. tách khỏi các nguồn của trường hấp dẫn. Trường hấp dẫn không có nguồn thì không tồn tại. Trong điện từ học, sóng điện từ phát ra mất hết liên kết với nguồn và là trường điện từ “vô giá trị”. Và đây là sự khác biệt cơ bản giữa trường điện từ. Nó có thể hoạt động ở mọi khoảng cách. Vì vậy, trong các kính viễn vọng quang học và vô tuyến của chúng ta, các trường điện từ được thu nhận và tác động lên các máy thu, nguồn của chúng nằm ở một khoảng cách không thể tưởng tượng được, cách chúng ta hàng triệu tỷ năm ánh sáng. Trường điện từ - nó là một trường có phạm vi không giới hạn, trái ngược với trường hấp dẫn giới hạn về mặt không gian.

Chúng tôi cũng lưu ý rằng sự tồn tại của sóng hấp dẫn làm cho nguyên lý Galilê và sự tồn tại của hệ quy chiếu quán tính bị nghi ngờ, và điều này đã dẫn đến những hậu quả thảm khốc cho toàn bộ cơ học lý thuyết.

5. Tính chất hấp dẫn của không gian

Hãy xác định khái niệm tự do thân hình. Chúng ta sẽ gọi một cơ thể tự do là một cơ thể không có lực nào tác dụng vào. Dưới tác dụng của các lực, chúng tôi nhắc và chúng tôi sẽ nhắc nhiều lần nữa, chúng tôi chỉ hiểu ảnh hưởng của bản chất điện từ. Lực lượng hạt nhân và các lực femto-nano siêu nhỏ khác hầu như không đáng được quan tâm. Và các vật thể mà lực tác dụng (lực đàn hồi, lực phản kháng và các lực khác có bản chất điện từ) sẽ được gọi là không miễn phí.

Hãy xác định khái niệm quán tính các hệ quy chiếu. Hệ quy chiếu quán tính là hệ quy chiếu trong đó các vật thể tự do chuyển động thẳng biến đổi đều và thẳng hoặc đứng yên. Các hệ quy chiếu khác sẽ được gọi là không quán tính. Lưu ý rằng nếu chúng ta có một hệ quy chiếu quán tính, thì chúng ta có thể đưa vào bất kỳ số lượng hệ quy chiếu phi quán tính nào khác nhau, ví dụ, quay, dao động, v.v.

Bây giờ chúng ta hãy xác định khái niệm Galilean không gian. Galilean là không gian trong đó người ta có thể giới thiệu một hệ quy chiếu quán tính. Không thể giới thiệu hệ quy chiếu quán tính trong mọi không gian. Nếu không thể đưa hệ quy chiếu quán tính vào không gian thì ta sẽ gọi là không gian như vậy không phải người Galilê.

Và bây giờ chúng ta đã sẵn sàng để hình thành tính chất hấp dẫn. Tính chất hấp dẫn là ở vùng lân cận của vật thể có một vùng không phải Galilê. Trong vùng này, không thể đưa ra một hệ quy chiếu như vậy mà trong đó các vật thể tự do chuyển động đều và tuyến tính hoặc ở trạng thái dừng.

Chuyển động của các vật thể tự do sẽ được gọi là chuyển động tự nhiên. Nơi không có trọng lực, có chuyển động tự nhiên có thể xuất hiện thẳng và đồng nhất. Và lực hấp dẫn dẫn đến thực tế là các chuyển động tự nhiên không thể xuất hiện đồng nhất và thẳng. Trong không gian hấp dẫn, các chuyển động tự nhiên phức tạp hơn nhiều. Đây có thể là những chuyển động dọc theo đường tròn, hình elip, parabol, hypebol và thậm chí là những quỹ đạo phức tạp và phức tạp hơn. Các quỹ đạo phức tạp nhất của tàu vũ trụ liên hành tinh trong chuyến bay tự do minh chứng rõ ràng cho điều này. Tại sao nó như vậy - chúng tôi không biết, chúng tôi không xây dựng giả thuyết, nhưng chúng tôi chấp nhận nó như một thực tế được trao cho chúng tôi ..

Vì vậy, bây giờ chúng ta có thể trả lời tất cả các câu hỏi trên dưới ánh sáng của kinh nghiệm vũ trụ chính xác.

1. Tại sao một phi hành gia ở trạng thái không trọng lượng trên một tàu vũ trụ quay quanh quỹ đạo? Trả lời: không phải vì, theo một cách kỳ diệu nào đó, lực hấp dẫn cân bằng với lực quán tính huyền thoại. Và vì lý do đơn giản là anh ta tự do, anh ta không bị ảnh hưởng bởi không có sức mạnh.

2. Tại sao, nếu nó tự do, nó không chuyển động theo đường thẳng mà là đường tròn? Trả lời: vì nó nằm trong trường hấp dẫn, ở vùng phi Galilê của Trái đất, trong đó chuyển động của các vật thể tự do phức tạp hơn, kể cả có thể là hình tròn.

3. Tại sao Trái đất chuyển động theo hình tròn? Trả lời: Trái đất là một cơ thể tự do. Không có lực lượng nào tác động lên cô ấy. Nhưng nó nằm trong vùng phi Galilê (trong trường hấp dẫn) của Mặt trời. Và chuyển động tự do của trái đất là chuyển động tự nhiên - chuyển động vòng tròn.

4. Những lực nào tác dụng lên hòn đá trên bề mặt Trái đất? Một trong những chuyển động tự nhiên của một viên đá trong vùng lân cận của Trái đất là sự rơi gia tốc về tâm của nó. Nhưng bề mặt Trái đất ngăn cản chuyển động tự nhiên này bằng cách tác dụng một lực lên đá, hướng lên trên ngược lại với hướng chuyển động tự nhiên của đá. Lực này không phải là lực hấp dẫn, mà là lực đàn hồi thông thường, tức là lực đàn hồi thông thường. bản chất điện từ. Đương nhiên, theo định luật thứ ba của Newton, viên đá tác động lên giá đỡ của nó với cùng một lực, nhưng hướng xuống dưới. Nếu đột nhiên hỗ trợ biến mất hoặc mất độ cứng, thì viên đá sẽ bắt đầu di chuyển xuống tâm Trái Đất một cách tự nhiên.

Lưu ý rằng thông thường lực hướng từ đá đến giá đỡ - Trọng lực - được coi là một lực chủ động, và lực từ giá đỡ đến đá - phản lực. Theo quan điểm của chúng tôi, các khái niệm về lực hoạt động và phản lực bị đảo ngược. Lực từ giá đỡ lên cơ thể trở nên chủ động, phản lực - lực từ cơ thể đến giá đỡ. Điều này phù hợp hơn với logic cơ học. Lực chủ động là lực có thể kiểm soát được, và lực bị động là phản lực. - nó là một lực phát sinh để phản ứng lại, một cách tự động. Chúng tôi có thể dễ dàng kiểm soát lực lượng hỗ trợ. Giá đỡ có thể được loại bỏ, nó có thể được làm cứng hơn, mềm hơn, v.v. Và lực từ đá để hỗ trợ phát sinh một cách tự động. Ví dụ, khi một viên đá nằm trong lòng bàn tay của bạn, thì nó là giá đỡ mà chúng ta có thể thao tác - giữ một hòn đá, ném nó, v.v. Và các hành động của đá trên lòng bàn tay sẽ là thứ yếu, tương hỗ. Vai trò tích cực được thực hiện bởi lòng bàn tay, không phải bởi viên đá.

6. Tính địa phương Galilean của không gian phi Galilê

Trường hấp dẫn có một đặc tính duy nhất giúp phân biệt rõ ràng nó với trường điện từ. Điều đáng ngạc nhiên nhất là tính chất này vẫn chưa được cơ học lý thuyết hiện đại làm chủ về mặt lý thuyết, mặc dù nó được sử dụng rất rộng rãi trong thực tế, đặc biệt là trong du hành vũ trụ.

Nếu có trường điện từ thì nó tồn tại, và nó không thể bị loại bỏ bởi bất kỳ phép biến đổi nào của hệ quy chiếu. Các thành phần của nó, điện hoặc từ, có thể biến đổi lẫn nhau, nhưng trong vùng không gian chứa đầy trường điện từ, nó hiện diện tại bất kỳ điểm nào và trong bất kỳ hệ quy chiếu nào, đối với bất kỳ người quan sát nào. Anh ta có một cái bất biến.

Nhưng chúng ta có một cái gì đó hoàn toàn khác trong trường hấp dẫn. Hóa ra là trường hấp dẫn, tức là vùng không gian phi Galilê đồng thời là vùng Galilean cục bộ tại mọi điểm. Nói cách khác, có thể loại trừ trường hấp dẫn tại bất kỳ điểm nào của nó và thậm chí toàn bộ vùng lân cận. Điều này tuân theo định luật chính của lực hấp dẫn: trong vùng lân cận của bất kỳ cơ thể tự do nào có một vùng Galilê. Khu vực này có thể lớn, toàn cầu, nếu vật thể tự do nằm trong không gian Galilê, hoặc cục bộ, giới hạn, nếu vật thể tự do nằm trong không gian hấp dẫn, phi Galilê.

Như vậy, chúng ta đi đến tính chất quan trọng nhất của trường hấp dẫn: trường hấp dẫn không phải là tuyệt đối, mà là tương đối. Tại bất kỳ điểm nào của trường hấp dẫn, người ta có thể tạo ra một hệ quy chiếu như vậy, trong vùng lân cận của nó không tồn tại.

Cho đến nay, mômen trọng tâm quan trọng nhất này vẫn chưa được hình thành trong lý thuyết cơ học. Nhưng trong thực tế nó được sử dụng rất rộng rãi. Ví dụ, mặc dù Trái đất nằm trong vùng không phải Galilê của Mặt trời, nhưng vì nó là một vật thể tự do, nên có một vùng Galilê ở gần nó, trong đó ảnh hưởng của Mặt trời có thể bị bỏ qua. Và nếu Trái đất có trường hấp dẫn của riêng mình, thì trong vùng lân cận này, nó không được xếp chồng lên trường của Mặt trời, mà nằm trên không gian không trọng lực Galilean, và chúng ta có thể tính toán tất cả các chuyển động trong vùng lân cận này như thể Trái đất ở trong chính nó trong không gian Galilê, và Mặt trời hoàn toàn không tồn tại. Mặt trăng nằm trong vùng không phải Galilê của Mặt trời và Trái đất, nhưng ở vùng lân cận của Mặt trăng, chúng ta chỉ có thể tính đến trường của Mặt trăng. Tàu vũ trụ trên quỹ đạo nằm trong vùng không phải Galilê của Mặt trời, Trái đất và Mặt trăng. Nhưng với quỹ đạo chuyển động tự do của nó bên trong bản thân nhà ga, chúng ta có thể coi không gian là Galilê (trường hấp dẫn riêng của khối lượng vật thể nhỏ không đáng kể) và chúng ta có thể đưa ra một hệ quy chiếu quán tính trong đó, trong đó thỏa mãn nguyên lý Galilê. . Hơn nữa, điều này không chỉ áp dụng cho không gian bên trong của nhà ga, mà còn áp dụng cho khu vực lân cận bên ngoài của nó. Điều này làm cho nó có thể sử dụng cơ học của hệ quy chiếu quán tính khi cập bến với một con tàu khác ở khoảng cách gần và thậm chí không tính đến sự tồn tại của Trái đất và trường hấp dẫn của nó. Điều này giúp đơn giản hóa đáng kể việc tính toán chuyển động và điều khiển. Đồng thời, khi một người di chuyển ra khỏi nhà ga, các đặc điểm không thuộc vùng Galilê của không gian xung quanh ngày càng trở nên đáng kể hơn, do chỉ có tính chất địa phương của người Galilê. Vì vậy, khi cập bến "biên cương xa xôi", người ta phải tính đến trường hấp dẫn của Trái đất, chứ có thể bỏ qua trường của Mặt trời và Mặt trăng. Thật không may, cơ học hiện tại không cung cấp các công cụ để tính đến trường hấp dẫn của Trái đất trong hệ quy chiếu của tàu vũ trụ, và các máy tính phải chuyển sang hệ quy chiếu của Trái đất, điều này tất nhiên là không thuận tiện.

Như vậy, chúng ta thấy rằng nguyên tắc về tài sản địa phương của người Galilean của một không gian không thuộc vùng Galilê có tầm quan trọng thực tế như thế nào. Và một lý thuyết cơ học trong đó nguyên tắc này không diễn ra không thể được coi là phù hợp để sử dụng trong du hành vũ trụ. Nhưng trong cơ học Newton, nguyên lý này không tồn tại. Trong cơ học này, trường hấp dẫn chỉ được coi là toàn cầu, như một quy luật, trong một hệ quy chiếu "Copernicus" chuyên dụng duy nhất. - hệ quy chiếu của khối tâm. Chúng tôi gọi hệ quy chiếu này là Copernican, vì vinh dự phát hiện ra hệ quy chiếu "chính", phân biệt, thuộc về Copernicus. Nhưng du hành vũ trụ yêu cầu phải xuất phát từ mô hình Copernican, và việc khởi hành như vậy xảy ra liên tục trong các tính toán điều hướng không gian. Việc sử dụng các hệ quy chiếu cục bộ là sự bác bỏ mô hình của chủ nghĩa toàn cầu Copernicus trong việc mô tả trường hấp dẫn. Đó là lý do tại sao cơ học mới có thể được gọi là phi Newton và phi Copernican hoặc có lẽ đúng hơn là tân optolemaic.

Một lần nữa, chúng ta lưu ý rằng trong cơ học gắn liền với các hiện tượng cơ học trên bề mặt Trái đất, cách tiếp cận Newton khá thuận tiện và hiệu quả, nó cho thấy tất cả sự phát triển của cơ học qua nhiều thế kỷ. Nhưng trong du hành vũ trụ, cách tiếp cận này gây ra những khó khăn lớn, mà chúng ta đã thảo luận ở trên. Và cách tiếp cận mới tiết lộ tối đa logic của các quá trình cơ học trong không gian, mở ra khả năng có một giải pháp đơn giản hơn cho các vấn đề đã biết và xây dựng các vấn đề mới.

7. Trọng lượng như một khái niệm cơ bản của cơ học

Chúng tôi đã chỉ ra rằng trong nhiều bài toán cơ học, đặc biệt, trong các bài toán cơ học thiên thể, lực biến mất. Rốt cuộc, cơ học thiên thể phần lớn coi các thiên thể tự do, tức là vật mà không có lực nào tác dụng vào.

Như đã biết, trong cơ học Newton khái niệm lực là một khái niệm cơ bản, cơ bản. Trong cơ học, nó thậm chí không được định nghĩa, mà được lấy từ các ngành khoa học khác, ví dụ, vật lý. Cũng như khái niệm khoảng cách không được định nghĩa trong cơ học, nó là nền tảng cho nó và được lấy từ hình học.

Rõ ràng là mong muốn sử dụng các đặc điểm quan trọng nhất và được sử dụng rộng rãi làm khái niệm cơ bản trong việc xây dựng tiên đề của một lý thuyết. Nhưng nghịch lý là trong các khu vực quy mô lớn khác nhau của thế giới cơ khí, các đặc điểm khác nhau lại trở thành như vậy.

Ví dụ, cơ học Newton là phù hợp nhất để mô tả các hiện tượng của cơ học vĩ mô, tức là hiện tượng cơ học ở quy mô có thể so sánh với kích thước của một người. Và ở đây lực là một khái niệm cực kỳ quan trọng và việc sử dụng nó như một khái niệm cơ bản là hoàn toàn chính đáng. Thật vậy, ta thấy rõ sức căng của một con ngựa kéo một toa xe chở củi bằng sức căng của các tĩnh mạch, ta thấy lực căng của mũi tàu, ta dễ hình dung ra lực tác dụng lên tàu sân bay của động cơ hơi nước. Cuối cùng, bằng sức căng của các cơ và nhịp thở dồn dập, chúng ta thấy được sức nặng của trọng lượng khúc gỗ mà chúng ta đang nâng.

Nhưng đã có trong lĩnh vực microworld, các lực lượng trở nên khó hình dung. Và các đặc tính cơ học khác, chẳng hạn như năng lượng và hành động, luôn được chú trọng. Và theo đó, các mô hình, lý thuyết cơ học mới, được biết đến với cái tên chung là "động lực học phân tích", phát sinh. Đây là các cơ học của Lagrange, Hamilton, Poincarey, v.v. Trên thực tế, đây là những "ngôn ngữ" khác nhau của cơ học, trong đó thuận tiện để mô tả lớp học của bạn và hơn hết là mức độ quy mô của các hiện tượng cơ học. Mặc dù về cơ bản chúng tương đương nhau, tức là đưa ra các giải pháp giống nhau cho cùng một vấn đề, nhưng trong mỗi ngôn ngữ có một lớp vấn đề được giải quyết rõ ràng và đơn giản nhất trong đó. Hơn nữa, sự mở rộng của cơ học vào trong microworld, vào miền lượng tử, hóa ra lại có thể thực hiện được chính xác trong các ngôn ngữ "năng lượng" mới này, ví dụ, trong ngôn ngữ Hamilton, và đối với ngôn ngữ của Newton, sự mở rộng cho miền lượng tử chưa bao giờ đã xây dựng. Điều này đã cho thấy tầm quan trọng của việc tạo ra các ngôn ngữ cơ học mới. Nếu không xây dựng một lớp toàn bộ các ngôn ngữ như vậy ở tuổi 19 - 20 thế kỷ, có lẽ sẽ không thể tạo ra cơ học của các vi hạt, và nếu không có điều này, việc tạo ra tất cả công nghệ sử dụng chúng - điện tử, năng lượng hạt nhân, v.v. Đây là ý nghĩa của "ngôn ngữ của cơ học". Ngôn ngữ Newton đóng vai trò là nền tảng cho cuộc cách mạng công nghiệp của thế kỷ 18 và việc tạo ra các máy móc và cơ chế cơ khí. Các ngôn ngữ cơ học phi Newton, năng lượng là cơ sở cho việc tạo ra lý thuyết về các quá trình vi cơ trong thế kỷ XX, lý thuyết này đã trở thành cơ sở cho việc tạo ra tất cả các thiết bị điện tử, vật lý hạt nhân, công nghệ laze và các lĩnh vực công nghệ khác. trong thế kỷ XX.

Du hành vũ trụ, xuất hiện vào giữa thế kỷ XX, vẫn sử dụng ngôn ngữ cơ học của Newton, được phát triển cho các quy mô khác của các hiện tượng cơ học. Đối với du hành vũ trụ, nó không phù hợp. Sự thiếu vắng trong ngôn ngữ này của khái niệm trọng tâm như không trọng lượng, và thậm chí nhiều hơn nữa là “lực hấp dẫn”, việc sử dụng rộng rãi những từ xấu xí và không thể chấp nhận được trong khoa học như “quá tải” (và “tải” là gì?) Với những cụm từ thậm chí còn khủng khiếp hơn như "quá tải âm", "quá tải", v.v. nói cho chính nó. Du hành vũ trụ và nói chung, khu vực của thế giới siêu lớn cần có ngôn ngữ riêng, đầy đủ hơn. Và hiển nhiên rằng việc sử dụng khái niệm "lực lượng" như một khái niệm cơ bản của ngôn ngữ này không còn có thể diễn ra. Một khái niệm cơ học cơ bản mới là cần thiết, trên cơ sở đó một ngôn ngữ cơ học mới sẽ được xây dựng, phù hợp hơn với nhiệm vụ mô tả các nhà du hành vũ trụ và siêu thế giới.

Để tìm ra khái niệm cơ bản mới này, chúng ta hãy chuyển sang lĩnh vực du hành vũ trụ. Trong du hành vũ trụ, "không trọng lượng" là một khái niệm trung tâm.

Tất cả chúng ta có thể dễ dàng xác định sự hiện diện của không trọng lượng từ một bức tranh truyền hình. Nhưng nó là gì theo quan điểm của khoa học cơ khí? Đây chỉ là một số định nghĩa về không trọng lượng từ các nguồn có thẩm quyền nhất.

Không trọng lượng- một trạng thái khi lực tương tác của cơ thể với sự hỗ trợ (trọng lượng biểu kiến ​​của cơ thể), phát sinh liên quan đến lực hút trọng trường hoặc liên quan đến gia tốc của cơ thể, biến mất. Đôi khi bạn có thể nghe thấy một cái tên khác cho hiệu ứng này - vi trọng lực. ( Wikipedia).

Định nghĩa đơn giản là không thể hiểu được. "Lực tương tác liên quan đến gia tốc" là gì? Không có khái niệm này trong cơ học. "Trọng lượng biểu kiến" là gì? Và khó có thể chấp nhận được việc nhầm lẫn giữa vi trọng lực với không trọng lượng. Đây là những khái niệm khác nhau.

không trọng lượngđược gọi là trạng thái mà lực hấp dẫn tác dụng lên cơ thể không gây áp lực lẫn nhau của các bộ phận của nó lên nhau ( Từ điển Thiên văn học trên trang web của Viện Nghiên cứu Vũ trụ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga).

Nói chung, không rõ tại sao "áp lực lẫn nhau" bên trong cơ thể đột nhiên biến mất trong không gian hoặc trong một vận động viên nhảy dù đang nhảy? Cái gì, áp lực tim của anh ta biến mất hoặc van không còn đè lên yên của nó nữa. Hay áp suất bên trong chất lỏng biến mất, tạo thành những giọt hình cầu không trọng lượng? Và làm thế nào để xác định xem những áp lực lẫn nhau này có liên quan đến lực hấp dẫn hay không? Và điều này có tương ứng với hình ảnh truyền hình từ tàu vũ trụ không? Ngay cả người mù chữ nhất cũng sẽ nói ngay rằng không trọng lượng - đây là một cái gì đó hoàn toàn khác, và thậm chí còn hơn thế với chính các phi hành gia.

Không trọng lượng, - trạng thái của các cơ thể bên ngoài các lực hút (Từ điển Đánh vần tiếng Nga của Viện Hàn lâm Khoa học Nga).

Định nghĩa chỉ có thể gây ra một nụ cười. Nhưng những người tạo ra từ điển- nhà ngôn ngữ học - họ không tự nghĩ ra, nhưng chắc chắn, họ đã sử dụng lời khuyên của các chuyên gia từ Học viện Khoa học.

cầu không trọng lượng- trạng thái của một vật chất mà các lực bên ngoài tác động lên nó hoặc chuyển động của nó không gây ra áp lực lẫn nhau của các hạt lên nhau ( Bách khoa toàn thư Liên Xô vĩ đại).

So sánh dưới dạng một bậc "lực" và "chuyển động được thực hiện" - nó là một cái gì đó vượt ra ngoài cơ học. Cũng lưu ý rằng trong tất cả các định nghĩa đều có thuật ngữ "trạng thái", mặc dù trong cơ học không có khái niệm "trạng thái".

Do đó, khái niệm trung tâm của du hành vũ trụ - không phải cân nặng - trong cơ học hiện đại không có bất kỳ mô tả chính xác nào cả. Cảm giác là đối với cơ học lý thuyết "terra incognito", bùng nổ trong lĩnh vực thực hành cơ học thực sự, nhưng không có chỗ trong lý thuyết. Đó là lý do tại sao họ soạn ai vào bao nhiêu.

Nhưng nếu có "không trọng lượng", thì phải có "trọng lực", thiếu nó tạo ra "phi trọng lực". Đó là yêu cầu của lôgic khoa học, các quy luật xây dựng ngôn ngữ của khoa học.

Và để xây dựng một ngôn ngữ mới, chúng tôi công nhận sự tồn tại của một khái niệm mới về cơ học - các khái niệm " trạng thái cơ học của một đối tượng cơ học". Khái niệm này không tồn tại trong cơ học Newton. Đây là một khái niệm khái niệm mới cho một ngôn ngữ mới. Và tương ứng là " cân nặng" có đặc trưng của trạng thái cơ học của cơ thể. Và không trọng lượng là một trường hợp đặc biệt, cụ thể của trạng thái có trọng lượng, trạng thái có trọng lượng không có trọng lượng.

Nó vẫn là đặc điểm của khái niệm cân nặng. Chúng tôi chấp nhận rằng trong ngôn ngữ mới của trọng lượng cơ học là cơ bản, không xác định trong chính ngôn ngữ, một khái niệm thay thế khái niệm cơ bản về lực trong ngôn ngữ Newton. Trọng lượng là một vector được áp dụng cho chính cơ thể và di chuyển cùng với cơ thể.

Chúng ta không thể định nghĩa khái niệm trọng lượng bằng ngôn ngữ, nhưng chúng ta có thể đưa ra mô tả về các thiết bị đo giá trị này. Chúng tôi sẽ gọi đây là những chiếc đồng hồ đo trọng lượng " đồng hồ đo trọng lượng". Nó chỉ ra rằng máy đo trọng lượng được sử dụng rộng rãi trong công nghệ và hơn hết là trong du hành vũ trụ. Chỉ họ có một cái tên lạ " gia tốc kế", I E. máy đo gia tốc. Rõ ràng là một trọng lượng trên một lò xo không thể đo bất kỳ gia tốc nào (Do đó, Viện sĩ Ishlinsky đã đề xuất tên gọi "newtonometers" cho các thiết bị này, tốt hơn nhưng không hoàn toàn). Nó không phải là đặc tính động học - xét cho cùng, giá trị sau là tương đối và phụ thuộc vào hệ quy chiếu và người quan sát, cụ thể là đặc tính của trạng thái cơ học của vật thể. Có một tên khác cho đồng hồ đo trọng lượng - tên này " trọng lượng”, Được sử dụng trong phép đo trọng lượng. Trong mọi trường hợp, nó tốt hơn cả gia tốc kế. Đồng thời, chúng tôi lưu ý rằng một người (và các động vật khác) có cơ quan giác quan - cơ quan giác quan thứ sáu - trong đó bao gồm một tập hợp toàn bộ các đồng hồ đo trọng lượng. Cơ quan giác quan này - bộ máy tiền đình - nằm trong tai trong của con người. Bản thân máy đo trọng lượng sinh lý có một số tên y học, nhưng chúng không có tên cơ học, bởi vì các nhà lý thuyết cơ học không có can đảm gọi những máy đo trọng lượng sinh lý bên trong là gia tốc, sẽ là quá làm đau tai của bạn.

Và mối liên hệ của cơ học tân quang học với cơ học Newton được thực hiện thông qua khái niệm sức mạnh. Nhưng bây giờ lực đã là một khái niệm phụ, phái sinh. Sức mạnh là một đại lượng vectơ tỷ lệ với tích của môđun trọng lượng và khối lượng cơ thể và phản đường với vectơ khối lượng.

Nơi đây m- trọng lượng, W- Véc tơ trọng lượng, F- vectơ lực. Một lần nữa, chúng ta nhớ lại rằng các lực chỉ là điện từ, không có lực hấp dẫn. Vì lực hỗ trợ hướng lên được tác dụng vào hòn đá, nên trọng lượng của các vật thể trên Trái đất sẽ hướng xuống dưới.

Từ đó, rõ ràng ngay lập tức rằng theo quan điểm của cơ học Newton, trọng lực là một lực riêng, tức là Tuy nhiên, lực trên một đơn vị khối lượng lại có hướng ngược lại với vectơ lực.

Và, cuối cùng, không chỉ là một định nghĩa về lực, mà còn là một tiên đề có ý nghĩa về cơ học bao gồm trong định luật thứ ba của Newton: phản lực bằng lực tác dụng, nhưng hướng theo hướng ngược lại.

Mối quan hệ giữa chuyển động và trạng thái cơ học trong hệ quy chiếu quán tính trong cơ học mới cho được sửa đổi bởi định luật thứ hai của Newton (tiên đề): gia tốc tỷ lệ với trọng lực, nhưng hướng của nó ngược với vectơ trọng lực.

w là gia tốc của vật trong hệ quy chiếu quán tính, W- tính sang trọng của nó. Chúng ta có được định luật cơ bản của cơ học ở một dạng rất đơn giản. Phương trình này không bao gồm bất kỳ đặc điểm bên trong, tồn tại của cơ thể. Rất quan trọng. Tất cả các vật thể đều chuyển động theo cùng một cách, nếu chúng ở cùng một trạng thái cơ học, từ một số hạt bụi đến lớp vỏ của cỡ nòng chính của thiết giáp hạm.

Vào một lần, Galileo, ném đá từ Tháp nghiêng Pisa, đi đến kết luận rằng tất cả các cơ thể đều rơi theo một cách giống nhau. Định luật cơ học mới mở rộng tuyên bố này thành: Tất cả các cơ thể chuyển động theo cùng một cách nếu chúng ở cùng một trạng thái cơ học.

Trong SI, đơn vị của khối lượng là N / kg. Đơn vị này trong trọng trường thường được gọi là Galileo, viết tắt là Ch. Lực hấp dẫn trên bề mặt Trái đất 9,81 Gl, trên bề mặt của Mặt trăng - 1,62 Gl, trong một tên lửa tại vị trí phóng khoảng 40 Gl, tại một lượt chiến đấu trong một máy bay chiến đấu lên đến 80 Gl, một tên lửa đạn đạo Topol-M khi cất cánh lên đến 120 Gl, trọng lượng của đạn pháo khi tăng tốc trong lỗ khoan có thể lên tới 100 kgl., trọng lực vi trọng lực trong trạm quỹ đạo là khoảng 1 nGl (nanoGalileo). Chúng tôi thấy mức độ cân nặng mà thực tiễn đang giải quyết khác nhau ở mức độ nào.

8. Trọng lượng

Cơ học mới bắt đầu tạo ra một ngành cơ khí mới - trọng lượng. Đây là khoa học về tình trạng cơ học. Nó sẽ tìm thấy ứng dụng của nó trong các khoa học và công nghệ ứng dụng khác nhau. Đó là vũ trụ, hàng không và y học biển, lý sinh, thú y, khoa học sức mạnh, y học thể thao, cơ học các môn thể thao, cơ học và thiết kế máy móc, thiết bị và các điểm tham quan công viên, v.v. Và trên hết, nó sẽ cung cấp cho tất cả các ngành khoa học và kỹ thuật này một thuật ngữ khoa học thống nhất thay vì một số “quá tải”, “tải trọng thấp” kỳ lạ, v.v. Trong cơ học mới, trọng lượng được gọi cùng vị trí với tĩnh trong cơ học Newton .

Vì vậy, chúng tôi đã xác định các khái niệm cơ bản của ngôn ngữ cơ học mới. Nếu một vật cơ học được coi là cơ bản, không thể phân chia được, thì nó được đặc trưng bởi một vectơ trọng lượng duy nhất, cũng như một lực duy nhất. Nếu chúng ta có một vật thể cơ học tổng hợp được gọi là vật thể, thì chúng ta có sự phân bố trọng lượng trên vật thể. Sự phân bố này có thể bằng phẳng, tức là tất cả các bộ phận của cơ thể có cùng trọng lượng. Nhưng nó cũng có thể khó khăn nếu cơ thể thực hiện các chuyển động của chính nó, ví dụ, các chuyển động quay hoặc ở trong một không gian không phải Galilê.

9. Mô tả trường hấp dẫn

Vì vậy, trường hấp dẫn là một vùng của không gian phi Galilê. Làm thế nào để mô tả không gian này?

Cơ học Newton có lực hấp dẫn. Do đó, lực hấp dẫn được mô tả bằng cường độ của trường, tức là phân bố của các lực hấp dẫn riêng, các lực tác dụng lên một đơn vị khối lượng.

Nhưng trong cơ học mới không có lực hấp dẫn, và lực hấp dẫn chỉ là một thuộc tính của không gian. Do đó, cách tiếp cận Newton là không phù hợp.

Trong cách tiếp cận lực hấp dẫn của Einstein, lực hấp dẫn là một đặc tính làm cong không gian. Độ cong này dẫn đến thực tế là lưới tọa độ (đường trắc địa), trong thuyết tương đối rộng bao gồm các đường chuyển động của ánh sáng, trở nên cong. Độ cong của không gian này quyết định trường hấp dẫn. Nhưng cả trong lĩnh vực du hành vũ trụ, cũng không phải trong cơ học thiên thể, và thậm chí trong cơ học sao và thiên hà, mô tả này thực tế là không thể áp dụng được. Độ cong của quỹ đạo ánh sáng là quá nhỏ trên các thang đo này và trường hấp dẫn thực tế cho thuyết tương đối rộng là quá nhỏ. Sử dụng thuyết tương đối rộng trong lĩnh vực hiện tượng hấp dẫn được sử dụng thực tế cũng giống như việc sử dụng thước dây mét để đo khoảng cách nguyên tử. Ngược lại, cách tiếp cận Newton dẫn đến các đặc điểm hấp dẫn đầy đủ trên quy mô của các nhà du hành vũ trụ hoặc cơ học thiên thể.

Vì vậy, chúng tôi đi đến kết luận: cách tiếp cận Newton mô tả tốt về trường hấp dẫn thực tế có ý nghĩa, nhưng nó dựa trên lực hấp dẫn mà chúng ta không có, cách tiếp cận Einsteinian dựa trên việc thay đổi các đặc tính của không gian, nhưng nó có hiệu quả. chỉ trong lĩnh vực trường hấp dẫn siêu trọng, không phải trong du hành vũ trụ, điều mà thực tế không gặp trong cơ học thiên thể. Anh ta có thể có một vị trí trong vũ trụ học, nhưng không phải trong lĩnh vực mô tả các chuyến bay đến quỹ đạo gần trái đất hoặc bên trong hệ mặt trời. Và cần phải tạo ra một mô tả về trường hấp dẫn có kích thước phù hợp với Newton, nhưng đồng thời để mô tả này dựa trên sự thay đổi các đặc tính của không gian, như trong cách tiếp cận Einsteinian.

Và nó chỉ ra nó có thể được thực hiện. Muốn vậy, chỉ cần sử dụng giá trị cơ bản của cơ học mới - trọng lượng.

Trong không gian Galilê có thể tạo ra một hệ quy chiếu quán tính trong đó các vật thể tự do chuyển động thẳng đều và tuyến tính hoặc ở trạng thái dừng. Do đó, trong không gian Galilê có thể tạo ra một môi trường cho các cơ thể nghỉ ngơi và không trọng lượng. Nhưng phương tiện này chỉ có thể là một hệ quy chiếu. Chỉ cần đánh dấu các vật thể không trọng lượng đang nghỉ ngơi này theo một cách nhất định, gán tọa độ cho chúng và sử dụng chúng để mô tả chuyển động của các vật thể.

Trong không gian phi Galilê, các vật thể tự do không thể chuyển động tương đối với nhau. Bất kỳ quần thể tự do nào sẽ bắt đầu lan rộng. Và nếu chúng ta muốn các vật thể trong trường hấp dẫn là bất động so với nhau, chúng phải được gắn chặt vào nhau bằng cách nào đó, tức là tác dụng vũ lực lên chúng. Và, một lần nữa, chúng không phải là lực hấp dẫn, mà là bản chất thông thường, điện hoặc từ.

Nhưng nếu chúng ta tác động lực lên các cơ thể, thì chúng đã không còn tự do và trở nên nặng nề. Và trong môi trường bất động này có sự phân bố trọng lượng. Chúng ta có thể sử dụng sự phân bố trọng lượng này như một đặc tính trường của trường hấp dẫn. Do đó, chính trường trọng lực trong môi trường đứng yên có thể trở thành một đặc trưng của trường hấp dẫn. Chúng ta cũng có thể gọi đây là phân phối trọng lượng cường độ trường hấp dẫn.

Dễ dàng nhận thấy rằng chúng ta đã đến với cùng một trường hấp dẫn Newton về mặt số học, đến lực cụ thể, chỉ là bây giờ nó đã được giải thích lại: không phải lực hấp dẫn riêng, mà là lực riêng của các lực không hấp dẫn, tức là. trọng lượng, trở thành cường độ của trường hấp dẫn. Nhưng các giá trị của cường độ trường hấp dẫn trong cả hai lý thuyết hoàn toàn trùng khớp.

Có vẻ như chúng ta đã đi đến cùng một điểm, và không có sự khác biệt trong mô tả thực tế về trường hấp dẫn. Nhưng không hẳn vậy. Thực tế là lực hấp dẫn là tuyệt đối, các lực tuyệt đối tác động giữa các vật hấp dẫn theo định luật vạn vật hấp dẫn. Bởi vì trường hấp dẫn là duy nhất và tuyệt đối. Chúng yêu cầu một hệ quy chiếu duy nhất và phân biệt, tức là Hệ quy chiếu Copernic. Nhưng trong cơ học mới, đây là sự phân bố trọng lượng trong một môi trường ảo cứng nhắc. Và những môi trường ảo như vậy có thể được giới thiệu trong không gian bao nhiêu tùy thích. Không có môi trường nào được chọn trước. Bạn có thể chọn các phần khác nhau làm các phần ban đầu, mà bạn có thể “đính kèm” các phần khác để tạo môi trường tọa độ. Từ trường hấp dẫn tuyệt đối, chúng ta đi đến trường hấp dẫn tương đối, đa biến. Vì vậy, chúng ta đã đi đến một thuyết tương đối rộng lớn hơn của lực hấp dẫn, hóa ra nó còn "tương đối hơn" so với những gì Einstein tưởng tượng.

Nhưng thuyết tương đối này hoàn toàn không phải là một mẹo lý thuyết cho một loại “hiệp phương sai tổng quát”. Nó thiết thực và cực kỳ quan trọng đối với du hành vũ trụ. Ví dụ, chúng ta có thể lấy tâm Trái đất làm vật thể ban đầu và xây dựng trường hấp dẫn trong hệ quy chiếu với tâm Trái đất cố định. Một phi hành gia trên quỹ đạo có thể lấy con tàu của mình làm vật thể ban đầu và xây dựng một hệ quy chiếu với bản thân là một điểm tham chiếu cố định và với sự phân bố tương ứng của các trọng lượng trong môi trường này, đó sẽ là trường hấp dẫn. nó vũ trụ trung tâm trường hấp dẫn sẽ khác biệt đáng kể so với trường địa tâm. Nhưng đây là một vấn đề kỹ thuật. Và trong một số trường hợp, phi hành gia sẽ thuận tiện hơn khi xem xét chuyển động của các vật thể trong hệ quy chiếu lấy tâm là vũ trụ. Và người mất trí ở trạm mặt trăng - trong hệ quy chiếu bán tâm, nhà thiên văn học trái đất - trong địa tâm (Ptolemaic), và đối với học sinh và sinh viên để hình dung cấu trúc của hệ mặt trời, sẽ rất hữu ích khi sử dụng hệ nhật tâm. Do đó, cơ học tân Optolemaic không bác bỏ Copernican, mà chỉ đặt nó ngang hàng với các hệ quy chiếu khác, kể cả Ptolemaic. Và câu hỏi về hệ thống nào là đúng, câu hỏi đã đổ rất nhiều máu và mọi người đi đến chỗ đứng, hóa ra là một câu hỏi không phải về tôn giáo hay ý thức hệ, mà là về chủ nghĩa thực dụng thuần túy. - hệ thống nào có lợi hơn trong một nhiệm vụ cụ thể, thì nên sử dụng hệ thống này. Cơ chế mới hợp nhất Ptolemy và Copernicus, Giordano Bruno và những tên đao phủ của hắn.

Đồng thời, chúng tôi ngay lập tức lưu ý rằng tất cả các hệ quy chiếu được liệt kê ở trên đều liên kết với các vật thể tự do, do đó tất cả chúng đều thuộc địa phương Galilean, tức là ở đầu của các hệ thống này không có trường hấp dẫn và cường độ trường bằng không. Nhưng việc sử dụng các sơ đồ và dữ kiện nhất định mà không có cơ sở lý thuyết của chúng thường dẫn đến sai sót và các kết quả bất lợi khác. Đó là lý do tại sao chứng minh lý thuyết của thực hành không gian là quan trọng.

10. Chuyển động của các vật thể trong trọng trường

Và bây giờ chúng ta có thể viết ra phương trình chuyển động của các vật thể tự do trong trường hấp dẫn. Phương trình này được viết rất đơn giản: w vật tự do (không trọng lượng) bằng cường độ trọng trường V:

Gia tốc rơi tự do trong trường của Trái Đất là bao nhiêu? Nó có giá trị bằng số bằng cường độ của trường hấp dẫn trên bề mặt Trái đất và hướng theo cùng một hướng. Chúng ta biết lực hấp dẫn trên bề mặt Trái đất, W= 9,81 Ch. Nhưng trọng lượng này đồng thời là cường độ của trường hấp dẫn trên bề mặt Trái đất, V = 9,81 Ch. Do đó, gia tốc rơi tự do bằng số bằng cường độ trường, nhưng tất nhiên, nó có các đơn vị đo khác - w \ u003d 9,81 m / s 2.

Và, cuối cùng, định luật tổng quát về chuyển động của một vật nặng trong trường hấp dẫn sẽ là: gia tốc của vật nặng trong trường hấp dẫn bằng cường độ trường trừ đi trọng lượng của nó, tức là

Chúng ta đã có được một sự tổng quát của Định luật II Newton. Anh ấy giải thích tất cả các sự kiện một cách hoàn hảo. Nếu vật đứng yên, gia tốc bằng không thì trong trọng trường trọng lượng bằng cường độ trường và ngược lại, cường độ trọng trường bằng trọng lượng vật đứng yên. Nếu không có trọng trường thì gia tốc bằng trọng lượng của vật, ngược dấu, còn nếu có trọng trường và vật tự do thì gia tốc của nó hướng dọc theo cường độ trường và có giá trị bằng số với nó. Giải thích rất đơn giản và trực quan về các chuyển động và trạng thái.

Chúng tôi lưu ý một lần nữa rằng không có đặc điểm bên trong, thích hợp (ví dụ, khối lượng) của cơ thể được bao gồm trong phương trình này. Tầm quan trọng của điều này đối với các tính toán điều hướng trong du hành vũ trụ và nói chung trong cơ học khó có thể được đánh giá quá cao. Đây là một phần mở rộng thậm chí còn lớn hơn của nguyên lý Galileo: tất cả các vật thể trong cùng một trường hấp dẫn và trong cùng một trạng thái cơ học đều chuyển động theo cùng một cách.

11. Hệ quy chiếu sóng hài

Nhưng ngay lập tức chúng ta lưu ý rằng phương trình này thu được không phải đối với một hệ quy chiếu tùy ý, mà chỉ dành cho các hệ quy chiếu đặc biệt, được gọi là điều hòa. Hệ quy chiếu sóng hài là hệ quy chiếu có quán tính ở vô cùng. Tất nhiên, hệ quy chiếu quán tính cũng là điều hòa. Nhưng hệ quy chiếu phi quán tính trong không gian Galilê đã không hài hòa. Không có hệ quy chiếu quán tính nào trong không gian ngoài Galilê, nhưng có những hệ quy chiếu quán tính bên ngoài vùng không phải Galilê, tức là ở vô cùng. Đây là các hệ quy chiếu hài. Nếu lực hấp dẫn bị "loại bỏ", thì chúng sẽ chuyển thành hệ quy chiếu quán tính. Ví dụ, hệ quy chiếu liên kết với Trái đất, hướng đến các ngôi sao ở xa, không quán tính do sự hiện diện của trường Trái đất, nhưng nó hài hòa. Do đó, vấn đề xây dựng hệ quy chiếu quán tính trên Trái đất được đưa ra chưa hoàn toàn chính xác. Đây là bài toán xây dựng hệ quy chiếu điều hòa. Nó rất quan trọng ngay cả trong cuộc sống hàng ngày, ví dụ, đối với hệ thống thông tin liên lạc di động và không gian và định vị không gian. Nó có thể được giải quyết bằng các ngôi sao ở xa, hoặc thông qua việc sử dụng các thiết bị ổn định bên trong, chẳng hạn như con quay hồi chuyển. Đây cũng là nhiệm vụ quan trọng nhất và thường xuyên của các nhà du hành vũ trụ.

Trên thực tế, các quy luật chuyển động không điều hòa, các hệ quy chiếu quay trở nên phức tạp hơn, nhưng chúng ta sẽ không dừng lại ở đó, vì nhiệm vụ của chúng ta không phải là xây dựng một cơ học hoàn toàn mới, mà chỉ để chứng minh sự cần thiết của nó và hình thành các khái niệm cơ bản đó và các định luật phân biệt nó với cơ học Copernicus Newton hiện tại. Và chúng tôi nhấn mạnh một lần nữa. Cơ học hiện tại không bị bác bỏ, nó tốt và đúng với phạm vi hiện tượng bên ngoài trường hấp dẫn hoặc trong trường hấp dẫn không đổi, tức là trong cơ học trên bề mặt Trái đất. Nhưng trong vũ trụ học, nơi có sự kết hợp phức tạp nhất của trường hấp dẫn thay đổi và các chuyển động khác nhau, nơi không phải đá chết và các thể vũ trụ, mà là một thực thể tư duy, một con người, trở thành đối tượng chuyển động, thì điều đó là không thỏa đáng.

12. Phương trình của trường hấp dẫn

Và bây giờ chúng ta có thể viết ra các phương trình của trường hấp dẫn (cầu trọng lượng). Phương trình này có dạng giống với phương trình trường trong cơ học Newton:

Nơi đây r là mật độ của vật chất.

Thoạt nhìn, đây là phương trình trường hấp dẫn Newton thông thường. Nhưng có sự tinh tế ở đây. Chúng như sau:

1. Phương trình trường trong cơ học Newton được viết ở tâm của hệ khối lượng, tức là trong hệ quy chiếu Copernicus. Trong cơ học của chúng ta, phương trình này đúng với bất kỳ hệ quy chiếu điều hòa nào. Những thứ kia. nó đúng đối với cả hệ Mặt trời, trong hệ quy chiếu của Trái đất và trong hệ quy chiếu của một tàu vũ trụ quỹ đạo hoặc liên hành tinh.

2. Từ toán học, người ta biết rằng để giải phương trình này, cần phải đặt các điều kiện biên hoặc điều kiện ban đầu. Trường điện từ yêu cầu thiết lập các điều kiện biên. Nhưng trường hấp dẫn yêu cầu thiết lập những cái ban đầu. Điều kiện biên giới - Các điều kiện bằng không ở vô cùng đối với hệ quy chiếu điều hòa được thỏa mãn tự động. Và các điều kiện ban đầu, tức là cường độ trường tại điểm gốc của hệ quy chiếu, tức là trọng lượng của vật thể ban đầu của hệ quy chiếu phải được cho trước. Và nếu gốc của hệ quy chiếu được liên kết với một vật thể tự do, thì hệ quy chiếu này là quán tính cục bộ và giá trị ban đầu của trường bằng không. V (0)=0.

3. Từ toán học, người ta cũng biết rằng để xác định trường vectơ, phép gán một phân kỳ. không đủ. Nó cũng cần thiết để đặt rôto của trường. Nếu chúng ta chấp nhận rằng trường hấp dẫn là thế năng, thì điều này có nghĩa là rôto của trường bằng 0 và khi đó hệ phương trình của trường hấp dẫn trong hệ quy chiếu điều hòa sẽ được viết là:

Do đó, hệ phương trình trường này mô tả trường hấp dẫn (trường trọng lượng) trong một hệ quy chiếu điều hòa. Đối với các hệ quy chiếu không điều hòa, sự phân bố của trường trọng lượng sẽ khác, nhưng chúng tôi sẽ không mở rộng về điều này.

13. Mở rộng lý thuyết hấp dẫn của Newton về lực hấp dẫn

Có một phần mở rộng của lý thuyết hấp dẫn? Ý của chúng tôi là cách tiêu chuẩn để mở rộng bằng cách thêm một số thành viên mới? Đúng. Để làm được điều này, nên đưa một số hạng khác 0 vào vế phải của phương trình thứ hai. Vì phương trình là vectơ trục, nên cũng cần giới thiệu một số đặc trưng vectơ trục của phương tiện ở bên phải. Có một điều như vậy? Có, đây là mật độ của mô-men xoắn nội tại (spin) S. Và có tính đến các kích thước, chúng ta có thể viết hệ phương trình của trường hấp dẫn này trong một hệ quy chiếu điều hòa dưới dạng:

Nơi đây một- một số hằng số không thứ nguyên vẫn chưa được xác định từ các quan sát.

Thêm thành viên này có nghĩa là gì? Điều này có nghĩa là trong vùng lân cận của vật thể quay có thêm một thành phần xoáy của trường hấp dẫn. Từ trường xoáy của một vật thể quay tương tự như từ trường của một lưỡng cực từ. Nó rơi ra rất nhanh, bằng khối bán kính. Và do đó nó có thể ảnh hưởng đến chuyển động chỉ trong vùng lân cận.

Trong vùng lân cận của Mặt trời là hành tinh Mercury. Sự mâu thuẫn của chuyển động của nó với các định luật Newton đã được ghi nhận từ lâu. Và nếu người ta tin rằng điều này được phản ánh trong lý thuyết hấp dẫn của Einstein, thì tại sao nó không thể được phản ánh trong lý thuyết hấp dẫn tân Newton hiện đại hóa? Một hiệu ứng khác có thể xảy ra liên quan đến ảnh hưởng của trường này lên con quay hồi chuyển dưới dạng thay đổi trục quay của nó. Và hiệu ứng này, rõ ràng, đã được phát hiện trong một thí nghiệm trên vệ tinh GP-B của Mỹ (tàu thăm dò hấp dẫn - B), ra mắt vào tháng 4 năm 2004.

Các biểu hiện khác của trường này cũng có thể xảy ra. Khi tính độ cong của ánh sáng khi nó đi gần đĩa Mặt Trời theo thuyết Newton (theo thuyết này, mọi vật cơ học đều chuyển động như nhau, chuyển động chỉ xác định theo điều kiện ban đầu), giá trị ra khác với cái được quan sát. Hoàn toàn có thể cho rằng điều này chính xác là do ảnh hưởng của trường xoáy của Mặt trời. Trường xoáy sẽ có ảnh hưởng đặc biệt mạnh đến chuyển động của vật chất khí và plasma trong lớp vỏ phía trên của Mặt trời. Rất có thể điều này sẽ đưa ra những cách tiếp cận mới đối với vật lý của Mặt trời và bầu khí quyển Mặt trời cũng như hoạt động của nó. Nói chung, chuyển động quay là một trong những yếu tố vật lý thiên văn quan trọng nhất. Và sự ra đời của thành phần xoáy của trường hấp dẫn có thể thay đổi rất nhiều ý tưởng của chúng ta về cấu trúc của thế giới siêu lớn. Nói một cách hình tượng, nếu thành phần tiềm năng của trường hấp dẫn đảm bảo sự ổn định của vũ trụ, thì xoáy một tạo cho nó động lực học. Nhưng chúng tôi quan sát thấy sự năng động đáng kinh ngạc trong không gian, thế giới lớn và thậm chí trên Trái đất.

14. Kết luận

Cơ học Newton-Copernic trong quá khứ (và hiện tại) không đáp ứng được các yêu cầu mà các nhà du hành vũ trụ hiện đại đặt ra trước lý thuyết cơ học. Nó không cung cấp một mô tả lý thuyết đầy đủ về trải nghiệm vũ trụ, và thường mâu thuẫn với nó. Chỉ có một cơ học phi Newton và phi Copernic mới giúp nó có thể mở ra những chân trời mới cho các nhà du hành vũ trụ và thậm chí rộng rãi hơn, cho cơ học và các ứng dụng thực tế của nó. Cơ học này dựa trên sự hiểu biết mới về lực hấp dẫn, lực hấp dẫn không có lực hấp dẫn, nhưng có thể có thành phần xoáy.

Lực hấp dẫn là lực bí ẩn nhất trong vũ trụ. Các nhà khoa học không biết cho đến khi kết thúc bản chất của nó. Chính cô ấy là người giữ cho các hành tinh của hệ mặt trời trên quỹ đạo. Nó là một lực xuất hiện giữa hai vật và phụ thuộc vào khối lượng và khoảng cách.

Lực hấp dẫn được gọi là lực hút hay lực hút. Với sự giúp đỡ của nó, hành tinh hoặc vật thể khác kéo các vật thể về trung tâm của nó. Lực hấp dẫn giữ các hành tinh quay quanh quỹ đạo xung quanh mặt trời.

Trọng lực làm gì khác?

Tại sao bạn lại tiếp đất khi bạn nhảy lên thay vì bay lên không gian? Tại sao khi bạn đánh rơi đồ vật lại rơi xuống? Câu trả lời là một lực hấp dẫn vô hình kéo các vật thể về phía nhau. Lực hấp dẫn của trái đất là thứ giữ bạn ở trên mặt đất và làm cho mọi thứ rơi xuống.

Mọi vật có khối lượng đều có lực hấp dẫn. Sức mạnh của trọng lực phụ thuộc vào hai yếu tố: khối lượng của các vật thể và khoảng cách giữa chúng. Nếu bạn nhặt một hòn đá và một sợi lông, thả chúng từ cùng độ cao thì cả hai vật sẽ rơi xuống đất. Một hòn đá nặng sẽ rơi nhanh hơn một chiếc lông vũ. Lông vũ sẽ vẫn lơ lửng trong không khí, vì nó nhẹ hơn. Các vật có khối lượng càng lớn thì lực hút càng lớn, lực hút càng yếu theo khoảng cách: các vật càng gần nhau thì lực hút của chúng càng mạnh.

Lực hấp dẫn trên Trái đất và trong vũ trụ

Trong suốt quá trình bay của máy bay, những người trong máy bay vẫn giữ nguyên vị trí và có thể di chuyển như thể ở trên mặt đất. Điều này xảy ra do đường bay. Có những máy bay được thiết kế đặc biệt, trong đó không có trọng lực ở một độ cao nhất định, không trọng lượng được hình thành. Máy bay thực hiện một động tác đặc biệt, khối lượng của các vật thể thay đổi, chúng bay lên không trung trong thời gian ngắn. Sau một vài giây, trọng trường được phục hồi.

Xét lực hấp dẫn trong không gian, nó lớn hơn hầu hết các hành tinh trên địa cầu. Nhìn chuyển động của các phi hành gia trong quá trình hạ cánh xuống các hành tinh là đủ. Nếu chúng ta đi bộ bình tĩnh trên mặt đất, thì ở đó các phi hành gia dường như bay lên không trung, nhưng không bay vào vũ trụ. Điều này có nghĩa là hành tinh này cũng có một lực hấp dẫn, chỉ khác một chút so với hành tinh Trái đất.

Lực hút của Mặt trời lớn đến mức nó chứa chín hành tinh, nhiều vệ tinh, tiểu hành tinh và hành tinh.

Lực hấp dẫn đóng một vai trò cốt yếu trong sự phát triển của vũ trụ. Nếu không có lực hấp dẫn, sẽ không có các ngôi sao, hành tinh, tiểu hành tinh, lỗ đen, thiên hà. Điều thú vị là các lỗ đen không thực sự được nhìn thấy. Các nhà khoa học xác định các dấu hiệu của một lỗ đen bằng mức độ sức mạnh của trường hấp dẫn trong một khu vực nhất định. Nếu nó rất mạnh với độ rung mạnh nhất, điều này cho thấy sự tồn tại của một lỗ đen.

Huyền thoại 1. Không có trọng lực trong không gian

Xem phim tài liệu về các phi hành gia, có vẻ như họ đang bay lơ lửng trên bề mặt các hành tinh. Điều này là do lực hấp dẫn trên các hành tinh khác thấp hơn trên Trái đất, vì vậy các phi hành gia đi bộ như thể đang lơ lửng trên không.

Huyền thoại 2. Tất cả các vật thể đến gần lỗ đen đều bị xé nát.

Các lỗ đen có một lực mạnh và hình thành các trường hấp dẫn mạnh mẽ. Một vật thể càng gần lỗ đen, lực thủy triều và sức hút càng trở nên mạnh mẽ. Sự phát triển thêm của các sự kiện phụ thuộc vào khối lượng của vật thể, kích thước của lỗ đen và khoảng cách giữa chúng. Một lỗ đen có khối lượng đối lập trực tiếp với kích thước của nó. Điều thú vị là, lỗ thủng càng lớn thì lực thủy triều càng yếu và ngược lại. Bằng cách này, không phải tất cả các vật thể đều bị xé toạc khi chúng đi vào trường của một lỗ đen.

Lầm tưởng 3. Vệ tinh nhân tạo có thể quay quanh Trái đất mãi mãi

Về mặt lý thuyết, người ta có thể nói như vậy, nếu không có ảnh hưởng của các yếu tố thứ cấp. Phần lớn phụ thuộc vào quỹ đạo. Ở quỹ đạo thấp, một vệ tinh sẽ không thể bay mãi mãi do sự hãm của khí quyển; ở quỹ đạo cao, nó có thể ở trạng thái không thay đổi trong một thời gian khá dài, nhưng ở đây lực hấp dẫn của các vật thể khác phát huy tác dụng.

Nếu chỉ có Trái đất tồn tại tất cả các hành tinh, vệ tinh sẽ bị hút vào đó và thực tế không thay đổi quỹ đạo chuyển động. Nhưng ở quỹ đạo cao, vật thể được bao quanh bởi nhiều hành tinh lớn nhỏ, mỗi trọng lực riêng của nó.

Trong trường hợp này, vệ tinh sẽ dần dần rời khỏi quỹ đạo của nó và chuyển động một cách ngẫu nhiên. Và, rất có thể sau một thời gian, nó sẽ rơi xuống bề mặt gần nhất hoặc chuyển sang quỹ đạo khác.

Một số sự thật

1. Ở một số góc của Trái đất, lực hấp dẫn yếu hơn trên toàn bộ hành tinh. Ví dụ, ở Canada, trong vùng Vịnh Hudson, trọng lực thấp hơn.
2. Khi các phi hành gia từ không gian quay trở lại hành tinh của chúng ta, ngay từ đầu họ rất khó thích ứng với lực hấp dẫn của địa cầu. Đôi khi phải mất vài tháng.
3. Các lỗ đen có lực hấp dẫn mạnh nhất trong số các vật thể không gian. Một lỗ đen có kích thước bằng một quả bóng có sức mạnh lớn hơn bất kỳ hành tinh nào.

Mặc dù các nghiên cứu liên tục về lực hấp dẫn, lực hấp dẫn vẫn chưa được khám phá. Điều này có nghĩa là kiến ​​thức khoa học vẫn còn hạn chế và nhân loại còn rất nhiều điều để học hỏi.

Lực hấp dẫn là nền tảng mà vũ trụ nằm trên đó. Nhờ lực hấp dẫn, Mặt trời không nổ, khí quyển không thoát ra ngoài không gian, con người và động vật di chuyển tự do trên bề mặt, cây cối đơm hoa kết trái.

Cơ học thiên thể và lý thuyết tương đối

Định luật vạn vật hấp dẫn được học từ lớp 8-9 trung học phổ thông. Học sinh siêng năng biết về quả táo nổi tiếng rơi trúng đầu của Isaac Newton vĩ đại và những khám phá sau đó. Trên thực tế, để đưa ra một định nghĩa rõ ràng về lực hấp dẫn khó hơn nhiều. Các nhà khoa học hiện đại tiếp tục thảo luận về cách các vật thể tương tác trong không gian vũ trụ và liệu phản trọng lực có tồn tại hay không. Rất khó để nghiên cứu hiện tượng này trong các phòng thí nghiệm trên cạn, do đó, có một số lý thuyết cơ bản về lực hấp dẫn:

Lực hấp dẫn Newton

Năm 1687, Newton đặt nền móng cho cơ học thiên thể, nghiên cứu chuyển động của các thiên thể trong không gian trống. Ông đã tính toán lực hút của mặt trăng trên trái đất. Theo công thức, lực này phụ thuộc trực tiếp vào khối lượng của chúng và khoảng cách giữa các vật.

F = (G m1 m2) / r2
Hằng số hấp dẫn G = 6,67 * 10-11

Phương trình này không hoàn toàn phù hợp khi phân tích một trường hấp dẫn mạnh hoặc lực hút của nhiều hơn hai vật thể.

Thuyết hấp dẫn của Einstein

Trong quá trình thực hiện các thí nghiệm khác nhau, các nhà khoa học đã đi đến kết luận rằng có một số sai sót trong công thức của Newton. Cơ sở của cơ học thiên thể là một lực tầm xa hoạt động tức thời bất kể khoảng cách, điều này không tương ứng với thuyết tương đối.

Theo lý thuyết của A. Einstein được phát triển vào đầu thế kỷ 20, thông tin không truyền nhanh hơn tốc độ ánh sáng trong chân không, do đó hiệu ứng hấp dẫn phát sinh do sự biến dạng không-thời gian. Một vật có khối lượng càng lớn thì độ cong mà vật nhẹ hơn lăn được càng lớn.

lực hấp dẫn lượng tử

Một lý thuyết gây tranh cãi và chưa được hình thành đầy đủ giải thích sự tương tác của các vật thể như một sự trao đổi của các hạt đặc biệt - graviton.

Vào đầu thế kỷ 21, các nhà khoa học đã tiến hành một số thí nghiệm quan trọng, bao gồm cả với sự trợ giúp của Máy va chạm Hadron, và phát triển lý thuyết về lực hấp dẫn lượng tử vòng lặp và lý thuyết dây.

Vũ trụ không có trọng lực

Các tiểu thuyết giả tưởng thường mô tả các biến dạng trọng trường khác nhau, các buồng chống trọng lực và tàu vũ trụ với trường hấp dẫn nhân tạo. Người đọc đôi khi thậm chí không nghĩ đến việc các âm mưu trong sách phi thực tế như thế nào và điều gì sẽ xảy ra nếu lực hấp dẫn giảm / tăng hoặc hoàn toàn biến mất.

1. Con người thích nghi với lực hấp dẫn của trái đất, vì vậy trong những điều kiện khác, con người sẽ phải thay đổi đáng kể. Không trọng lượng dẫn đến teo cơ, giảm số lượng tế bào hồng cầu và gián đoạn hoạt động của tất cả các hệ thống quan trọng của cơ thể, và với sự gia tăng trường hấp dẫn, con người chỉ đơn giản là không thể di chuyển.
2. Không khí và nước, thực vật và động vật, nhà cửa và ô tô sẽ bay vào không gian vũ trụ. Ngay cả khi mọi người cố gắng ở lại, họ sẽ nhanh chóng chết nếu không có oxy và thức ăn. Trọng lực thấp trên Mặt trăng là lý do chính dẫn đến việc không có bầu khí quyển trên đó, và theo đó là sự sống.
3. Hành tinh của chúng ta sẽ tan rã khi áp suất ở trung tâm Trái đất biến mất, tất cả các núi lửa hiện có phun trào và các mảng kiến ​​tạo bắt đầu phân tách.
4. Các ngôi sao sẽ phát nổ do áp suất mạnh và sự va chạm hỗn loạn của các hạt trong lõi.
5. Vũ trụ sẽ biến thành một cái hầm vô hình của các nguyên tử và phân tử không có khả năng kết hợp để tạo ra thứ gì đó hơn thế nữa.

May mắn thay cho nhân loại, sự tắt ngấm của lực hấp dẫn và những sự kiện khủng khiếp xảy ra sau đó sẽ không bao giờ xảy ra. Viễn cảnh đen tối chỉ đơn giản là chứng minh lực hấp dẫn quan trọng như thế nào. Cô ấy yếu hơn nhiều so với điện từ học, tương tác mạnh hay yếu, nhưng trên thực tế, nếu không có nó, thế giới của chúng ta sẽ không còn tồn tại.

Anh định treo cổ tôi theo luật nào?
- Và chúng tôi treo cổ tất cả mọi người theo một định luật - định luật vạn vật hấp dẫn.

Luật hấp dẫn

Hiện tượng hấp dẫn là định luật vạn vật hấp dẫn. Hai vật tác dụng vào nhau một lực tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng và tỉ lệ thuận với tích khối lượng của chúng.

Về mặt toán học, chúng ta có thể biểu diễn định luật tuyệt vời này bằng công thức

Lực hấp dẫn tác động trên những khoảng cách rộng lớn trong vũ trụ. Nhưng Newton cho rằng tất cả các vật thể đều bị hút lẫn nhau. Có đúng là hai vật bất kỳ hút nhau không? Chỉ cần tưởng tượng, người ta biết rằng Trái đất thu hút bạn ngồi trên một chiếc ghế. Nhưng bạn đã bao giờ nghĩ đến việc máy tính và chuột hút nhau chưa? Hay một cây bút chì và cây viết trên bàn? Trong trường hợp này, chúng ta thay khối lượng của bút, khối lượng của bút chì vào công thức, chia cho bình phương khoảng cách giữa chúng, có tính đến hằng số hấp dẫn, chúng ta thu được lực hút lẫn nhau của chúng. Tuy nhiên, nó sẽ chảy ra quá nhỏ (do khối lượng nhỏ của bút và bút chì) nên chúng ta không cảm nhận được sự hiện diện của nó. Một điều nữa là khi nói đến Trái đất và một chiếc ghế, hay Mặt trời và Trái đất. Khối lượng là đáng kể, có nghĩa là chúng ta đã có thể đánh giá tác dụng của lực.

Hãy nghĩ về gia tốc rơi tự do. Đây là sự vận hành của luật hấp dẫn. Dưới tác dụng của một lực, vật thể thay đổi tốc độ càng chậm, khối lượng càng lớn. Kết quả là tất cả các thiên thể đều rơi xuống Trái đất với cùng một gia tốc.

Đâu là nguyên nhân của sức mạnh độc nhất vô hình này? Đến nay, sự tồn tại của trường hấp dẫn đã được biết đến và chứng minh. Bạn có thể tìm hiểu thêm về bản chất của trường hấp dẫn trong tài liệu bổ sung về chủ đề.

Hãy nghĩ về lực hấp dẫn là gì. Nó đến từ đâu? Nó đại diện cho điều gì? Suy cho cùng, không thể có chuyện hành tinh nhìn vào Mặt trời, xem nó bị dời đi bao xa, tính bình phương nghịch đảo của khoảng cách có phù hợp với định luật này không?

Hướng của trọng lực

Có hai vật thể, giả sử vật thể A và B. Vật thể A hút vật thể B. Lực mà vật thể A tác dụng lên vật thể B và hướng về vật thể A. Tức là nó "lấy" vật thể B và kéo nó về phía chính nó . Thể B cũng "làm" điều tương tự với thể A.

Mọi cơ thể đều bị hút bởi trái đất. Trái đất "lấy" cơ thể và kéo nó về phía trung tâm của nó. Do đó, lực này sẽ luôn hướng thẳng đứng xuống dưới, và nó được tác dụng từ trọng tâm của cơ thể, nó được gọi là lực hấp dẫn.

Điều chính cần nhớ

Một số phương pháp thăm dò địa chất, dự báo thủy triều và gần đây là tính toán chuyển động của các vệ tinh nhân tạo và các trạm liên hành tinh. Tính toán sớm vị trí của các hành tinh.

Chúng ta có thể tự thiết lập một thí nghiệm như vậy và không đoán xem liệu các hành tinh, các vật thể có bị hút không?

Như một trải nghiệm trực tiếp đã thực hiện Cavendish (Henry Cavendish (1731-1810) - nhà vật lý và hóa học người Anh) sử dụng thiết bị được hiển thị trong hình. Ý tưởng là treo một thanh có hai quả bóng trên một sợi thạch anh rất mỏng và sau đó đưa hai quả cầu lớn bằng chì sang một bên của chúng. Lực hút của các quả bóng sẽ làm xoắn sợi chỉ hơi - nhẹ, bởi vì lực hút giữa các vật thể thông thường rất yếu. Với sự trợ giúp của một công cụ như vậy, Cavendish đã có thể đo trực tiếp lực, khoảng cách và độ lớn của cả hai khối lượng và do đó, xác định hằng số hấp dẫn G.

Khám phá độc đáo về hằng số hấp dẫn G, đặc trưng cho trường hấp dẫn trong không gian, giúp xác định khối lượng của Trái đất, Mặt trời và các thiên thể khác. Do đó, Cavendish gọi trải nghiệm của mình là "cân Trái đất."

Điều thú vị là các định luật vật lý khác nhau có một số đặc điểm chung. Hãy chuyển sang các định luật về điện (lực Coulomb). Lực điện cũng tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách, nhưng đã có giữa các điện tích, và ý nghĩ vô tình nảy sinh rằng mô hình này có một ý nghĩa sâu sắc. Cho đến nay, không ai có thể coi trọng lực và điện là hai biểu hiện khác nhau của cùng một bản chất.

Lực ở đây cũng thay đổi tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách, nhưng sự khác biệt về độ lớn của lực điện và lực hấp dẫn là nổi bật. Khi cố gắng thiết lập tính chất chung của lực hấp dẫn và điện, chúng ta nhận thấy lực điện vượt trội hơn lực hấp dẫn đến mức khó có thể tin rằng cả hai đều có cùng một nguồn. Làm thế nào bạn có thể nói rằng cái này mạnh hơn cái kia? Rốt cuộc, tất cả phụ thuộc vào khối lượng là gì và điện tích là gì. Tranh luận về tác động của lực hấp dẫn mạnh như thế nào, bạn không có quyền nói: "Hãy lấy một vật có khối lượng và kích thước như vậy," bởi vì bạn tự chọn nó. Nhưng nếu chúng ta lấy những gì mà chính Thiên nhiên cung cấp cho chúng ta (những con số và thước đo của chính nó, không liên quan gì đến inch, năm, thước đo của chúng ta), thì chúng ta có thể so sánh. Chúng ta sẽ lấy một hạt mang điện cơ bản, chẳng hạn như electron. Hai hạt cơ bản, hai electron, do điện tích đẩy nhau với một lực tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng và do trọng lực mà chúng lại hút nhau với một lực tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng khoảng cách.

Câu hỏi: Tỉ số của lực hấp dẫn và lực điện là gì? Lực hút có liên quan đến lực đẩy điện vì một là một số có 42 số không. Đây là điều vô cùng khó hiểu. Con số khổng lồ như vậy có thể đến từ đâu?

Con người đang tìm kiếm yếu tố rất lớn này trong các hiện tượng tự nhiên khác. Chúng đi qua tất cả các loại số lớn, và nếu bạn muốn một số lớn, tại sao không lấy, chẳng hạn như tỷ lệ đường kính của vũ trụ với đường kính của một proton - đáng ngạc nhiên, đây cũng là một con số có 42 số không. Và họ nói: có thể hệ số này bằng tỷ số giữa đường kính của proton với đường kính của vũ trụ? Đây là một suy nghĩ thú vị, nhưng khi vũ trụ dần mở rộng, hằng số của lực hấp dẫn cũng phải thay đổi. Mặc dù giả thuyết này vẫn chưa được bác bỏ, nhưng chúng tôi không có bất kỳ bằng chứng nào có lợi cho nó. Ngược lại, một số bằng chứng cho thấy hằng số trọng lực không thay đổi theo cách này. Con số khổng lồ này vẫn là một bí ẩn cho đến ngày nay.

Einstein đã phải sửa đổi định luật hấp dẫn cho phù hợp với nguyên lý của thuyết tương đối. Nguyên tắc đầu tiên của những nguyên tắc này nói rằng khoảng cách x không thể vượt qua ngay lập tức, trong khi theo lý thuyết của Newton, các lực tác động tức thời. Einstein đã phải thay đổi các định luật của Newton. Những thay đổi, sàng lọc này là rất nhỏ. Một trong số đó là điều này: vì ánh sáng có năng lượng, năng lượng tương đương với khối lượng, và tất cả các khối lượng đều thu hút, ánh sáng cũng thu hút và do đó, khi đi ngang qua Mặt trời, phải bị lệch hướng. Đây là cách nó thực sự xảy ra. Lực hấp dẫn cũng được sửa đổi một chút trong lý thuyết của Einstein. Nhưng sự thay đổi rất nhỏ này của định luật hấp dẫn cũng đủ để giải thích một số điểm bất thường rõ ràng trong chuyển động của Sao Thủy.

Các hiện tượng vật lý trong mô hình thu nhỏ chịu sự điều chỉnh của các quy luật khác với các hiện tượng trong thế giới quy mô lớn. Câu hỏi đặt ra: làm thế nào mà lực hấp dẫn lại thể hiện chính nó trong một thế giới có quy mô nhỏ? Lý thuyết lượng tử của lực hấp dẫn sẽ trả lời điều đó. Nhưng vẫn chưa có lý thuyết lượng tử về lực hấp dẫn. Con người vẫn chưa thành công trong việc tạo ra một lý thuyết về lực hấp dẫn hoàn toàn phù hợp với các nguyên lý cơ lượng tử và nguyên lý bất định.

Đối với câu hỏi "Quyền lực là gì?" vật lý học trả lời theo cách này: "Lực là thước đo sự tương tác của các cơ thể vật chất với nhau hoặc giữa các cơ thể với các đối tượng vật chất khác - trường vật chất." Tất cả các lực trong tự nhiên có thể được quy cho bốn loại tương tác cơ bản: mạnh, yếu, điện từ và hấp dẫn. Bài báo của chúng tôi nói về lực hấp dẫn là gì - thước đo cuối cùng và có lẽ là loại tương tác phổ biến nhất trong tự nhiên.

Hãy bắt đầu với lực hút của trái đất

Mọi người đang sống đều biết rằng có một lực kéo vật xuống đất. Nó thường được gọi là lực hấp dẫn, lực hấp dẫn, hoặc lực hút trên mặt đất. Do sự hiện diện của nó, một người có các khái niệm "lên" và "xuống", xác định hướng chuyển động hoặc vị trí của một thứ gì đó so với bề mặt trái đất. Vì vậy, trong một trường hợp cụ thể, trên bề mặt trái đất hoặc gần nó, các lực hấp dẫn tự biểu hiện, hút các vật có khối lượng lại với nhau, biểu hiện hành động của chúng ở bất kỳ, cả nhỏ nhất và rất lớn, ngay cả theo tiêu chuẩn vũ trụ, khoảng cách.

Lực hấp dẫn và định luật thứ ba của Newton

Như bạn đã biết, bất kỳ lực nào, nếu nó được coi là thước đo tương tác của các cơ thể vật chất, luôn được tác dụng lên một trong số chúng. Vì vậy, trong tương tác hấp dẫn của các vật thể với nhau, mỗi vật thể đều chịu các loại lực hấp dẫn do ảnh hưởng của mỗi vật thể gây ra. Nếu chỉ có hai vật thể (người ta cho rằng có thể bỏ qua hành động của tất cả những vật thể khác), thì mỗi vật thể, theo định luật thứ ba của Newton, sẽ hút một vật thể khác với cùng một lực. Do đó, Mặt trăng và Trái đất hút nhau, dẫn đến sự suy giảm và dòng chảy của biển trên trái đất.

Mỗi hành tinh trong hệ mặt trời chịu một số lực hút từ Mặt trời và các hành tinh khác cùng một lúc. Tất nhiên, lực hấp dẫn của Mặt trời quyết định hình dạng và kích thước quỹ đạo của nó, nhưng các nhà thiên văn học cũng tính đến ảnh hưởng của các thiên thể khác trong tính toán quỹ đạo của chúng.

Vật gì sẽ rơi xuống đất nhanh hơn từ độ cao?

Đặc điểm chính của lực này là tất cả các vật thể rơi xuống đất với tốc độ như nhau, không phụ thuộc vào khối lượng của chúng. Một lần, cho đến thế kỷ 16, người ta tin rằng điều ngược lại - vật nặng hơn sẽ rơi nhanh hơn vật nhẹ. Để xóa tan quan niệm sai lầm này, Galileo Galilei đã phải thực hiện thí nghiệm nổi tiếng của mình là thả đồng thời hai viên đạn thần công có trọng lượng khác nhau từ Tháp nghiêng Pisa. Trái với dự đoán của những người chứng kiến ​​thí nghiệm, cả hai hạt nhân đều lên đến bề mặt cùng một lúc. Ngày nay, mọi học sinh đều biết rằng điều này xảy ra do trọng lực tạo cho bất kỳ vật thể nào cùng một gia tốc rơi tự do g = 9,81 m / s 2, bất kể khối lượng m của vật này là bao nhiêu, và giá trị của nó, theo định luật II Newton, là F = mg.

Lực hấp dẫn trên Mặt Trăng và trên các hành tinh khác có giá trị khác nhau của gia tốc này. Tuy nhiên, bản chất của tác dụng của trọng lực lên chúng là như nhau.

Trọng lực và trọng lượng cơ thể

Nếu lực đầu tiên được tác dụng trực tiếp vào cơ thể, thì lực thứ hai sẽ tác dụng lên giá đỡ hoặc hệ thống treo của nó. Trong tình huống này, lực đàn hồi luôn tác dụng lên vật thể từ phía của giá đỡ và hệ thống treo. Lực hấp dẫn tác dụng lên các vật giống nhau đối với chúng.

Hãy tưởng tượng một quả nặng lơ lửng trên mặt đất trên một lò xo. Tác dụng lên nó hai lực: lực đàn hồi của lò xo bị dãn và trọng lực. Theo định luật 3 Newton, tải trọng tác dụng lên lò xo một lực bằng và ngược chiều với lực đàn hồi. Sức mạnh này sẽ là trọng lượng của nó. Đối với tải trọng 1 kg, trọng lượng là P \ u003d 1 kg ∙ 9,81 m / s 2 \ u003d 9,81 N (newton).

Lực hấp dẫn: định nghĩa

Lý thuyết định lượng đầu tiên của lực hấp dẫn, dựa trên những quan sát về chuyển động của các hành tinh, được Isaac Newton đưa ra vào năm 1687 trong cuốn Nguyên lý Triết học Tự nhiên nổi tiếng của ông. Ông viết rằng lực hấp dẫn tác động lên Mặt trời và các hành tinh phụ thuộc vào lượng vật chất mà chúng chứa. Chúng truyền qua một khoảng cách xa và luôn giảm khi nghịch đảo của bình phương khoảng cách. Làm thế nào có thể tính được các lực hấp dẫn này? Công thức hợp lực F giữa hai vật có khối lượng m 1 và m 2 đặt cách nhau một khoảng r là:

• F \ u003d Gm 1 m 2 / r 2,
  trong đó G là hằng số tỉ lệ, hằng số hấp dẫn.

Cơ chế vật lý của lực hấp dẫn

Newton không hoàn toàn hài lòng với lý thuyết của mình, vì nó liên quan đến sự tương tác giữa các vật thể hấp dẫn ở một khoảng cách xa. Bản thân người Anh vĩ đại tin chắc rằng phải có một tác nhân vật lý nào đó chịu trách nhiệm chuyển hoạt động của cơ thể này sang cơ thể khác, điều mà ông đã nói khá rõ ràng trong một bức thư của mình. Nhưng thời điểm xuất hiện khái niệm trường hấp dẫn, trường hấp dẫn bao trùm khắp không gian, chỉ đến sau bốn thế kỷ. Ngày nay, nói về lực hấp dẫn, chúng ta có thể nói về sự tương tác của bất kỳ thiên thể (vũ trụ) nào với trường hấp dẫn của các thiên thể khác, thước đo đó là lực hấp dẫn phát sinh giữa mỗi cặp thiên thể. Định luật vạn vật hấp dẫn do Newton xây dựng ở dạng trên vẫn đúng và được nhiều dữ kiện khẳng định.

Lý thuyết trọng lực và thiên văn học

Nó đã được áp dụng rất thành công để giải quyết các vấn đề trong cơ học thiên thể trong thế kỷ 18 và đầu thế kỷ 19. Ví dụ, các nhà toán học D. Adams và W. Le Verrier, khi phân tích sự vi phạm quỹ đạo của Sao Thiên Vương, cho rằng lực hấp dẫn tương tác với một hành tinh vẫn chưa được biết đến sẽ tác động lên nó. Họ chỉ ra vị trí được cho là của nó, và ngay sau đó nhà thiên văn I. Galle đã phát hiện ra Sao Hải Vương ở đó.

Tuy nhiên, có một vấn đề. Le Verrier đã tính toán vào năm 1845 rằng quỹ đạo của sao Thủy đi trước 35 "" mỗi thế kỷ, trái ngược với giá trị 0 của tuế sai này thu được từ lý thuyết của Newton. Các phép đo sau đó cho giá trị chính xác hơn là 43 "". (Tuế sai quan sát được thực sự là 570 "" / thế kỷ, nhưng một phép tính tỉ mỉ để trừ ảnh hưởng từ tất cả các hành tinh khác ra giá trị là 43 "".)

Mãi đến năm 1915, Albert Einstein mới có thể giải thích sự mâu thuẫn này về lý thuyết hấp dẫn của mình. Hóa ra là Mặt trời khổng lồ, giống như bất kỳ vật thể khổng lồ nào khác, uốn cong không-thời gian trong vùng lân cận của nó. Những tác động này gây ra sự sai lệch trong quỹ đạo của các hành tinh, nhưng sao Thủy, là hành tinh nhỏ nhất và gần nhất với ngôi sao của chúng ta, chúng biểu hiện mạnh mẽ nhất.

Khối lượng quán tính và hấp dẫn

Như đã nói ở trên, Galileo là người đầu tiên quan sát thấy các vật thể rơi xuống đất với cùng tốc độ, bất kể khối lượng của chúng là bao nhiêu. Trong các công thức của Newton, khái niệm khối lượng xuất phát từ hai phương trình khác nhau. Định luật thứ hai của ông nói rằng lực F tác dụng lên một vật có khối lượng m tạo ra một gia tốc theo phương trình F = ma.

Tuy nhiên, lực hấp dẫn F tác dụng lên một vật thỏa mãn công thức F = mg, trong đó g phụ thuộc vào một vật thể khác tương tác với vật thể đang được xem xét (của trái đất, thường là khi chúng ta nói về lực hấp dẫn). Trong cả hai phương trình, m là hệ số tỷ lệ thuận, nhưng trong trường hợp thứ nhất, nó là khối lượng quán tính, và trong trường hợp thứ hai, nó là lực hấp dẫn, và không có lý do rõ ràng rằng chúng phải giống nhau đối với bất kỳ vật thể vật chất nào.

Tuy nhiên, tất cả các thí nghiệm đều cho thấy điều này thực sự đúng như vậy.

Thuyết hấp dẫn của Einstein

Ông lấy thực tế về sự bình đẳng của khối lượng quán tính và hấp dẫn làm điểm xuất phát cho lý thuyết của mình. Ông đã có thể xây dựng các phương trình của trường hấp dẫn, các phương trình nổi tiếng của Einstein, và với sự giúp đỡ của chúng để tính toán giá trị chính xác của tuế sai quỹ đạo của Sao Thủy. Chúng cũng đưa ra một giá trị đo được về độ lệch của các tia sáng đi qua gần Mặt trời, và chắc chắn rằng các kết quả chính xác về lực hấp dẫn vĩ mô sẽ theo từ chúng. Lý thuyết hấp dẫn của Einstein, hay thuyết tương đối rộng (GR) như ông đã gọi, là một trong những thành tựu vĩ đại nhất của khoa học hiện đại.

Lực hấp dẫn là gia tốc?

Nếu bạn không thể phân biệt giữa khối lượng quán tính và khối lượng hấp dẫn, thì bạn không thể phân biệt giữa trọng lực và gia tốc. Thay vào đó, một thí nghiệm trong trường hấp dẫn có thể được thực hiện trong một thang máy chuyển động nhanh khi không có trọng lực. Khi một phi hành gia trong tên lửa tăng tốc, di chuyển khỏi trái đất, anh ta phải chịu một lực hấp dẫn lớn hơn trái đất vài lần, và phần lớn lực hấp dẫn đó đến từ gia tốc.

Nếu không ai có thể phân biệt trọng lực với gia tốc, thì trọng lực trước đây luôn có thể được tái tạo bằng gia tốc. Một hệ thống trong đó gia tốc thay thế trọng lực được gọi là quán tính. Do đó, Mặt Trăng ở quỹ đạo gần Trái Đất cũng có thể được coi là một hệ quán tính. Tuy nhiên, hệ thống này sẽ khác nhau tùy từng điểm khi trường hấp dẫn thay đổi. (Trong ví dụ về Mặt Trăng, trường hấp dẫn thay đổi hướng từ điểm này sang điểm khác.) Nguyên tắc mà người ta luôn có thể tìm thấy một hệ quy chiếu quán tính tại bất kỳ điểm nào trong không gian và thời gian trong đó vật lý tuân theo các định luật khi không có lực hấp dẫn được gọi là nguyên lý của sự tương đương.

Lực hấp dẫn như một biểu hiện của các tính chất hình học của không-thời gian

Thực tế là lực hấp dẫn có thể được xem như gia tốc trong các hệ tọa độ quán tính khác nhau giữa các điểm có nghĩa là lực hấp dẫn là một khái niệm hình học.

Chúng ta nói rằng không-thời gian là đường cong. Xét một quả bóng trên một mặt phẳng. Nó sẽ nghỉ hoặc nếu không có ma sát thì chuyển động thẳng đều khi không có bất kỳ lực nào tác dụng lên nó. Nếu bề mặt cong, quả bóng sẽ tăng tốc và chuyển động đến điểm thấp nhất, đi theo đường ngắn nhất. Tương tự, lý thuyết của Einstein nói rằng không-thời gian bốn chiều là đường cong, và vật thể chuyển động trong không gian cong này dọc theo một đường trắc địa, tương ứng với đường ngắn nhất. Do đó, trường hấp dẫn và các lực hấp dẫn tác dụng trong nó lên các vật thể là các đại lượng hình học phụ thuộc vào các tính chất của không-thời gian, những đại lượng này thay đổi mạnh mẽ nhất gần các vật thể có khối lượng lớn.