Гравитация

Почему Луна вращается вокруг Земли и не падает на нее? Почему Земля вращается вокруг Солнца и никуда от него не улетает? Ответ на эти и подобные вопросы дали два великих ученых — Исаак Ньютон и Альберт Эйнштейн. Именно они ввели понятие «гравитация» (от лат. gravitas — «тяжесть»). Гравитация — это сила взаимодействия между всеми материальными телами, она играет важнейшую роль во Вселенной. Гравитация описывается теорией тяготения Ньютона и общей теорией относительности Эйнштейна.

 

Создатель физики

Исаак Ньютон (1642-1727) — великий английский физик, математик, механик и астроном, один из создателей физики. Автор закона всемирного тяготения, математические формулы которого описывают принцип взаимодействия тел. Кроме того, Исаак Ньютон вывел три закона, ставших основой современной физики, в том числе закон инерции.

 

Исаак Ньютон (1642-1727)

 

Яблоко и всемирное тяготение

Согласно общеизвестной легенде, закон тяготения Ньютон открыл, наблюдая падение яблока. Ученый задумался: почему оно упало перпендикулярно на землю, а не, например, улетело в космос? И понял, что яблоко было притянуто планетой Земля и устремилось по направлению к ее центру. Потомок той самой «яблони Ньютона» — весьма почитаемое памятное место в саду института Кембриджа, в котором Ньютон обучался и преподавал.

 

«Лунки» вместо полей

Величайший физик-теоретик современной науки Альберт Эйнштейн (1879—1955) известен как автор общей теории относительности, которая описывает законы существования Вселенной. Альберт Эйнштейн доказал, что гравитация возникает при деформации пространства и времени массой тела. Если представить себе пространство и время в виде плоской поверхности (1),то массивные тела типа Земли (2) или Солнца (3) образуют в них «лунки». Причем чем тяжелее тело, тем больше «лунка», то есть сильнее искажение.

 

Возникновение гравитации: деформации пространства и времени

 

Балансируя на краю «лунки»

Общая теория относительности Эйнштейна рассматривает взаимодействие космических тел как результат работы сил гравитации и инерции. Малое тело вращается вокруг большого как раз по краю гравитационной «лунки». При этом действует инерция малого тела: если оно набрало необходимую скорость, то останется на кромке «лунки». Если скорость будет выше — малое тело улетит прочь от большого, если ниже — «свалится» в «лунку».

 

Общая теория относительности Эйнштейна

 

Балансируя на вертикальной стене

Инерция—свойство тела сохранять скорость своего движения, когда на него не действуют никакие силы. Именно инерция позволяет не падать мотоциклисту, едущему по вертикально стоящей стене круглого ринга.

 

Вселенная Ньютона и Эйнштейна

Все объекты Вселенной взаимодействуют по законам Ньютона и Эйнштейна. Спутники вращаются вокруг своих планет по краям «лунок» под действием силы инерции. По этому же закону планеты вращаются вокруг звезд, а звезды спиральных галактик — вокруг галактических центров (черных дыр).