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).