A gravidade não é de forma alguma a “Lei da Gravitação Universal”. O significado da palavra gravidade
Orff. gravidade, -eu Dicionário ortográfico de Lopatin
Decidi, com o melhor de minha capacidade, me aprofundar na iluminação com mais detalhes. património científico Acadêmico Nikolai Viktorovich Levashov, porque vejo que suas obras hoje ainda não são tão procuradas como deveriam ser em uma sociedade de pessoas verdadeiramente livres e razoáveis. As pessoas ainda estão não entendo o valor e a importância dos seus livros e artigos, porque não percebem o grau de engano em que temos vivido nos últimos séculos; não entendemos que as informações sobre a natureza, que consideramos familiares e, portanto, verdadeiras, são 100% falso; e foram-nos impostas deliberadamente para esconder a verdade e impedir-nos de evoluir na direção certa...
Lei da gravidade
Por que precisamos lidar com essa gravidade? Não há mais alguma coisa que sabemos sobre ela? Vamos! Já sabemos muito sobre a gravidade! Por exemplo, a Wikipédia gentilmente nos diz que « Gravidade (atração, mundialmente, gravidade) (do latim gravitas - “gravidade”) - a interação universal fundamental entre todos os corpos materiais. Na aproximação de baixas velocidades e interação gravitacional fraca, é descrito pela teoria da gravidade de Newton, no caso geral é descrito pela teoria geral da relatividade de Einstein...” Aqueles. Simplificando, esta conversa na Internet diz que a gravidade é a interação entre todos os corpos materiais e, de forma ainda mais simples - atração mutua corpos materiais entre si.
Devemos a aparência de tal opinião ao camarada. Isaac Newton, a quem se atribui a descoberta em 1687 "A Lei da Gravitação Universal", segundo o qual todos os corpos são supostamente atraídos uns pelos outros em proporção às suas massas e inversamente proporcionais ao quadrado da distância entre eles. A boa notícia é que camarada. Isaac Newton é descrito na Pedia como um cientista altamente educado, ao contrário do camarada. , a quem se atribui a descoberta eletricidade…
É interessante observar a dimensão da “Força de Atração” ou “Força da Gravidade”, que segue do Camarada. Isaac Newton, tendo a seguinte forma: F =m 1 *m 2 /R2
O numerador é o produto das massas de dois corpos. Isto dá a dimensão “quilogramas quadrados” - kg 2. O denominador é “distância” ao quadrado, ou seja, metros quadrados - m 2. Mas a força não se mede de forma estranha kg 2 /m 2, e não menos estranho kg*m/s 2! Acontece que é uma inconsistência. Para removê-lo, os “cientistas” criaram um coeficiente, o chamado. "constante gravitacional" G , igual a aproximadamente 6,67545×10 −11 m³/(kg s²). Se multiplicarmos tudo agora, obteremos a dimensão correta da “Gravidade” em kg*m/s 2, e esse abracadabra é chamado em física "Newton", ou seja a força na física de hoje é medida em "".
eu imagino o que significado físico tem um coeficiente G , para algo que reduz o resultado em 600 bilhões de vezes? Nenhum! Os “cientistas” chamavam-no de “coeficiente de proporcionalidade”. E eles o apresentaram para ajuste dimensões e resultados adequados ao que há de mais desejável! Este é o tipo de ciência que temos hoje... É importante destacar que, para confundir os cientistas e esconder contradições, os sistemas de medição da física foram alterados diversas vezes - os chamados. "sistemas de unidades". Aqui estão os nomes de alguns deles, que se substituíram conforme surgiu a necessidade de criar novas camuflagens: MTS, MKGSS, SGS, SI...
Seria interessante perguntar ao camarada. Isaque: um como ele adivinhou que existe um processo natural de atração de corpos uns para os outros? Como ele adivinhou, que a “Força de atração” é proporcional justamente ao produto das massas de dois corpos, e não à sua soma ou diferença? Como ele compreendeu com tanto sucesso que esta Força é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre os corpos, e não ao cubo, à duplicação ou à potência fracionária? Onde no camarada essas suposições inexplicáveis surgiram há 350 anos? Afinal, ele não realizou nenhum experimento nessa área! E, se você acredita na versão tradicional da história, naquela época até os governantes ainda não eram completamente corretos, mas aqui está uma visão tão inexplicável e simplesmente fantástica! Onde?
Sim do nada! Camarada Isaac não tinha ideia de nada parecido e não investigou nada parecido e não abriu. Por que? Porque na realidade o processo físico " atração telefone" um para o outro não existe, e, portanto, não existe nenhuma Lei que descreva esse processo (isso será comprovado de forma convincente a seguir)! Na realidade, camarada Newton em nosso inarticulado, simplesmente atribuído a descoberta da lei da “Gravidade Universal”, atribuindo-lhe simultaneamente o título de “um dos criadores da física clássica”; da mesma forma que antes atribuíam ao camarada. bem Franklin, que tinha 2 aulas Educação. Na “Europa Medieval” não era assim: havia uma grande tensão não só com as ciências, mas simplesmente com a vida...
Mas, felizmente para nós, no final do século passado, o cientista russo Nikolai Levashov escreveu vários livros nos quais deu o “alfabeto e gramática” conhecimento não distorcido; devolveu aos terráqueos o paradigma científico anteriormente destruído, com a ajuda do qual facilmente explicado quase todos os mistérios “insolúveis” da natureza terrena; explicou os fundamentos da estrutura do Universo; mostrou sob quais condições em todos os planetas em que aparecem as condições necessárias e suficientes, Vida- viver importa. Explicou que tipo de matéria pode ser considerada viva e o que significado físico processo natural chamado vida" Ele explicou ainda quando e sob quais condições a “matéria viva” adquire Inteligência, ou seja percebe sua existência - torna-se inteligente. Nikolai Viktorovich Levashov transmitiu muito às pessoas em seus livros e filmes conhecimento não distorcido. Entre outras coisas, ele explicou o que "gravidade", de onde vem, como funciona, qual é o seu significado físico real. Acima de tudo, isso está escrito em livros e. Agora vamos dar uma olhada na “Lei da Gravitação Universal”...
A “lei da gravitação universal” é uma ficção!
Por que critico a física com tanta ousadia e confiança, a “descoberta” do camarada? Isaac Newton e a própria “grande” “Lei da Gravitação Universal”? Sim, porque esta “Lei” é uma ficção! Decepção! Ficção! Uma fraude em escala global para levar a ciência terrestre a um beco sem saída! A mesma fraude com os mesmos objetivos da notória “Teoria da Relatividade” do camarada. Einstein.
Prova? Por favor, aqui estão eles: muito precisos, rigorosos e convincentes. Eles foram perfeitamente descritos pelo autor O.Kh. Derevensky em seu maravilhoso artigo. Devido ao facto do artigo ser bastante extenso, darei aqui uma versão muito breve de algumas provas da falsidade da “Lei da Gravitação Universal”, e os cidadãos interessados nos detalhes lerão eles próprios o resto.
1. Em nosso Solar sistema Apenas os planetas e a Lua, um satélite da Terra, têm gravidade. Os satélites dos outros planetas, e são mais de seis dúzias, não têm gravidade! Esta informação é totalmente aberta, mas não divulgada pelos “científicos”, porque é inexplicável do ponto de vista da sua “ciência”. Aqueles. b Ó A maioria dos objetos do nosso sistema solar não tem gravidade - eles não se atraem! E isso refuta completamente a “Lei da Gravitação Universal”.
2. A experiência de Henry Cavendish a atração de lingotes massivos entre si é considerada uma evidência irrefutável da presença de atração entre corpos. Contudo, apesar da sua simplicidade, esta experiência não foi reproduzida abertamente em lado nenhum. Aparentemente, porque não dá o efeito que algumas pessoas anunciaram. Aqueles. Hoje, com possibilidade de verificação rigorosa, a experiência não mostra nenhuma atração entre os corpos!
3. Lançamento de um satélite artificial em órbita em torno de um asteroide. Meados de fevereiro 2000 Americanos enviaram uma sonda espacial APROXIMAR perto o suficiente do asteroide Eros, nivelou a velocidade e começou a esperar que a sonda fosse capturada pela gravidade de Eros, ou seja, quando o satélite é suavemente atraído pela gravidade do asteróide.
Mas por algum motivo o primeiro encontro não correu bem. A segunda tentativa e subsequentes de se render a Eros tiveram exatamente o mesmo efeito: Eros não queria atrair a sonda americana APROXIMAR, e sem suporte adicional do motor, a sonda não ficou perto de Eros . Esta data cósmica terminou em nada. Aqueles. sem atração entre sonda e terra 805 kg e um asteróide pesando mais de 6 trilhões toneladas não foram encontradas.
Aqui não podemos deixar de notar a inexplicável tenacidade dos americanos da NASA, porque o cientista russo Nikolai Levashov, morando na época nos EUA, que então considerava um país completamente normal, escreveu, traduziu para o inglês e publicou em 1994 ano, seu famoso livro, no qual explicava “nos dedos” tudo o que os especialistas da NASA precisavam saber para sua sonda APROXIMAR não permaneceu como um pedaço de ferro inútil no espaço, mas trouxe pelo menos algum benefício para a sociedade. Mas, aparentemente, a presunção exorbitante pregou uma peça aos “cientistas” de lá.
4. Próxima tentativa decidiu repetir o experimento erótico com um asteróide japonês. Eles escolheram um asteróide chamado Itokawa e o enviaram em 9 de maio 2003 ano, uma sonda chamada (“Falcon”) foi adicionada a ele. Em setembro 2005 ano, a sonda aproximou-se do asteróide a uma distância de 20 km.
Levando em conta a experiência dos “americanos burros”, os espertos japoneses equiparam sua sonda com diversos motores e um sistema autônomo de navegação de curto alcance com telêmetros a laser, para que pudesse se aproximar do asteróide e contorná-lo automaticamente, sem a participação de operadores terrestres. “O primeiro número deste programa acabou sendo uma comédia com o pouso de um pequeno robô de pesquisa na superfície de um asteróide. A sonda desceu até a altura calculada e derrubou cuidadosamente o robô, que deveria cair lenta e suavemente na superfície. Mas... ele não caiu. Lento e suave ele foi levado embora em algum lugar longe do asteróide. Lá ele desapareceu sem deixar vestígios... O próximo número do programa acabou sendo, novamente, um truque de comédia com um pouso de curta duração de uma sonda na superfície “para coletar uma amostra do solo”. Tornou-se cômico porque, para garantir o melhor desempenho dos telêmetros a laser, uma bola reflexiva foi lançada na superfície do asteróide. Também não havia motores nesta bola e... em suma, a bola não estava no lugar certo... Portanto, não se sabe se o "Falcão" japonês pousou em Itokawa e o que ele fez quando se sentou. para a ciência..." Conclusão: o milagre japonês que Hayabusa não fez foi capaz de descobrir sem atração entre o terra da sonda 510 kg e uma massa de asteroide 35 000 toneladas
Separadamente, gostaria de observar que uma explicação abrangente da natureza da gravidade feita pelo cientista russo Nikolai Levashov deu em seu livro, que publicou pela primeira vez em 2002 ano - quase um ano e meio antes do lançamento do Falcon japonês. E, apesar disso, os “cientistas” japoneses seguiram exatamente os passos de seus colegas americanos e repetiram cuidadosamente todos os seus erros, inclusive o pouso. Esta é uma continuidade tão interessante de “pensamento científico”...
5. De onde vêm as marés? Um fenômeno muito interessante descrito na literatura, para dizer o mínimo, não é totalmente correto. “...Existem livros sobre física, onde está escrito o que deveriam ser - de acordo com a “lei da gravitação universal”. Também há tutoriais sobre oceanografia, onde está escrito o que são, as marés, Na verdade.
Se a lei da gravitação universal opera aqui, e a água do oceano é atraída, entre outras coisas, pelo Sol e pela Lua, então os padrões “físicos” e “oceanográficos” das marés deveriam coincidir. Então eles combinam ou não? Acontece que dizer que eles não coincidem é não dizer nada. Porque as imagens “físicas” e “oceanográficas” não têm qualquer relação entre si nada em comum... A imagem real dos fenômenos das marés difere tanto da teórica - tanto qualitativa quanto quantitativamente - que com base em tal teoria pode-se pré-calcular as marés impossível. Sim, ninguém está tentando fazer isso. Afinal, não é louco. É assim que fazem: para cada porto ou outro ponto de interesse, a dinâmica do nível do oceano é modelada pela soma de oscilações com amplitudes e fases que são encontradas puramente empiricamente. E então eles extrapolam essa quantidade de flutuações para frente - e você obtém pré-cálculos. Os capitães dos navios estão felizes - bem, ok!..” Tudo isso significa que nossas marés terrenas estão muito não obedeça"A lei da gravitação universal."
O que é realmente a gravidade?
A verdadeira natureza da gravidade foi claramente descrita pela primeira vez na história moderna pelo acadêmico Nikolai Levashov em um trabalho científico fundamental. Para que o leitor entenda melhor o que está escrito sobre a gravidade, darei uma pequena explicação preliminar.
O espaço ao nosso redor não está vazio. Está completamente repleto de muitos assuntos diferentes, que o Acadêmico N.V. Levashov nomeado "assuntos primordiais". Anteriormente, os cientistas chamavam toda essa confusão de matéria "éter" e até recebeu evidências convincentes de sua existência (os famosos experimentos de Dayton Miller, descritos no artigo de Nikolai Levashov “A Teoria do Universo e a Realidade Objetiva”). Os “cientistas” modernos foram muito mais longe e agora "éter" chamado "matéria escura". Progresso colossal! Algumas matérias no “éter” interagem entre si de uma forma ou de outra, outras não. E algumas matérias primárias começam a interagir entre si, caindo em condições externas alteradas em certas curvaturas do espaço (inomogeneidades).
As curvaturas do espaço aparecem como resultado de várias explosões, incluindo “explosões de supernovas”. « Quando uma supernova explode, surgem flutuações na dimensionalidade do espaço, semelhantes às ondas que aparecem na superfície da água após o lançamento de uma pedra. As massas de matéria ejetadas durante a explosão preenchem essas heterogeneidades na dimensão do espaço ao redor da estrela. A partir dessas massas de matéria, os planetas (e) começam a se formar..."
Aqueles. os planetas não são formados a partir de detritos espaciais, como afirmam os “cientistas” modernos por algum motivo, mas são sintetizados a partir da matéria das estrelas e de outras matérias primárias, que começam a interagir entre si em heterogeneidades adequadas do espaço e formam os chamados. "matéria híbrida". É a partir dessas “matérias híbridas” que os planetas e tudo o mais em nosso espaço são formados. Nosso planeta, assim como os outros planetas, não é apenas um “pedaço de pedra”, mas um sistema muito complexo que consiste em várias esferas aninhadas uma dentro da outra (ver). A esfera mais densa é chamada de “nível fisicamente denso” - é isso que vemos, o chamado. mundo físico. Segundo em termos de densidade, uma esfera um pouco maior é a chamada “nível material etérico” do planeta. Terceiro esfera – “nível material astral”. Quarto esfera é o “primeiro nível mental” do planeta. Quinto esfera é o “segundo nível mental” do planeta. E sexto esfera é o “terceiro nível mental” do planeta.
Nosso planeta deve ser considerado apenas como a totalidade desses seis esferas– seis níveis materiais do planeta, aninhados um dentro do outro. Somente neste caso é possível obter uma compreensão completa da estrutura e propriedades do planeta e dos processos que ocorrem na natureza. O facto de ainda não sermos capazes de observar os processos que ocorrem fora da esfera fisicamente densa do nosso planeta não indica que “não há nada lá”, mas apenas que actualmente os nossos sentidos não estão adaptados pela natureza para estes fins. E mais uma coisa: o nosso Universo, o nosso planeta Terra e tudo o mais no nosso Universo é formado a partir de Sete vários tipos de matéria primordial fundiram-se em seis questões híbridas. E este não é um fenômeno divino nem único. Esta é simplesmente a estrutura qualitativa do nosso Universo, determinada pelas propriedades da heterogeneidade em que foi formado.
Continuemos: os planetas são formados pela fusão da matéria primária correspondente em áreas de heterogeneidade do espaço que possuem propriedades e qualidades adequadas para isso. Mas estas, assim como todas as outras áreas do espaço, contêm um grande número de matéria primordial(formas livres de matéria) de vários tipos que não interagem ou interagem muito fracamente com a matéria híbrida. Encontrando-se numa área de heterogeneidade, muitas dessas matérias primárias são afetadas por essa heterogeneidade e correm para o seu centro, de acordo com o gradiente (diferença) do espaço. E, se um planeta já se formou no centro dessa heterogeneidade, então a matéria primária, movendo-se em direção ao centro da heterogeneidade (e ao centro do planeta), cria fluxo direcional, que cria o chamado. campo gravitacional. E, consequentemente, sob gravidade Você e eu precisamos compreender o impacto do fluxo direcionado da matéria primária em tudo que está em seu caminho. Ou seja, simplesmente, a gravidade está pressionando objetos materiais para a superfície do planeta pelo fluxo de matéria primária.
Não é, realidade muito diferente da lei fictícia da “atração mútua”, que supostamente existe em todos os lugares por uma razão que ninguém entende. A realidade é muito mais interessante, muito mais complexa e muito mais simples ao mesmo tempo. Portanto, a física dos processos naturais reais é muito mais fácil de entender do que os fictícios. E o uso de conhecimento real leva a descobertas reais e ao uso eficaz dessas descobertas, e não a descobertas inventadas.
Anti-gravidade
Como exemplo da ciência atual profanação podemos analisar brevemente a explicação dos “cientistas” sobre o fato de que “os raios de luz são desviados perto de grandes massas” e, portanto, podemos ver o que está escondido de nós pelas estrelas e planetas.
Na verdade, podemos observar objetos no Espaço que estão escondidos de nós por outros objetos, mas este fenômeno nada tem a ver com as massas dos objetos, porque o fenômeno do “universal” não existe, ou seja, sem estrelas, sem planetas NÃO não atraiam raios para si e não desviem sua trajetória! Por que então eles “dobram”? Há uma resposta muito simples e convincente para esta pergunta: os raios não são dobrados! Eles são apenas não se espalhe em linha reta, como estamos acostumados a entender, mas de acordo com forma do espaço. Se considerarmos um raio passando perto de um grande corpo cósmico, devemos ter em mente que o raio se curva em torno desse corpo porque é forçado a seguir a curvatura do espaço, como uma estrada com o formato apropriado. E simplesmente não há outro caminho para a viga. A viga não pode deixar de se curvar em torno deste corpo, porque o espaço nesta área tem uma forma muito curva... Um pequeno acréscimo ao que foi dito.
Agora, voltando para anti-gravidade, torna-se claro porque é que a Humanidade é incapaz de captar esta desagradável “antigravidade” ou de alcançar pelo menos qualquer coisa do que os inteligentes funcionários da fábrica de sonhos nos mostram na televisão. Somos deliberadamente forçados Por mais de cem anos, motores de combustão interna ou motores a jato têm sido usados em quase todos os lugares, embora estejam muito longe de serem perfeitos em termos de princípio de funcionamento, design e eficiência. Somos deliberadamente forçados extrair usando vários geradores de tamanhos ciclópicos e, em seguida, transmitir essa energia através de fios, onde b Ó a maior parte se dissipa no espaço! Somos deliberadamente forçados viver a vida de seres irracionais, portanto não temos motivos para nos surpreender por não estarmos conseguindo nada de sensato, nem na ciência, nem na tecnologia, nem na economia, nem na medicina, nem na organização de uma vida decente em sociedade.
Darei agora vários exemplos da criação e uso da antigravidade (também conhecida como levitação) em nossas vidas. Mas esses métodos para alcançar a antigravidade foram provavelmente descobertos por acaso. E para criar conscientemente um dispositivo verdadeiramente útil que implemente antigravidade, você precisa saber a verdadeira natureza do fenômeno da gravidade, estudar isso, analisar e entender toda a sua essência! Só então poderemos criar algo sensato, eficaz e verdadeiramente útil para a sociedade.
O dispositivo mais comum em nosso país que utiliza antigravidade é balão e suas muitas variações. Se estiver preenchido com ar quente ou gás mais leve que a mistura de gases atmosféricos, a bola tenderá a voar para cima em vez de para baixo. Este efeito é conhecido pelas pessoas há muito tempo, mas ainda não tem uma explicação abrangente– um que não levantaria mais novas questões.
Uma breve pesquisa no YouTube levou à descoberta de um grande número de vídeos mostrando exemplos muito reais de antigravidade. Vou listar alguns deles aqui para que vocês possam ver essa antigravidade ( levitação) realmente existe, mas... ainda não foi explicado por nenhum dos “cientistas”, aparentemente o orgulho não permite...
Dicionário explicativo da língua russa. D. N. Ushakov
gravidade
gravidade, plural não, cf.
Atração; a propriedade inerente de dois corpos materiais de se atraírem com uma força diretamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles (física). A gravidade da Terra (a força que atrai objetos para o centro da Terra).
para alguém ou alguma coisa. Atração, desejo (livro). Atração pela ciência. Atração pela música.
para alguém ou alguma coisa. A necessidade de conexão com alguém, dependência de alguém. ou unidade com alguém. (livro). Gravidade económica da periferia para o centro.
Dicionário explicativo da língua russa. S.I.Ozhegov, N.Yu.Shvedova.
gravidade
A propriedade de todos os corpos de se atrairem é a atração (especial). Lei terrestre da gravitação universal de Newton.
trad., para alguém ou algo assim. Atração, desejo por alguém, necessidade de algo. T. para tecnologia. Sentir-se emocionado por alguém.
Novo dicionário explicativo e formativo de palavras da língua russa, T. F. Efremova.
gravidade
A propriedade inerente de dois corpos se atraírem dependendo de sua massa e da distância entre eles; atração.
Atração, desejo por alguém, alguma coisa.
A necessidade de conexão com alguém ou algo.
decomposição A influência dolorosa de alguém ou alguma coisa.
Dicionário Enciclopédico, 1998
gravidade
GRAVIDADE (gravidade, interação gravitacional) é uma interação universal entre quaisquer tipos de matéria física (matéria comum, quaisquer campos físicos). Se esta interação for relativamente fraca e os corpos se moverem lentamente em comparação com a velocidade da luz no vácuo c, então a lei da gravitação universal de Newton é válida. No caso de campos fortes e velocidades comparáveis a c, é necessário utilizar a teoria da relatividade geral (GTR) criada por A. Einstein, que é uma generalização da teoria da gravidade de Newton baseada na teoria da relatividade especial. A relatividade geral é baseada no princípio da equivalência da indistinguibilidade local das forças gravitacionais e das forças inerciais que surgem durante a aceleração do sistema de referência. Este princípio se manifesta no fato de que em um determinado campo gravitacional, corpos de qualquer massa e natureza física se movem da mesma forma sob as mesmas condições iniciais. A teoria de Einstein descreve a gravitação como a influência da matéria física nas propriedades geométricas do espaço-tempo (a.p.); por sua vez, essas propriedades influenciam o movimento da matéria e outros processos físicos. Em um p.v. tão curvo. o movimento dos corpos “por inércia” (isto é, na ausência de outras forças externas além das gravitacionais) ocorre ao longo de linhas geodésicas, semelhantes às linhas retas no espaço não curvo, mas essas linhas já são curvas. Num campo gravitacional forte, a geometria do espaço tridimensional comum revela-se não euclidiana e o tempo flui mais lentamente do que fora do campo. A teoria de Einstein prevê uma taxa final de mudança no campo gravitacional igual à velocidade da luz no vácuo (esta mudança é transferida na forma de ondas gravitacionais), a possibilidade do surgimento de buracos negros, etc. relatividade geral.
Gravidade
gravidade, interação gravitacional, interação universal entre quaisquer tipos de matéria. Se esta interação for relativamente fraca e os corpos se moverem lentamente (em comparação com a velocidade da luz), então a lei da gravitação universal de Newton é válida. No caso geral, a temperatura é descrita pela teoria geral da relatividade criada por A. Einstein. Esta teoria descreve T. como a influência da matéria nas propriedades do espaço e do tempo; por sua vez, essas propriedades do espaço-tempo afetam o movimento dos corpos e outros processos físicos. Assim, a teoria moderna da eletricidade difere nitidamente da teoria de outros tipos de interação - eletromagnética, forte e fraca. Teoria da gravidade de Newton As primeiras afirmações sobre T. como propriedade universal dos corpos datam da antiguidade. Assim, Plutarco escreveu: “A Lua cairia na Terra como uma pedra, assim que a força do seu voo fosse destruída”. Nos séculos XVI e XVII. Na Europa, as tentativas de provar a existência de gravitação mútua de corpos foram revividas. O fundador da astronomia teórica, I. Kepler, disse que “a gravidade é o desejo mútuo de todos os corpos”. O físico italiano G. Borelli tentou usar T. para explicar o movimento dos satélites de Júpiter ao redor do planeta. No entanto, a prova científica da existência da tecnologia universal e a formulação matemática da lei que a descreve só se tornaram possíveis com base nas leis da mecânica descobertas por I. Newton. A formulação final da lei da teoria universal foi feita por Newton em sua obra principal, “Os Princípios Matemáticos da Filosofia Natural”, publicada em 1687. A lei da gravitação de Newton afirma que quaisquer duas partículas materiais com massas mA e mB são atraídas uma pela outra com uma força F diretamente proporcional ao produto das massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância r entre elas: ═(
(partículas materiais aqui significam quaisquer corpos, desde que suas dimensões lineares sejam muito menores que a distância entre eles; veja Ponto material). O coeficiente de proporcionalidade G é chamado de constante de gravidade de Newton ou constante gravitacional. O valor numérico de G foi determinado pela primeira vez pelo físico inglês G. Cavendish (1798), que mediu as forças de atração entre duas bolas em laboratório. De acordo com dados modernos, G = (6,673 ╠ 0,003)×10-8cm3/g×seg2.
Deve-se enfatizar que a própria forma da lei de T. (1) (proporcionalidade da força às massas e proporcionalidade inversa ao quadrado da distância) foi testada com muito maior precisão do que a precisão da determinação do coeficiente G. De acordo de acordo com a lei (1), a força de T. depende apenas da posição das partículas em um determinado momento, ou seja, a interação gravitacional se propaga instantaneamente. Outra característica importante da lei da gravitação de Newton é o fato de que a força T com a qual um determinado corpo A atrai outro corpo B é proporcional à massa do corpo B. Mas como a aceleração que o corpo B recebe, de acordo com a segunda lei da mecânica , é inversamente proporcional à sua massa, então a aceleração experimentada pelo corpo B sob a influência da atração do corpo A não depende da massa do corpo B. Essa aceleração é chamada de aceleração da gravidade. (As implicações deste fato são discutidas com mais detalhes abaixo.)
Para calcular a força que atua sobre uma determinada partícula a partir de muitas outras partículas (ou de uma distribuição contínua de matéria em uma determinada região do espaço), é necessário somar vetorialmente as forças que atuam por parte de cada partícula (integrar no caso de uma distribuição contínua de matéria). Assim, na teoria de T. de Newton, o princípio da superposição é válido. Newton provou teoricamente que a força da gravidade entre duas bolas de tamanhos finitos com uma distribuição esfericamente simétrica de matéria também é expressa pela fórmula (1), onde mA e mB ≈ as massas totais das bolas, e r ≈ a distância entre seus centros .
Com uma distribuição arbitrária da matéria, a força da gravidade atuando em um determinado ponto sobre uma partícula de teste pode ser expressa como o produto da massa dessa partícula e do vetor g, denominado intensidade do campo da força em um determinado ponto. Quanto maior a magnitude (módulo) do vetor g, mais forte será o campo T.
Da lei de Newton segue-se que o campo T é um campo potencial, ou seja, sua intensidade g pode ser expressa como o gradiente de alguma quantidade escalar j, chamada de potencial gravitacional:
g = ≈grad j. (
Assim, o potencial de campo T de uma partícula de massa m pode ser escrito como:
Se for dada uma distribuição arbitrária da densidade da matéria no espaço, r = r(r), então a teoria do potencial permite calcular o potencial gravitacional j desta distribuição e, portanto, a força do campo gravitacional g em todo o espaço. O potencial j é definido como a solução de Poisson da equação.
onde D ≈ operador Laplace.
O potencial gravitacional de qualquer corpo ou sistema de corpos pode ser escrito como a soma dos potenciais das partículas que compõem o corpo ou sistema (princípio da superposição), ou seja, como integral das expressões (3):
A integração é realizada sobre toda a massa do corpo (ou sistema de corpos), r ≈ a distância do elemento de massa dm do ponto em que o potencial é calculado. A expressão (4a) é uma solução para a equação de Poisson (4). O potencial de um corpo ou sistema de corpos isolado é determinado, em geral, de forma ambígua. Por exemplo, uma constante arbitrária pode ser adicionada ao potencial. Se exigirmos que o potencial seja igual a zero longe do corpo ou sistema, no infinito, então o potencial é determinado resolvendo a equação de Poisson exclusivamente na forma (4a).
A teoria da teoria de Newton e a mecânica newtoniana foram as maiores conquistas da ciência natural. Eles permitem descrever com grande precisão uma ampla gama de fenômenos, incluindo o movimento de corpos naturais e artificiais no Sistema Solar, movimentos em outros sistemas de corpos celestes: em estrelas duplas, em aglomerados de estrelas, em galáxias. Com base na teoria da gravidade de Newton, foi prevista a existência do até então desconhecido planeta Netuno e do satélite Sirius, e muitas outras previsões foram feitas, que mais tarde foram brilhantemente confirmadas. Na astronomia moderna, a lei da gravitação de Newton é a base com base na qual os movimentos e a estrutura dos corpos celestes são calculados, sua evolução e as massas dos corpos celestes são determinadas. A determinação precisa do campo gravitacional da Terra permite determinar a distribuição das massas sob sua superfície (exploração gravimétrica) e, portanto, resolver diretamente importantes problemas aplicados. No entanto, em alguns casos, quando os campos de radiação se tornam suficientemente fortes e a velocidade de movimento dos corpos nestes campos não é pequena em comparação com a velocidade da luz, a radiação já não pode ser descrita pela lei de Newton.
A necessidade de generalizar a lei da gravitação de Newton A teoria de Newton assume a propagação instantânea da luz e, portanto, não pode ser conciliada com a teoria da relatividade especial (ver Teoria da relatividade), que afirma que nenhuma interação pode se propagar a uma velocidade superior à velocidade da luz no vácuo. Não é difícil encontrar condições que limitem a aplicabilidade da teoria de T de Newton. Como esta teoria não é consistente com a teoria da relatividade especial, ela não pode ser usada em casos em que os campos gravitacionais são tão fortes que aceleram os corpos que se movem neles para uma velocidade da ordem da velocidade da luz c. A velocidade com que um corpo caindo livremente do infinito (supõe-se que ali ele tinha uma velocidade desprezível) acelera até um certo ponto é igual em ordem de grandeza à raiz quadrada do módulo do potencial gravitacional j neste ponto (em infinito j é considerado igual a zero). Assim, a teoria de Newton só pode ser aplicada se
|j|<< c2. (
Nos campos T de corpos celestes comuns, esta condição é atendida: por exemplo, na superfície do Sol |j|/c2» 4×10-6, e na superfície das anãs brancas ≈ cerca de 10-3.
Além disso, a teoria newtoniana é inaplicável ao cálculo do movimento de partículas mesmo em um campo fraco, satisfazendo a condição (5), se as partículas voando perto de corpos massivos já tivessem uma velocidade comparável à velocidade da luz longe desses corpos. Em particular, a teoria de Newton não é aplicável para calcular a trajetória da luz em um campo T. Finalmente, a teoria de Newton não é aplicável para calcular um campo T alternado criado por corpos em movimento (por exemplo, estrelas duplas) a distâncias r > l = сt. , onde t ≈ tempo característico de movimento no sistema (por exemplo, o período orbital em um sistema estelar binário). Com efeito, de acordo com a teoria newtoniana, o campo T. a qualquer distância do sistema é determinado pela fórmula (4a), ou seja, a posição das massas no mesmo momento em que o campo é determinado. Isso significa que quando os corpos se movem no sistema, as mudanças no campo gravitacional associadas ao movimento dos corpos são transmitidas instantaneamente a qualquer distância r. Mas, de acordo com a teoria da relatividade especial, uma mudança no campo que ocorre durante o tempo t não pode se propagar a uma velocidade superior a c.
Uma generalização da teoria da teoria com base na teoria da relatividade especial foi feita por A. Einstein em 1915-16. A nova teoria foi chamada pelo seu criador de teoria geral da relatividade.
Princípio de equivalência A característica mais importante do campo térmico, conhecido na teoria de Newton e usado por Einstein como base para sua nova teoria, é que o calor influencia diferentes corpos exatamente da mesma maneira, conferindo-lhes as mesmas acelerações independentemente de sua massa, composição química e outras propriedades. Assim, na superfície da Terra, todos os corpos caem sob a influência de seu campo T. com a mesma aceleração ≈ a aceleração da queda livre. Este fato foi estabelecido empiricamente por G. Galileu e pode ser formulado como o princípio da estrita proporcionalidade da massa gravitacional, ou pesada, mT, que determina a interação do corpo com o campo T e está incluído na lei (1), e a massa inercial mI, que determina a resistência do corpo à força que atua sobre ele e incluída na segunda lei da mecânica de Newton (ver leis da mecânica de Newton). Na verdade, a equação do movimento de um corpo no campo T é escrita como:
mIA = F = mTg, (
onde uma ≈ aceleração adquirida por um corpo sob a influência da intensidade do campo gravitacional g. Se mI for proporcional a mT e o coeficiente de proporcionalidade for o mesmo para quaisquer corpos, então você pode escolher as unidades de medida para que esse coeficiente seja igual a um, mI = mT; então eles se cancelam na equação (6), e a aceleração a não depende da massa e é igual à força g do campo T., a = g, de acordo com a lei de Galileu. (Para confirmação experimental moderna deste fato fundamental, veja abaixo.)
Assim, corpos de diferentes massas e naturezas se movem em um determinado campo T. exatamente da mesma maneira se suas velocidades iniciais fossem as mesmas. Este fato mostra uma profunda analogia entre o movimento dos corpos no campo de T. e o movimento dos corpos na ausência de T., mas em relação ao referencial acelerado. Assim, na ausência de temperatura, corpos de diferentes massas movem-se por inércia retilínea e uniformemente. Se observarmos esses corpos, por exemplo, da cabine de uma nave espacial, que se move fora dos campos T. com aceleração constante devido ao funcionamento do motor, então, naturalmente, em relação à cabine, todos os corpos se moverão com aceleração constante, igual em magnitude e oposta em direção à aceleração do navio. O movimento dos corpos será igual ao de cair com a mesma aceleração em um campo uniforme constante T. As forças inerciais agindo em uma nave espacial voando com uma aceleração igual à aceleração da queda livre na superfície da Terra são indistinguíveis do forças gravitacionais agindo no campo verdadeiro T. em uma nave parada na superfície da Terra. Consequentemente, as forças inerciais no referencial acelerado (associadas à espaçonave) são equivalentes ao campo gravitacional. Este fato é expresso pelo princípio de equivalência de Einstein. De acordo com este princípio, é possível realizar o procedimento inverso da simulação do campo T descrito acima por um sistema de referência acelerado, nomeadamente, é possível “destruir” o verdadeiro campo gravitacional num determinado ponto introduzindo uma referência sistema se movendo com a aceleração da queda livre. Na verdade, é bem sabido que na cabine de uma nave espacial que se move livremente (com os motores desligados) em torno da Terra no seu campo gravitacional, ocorre um estado de ausência de peso – não aparecem forças gravitacionais. Einstein sugeriu que não apenas o movimento mecânico, mas em geral todos os processos físicos no verdadeiro campo de T., por um lado, e em um sistema acelerado na ausência de T., por outro lado, procedem de acordo com as mesmas leis . Este princípio é denominado “princípio de equivalência forte” em contraste com o “princípio de equivalência fraca”, que se refere apenas às leis da mecânica.
A ideia principal da teoria da gravidade de Einstein
O sistema de referência considerado acima (uma espaçonave com motor em funcionamento), movendo-se com aceleração constante na ausência de campo gravitacional, simula apenas um campo gravitacional uniforme, idêntico em magnitude e direção em todo o espaço. Mas os campos T criados por corpos individuais não são assim. Para simular, por exemplo, o campo esférico do T da Terra, precisamos de sistemas acelerados com diferentes direções de aceleração em diferentes pontos. Observadores em sistemas diferentes, tendo estabelecido uma conexão entre si, descobrirão que eles estão se movendo acelerados um em relação ao outro e, assim, estabelecerão a ausência de um campo T verdadeiro. Assim, o campo T verdadeiro não é reduzido simplesmente à introdução de um campo T verdadeiro. um referencial acelerado no espaço comum, ou, mais precisamente, no espaço-tempo da relatividade especial. No entanto, Einstein mostrou que se, com base no princípio da equivalência, exigirmos que o verdadeiro campo gravitacional seja equivalente a referenciais locais adequadamente acelerados em cada ponto, então em qualquer região finita o espaço-tempo acabará sendo curvo ≈ não-euclidiano. . Isto significa que no espaço tridimensional a geometria, em geral, será não-euclidiana (a soma dos ângulos de um triângulo não é igual a p, a razão entre a circunferência e o raio não é igual a 2p, etc. ), e o tempo fluirá de maneira diferente em pontos diferentes. Assim, de acordo com a teoria da gravidade de Einstein, o verdadeiro campo gravitacional nada mais é do que uma manifestação da curvatura (diferença entre a geometria e a geometria euclidiana) do espaço-tempo quadridimensional.
Deve-se enfatizar que a criação da teoria da gravidade de Einstein só se tornou possível após a descoberta da geometria não euclidiana pelo matemático russo N. I. Lobachevsky, pelo matemático húngaro J. Bolyai e pelos matemáticos alemães K. Gauss e B. Riemann.
Na ausência de temperatura, o movimento inercial de um corpo no espaço-tempo da teoria da relatividade especial é representado por uma linha reta ou, em linguagem matemática, uma linha extrema (geodésica). A ideia de Einstein, baseada no princípio da equivalência e formando a base da teoria da geodésica, é que no campo da geodésica todos os corpos se movem ao longo de linhas geodésicas no espaço-tempo, que, no entanto, é curvo, e, portanto, a geodésica é não é mais reto.
As massas que criam o campo T curvam o espaço-tempo. Corpos que se movem no espaço-tempo curvo, neste caso, movem-se ao longo das mesmas linhas geodésicas, independentemente da massa ou composição do corpo. O observador percebe esse movimento como um movimento ao longo de trajetórias curvas no espaço tridimensional com velocidade variável. Mas desde o início, a teoria de Einstein estabeleceu que a curvatura da trajetória, a lei da mudança na velocidade ≈ estas são as propriedades do espaço-tempo, as propriedades das linhas geodésicas neste espaço-tempo e, portanto, a aceleração de quaisquer corpos diferentes devem ser iguais e, portanto, a razão entre a massa pesada e a inercial [da qual depende a aceleração de um corpo em um determinado campo T, ver fórmula (6)] é a mesma para todos os corpos, e essas massas são indistinguível. Assim, o campo T, segundo Einstein, é um desvio das propriedades do espaço-tempo das propriedades da variedade plana (não curva) da teoria da relatividade especial.
A segunda ideia importante subjacente à teoria de Einstein é a afirmação de que a temperatura, ou seja, a curvatura do espaço-tempo, é determinada não apenas pela massa da substância que compõe o corpo, mas também por todos os tipos de energia presentes no sistema. Esta ideia foi uma generalização para o caso da teoria T. do princípio da equivalência de massa (m) e energia (E) da teoria da relatividade especial, expressa pela fórmula E = mc2. Segundo esta ideia, T. depende não só da distribuição das massas no espaço, mas também do seu movimento, da pressão e da tensão presentes nos corpos, do campo eletromagnético e de todos os outros campos físicos.
Finalmente, a teoria da gravidade de Einstein generaliza a conclusão da teoria da relatividade especial sobre a velocidade finita de propagação de todos os tipos de interação. Segundo Einstein, as mudanças no campo gravitacional se propagam no vácuo com uma velocidade c.
Equações da gravidade de Einstein
Na teoria da relatividade especial em um referencial inercial, o quadrado da “distância” quadridimensional no espaço-tempo (intervalo ds) entre dois eventos infinitamente próximos é escrito como:
ds2= (cdt)2- dx2- dy2- dz2 (
onde t ≈ tempo, x, y, z ≈ coordenadas cartesianas (espaciais) retangulares. Este sistema de coordenadas é denominado Galileu. A expressão (7) tem forma semelhante à expressão para a distância quadrada no espaço tridimensional euclidiano em coordenadas cartesianas (até o número de dimensões e sinais na frente dos quadrados dos diferenciais do lado direito). Tal espaço-tempo é denominado plano, euclidiano ou, mais precisamente, pseudo-euclidiano, enfatizando a natureza especial do tempo: na expressão (7) há um sinal “+” antes de (cdt)2, em contraste com o “≈ ”Sinais antes dos diferenciais quadrados de coordenadas espaciais. Assim, a teoria da relatividade especial é uma teoria dos processos físicos no espaço-tempo plano (espaço-tempo Minkowski; ver espaço Minkowski).
No espaço-tempo Minkowski não é necessário utilizar coordenadas cartesianas, nas quais o intervalo é escrito na forma (7). Você pode inserir quaisquer coordenadas curvilíneas. Então o quadrado do intervalo ds2 será expresso em termos destas novas coordenadas na forma quadrática geral:
ds2 = gikdx idx k (
(i, k = 0, 1, 2, 3), onde x 1, x 2, x 3 ≈ coordenadas espaciais arbitrárias, x0 = ct ≈ coordenada de tempo (doravante, a soma é realizada em índices que ocorrem duas vezes). Do ponto de vista físico, a transição para coordenadas arbitrárias significa uma transição de um sistema de referência inercial para um sistema, em geral, movendo-se com aceleração (e no caso geral, diferente em pontos diferentes), deformando-se e girando, e o uso de coordenadas espaciais não cartesianas neste sistema. Apesar da aparente complexidade do uso de tais sistemas, na prática eles às vezes se revelam convenientes. Mas na teoria da relatividade especial você sempre pode usar o sistema galileano, no qual o intervalo é escrito de maneira especialmente simples. [Neste caso, na fórmula (8) gik = 0 para i ¹ k, g00 = 1, gii = ≈1 para i = 1, 2, 3.]
Na relatividade geral, o espaço-tempo não é plano, mas curvo. No espaço-tempo curvo (em regiões finitas e não pequenas) não é mais possível introduzir coordenadas cartesianas, e o uso de coordenadas curvilíneas torna-se inevitável. Nas regiões finitas de tal espaço-tempo curvo, ds2 é escrito em coordenadas curvilíneas na forma geral (8). Conhecendo o gik em função de quatro coordenadas, pode-se determinar todas as propriedades geométricas do espaço-tempo. Diz-se que as quantidades gik definem a métrica espaço-tempo, e o conjunto de todos os giks é chamado de tensor métrico. Usando gik, são calculadas a taxa de fluxo de tempo em diferentes pontos do sistema de referência e a distância entre pontos no espaço tridimensional. Assim, a fórmula para calcular um intervalo de tempo infinitesimal dt a partir de um relógio em repouso no referencial tem a forma:
Na presença de um campo T, o valor de g00 é diferente em diferentes pontos, portanto, a taxa de fluxo do tempo depende do campo T. Acontece que quanto mais forte o campo, mais lento o tempo flui em comparação com a passagem do tempo. para um observador fora do campo.
O aparato matemático que estuda a geometria não euclidiana (ver geometria Riemanniana) em coordenadas arbitrárias é o cálculo tensorial. A teoria geral da relatividade usa o aparato do cálculo tensorial; suas leis são escritas em coordenadas curvilíneas arbitrárias (isto significa, em particular, escritas em sistemas de referência arbitrários), como se costuma dizer, em forma covariante.
A principal tarefa da teoria de T. é a determinação do campo gravitacional, que corresponde na teoria de Einstein à determinação da geometria do espaço-tempo. Este último problema se resume em encontrar o tensor métrico gik.
As equações gravitacionais de Einstein conectam os valores gik com quantidades que caracterizam a matéria que cria o campo: densidade, fluxos de momento, etc. Essas equações são escritas como:
Aqui Rik ≈ o chamado tensor de Ricci, expresso através de gik, ═sua primeira e segunda derivadas em relação às coordenadas; R = Rik g ik (os valores g ik são determinados a partir das equações gikg km = , onde ═≈ símbolo de Kronecker); Tik ≈ o chamado tensor energia-momento da matéria, cujos componentes são expressos através de densidade, fluxos de momento e outras quantidades que caracterizam a matéria e seu movimento (matéria física significa matéria comum, campo eletromagnético e todos os outros campos físicos).
Logo após a criação da teoria geral da relatividade, Einstein mostrou (1917) que era possível alterar as equações (9) mantendo os princípios básicos da nova teoria. Esta alteração consiste em adicionar ao lado direito das equações (9) o chamado “termo cosmológico”: Lgik. A constante L, chamada de “constante cosmológica”, tem a dimensão cm-2. O objetivo desta complicação da teoria foi a tentativa de Einstein de construir um modelo do Universo que não mudasse com o tempo (ver Cosmologia). O termo cosmológico pode ser considerado como uma quantidade que descreve a densidade de energia e a pressão (ou tensão) do vácuo. No entanto, logo (na década de 20) o matemático soviético A. A. Friedman mostrou que as equações de Einstein sem o termo L levam a um modelo em evolução do Universo, e o astrônomo americano E. Hubble descobriu (1929) a lei do chamado vermelho mudança para as galáxias, o que foi interpretado como uma confirmação do modelo evolutivo do Universo. A ideia de Einstein de um Universo estático revelou-se incorreta e, embora equações com termo L também permitissem soluções não estacionárias para o modelo do Universo, a necessidade de um termo L não era mais necessária. Depois disso, Einstein chegou à conclusão de que não era necessário introduzir um termo L nas equações T (ou seja, que L = 0). Nem todos os físicos concordam com esta conclusão de Einstein. Mas deve ser enfatizado que até agora não existem bases observacionais, experimentais ou teóricas sérias para considerar L diferente de zero. Em qualquer caso, se L ¹ 0, então, de acordo com observações astrofísicas, o seu valor absoluto é extremamente pequeno: |L|< 10-55см-2. Он может играть роль только в космологии и практически совершенно не сказывается во всех др. задачах теории Т. Везде в дальнейшем будет положено L = 0.
Externamente, as equações (9) são semelhantes à equação (4) para o potencial newtoniano. Em ambos os casos, à esquerda estão as grandezas que caracterizam o campo, e à direita estão as grandezas que caracterizam a matéria que cria o campo. No entanto, as equações (9) têm uma série de características significativas. A equação (4) é linear e, portanto, satisfaz o princípio da superposição. Permite calcular o potencial gravitacional j para qualquer distribuição de massas em movimento arbitrário. O campo T. de Newton não depende do movimento das massas, portanto a própria equação (4) não determina diretamente seu movimento. O movimento das massas é determinado pela segunda lei da mecânica de Newton (6). A situação é diferente na teoria de Einstein. As equações (9) não são lineares e não satisfazem o princípio da superposição. Na teoria de Einstein, é impossível definir arbitrariamente o lado direito das equações (Tik), que depende do movimento da matéria, e depois calcular o campo gravitacional gik. A resolução das equações de Einstein leva à determinação conjunta do movimento da matéria que cria o campo e ao cálculo do próprio campo. É importante que as equações do campo T também contenham as equações do movimento da massa no campo T. Do ponto de vista físico, isso corresponde ao fato de que na teoria de Einstein a matéria cria uma curvatura do espaço-tempo, e isso. a curvatura, por sua vez, afeta a matéria do movimento que cria a curvatura. Claro que para resolver as equações de Einstein é necessário conhecer as características da matéria que não dependem de forças gravitacionais. Assim, por exemplo, no caso de um gás ideal, é necessário conhecer a equação do estado da matéria ≈ a relação entre pressão e densidade.
No caso de campos gravitacionais fracos, a métrica espaço-tempo difere pouco da euclidiana e as equações de Einstein se transformam aproximadamente nas equações (4) e (6) da teoria de Newton (se forem considerados movimentos lentos em comparação com a velocidade da luz , e as distâncias da fonte do campo são muito menores que l = сt, onde t ≈ tempo característico de mudança na posição dos corpos na fonte do campo). Neste caso, podemos limitar-nos a calcular pequenas correções nas equações de Newton. Os efeitos correspondentes a estas correções permitem testar experimentalmente a teoria de Einstein (ver abaixo). Os efeitos da teoria de Einstein são especialmente significativos em campos gravitacionais fortes.
Algumas conclusões da teoria da gravidade de Einstein
Várias conclusões da teoria de Einstein são qualitativamente diferentes das conclusões da teoria de T de Newton. As mais importantes delas estão relacionadas ao surgimento de “buracos negros”, singularidades do espaço-tempo (locais onde formalmente, de acordo com a teoria, termina a existência de partículas e campos na forma usual que conhecemos) e a existência de ondas gravitacionais.
Buracos negros. De acordo com a teoria de Einstein, a segunda velocidade cósmica em um campo esférico T. no vácuo é expressa pela mesma fórmula da teoria de Newton:
Conseqüentemente, se um corpo de massa m for comprimido a dimensões lineares menores que o valor r = 2 Gm/c2, chamado raio gravitacional, então o campo de T torna-se tão forte que nem mesmo a luz pode escapar dele para o infinito, para uma distância distante. observador; isso exigiria velocidades maiores que a da luz. Esses objetos são chamados de buracos negros. Um observador externo nunca receberá qualquer informação da região dentro da esfera de raio r = 2Gm/s2. Quando um corpo giratório é comprimido, o campo T, segundo a teoria de Einstein, difere do campo de um corpo não giratório, mas a conclusão sobre a formação de um buraco negro permanece válida.
Em uma área menor que o raio gravitacional, nenhuma força pode impedir o corpo de uma maior compressão. O processo de compressão é denominado colapso gravitacional. Ao mesmo tempo, o campo T aumenta e a curvatura do espaço-tempo aumenta. Está comprovado que como resultado do colapso gravitacional surge inevitavelmente uma singularidade do espaço-tempo, aparentemente associada ao surgimento de sua curvatura infinita. (Sobre a aplicabilidade limitada da teoria de Einstein em tais condições, veja a próxima seção.) A astrofísica teórica prevê o surgimento de buracos negros no final da evolução de estrelas massivas (veja Astrofísica relativística); É possível que existam buracos negros e outras origens no Universo. Os buracos negros parecem ter sido descobertos em alguns sistemas estelares binários.
Ondas gravitacionais. A teoria de Einstein prevê que corpos que se movem com aceleração variável emitirão ondas gravitacionais. As ondas gravitacionais são campos alternados de forças gravitacionais de maré que se propagam à velocidade da luz. Tal onda, caindo, por exemplo, sobre partículas de teste localizadas perpendicularmente à direção de sua propagação, provoca mudanças periódicas na distância entre as partículas. Porém, mesmo no caso de sistemas gigantes de corpos celestes, a radiação das ondas gravitacionais e a energia por elas transportada são insignificantes. Assim, a potência de radiação devido ao movimento dos planetas do Sistema Solar é de cerca de 1.011 erg/s, o que é 1.022 vezes menor que a radiação luminosa do Sol. As ondas gravitacionais interagem igualmente fracamente com a matéria comum. Isso explica que as ondas gravitacionais ainda não foram descobertas experimentalmente.
Efeitos quânticos. Limitações na aplicabilidade da teoria da gravidade de Einstein
A teoria de Einstein não é uma teoria quântica. Neste aspecto, é semelhante à eletrodinâmica clássica de Maxwell. Contudo, o raciocínio mais geral mostra que o campo gravitacional deve obedecer às leis quânticas da mesma forma que o campo eletromagnético. Caso contrário, surgiriam contradições com o princípio da incerteza para elétrons, fótons, etc. A aplicação da teoria quântica à gravidade mostra que as ondas gravitacionais podem ser consideradas como um fluxo de quanta - “grávitons”, que são tão reais quanto os quanta do campo eletromagnético - fótons. Grávitons são partículas neutras com massa de repouso zero e spin igual a 2 (em unidades da constante de Planck).
Na grande maioria dos processos concebíveis no Universo e em condições de laboratório, os efeitos quânticos da gravidade são extremamente fracos e a teoria não quântica de Einstein pode ser usada. No entanto, os efeitos quânticos devem tornar-se muito significativos perto das singularidades do campo T, onde a curvatura do espaço-tempo é muito grande. A teoria das dimensões indica que os efeitos quânticos na gravidade tornam-se decisivos quando o raio de curvatura do espaço-tempo (a distância em que aparecem desvios significativos da geometria euclidiana: quanto menor for este raio, maior será a curvatura) se torna igual ao valor rpl= . A distância rpl é chamada de comprimento de Planck; é insignificante: rpl = 10-33 cm. Sob tais condições, a teoria da gravidade de Einstein não é aplicável.
══Estados singulares surgem durante o colapso gravitacional; houve uma singularidade no passado no Universo em expansão (ver Cosmologia). Ainda não existe uma teoria quântica consistente da teoria quântica aplicável a estados singulares.
Os efeitos quânticos levam ao nascimento de partículas no campo T dos buracos negros. Para buracos negros que surgem de estrelas e têm massa comparável à do Sol, esses efeitos são insignificantes. No entanto, podem ser importantes para buracos negros de baixa massa (menos de 1015 g), que em princípio poderiam surgir nas fases iniciais da expansão do Universo (ver “Buraco negro”).
Teste experimental da teoria de Einstein
A teoria da gravidade de Einstein é baseada no princípio da equivalência. Sua verificação com a maior precisão possível é a tarefa experimental mais importante. De acordo com o princípio da equivalência, todos os corpos, independentemente da sua composição e massa, todos os tipos de matéria devem cair no campo T com a mesma aceleração. A validade desta afirmação, como já mencionado, foi estabelecida pela primeira vez por Galileu. O físico húngaro L. Eotvos, utilizando balanças de torção, provou a validade do princípio da equivalência com uma precisão de 10-8; O físico americano R. Dicke e seus colegas aumentaram a precisão para 10-10, e o físico soviético V.B. Braginsky e seus colegas para ≈ 10-12.
Dr. um teste do princípio da equivalência é a conclusão de que a frequência n da luz muda à medida que ela se propaga em um campo gravitacional. A teoria prevê (ver Redshift) uma mudança na frequência Dn ao se propagar entre pontos com uma diferença de potencial gravitacional j1 ≈ j2:
Experimentos em laboratório confirmaram esta fórmula com uma precisão de pelo menos 1% (ver efeito Mössbauer).
Além desses experimentos para testar os fundamentos da teoria, há uma série de testes experimentais de suas conclusões. A teoria prevê a curvatura de um feixe de luz ao passar perto de uma massa pesada. Um desvio semelhante segue-se à teoria de T. de Newton, mas a teoria de Einstein prevê um efeito duas vezes maior. Numerosas observações deste efeito durante a passagem da luz de estrelas próximas ao Sol (durante eclipses solares totais) confirmaram a previsão da teoria de Einstein (um desvio de 1,75▓▓ na borda do disco solar) com uma precisão de cerca de 20%. Uma precisão muito maior foi alcançada usando tecnologia moderna para observar fontes de rádio pontuais extraterrestres. Por este método, a previsão da teoria foi confirmada com uma precisão (em 1974) não inferior a 6%.
Dr. Um efeito intimamente relacionado com o anterior é o maior tempo de propagação da luz no campo T do que o dado pelas fórmulas sem levar em conta os efeitos da teoria de Einstein. Para um feixe que passa próximo ao Sol, esse atraso adicional é de cerca de 2×10-4 segundos. Os experimentos foram realizados por meio do radar dos planetas Mercúrio e Vênus durante sua passagem atrás do disco solar, bem como pela retransmissão de sinais de radar por espaçonaves. As previsões da teoria foram confirmadas (em 1974) com uma precisão de 2%.
Finalmente, outro efeito é a lenta rotação adicional (não explicada por perturbações gravitacionais de outros planetas do Sistema Solar) das órbitas elípticas dos planetas que se movem em torno do Sol, prevista pela teoria de Einstein. Este efeito é maior para a órbita de Mercúrio ≈ 43▓▓ por século. Essa previsão foi confirmada experimentalmente, segundo dados modernos, com precisão de até 1%.
Assim, todos os dados experimentais disponíveis confirmam a correcção tanto das disposições subjacentes à teoria da gravidade de Einstein como das suas previsões observacionais.
Deve-se enfatizar que os experimentos testemunham contra as tentativas de construção de outras teorias de T., diferentes da teoria de Einstein.
Concluindo, notamos que a confirmação indireta da teoria da gravidade de Einstein é a expansão observada do Universo, prevista teoricamente com base na teoria geral da relatividade pelo matemático soviético A. A. Friedman em meados da década de 20. do nosso século.
Lit.: Einstein A., Coleção. trabalhos científicos, vol. 1≈4, M., 1965≈67; Landau L., Lifshitz E., Teoria de Campo, 6ª ed., M., 1973; Fok V.A., Teoria do espaço, tempo e gravidade, 2ª ed., M., 1961; Zeldovich Ya. B., Novikov I. D., Teoria da gravitação e evolução das estrelas, M., 1971; Brumberg V. A., Mecânica celeste relativística, M., 1972; Braginsky VB, Rudenko VN, Experimentos gravitacionais relativísticos, “Uspekhi Fizicheskikh Nauk”, 1970, v. 3, pág. 395.
I. D. Novikov.
Wikipédia
Exemplos do uso da palavra gravidade na literatura.
Os dedos mal se endireitaram com a pressão inesperada em seu corpo. gravidade, Ewing desamarrou os cintos de segurança e viu na tela pequenos carrinhos rugindo pelo campo do cosmódromo em direção ao seu navio.
Mundo Gravidade no Antimundo não existe, em vez disso existe Repulsão Universal e, portanto, todos têm que se apegar constantemente a tudo o que for necessário.
Neste caso, Disraeli refletiu sem dúvida o processo histórico real de constante mútua gravidade a burguesia inglesa e a aristocracia inglesa, que mais de uma vez chegaram a um compromisso de classe quando os seus privilégios foram ameaçados pela indignação popular.
A água explodiu com um leve som de centenas de pequenos buracos, voou e caiu para trás, obedecendo à lei inexorável gravidade e girando sem parar em um redemoinho azul.
Sneezy estava muito consumido pelo desejo sem lágrimas do núcleo distante, e Oniko estava muito intimidado pelo poderoso gravidade Terra para reagir a qualquer coisa.
Entre os mais fracos, a decepção já estava crescendo visivelmente para outros, a ideia da inutilidade de continuar no exército estava amadurecendo mais claramente; gravidade ir para casa.
Gravidade um cético para um crente é tão normal quanto a existência da lei da complementaridade das cores.
E aqui está o resultado - cristalizou-se uma raça de astronautas gigantes, que não podiam mais viver em um campo forte gravidade planeta natal sem dispositivos especiais.
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Força maxima gravidade sempre cai na superfície do geóide, por isso o contato está sempre localizado próximo ao nível do mar.
No subsolo havia usinas de energia, jardins hidropônicos, dispositivos de suporte à vida, máquinas de processamento, geradores gravidade- equipamentos necessários à manutenção das atividades da estação Calisto.
Os gigantes olharam com horror para o gravímetro, que mostrava como crescia monstruosamente gravidade.
Nós dois estávamos obviamente pensando na mesma coisa, ouvindo atentamente a música alarmante do gravímetro, um dispositivo maravilhoso que detecta campos gravidade a uma distância maior do astrolet.
Além de todos os nossos problemas devido à exaustão, sofríamos de demência, que se manifestava em perda de memória, lentidão de pensamento e movimento, gravidade a posturas estacionárias, especialmente em homens.
Ossificou-se em cardumes gravitacionais, apodreceu em pântanos estelares, infeccionou-se com buracos negros, pulsou com instabilidade gravidade, abordado na região do espaço anisotrópico.
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Soluções aproximadas:
Formalismo pós-newtoniano · Teoria da perturbação covariante ·
Relatividade numérica
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Gravidade (atração, gravidade universal, gravidade) (de lat. gravidade- “gravidade”) é a interação universal fundamental entre todos os corpos materiais. Na aproximação de baixas velocidades e interação gravitacional fraca, é descrito pela teoria da gravidade de Newton, no caso geral é descrito pela teoria geral da relatividade de Einstein. Gravidadeé o mais fraco dos quatro tipos de interações fundamentais. No limite quântico, a interação gravitacional deve ser descrita por uma teoria quântica da gravidade, que ainda não foi desenvolvida.
Atração gravitacional
A lei da gravitação universal é uma das aplicações da lei do inverso do quadrado, que também se encontra no estudo da radiação (ver, por exemplo, Pressão da Luz), e é uma consequência direta do aumento quadrático da área de a esfera com raio crescente, o que leva a uma diminuição quadrática na contribuição de qualquer unidade de área para a área de toda a esfera.
O campo gravitacional, como o campo gravitacional, é potencial. Isso significa que é possível introduzir a energia potencial de atração gravitacional de um par de corpos, e essa energia não mudará após mover os corpos ao longo de um circuito fechado. A potencialidade do campo gravitacional acarreta a lei da conservação da soma das energias cinética e potencial e, ao estudar o movimento dos corpos em um campo gravitacional, muitas vezes simplifica significativamente a solução. No âmbito da mecânica newtoniana, a interação gravitacional é de longo alcance. Isto significa que não importa como um corpo massivo se mova, em qualquer ponto do espaço o potencial gravitacional depende apenas da posição do corpo num determinado momento no tempo.
Grandes objetos espaciais – planetas, estrelas e galáxias têm massa enorme e, portanto, criam campos gravitacionais significativos.
A gravidade é a interação mais fraca. No entanto, como atua em todas as distâncias e todas as massas são positivas, é, no entanto, uma força muito importante no Universo. Em particular, a interação eletromagnética entre corpos em escala cósmica é pequena, uma vez que a carga elétrica total desses corpos é zero (a matéria como um todo é eletricamente neutra).
Além disso, a gravidade, ao contrário de outras interações, é universal no seu efeito sobre toda a matéria e energia. Nenhum objeto foi descoberto sem nenhuma interação gravitacional.
Devido à sua natureza global, a gravidade é responsável por efeitos de grande escala como a estrutura das galáxias, os buracos negros e a expansão do Universo, e por fenómenos astronómicos elementares - as órbitas dos planetas, e pela simples atracção pela superfície do A Terra e a queda dos corpos.
A gravidade foi a primeira interação descrita pela teoria matemática. Aristóteles (século IV aC) acreditava que objetos com massas diferentes caem em velocidades diferentes. Só muito mais tarde (1589) Galileu Galilei determinou experimentalmente que não era assim - se a resistência do ar for eliminada, todos os corpos aceleram igualmente. A lei da gravitação universal de Isaac Newton (1687) descreveu bem o comportamento geral da gravidade. Em 1915, Albert Einstein criou a Teoria Geral da Relatividade, que descreve com mais precisão a gravidade em termos da geometria do espaço-tempo.
Mecânica celeste e algumas de suas tarefas
O problema mais simples da mecânica celeste é a interação gravitacional de dois corpos pontuais ou esféricos no espaço vazio. Este problema no âmbito da mecânica clássica é resolvido analiticamente de forma fechada; o resultado de sua solução é frequentemente formulado na forma das três leis de Kepler.
À medida que o número de corpos interagindo aumenta, a tarefa torna-se dramaticamente mais complicada. Assim, o já famoso problema dos três corpos (isto é, o movimento de três corpos com massas diferentes de zero) não pode ser resolvido analiticamente de forma geral. Com uma solução numérica, a instabilidade das soluções em relação às condições iniciais ocorre muito rapidamente. Quando aplicada ao Sistema Solar, esta instabilidade não nos permite prever com precisão o movimento dos planetas em escalas superiores a cem milhões de anos.
Em alguns casos especiais é possível encontrar uma solução aproximada. O mais importante é o caso quando a massa de um corpo é significativamente maior que a massa de outros corpos (exemplos: o sistema Solar e a dinâmica dos anéis de Saturno). Neste caso, como primeira aproximação, podemos assumir que os corpos leves não interagem entre si e se movem ao longo de trajetórias Keplerianas ao redor do corpo massivo. As interações entre eles podem ser levadas em consideração no âmbito da teoria das perturbações e calculadas a média ao longo do tempo. Neste caso, podem surgir fenômenos não triviais, como ressonâncias, atratores, caos, etc. Um exemplo claro de tais fenômenos é a complexa estrutura dos anéis de Saturno.
Apesar das tentativas de descrever com precisão o comportamento de um sistema de um grande número de corpos atraentes com aproximadamente a mesma massa, isso não pode ser feito devido ao fenômeno do caos dinâmico.
Campos gravitacionais fortes
Em campos gravitacionais fortes, bem como ao se mover em um campo gravitacional em velocidades relativísticas, os efeitos da teoria geral da relatividade (GTR) começam a aparecer:
- mudando a geometria do espaço-tempo;
- como consequência, o desvio da lei da gravidade da newtoniana;
- e em casos extremos - o surgimento de buracos negros;
- atraso de potenciais associados à velocidade finita de propagação de distúrbios gravitacionais;
- como consequência, o aparecimento de ondas gravitacionais;
- efeitos de não linearidade: a gravidade tende a interagir consigo mesma, de modo que o princípio da superposição em campos fortes não é mais válido.
Radiação gravitacional
Uma das previsões importantes da Relatividade Geral é a radiação gravitacional, cuja presença foi confirmada por observações diretas em 2015. No entanto, antes existiam fortes evidências indirectas a favor da sua existência, nomeadamente: perdas de energia em sistemas binários próximos contendo objectos gravitantes compactos (como estrelas de neutrões ou buracos negros), em particular, no famoso sistema PSR B1913+16 (pulsar Hals - Taylor) - estão de acordo com o modelo da relatividade geral, no qual essa energia é levada justamente pela radiação gravitacional.
A radiação gravitacional só pode ser gerada por sistemas com quadrupolo variável ou momentos multipolares superiores, este fato sugere que a radiação gravitacional da maioria das fontes naturais é direcional, o que complica significativamente a sua detecção. Poder da gravidade n-a fonte do campo é proporcional textovc não encontrado; Consulte matemática/README para obter ajuda de configuração.): (v/c)^(2n + 2), se o multipolo for do tipo elétrico, e Não foi possível analisar a expressão (ficheiro executável textovc não encontrado; Consulte matemática/README para obter ajuda de configuração.): (v/c)^(2n + 4)- se o multipolo for do tipo magnético, onde vé a velocidade característica de movimento das fontes no sistema radiante, e c- velocidade da luz. Assim, o momento dominante será o momento quadrupolo do tipo elétrico, e a potência da radiação correspondente será igual a:
textovc não encontrado; Consulte math/README para obter ajuda com a configuração.): L = \frac(1)(5)\frac(G)(c^5)\left\langle \frac(d^3 Q_(ij))(dt^ 3 ) \frac(d^3 Q^(ij))(dt^3)\right\rangle,
Onde Não foi possível analisar a expressão (ficheiro executável textovc não encontrado; Veja matemática/README - ajuda com configuração.): Q_(ij)- tensor de momento quadrupolo da distribuição de massa do sistema radiante. Constante Não foi possível analisar a expressão (ficheiro executável textovc não encontrado; Consulte matemática/README para obter ajuda de configuração.): \frac(G)(c^5) = 2,76 \times 10^(-53)(1/W) permite estimar a ordem de grandeza da potência de radiação.
Efeitos sutis da gravidade
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Medindo a curvatura do espaço na órbita da Terra (desenho artístico)
Além dos efeitos clássicos de atração gravitacional e dilatação do tempo, a teoria geral da relatividade prevê a existência de outras manifestações da gravidade, que em condições terrestres são muito fracas e, portanto, a sua detecção e verificação experimental são muito difíceis. Até recentemente, superar estas dificuldades parecia estar além das capacidades dos experimentadores.
Entre eles, em particular, podemos citar o arrasto de referenciais inerciais (ou efeito Lense-Thirring) e o campo gravitomagnético. Em 2005, a sonda robótica Gravity Probe B da NASA conduziu uma experiência de precisão sem precedentes para medir estes efeitos perto da Terra. O processamento dos dados obtidos foi realizado até maio de 2011 e confirmou a existência e magnitude dos efeitos da precessão geodésica e do arrasto dos sistemas de referência inerciais, embora com uma precisão um pouco inferior à inicialmente suposta.
Após intenso trabalho para analisar e extrair ruído de medição, os resultados finais da missão foram anunciados em uma conferência de imprensa na NASA-TV em 4 de maio de 2011, e publicados na Physical Review Letters. O valor medido da precessão geodésica foi −6601,8±18,3 milissegundos arcos por ano, e o efeito de arrastamento - −37,2±7,2 milissegundos arcos por ano (comparar com valores teóricos de −6606,1 mas/ano e −39,2 mas/ano).
Teorias clássicas da gravidade
Veja também: Teorias da gravidadeDevido ao fato de que os efeitos quânticos da gravidade são extremamente pequenos, mesmo sob as condições mais extremas e observacionais, ainda não existem observações confiáveis deles. Estimativas teóricas mostram que na grande maioria dos casos pode-se limitar-se à descrição clássica da interação gravitacional.
Existe uma teoria clássica canônica moderna da gravidade - a teoria geral da relatividade, e muitas hipóteses e teorias esclarecedoras de vários graus de desenvolvimento, competindo entre si. Todas essas teorias fazem previsões muito semelhantes dentro da aproximação em que os testes experimentais são realizados atualmente. A seguir estão várias teorias da gravidade básicas, mais bem desenvolvidas ou conhecidas.
Teoria geral da relatividade
Na abordagem padrão da teoria da relatividade geral (GTR), a gravidade é inicialmente considerada não como uma interação de forças, mas como uma manifestação da curvatura do espaço-tempo. Assim, na relatividade geral, a gravidade é interpretada como um efeito geométrico, e o espaço-tempo é considerado dentro da estrutura da geometria Riemanniana não euclidiana (mais precisamente pseudo-Riemanniana). O campo gravitacional (uma generalização do potencial gravitacional newtoniano), às vezes também chamado de campo gravitacional, na relatividade geral é identificado com o campo métrico tensorial - a métrica do espaço-tempo quadridimensional, e a força do campo gravitacional - com a conectividade afim do espaço-tempo determinada pela métrica.
A tarefa padrão da relatividade geral é determinar os componentes do tensor métrico, que juntos definem as propriedades geométricas do espaço-tempo, a partir da distribuição conhecida das fontes de energia-momento no sistema de coordenadas quadridimensional em consideração. Por sua vez, o conhecimento da métrica permite calcular o movimento das partículas de teste, o que equivale ao conhecimento das propriedades do campo gravitacional em um determinado sistema. Devido à natureza tensorial das equações da relatividade geral, bem como à justificativa fundamental padrão para sua formulação, acredita-se que a gravidade também seja de natureza tensorial. Uma consequência é que a radiação gravitacional deve ser pelo menos da ordem quadrupolo.
Sabe-se que na relatividade geral existem dificuldades devido à não invariância da energia do campo gravitacional, uma vez que esta energia não é descrita por um tensor e pode ser determinada teoricamente de diferentes maneiras. Na relatividade geral clássica, também surge o problema de descrever a interação spin-órbita (uma vez que o spin de um objeto estendido também não tem uma definição inequívoca). Acredita-se que existem alguns problemas com a inequívoca dos resultados e a justificação da consistência (o problema das singularidades gravitacionais).
No entanto, a relatividade geral foi confirmada experimentalmente até muito recentemente (2012). Além disso, muitas abordagens alternativas às abordagens de Einstein, mas padrão para a física moderna, para a formulação da teoria da gravidade levam a um resultado que coincide com a relatividade geral na aproximação de baixa energia, que é a única agora acessível à verificação experimental.
Teoria de Einstein-Cartan
Uma divisão semelhante de equações em duas classes também ocorre no RTG, onde a segunda equação tensorial é introduzida para levar em conta a conexão entre o espaço não-euclidiano e o espaço de Minkowski. Graças à presença de um parâmetro adimensional na teoria de Jordan-Brans-Dicke, torna-se possível escolhê-lo de forma que os resultados da teoria coincidam com os resultados dos experimentos gravitacionais. Além disso, à medida que o parâmetro tende ao infinito, as previsões da teoria tornam-se cada vez mais próximas da relatividade geral, por isso é impossível refutar a teoria de Jordan-Brans-Dicke por qualquer experiência que confirme a teoria da relatividade geral.
Teoria quântica da gravidade
Apesar de mais de meio século de tentativas, a gravidade é a única interação fundamental para a qual ainda não foi construída uma teoria quântica consistente e geralmente aceita. Em baixas energias, no espírito da teoria quântica de campos, a interação gravitacional pode ser pensada como uma troca de grávitons – bósons de calibre 2 de spin. No entanto, a teoria resultante não é renormalizável e, portanto, é considerada insatisfatória.
Nas últimas décadas, três abordagens promissoras para resolver o problema da quantização da gravidade foram desenvolvidas: teoria das cordas, gravidade quântica em loop e triangulação dinâmica causal[[K:Wikipedia:Artigos sem fontes (país: Erro Lua: callParserFunction: a função "#property" não foi encontrada. )]][[K:Wikipedia:Artigos sem fontes (país: Erro Lua: callParserFunction: a função "#property" não foi encontrada. )]] [ ] .
Teoria das cordas
Nele, em vez de partículas e espaço-tempo de fundo, aparecem cordas e seus análogos multidimensionais - branas. Para problemas de alta dimensão, as branas são partículas de alta dimensão, mas do ponto de vista das partículas em movimento dentro essas branas são estruturas espaço-temporais. Uma variante da teoria das cordas é a teoria M.
Gravidade quântica em loop
Ele tenta formular uma teoria quântica de campos sem referência ao contexto espaço-temporal. De acordo com esta teoria, o espaço e o tempo consistem em partes discretas; Essas pequenas células quânticas do espaço estão conectadas umas às outras de uma certa maneira, de modo que em pequenas escalas de tempo e comprimento elas criam uma estrutura de espaço heterogênea e discreta, e em grandes escalas elas se transformam suavemente em um espaço-tempo contínuo e suave. Embora muitos modelos cosmológicos só possam descrever o comportamento do universo desde o tempo de Planck após o Big Bang, a gravidade quântica em loop pode descrever o próprio processo de explosão e até mesmo olhar mais para trás. A gravidade quântica em loop nos permite descrever todas as partículas do modelo padrão sem exigir a introdução do bóson de Higgs para explicar suas massas.
Triangulação dinâmica causal
Nele, a variedade espaço-tempo é construída a partir de simplexes euclidianos elementares (triângulo, tetraedro, pentacore) de dimensões da ordem das planckianas, levando em consideração o princípio da causalidade. A quadridimensionalidade e a natureza pseudo-euclidiana do espaço-tempo em escalas macroscópicas não são postuladas nele, mas são uma consequência da teoria.
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Princípios
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Clássico
Relativista |
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Entre todos os corpos materiais. Na aproximação de baixas velocidades e interação gravitacional fraca, é descrito pela teoria da gravidade de Newton, no caso geral é descrito pela teoria geral da relatividade de Einstein. No limite quântico, a interação gravitacional é supostamente descrita por uma teoria quântica da gravidade, que ainda não foi desenvolvida.
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Legendas
Atração gravitacional
A lei da gravitação universal é uma das aplicações da lei do inverso do quadrado, que também se encontra no estudo da radiação (ver, por exemplo, Pressão da Luz), e é uma consequência direta do aumento quadrático da área de a esfera com raio crescente, o que leva a uma diminuição quadrática na contribuição de qualquer unidade de área para a área de toda a esfera.
O campo gravitacional, como o campo da gravidade, é potencial. Isso significa que é possível introduzir a energia potencial de atração gravitacional de um par de corpos, e essa energia não mudará após mover os corpos ao longo de um circuito fechado. A potencialidade do campo gravitacional acarreta a lei da conservação da soma das energias cinética e potencial e, ao estudar o movimento dos corpos em um campo gravitacional, muitas vezes simplifica significativamente a solução. No âmbito da mecânica newtoniana, a interação gravitacional é de longo alcance. Isto significa que não importa como um corpo massivo se mova, em qualquer ponto do espaço o potencial gravitacional depende apenas da posição do corpo num determinado momento no tempo.
Grandes objetos espaciais – planetas, estrelas e galáxias têm massa enorme e, portanto, criam campos gravitacionais significativos.
A gravidade é a interação mais fraca. No entanto, como atua em todas as distâncias e todas as massas são positivas, é, no entanto, uma força muito importante no Universo. Em particular, a interação eletromagnética entre corpos em escala cósmica é pequena, uma vez que a carga elétrica total desses corpos é zero (a matéria como um todo é eletricamente neutra).
Além disso, a gravidade, ao contrário de outras interações, é universal no seu efeito sobre toda a matéria e energia. Nenhum objeto foi descoberto sem nenhuma interação gravitacional.
Devido à sua natureza global, a gravidade é responsável por efeitos de grande escala como a estrutura das galáxias, os buracos negros e a expansão do Universo, e por fenómenos astronómicos elementares - as órbitas dos planetas, e pela simples atracção pela superfície do A Terra e a queda dos corpos.
A gravidade foi a primeira interação descrita pela teoria matemática. Aristóteles (século IV aC) acreditava que objetos com massas diferentes caem em velocidades diferentes. E só muito mais tarde (1589) Galileu Galilei determinou experimentalmente que não era assim - se a resistência do ar for eliminada, todos os corpos aceleram igualmente. A lei da gravitação universal de Isaac Newton (1687) descreveu bem o comportamento geral da gravidade. Em 1915, Albert Einstein criou a Teoria Geral da Relatividade, que descreve com mais precisão a gravidade em termos da geometria do espaço-tempo.
Mecânica celeste e algumas de suas tarefas
O problema mais simples da mecânica celeste é a interação gravitacional de dois corpos pontuais ou esféricos no espaço vazio. Este problema no âmbito da mecânica clássica é resolvido analiticamente de forma fechada; o resultado de sua solução é frequentemente formulado na forma das três leis de Kepler.
À medida que o número de corpos interagindo aumenta, a tarefa torna-se dramaticamente mais complicada. Assim, o já famoso problema dos três corpos (isto é, o movimento de três corpos com massas diferentes de zero) não pode ser resolvido analiticamente de forma geral. Com uma solução numérica, a instabilidade das soluções em relação às condições iniciais ocorre muito rapidamente. Quando aplicada ao Sistema Solar, esta instabilidade não nos permite prever com precisão o movimento dos planetas em escalas superiores a cem milhões de anos.
Em alguns casos especiais é possível encontrar uma solução aproximada. O mais importante é o caso quando a massa de um corpo é significativamente maior que a massa de outros corpos (exemplos: o sistema Solar e a dinâmica dos anéis de Saturno). Neste caso, como primeira aproximação, podemos assumir que os corpos leves não interagem entre si e se movem ao longo de trajetórias Keplerianas ao redor do corpo massivo. As interações entre eles podem ser levadas em consideração no âmbito da teoria das perturbações e calculadas a média ao longo do tempo. Neste caso, podem surgir fenômenos não triviais, como ressonâncias, atratores, caos, etc. Um exemplo claro de tais fenômenos é a complexa estrutura dos anéis de Saturno.
Apesar das tentativas de descrever com precisão o comportamento de um sistema de um grande número de corpos atraentes com aproximadamente a mesma massa, isso não pode ser feito devido ao fenômeno do caos dinâmico.
Campos gravitacionais fortes
Em campos gravitacionais fortes, bem como ao se mover em um campo gravitacional em velocidades relativísticas, os efeitos da relatividade geral (GTR) começam a aparecer:
- mudando a geometria do espaço-tempo;
- como consequência, o desvio da lei da gravidade da newtoniana;
- e em casos extremos - o surgimento de buracos negros;
- atraso de potenciais associados à velocidade finita de propagação de distúrbios gravitacionais;
- como consequência, o aparecimento de ondas gravitacionais;
- efeitos de não linearidade: a gravidade tende a interagir consigo mesma, de modo que o princípio da superposição em campos fortes não é mais válido.
Radiação gravitacional
Uma das previsões importantes da Relatividade Geral é a radiação gravitacional, cuja presença foi confirmada por observações diretas em 2015. No entanto, antes existiam fortes evidências indirectas a favor da sua existência, nomeadamente: perdas de energia em sistemas binários próximos contendo objectos gravitantes compactos (como estrelas de neutrões ou buracos negros), em particular, no famoso sistema PSR B1913+16 (pulsar Hals - Taylor) - estão de acordo com o modelo da relatividade geral, no qual essa energia é levada justamente pela radiação gravitacional.
A radiação gravitacional só pode ser gerada por sistemas com quadrupolo variável ou momentos multipolares superiores, este fato sugere que a radiação gravitacional da maioria das fontes naturais é direcional, o que complica significativamente a sua detecção; Poder da gravidade n-a fonte do campo é proporcional (v / c) 2 n + 2 (\estilo de exibição (v/c)^(2n+2)), se o multipolo for do tipo elétrico, e (v / c) 2 n + 4 (\estilo de exibição (v/c)^(2n+4))- se o multipolo for do tipo magnético, onde vé a velocidade característica de movimento das fontes no sistema radiante, e c- velocidade da luz. Assim, o momento dominante será o momento quadrupolo do tipo elétrico, e a potência da radiação correspondente será igual a:
L = 1 5 G c 5 ⟨ d 3 Q i j d t 3 d 3 Q i j d t 3 ⟩ , (\displaystyle L=(\frac (1)(5))(\frac (G)(c^(5)))\ esquerda\langle (\frac (d^(3)Q_(ij))(dt^(3)))(\frac (d^(3)Q^(ij))(dt^(3)))\direita \rangle ,)Onde Q eu j (\ displaystyle Q_ (ij))- tensor de momento quadrupolo da distribuição de massa do sistema radiante. Constante G c 5 = 2,76 × 10 − 53 (\displaystyle (\frac (G)(c^(5)))=2,76\times 10^(-53))(1/W) permite estimar a ordem de grandeza da potência de radiação.
Desde 1969 (as experiências de Weber (Inglês)), estão sendo feitas tentativas para detectar diretamente a radiação gravitacional. Nos EUA, Europa e Japão existem atualmente vários detectores terrestres em operação (LIGO, VIRGO, TAMA (Inglês), GEO 600), bem como o projeto de detector gravitacional espacial LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Um detector terrestre na Rússia está sendo desenvolvido no Centro Científico Dulkyn para Pesquisa de Ondas Gravitacionais, na República do Tartaristão.
Efeitos sutis da gravidade
Além dos efeitos clássicos de atração gravitacional e dilatação do tempo, a teoria geral da relatividade prevê a existência de outras manifestações da gravidade, que em condições terrestres são muito fracas e, portanto, a sua detecção e verificação experimental são muito difíceis. Até recentemente, superar estas dificuldades parecia estar além das capacidades dos experimentadores.
Entre eles, em particular, pode-se citar o arrasto de referenciais inerciais (ou efeito Lense-Thirring) e o campo gravitomagnético. Em 2005, a Gravity Probe B não tripulada da NASA conduziu uma experiência de precisão sem precedentes para medir estes efeitos perto da Terra. O processamento dos dados obtidos foi realizado até maio de 2011 e confirmou a existência e magnitude dos efeitos da precessão geodésica e do arrasto dos sistemas de referência inerciais, embora com uma precisão um pouco inferior à inicialmente suposta.
Após intenso trabalho para analisar e extrair ruído de medição, os resultados finais da missão foram anunciados em uma conferência de imprensa na NASA-TV em 4 de maio de 2011, e publicados na Physical Review Letters. O valor medido da precessão geodésica foi −6601,8±18,3 milissegundos arcos por ano, e o efeito de arrastamento - −37,2±7,2 milissegundos arcos por ano (comparar com valores teóricos de −6606,1 mas/ano e −39,2 mas/ano).
Teorias clássicas da gravidade
Devido ao fato de que os efeitos quânticos da gravidade são extremamente pequenos, mesmo sob as condições mais extremas e observacionais, ainda não existem observações confiáveis deles. Estimativas teóricas mostram que na grande maioria dos casos pode-se limitar-se à descrição clássica da interação gravitacional.
Existe uma teoria clássica canônica moderna da gravidade - a teoria geral da relatividade, e muitas hipóteses e teorias esclarecedoras de vários graus de desenvolvimento, competindo entre si. Todas essas teorias fazem previsões muito semelhantes dentro da aproximação em que os testes experimentais são realizados atualmente. A seguir estão várias teorias da gravidade básicas, mais bem desenvolvidas ou conhecidas.
Teoria geral da relatividade
No entanto, a relatividade geral foi confirmada experimentalmente até muito recentemente (2012). Além disso, muitas abordagens alternativas às abordagens de Einstein, mas padrão para a física moderna, para a formulação da teoria da gravidade levam a um resultado que coincide com a relatividade geral na aproximação de baixa energia, que é a única agora acessível à verificação experimental.
Teoria de Einstein-Cartan
Uma divisão semelhante de equações em duas classes também ocorre no RTG, onde a segunda equação tensorial é introduzida para levar em conta a conexão entre o espaço não-euclidiano e o espaço de Minkowski. Graças à presença de um parâmetro adimensional na teoria de Jordan-Brans-Dicke, torna-se possível escolhê-lo de forma que os resultados da teoria coincidam com os resultados dos experimentos gravitacionais. Além disso, à medida que o parâmetro tende ao infinito, as previsões da teoria tornam-se cada vez mais próximas da relatividade geral, por isso é impossível refutar a teoria de Jordan-Brans-Dicke por qualquer experiência que confirme a teoria da relatividade geral.
Teoria quântica da gravidade
Apesar de mais de meio século de tentativas, a gravidade é a única interação fundamental para a qual ainda não foi construída uma teoria quântica consistente e geralmente aceita. Em baixas energias, no espírito da teoria quântica de campos, a interação gravitacional pode ser representada como uma troca de grávitons - bósons de calibre spin-2. No entanto, a teoria resultante não é renormalizável e, portanto, é considerada insatisfatória.
Nas últimas décadas, várias abordagens promissoras para resolver o problema da quantização da gravidade foram desenvolvidas: teoria das cordas, gravidade quântica em loop e outras.
Teoria das cordas
Nele, em vez de partículas e espaço-tempo de fundo, aparecem cordas e seus análogos multidimensionais -
