सार्वभौम गुरुत्वाकर्षण के नियम की खोज का इतिहास - विवरण, विशेषताएं और रोचक तथ्य

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 05:27

यह लेख सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम की खोज के इतिहास पर केंद्रित होगा। यहां हम इस भौतिक हठधर्मिता की खोज करने वाले वैज्ञानिक के जीवन की जीवनी संबंधी जानकारी से परिचित होंगे, इसके मुख्य प्रावधानों पर विचार करेंगे, क्वांटम गुरुत्व के साथ संबंध, विकास की प्रक्रिया, और भी बहुत कुछ।

प्रतिभा

सर आइजैक न्यूटन इंग्लैंड के वैज्ञानिक हैं। एक समय में, उन्होंने भौतिकी और गणित जैसे विज्ञानों के लिए बहुत ध्यान और प्रयास समर्पित किया, और यांत्रिकी और खगोल विज्ञान के लिए बहुत सी नई चीजें भी लाईं। उन्हें अपने शास्त्रीय मॉडल में भौतिकी के पहले संस्थापकों में से एक माना जाता है। वह मौलिक कार्य "प्राकृतिक दर्शन के गणितीय सिद्धांत" के लेखक हैं, जहां उन्होंने यांत्रिकी के तीन नियमों और सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम के बारे में जानकारी प्रस्तुत की। आइजैक न्यूटन ने इन कार्यों के साथ शास्त्रीय यांत्रिकी की नींव रखी। उन्होंने डिफरेंशियल और इंटीग्रल टाइप, लाइट थ्योरी के कैलकुलस को विकसित किया। उन्होंने भौतिक प्रकाशिकी में भी प्रमुख योगदान दिया।और भौतिकी और गणित में कई अन्य सिद्धांत विकसित किए।

कानून

सार्वभौम गुरुत्वाकर्षण का नियम और इसकी खोज का इतिहास 1666 का है। इसका शास्त्रीय रूप एक नियम है जो गुरुत्वाकर्षण प्रकार की बातचीत का वर्णन करता है, जो यांत्रिकी के ढांचे से आगे नहीं जाता है।

इसका सार यह था कि 2 पिंडों या पदार्थ m1 और m2 के बीच उत्पन्न होने वाले गुरुत्वाकर्षण खिंचाव के बल F का संकेतक, एक निश्चित दूरी r द्वारा एक दूसरे से अलग होता है, दोनों द्रव्यमान संकेतकों के समानुपाती होता है और इसमें एक होता है पिंडों के बीच वर्ग दूरी के व्युत्क्रमानुपाती:

F=G, जहाँ G 6, 67408(31)•10^-11 m³ के बराबर गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक को दर्शाता है। केजीएफ².

न्यूटन का गुरुत्वाकर्षण

सार्वभौम गुरुत्वाकर्षण के नियम की खोज के इतिहास पर विचार करने से पहले, आइए इसकी सामान्य विशेषताओं पर करीब से नज़र डालें।

न्यूटन द्वारा बनाए गए सिद्धांत में, बड़े द्रव्यमान वाले सभी पिंडों को अपने चारों ओर एक विशेष क्षेत्र उत्पन्न करना चाहिए, जो अन्य वस्तुओं को अपनी ओर आकर्षित करता है। इसे गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र कहा जाता है, और इसमें क्षमता होती है।

गोलाकार समरूपता वाला एक पिंड स्वयं के बाहर एक क्षेत्र बनाता है, जो शरीर के केंद्र में स्थित समान द्रव्यमान के भौतिक बिंदु द्वारा निर्मित होता है।

अधिक बड़े द्रव्यमान वाले पिंड द्वारा निर्मित गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में ऐसे बिंदु के प्रक्षेप पथ की दिशा केप्लर के नियम का पालन करती है। ब्रह्मांड की वस्तुएं, जैसे, उदाहरण के लिए,ग्रह या धूमकेतु, भी उसकी बात मानते हैं, एक दीर्घवृत्त या अतिपरवलय में चलते हुए। गड़बड़ी सिद्धांत के प्रावधानों का उपयोग करके अन्य बड़े निकायों द्वारा बनाई गई विकृति के लिए लेखांकन को ध्यान में रखा जाता है।

सटीकता का विश्लेषण

न्यूटन द्वारा सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम की खोज के बाद, इसे कई बार परीक्षण और सिद्ध करना पड़ा। इसके लिए, कई गणना और अवलोकन किए गए थे। इसके प्रावधानों के साथ समझौता करने और इसके संकेतक की सटीकता से आगे बढ़ने के बाद, अनुमान का प्रायोगिक रूप जीआर की स्पष्ट पुष्टि के रूप में कार्य करता है। एक पिंड की चौगुनी अंतःक्रियाओं का माप जो घूमता है, लेकिन इसके एंटेना स्थिर रहते हैं, हमें दिखाते हैं कि δ बढ़ने की प्रक्रिया संभावित r ^-(1+δ) पर निर्भर करती है, की दूरी पर कई मीटर और सीमा में स्थित है (2, 1±6, 2)•10^-3। कई अन्य व्यावहारिक पुष्टिओं ने इस कानून को स्थापित करने और बिना किसी संशोधन के एक ही रूप लेने की अनुमति दी। 2007 में, इस हठधर्मिता को एक सेंटीमीटर (55 माइक्रोन-9.59 मिमी) से कम दूरी पर दोबारा जांचा गया। प्रयोगात्मक त्रुटियों को ध्यान में रखते हुए, वैज्ञानिकों ने दूरी सीमा की जांच की और इस कानून में कोई स्पष्ट विचलन नहीं पाया।

पृथ्वी के संबंध में चंद्रमा की कक्षा का अवलोकन भी इसकी वैधता की पुष्टि करता है।

यूक्लिडियन स्पेस

गुरुत्वाकर्षण का न्यूटन का शास्त्रीय सिद्धांत यूक्लिडियन अंतरिक्ष से जुड़ा है। ऊपर चर्चा की गई समानता के हर में दूरी उपायों की पर्याप्त उच्च सटीकता (10^-9) के साथ वास्तविक समानता हमें न्यूटोनियन यांत्रिकी के अंतरिक्ष के यूक्लिडियन आधार को दिखाती है, जिसमें तीन -आयामी भौतिक रूप। परपदार्थ के ऐसे बिंदु तक, गोलाकार सतह का क्षेत्रफल उसकी त्रिज्या के वर्ग के मान के समानुपाती होता है।

इतिहास का डेटा

आइए सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम की खोज के इतिहास के संक्षिप्त सारांश पर विचार करें।

विचार न्यूटन से पहले रहने वाले अन्य वैज्ञानिकों द्वारा सामने रखे गए थे। एपिकुरस, केप्लर, डेसकार्टेस, रोबरवाल, गैसेंडी, ह्यूजेन्स और अन्य ने इस पर प्रतिबिंबों का दौरा किया। केप्लर ने सुझाव दिया कि गुरुत्वाकर्षण बल सूर्य के तारे से दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होता है और इसका वितरण केवल अण्डाकार तलों में होता है; डेसकार्टेस के अनुसार, यह ईथर की मोटाई में भंवरों की गतिविधि का परिणाम था। अनुमानों की एक श्रृंखला थी जिसमें दूरी पर निर्भरता के बारे में सही अनुमानों का प्रतिबिंब था।

न्यूटन से हैली को लिखे गए एक पत्र में यह जानकारी थी कि सर आइजैक के पूर्ववर्ती स्वयं हूक, व्रेन और बुयो इस्माइल थे। हालाँकि, उनसे पहले कोई भी स्पष्ट रूप से गणितीय विधियों का उपयोग करके गुरुत्वाकर्षण के नियम और ग्रहों की गति को जोड़ने में कामयाब नहीं हुआ।

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम की खोज का इतिहास "प्राकृतिक दर्शन के गणितीय सिद्धांत" (1687) के काम से निकटता से जुड़ा हुआ है। इस काम में, न्यूटन केप्लर के अनुभवजन्य कानून के लिए धन्यवाद कानून प्राप्त करने में सक्षम था, जो उस समय तक पहले से ही ज्ञात था। वह हमें दिखाता है कि:

• किसी भी दृश्य ग्रह की गति का रूप एक केंद्रीय बल की उपस्थिति को इंगित करता है;
• केंद्रीय प्रकार का आकर्षण बल अण्डाकार या अतिपरवलयिक कक्षाएँ बनाता है।

न्यूटन के सिद्धांत के बारे में

सार्वभौम गुरुत्वाकर्षण के नियम की खोज के संक्षिप्त इतिहास की समीक्षा करने से हमें कई अंतरों की ओर भी इशारा किया जा सकता है जो इसे पिछली परिकल्पनाओं से अलग करते हैं। न्यूटन न केवल विचाराधीन परिघटना के प्रस्तावित सूत्र के प्रकाशन में लगे हुए थे, बल्कि एक समग्र रूप में गणितीय प्रकार का एक मॉडल भी प्रस्तावित किया:

• गुरुत्वाकर्षण के नियम पर प्रावधान;
• गति के नियम पर क़ानून;
• गणितीय शोध के तरीकों की व्यवस्था।

यह त्रय खगोलीय पिंडों की सबसे जटिल गतिविधियों की भी सटीक जांच करने में सक्षम था, इस प्रकार आकाशीय यांत्रिकी का आधार बना। इस मॉडल में आइंस्टीन की गतिविधि की शुरुआत तक, सुधारों के मौलिक सेट की उपस्थिति की आवश्यकता नहीं थी। केवल गणितीय उपकरण में काफी सुधार करना था।

चर्चा के लिए वस्तु

अठारहवीं शताब्दी में खोजा गया और सिद्ध कानून सक्रिय विवादों और गहन जांच का एक प्रसिद्ध विषय बन गया। हालाँकि, सदी का अंत उनके अभिधारणाओं और बयानों के साथ एक सामान्य समझौते के साथ हुआ। कानून की गणना का उपयोग करके, स्वर्ग में निकायों के आंदोलन के पथ को सटीक रूप से निर्धारित करना संभव था। 1798 में हेनरी कैवेंडिश द्वारा एक सीधी जाँच की गई थी। उन्होंने बड़ी संवेदनशीलता के साथ मरोड़-प्रकार के संतुलन का उपयोग करके ऐसा किया। गुरुत्वाकर्षण के सार्वभौमिक नियम की खोज के इतिहास में, पॉइसन द्वारा प्रस्तुत व्याख्याओं को एक विशेष स्थान दिया जाना चाहिए। उन्होंने गुरुत्वाकर्षण क्षमता और पॉइसन समीकरण की अवधारणा विकसित की, जिसके साथ इसकी गणना करना संभव थासंभावित। इस प्रकार के मॉडल ने पदार्थ के मनमाने वितरण की उपस्थिति में गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का अध्ययन करना संभव बना दिया।

न्यूटन के सिद्धांत में कई कठिनाइयाँ थीं। मुख्य को लंबी दूरी की कार्रवाई की अकथनीयता माना जा सकता है। इस प्रश्न का सटीक उत्तर देना असंभव था कि कैसे आकर्षण बल निर्वात अंतरिक्ष में अनंत गति से भेजे जाते हैं।

कानून का "विकास"

अगले दो सौ साल, और उससे भी अधिक, कई भौतिकविदों द्वारा न्यूटन के सिद्धांत को बेहतर बनाने के विभिन्न तरीकों का प्रस्ताव करने का प्रयास किया गया। ये प्रयास 1915 में एक विजय के रूप में समाप्त हुए, अर्थात् सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत का निर्माण, जिसे आइंस्टीन द्वारा बनाया गया था। वह सभी कठिनाइयों को दूर करने में सक्षम था। पत्राचार सिद्धांत के अनुसार, न्यूटन का सिद्धांत अधिक सामान्य रूप में एक सिद्धांत पर काम की शुरुआत के लिए एक अनुमान के रूप में निकला, जिसे कुछ शर्तों के तहत लागू किया जा सकता है:

1. अध्ययनाधीन प्रणालियों में गुरुत्वीय प्रकृति की क्षमता बहुत अधिक नहीं हो सकती है। सौर मंडल आकाशीय पिंडों की गति के लिए सभी नियमों के अनुपालन का एक उदाहरण है। सापेक्षतावादी घटना खुद को पेरिहेलियन शिफ्ट की ध्यान देने योग्य अभिव्यक्ति में पाती है।
2. सिस्टम के इस समूह में गति की दर प्रकाश की गति की तुलना में नगण्य है।

साक्ष्य है कि एक कमजोर स्थिर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में, जीआर गणना न्यूटनियन का रूप लेती है, एक स्थिर क्षेत्र में गुरुत्वाकर्षण की एक अदिश क्षमता की उपस्थिति हैबलों की कमजोर रूप से व्यक्त विशेषताएं, जो पॉइसन समीकरण की शर्तों को पूरा करने में सक्षम हैं।

क्वांटा स्केल

हालांकि, इतिहास में न तो सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम की वैज्ञानिक खोज और न ही सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत अंतिम गुरुत्वाकर्षण सिद्धांत के रूप में काम कर सकता है, क्योंकि दोनों ही क्वांटम पर गुरुत्वाकर्षण प्रकार की प्रक्रियाओं का पर्याप्त रूप से वर्णन नहीं करते हैं। पैमाना। क्वांटम गुरुत्वाकर्षण सिद्धांत बनाने का प्रयास आधुनिक भौतिकी के सबसे महत्वपूर्ण कार्यों में से एक है।

क्वांटम गुरुत्व की दृष्टि से, वस्तुओं के बीच परस्पर क्रिया आभासी गुरुत्वाकर्षणों के आदान-प्रदान द्वारा निर्मित होती है। अनिश्चितता के सिद्धांत के अनुसार, आभासी गुरुत्वाकर्षण की ऊर्जा क्षमता उस समय अंतराल के व्युत्क्रमानुपाती होती है जिसमें यह मौजूद था, एक वस्तु द्वारा उत्सर्जन के बिंदु से उस समय तक जिस पर इसे दूसरे बिंदु द्वारा अवशोषित किया गया था।

इसे देखते हुए, यह पता चलता है कि छोटे पैमाने पर दूरी पर, पिंडों की परस्पर क्रिया में आभासी प्रकार के गुरुत्वाकर्षण का आदान-प्रदान होता है। इन विचारों के लिए धन्यवाद, दूरी के संबंध में आनुपातिकता के पारस्परिक के अनुसार न्यूटन की क्षमता और इसकी निर्भरता के कानून पर प्रावधान समाप्त करना संभव है। कूलम्ब और न्यूटन के नियमों के बीच समानता को इस तथ्य से समझाया गया है कि गुरुत्वाकर्षण का भार शून्य के बराबर होता है। फोटोन के भार का एक ही अर्थ होता है।

धोखा

स्कूल के पाठ्यक्रम में इतिहास के एक प्रश्न का उत्तर, कैसेन्यूटन ने सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम की खोज की, गिरते सेब फल की कहानी है। इस कथा के अनुसार यह एक वैज्ञानिक के सिर पर गिरा था। हालांकि, यह एक व्यापक गलत धारणा है, और वास्तव में, सिर की संभावित चोट के समान मामले के बिना सब कुछ करने में सक्षम था। न्यूटन ने स्वयं कभी-कभी इस मिथक की पुष्टि की, लेकिन वास्तव में कानून एक सहज खोज नहीं था और क्षणिक अंतर्दृष्टि के विस्फोट में नहीं आया था। जैसा कि ऊपर लिखा गया था, इसे लंबे समय के लिए विकसित किया गया था और पहली बार "गणित के सिद्धांतों" पर कार्यों में प्रस्तुत किया गया था, जो 1687 में सार्वजनिक प्रदर्शन पर दिखाई दिया था।