గురుత్వాకర్షణ అనేది విశ్వంలో అత్యంత శక్తివంతమైన శక్తి, విశ్వం యొక్క నాలుగు ప్రాథమిక సూత్రాలలో ఒకటి, ఇది దాని నిర్మాణాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. ఒకప్పుడు, దానికి ధన్యవాదాలు, గ్రహాలు, నక్షత్రాలు మరియు మొత్తం గెలాక్సీలు పుట్టుకొచ్చాయి. నేడు అది సూర్యుని చుట్టూ ఎప్పటికీ అంతం లేని ప్రయాణంలో భూమిని కక్ష్యలో ఉంచుతుంది.
ఒక వ్యక్తి యొక్క రోజువారీ జీవితంలో ఆకర్షణ కూడా చాలా ముఖ్యమైనది. ఈ అదృశ్య శక్తికి ధన్యవాదాలు, మన ప్రపంచంలోని మహాసముద్రాలు పల్సేట్ అవుతాయి, నదులు ప్రవహిస్తాయి మరియు వర్షపు చినుకులు నేలమీద పడతాయి. బాల్యం నుండి, మన శరీరం మరియు చుట్టుపక్కల వస్తువుల బరువును అనుభవిస్తాము. మన ఆర్థిక కార్యకలాపాలపై గురుత్వాకర్షణ ప్రభావం కూడా అపారమైనది.
మొదటి గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతాన్ని 17వ శతాబ్దం చివరిలో ఐజాక్ న్యూటన్ రూపొందించారు. అతని లా ఆఫ్ యూనివర్సల్ గ్రావిటేషన్ క్లాసికల్ మెకానిక్స్ ఫ్రేమ్‌వర్క్‌లో ఈ పరస్పర చర్యను వివరిస్తుంది. ఈ దృగ్విషయాన్ని ఐన్స్టీన్ తన సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతంలో మరింత విస్తృతంగా వివరించాడు, ఇది గత శతాబ్దం ప్రారంభంలో ప్రచురించబడింది. ప్రాథమిక కణాల స్థాయిలో గురుత్వాకర్షణ శక్తితో సంభవించే ప్రక్రియలను గురుత్వాకర్షణ క్వాంటం సిద్ధాంతం ద్వారా వివరించాలి, అయితే ఇది ఇంకా సృష్టించబడలేదు.
గురుత్వాకర్షణ స్వభావం గురించి మనం న్యూటన్ కాలంలో కంటే ఈ రోజు మనకు చాలా ఎక్కువ తెలుసు, కానీ శతాబ్దాల అధ్యయనం ఉన్నప్పటికీ, ఇది ఇప్పటికీ ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రానికి నిజమైన అవరోధంగా మిగిలిపోయింది. ఇప్పటికే ఉన్న గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతంలో చాలా ఖాళీ మచ్చలు ఉన్నాయి మరియు దానిని ఏది ఉత్పత్తి చేస్తుందో మరియు ఈ పరస్పర చర్య ఎలా బదిలీ చేయబడుతుందో మాకు ఇంకా సరిగ్గా అర్థం కాలేదు. మరియు, వాస్తవానికి, మేము గురుత్వాకర్షణ శక్తిని నియంత్రించడానికి చాలా దూరంగా ఉన్నాము, కాబట్టి యాంటీగ్రావిటీ లేదా లెవిటేషన్ అనేది సైన్స్ ఫిక్షన్ నవలల పేజీలలో మాత్రమే చాలా కాలం పాటు ఉంటుంది.
న్యూటన్ తలపై ఏం పడింది?
భూమికి వస్తువులను ఆకర్షించే శక్తి యొక్క స్వభావం గురించి ప్రజలు ఎల్లప్పుడూ ఆశ్చర్యపోతారు, అయితే 17వ శతాబ్దంలో మాత్రమే ఐజాక్ న్యూటన్ రహస్యం యొక్క ముసుగును ఎత్తివేయగలిగాడు. ఖగోళ వస్తువుల కదలికలను అధ్యయనం చేసిన అద్భుతమైన శాస్త్రవేత్తలు కెప్లర్ మరియు గెలీలియో రచనలు దాని పురోగతికి ఆధారం.
న్యూటన్ యొక్క సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ నియమానికి ఒకటిన్నర శతాబ్దాల ముందు, పోలిష్ ఖగోళ శాస్త్రవేత్త కోపర్నికస్ ఆకర్షణ అని నమ్మాడు “... విశ్వ పితామహుడు అన్ని కణాలకు ప్రసాదించిన సహజ కోరిక తప్ప మరేమీ కాదు, అవి ఒక సాధారణ మొత్తంలో ఏకం కావాలి, గోళాకార శరీరాలను ఏర్పరుస్తుంది." డెస్కార్టెస్ ఆకర్షణను ప్రపంచ ఈథర్‌లోని అవాంతరాల పర్యవసానంగా భావించాడు. గ్రీకు తత్వవేత్త మరియు శాస్త్రవేత్త అరిస్టాటిల్ పడే శరీరాల వేగాన్ని ద్రవ్యరాశి ప్రభావితం చేస్తుందని ఖచ్చితంగా చెప్పాడు. మరియు 16 వ శతాబ్దం చివరిలో గెలీలియో గెలీలీ మాత్రమే ఇది నిజం కాదని నిరూపించారు: గాలి నిరోధకత లేకపోతే, అన్ని వస్తువులు సమానంగా వేగవంతం అవుతాయి.
తల మరియు ఆపిల్ యొక్క ప్రసిద్ధ పురాణానికి విరుద్ధంగా, న్యూటన్ గురుత్వాకర్షణ స్వభావాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి ఇరవై సంవత్సరాల కంటే ఎక్కువ సమయం పట్టింది. అతని గురుత్వాకర్షణ నియమం ఎప్పటికప్పుడు అత్యంత ముఖ్యమైన శాస్త్రీయ ఆవిష్కరణలలో ఒకటి. ఇది సార్వత్రికమైనది మరియు ఖగోళ వస్తువుల పథాలను లెక్కించడానికి మరియు మన చుట్టూ ఉన్న వస్తువుల ప్రవర్తనను ఖచ్చితంగా వివరించడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది. గురుత్వాకర్షణ యొక్క శాస్త్రీయ సిద్ధాంతం ఖగోళ మెకానిక్స్ యొక్క పునాదులు వేసింది. న్యూటన్ యొక్క మూడు చట్టాలు శాస్త్రవేత్తలకు కొత్త గ్రహాలను అక్షరాలా "వారి కలం యొక్క కొన వద్ద" కనుగొనే అవకాశాన్ని ఇచ్చాయి, వారికి ధన్యవాదాలు, మనిషి భూమి యొక్క గురుత్వాకర్షణను అధిగమించి అంతరిక్షంలోకి వెళ్లగలిగాడు. వారు విశ్వం యొక్క భౌతిక ఐక్యత యొక్క తాత్విక భావనకు కఠినమైన శాస్త్రీయ ఆధారాన్ని తీసుకువచ్చారు, దీనిలో అన్ని సహజ దృగ్విషయాలు ఒకదానితో ఒకటి అనుసంధానించబడి సాధారణ భౌతిక నియమాలచే నిర్వహించబడతాయి.
న్యూటన్ శరీరాలను ఒకదానికొకటి ఆకర్షించే శక్తిని లెక్కించడానికి అనుమతించే సూత్రాన్ని ప్రచురించడమే కాకుండా, అతను పూర్తి నమూనాను సృష్టించాడు, ఇందులో గణిత విశ్లేషణ కూడా ఉంది. ఈ సైద్ధాంతిక ముగింపులు అత్యంత ఆధునిక పద్ధతులను ఉపయోగించడంతో సహా ఆచరణలో పదేపదే ధృవీకరించబడ్డాయి.
న్యూటోనియన్ సిద్ధాంతంలో, ఏదైనా పదార్థ వస్తువు ఆకర్షణీయమైన క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, దీనిని గురుత్వాకర్షణ అంటారు. అంతేకాకుండా, శక్తి రెండు శరీరాల ద్రవ్యరాశికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు వాటి మధ్య దూరానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది:
F = (G m1 m2)/r2
G అనేది గురుత్వాకర్షణ స్థిరాంకం, ఇది 6.67 × 10−11 m³/(kg s²)కి సమానం. హెన్రీ కావెండిష్ దీనిని 1798లో లెక్కించిన మొదటి వ్యక్తి.
రోజువారీ జీవితంలో మరియు అనువర్తిత విభాగాలలో, భూమి శరీరాన్ని ఆకర్షించే శక్తి దాని బరువుగా చెప్పబడుతుంది. విశ్వంలోని ఏదైనా రెండు భౌతిక వస్తువుల మధ్య ఆకర్షణ అనేది సాధారణ పదాలలో గురుత్వాకర్షణ.
భౌతిక శాస్త్రం యొక్క నాలుగు ప్రాథమిక పరస్పర చర్యలలో గురుత్వాకర్షణ శక్తి బలహీనమైనది, కానీ దాని లక్షణాల కారణంగా ఇది నక్షత్ర వ్యవస్థలు మరియు గెలాక్సీల కదలికను నియంత్రించగలదు:
- ఆకర్షణ ఏ దూరంలోనైనా పనిచేస్తుంది, ఇది గురుత్వాకర్షణ మరియు బలమైన మరియు బలహీనమైన అణు పరస్పర చర్యల మధ్య ప్రధాన వ్యత్యాసం. దూరం పెరిగేకొద్దీ, దాని ప్రభావం తగ్గుతుంది, కానీ అది ఎప్పుడూ సున్నాకి సమానం కాదు, కాబట్టి గెలాక్సీ యొక్క వేర్వేరు చివర్లలో ఉన్న రెండు అణువులు కూడా పరస్పర ప్రభావాన్ని కలిగి ఉన్నాయని మనం చెప్పగలం. ఇది చాలా చిన్నది;
- గురుత్వాకర్షణ విశ్వవ్యాప్తం. ఆకర్షణ క్షేత్రం ఏదైనా భౌతిక శరీరంలో అంతర్లీనంగా ఉంటుంది. ఈ రకమైన పరస్పర చర్యలో పాల్గొనని మన గ్రహం మీద లేదా అంతరిక్షంలో శాస్త్రవేత్తలు ఇంకా ఒక వస్తువును కనుగొనలేదు, కాబట్టి విశ్వం యొక్క జీవితంలో గురుత్వాకర్షణ పాత్ర అపారమైనది. ఇది విద్యుదయస్కాంత పరస్పర చర్య నుండి గురుత్వాకర్షణను వేరు చేస్తుంది, కాస్మిక్ ప్రక్రియలపై దీని ప్రభావం తక్కువగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే ప్రకృతిలో చాలా శరీరాలు విద్యుత్ తటస్థంగా ఉంటాయి. గురుత్వాకర్షణ శక్తులను పరిమితం చేయడం లేదా రక్షించడం సాధ్యం కాదు;
- గురుత్వాకర్షణ పదార్థంపై మాత్రమే కాకుండా, శక్తిపై కూడా పనిచేస్తుంది. అతనికి, వస్తువుల రసాయన కూర్పు వాటి ద్రవ్యరాశి విషయాలను మాత్రమే పట్టింపు లేదు;
న్యూటన్ సూత్రాన్ని ఉపయోగించి, ఆకర్షణ శక్తిని సులభంగా లెక్కించవచ్చు. ఉదాహరణకు, చంద్రునిపై గురుత్వాకర్షణ భూమిపై కంటే చాలా రెట్లు తక్కువగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే మన ఉపగ్రహం సాపేక్షంగా చిన్న ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంటుంది. కానీ ప్రపంచ మహాసముద్రంలో సాధారణ ఎబ్బ్స్ మరియు ప్రవాహాలను ఏర్పరచడం సరిపోతుంది. భూమిపై, గురుత్వాకర్షణ కారణంగా త్వరణం దాదాపు 9.81 మీ/సె2. అంతేకాకుండా, ధ్రువాల వద్ద ఇది భూమధ్యరేఖ వద్ద కంటే కొంత ఎక్కువగా ఉంటుంది.
విజ్ఞాన శాస్త్రం యొక్క మరింత అభివృద్ధికి వారి అపారమైన ప్రాముఖ్యత ఉన్నప్పటికీ, న్యూటన్ యొక్క చట్టాలు పరిశోధకులను వెంటాడే అనేక బలహీనతలను కలిగి ఉన్నాయి. గురుత్వాకర్షణ శక్తి విస్తారమైన దూరాలలో మరియు అపారమయిన వేగంతో పూర్తిగా ఖాళీ స్థలంలో ఎలా పనిచేస్తుందో స్పష్టంగా తెలియలేదు. అదనంగా, న్యూటన్ నియమాలకు విరుద్ధంగా డేటా క్రమంగా పేరుకుపోవడం ప్రారంభమైంది: ఉదాహరణకు, గురుత్వాకర్షణ వైరుధ్యం లేదా మెర్క్యురీ యొక్క పెరిహెలియన్ యొక్క స్థానభ్రంశం. సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతానికి మెరుగుదల అవసరమని స్పష్టమైంది. ఈ గౌరవం తెలివైన జర్మన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త ఆల్బర్ట్ ఐన్‌స్టీన్‌కు దక్కింది.
ఆకర్షణ మరియు సాపేక్ష సిద్ధాంతం
గురుత్వాకర్షణ స్వభావాన్ని చర్చించడానికి న్యూటన్ నిరాకరించడం ("నేను ఎటువంటి పరికల్పనలను కనిపెట్టలేదు") అతని భావన యొక్క స్పష్టమైన బలహీనత. తరువాతి సంవత్సరాల్లో గురుత్వాకర్షణకు సంబంధించిన అనేక సిద్ధాంతాలు వెలువడటంలో ఆశ్చర్యం లేదు.
వాటిలో ఎక్కువ భాగం హైడ్రోడైనమిక్ నమూనాలు అని పిలవబడేవి, ఇవి నిర్దిష్ట లక్షణాలను కలిగి ఉన్న కొన్ని ఇంటర్మీడియట్ పదార్ధాలతో భౌతిక వస్తువుల యాంత్రిక పరస్పర చర్య ద్వారా గురుత్వాకర్షణ సంభవించడాన్ని నిరూపించడానికి ప్రయత్నించాయి. పరిశోధకులు దీనిని విభిన్నంగా పిలిచారు: "వాక్యూమ్", "ఈథర్", "గ్రావిటాన్ ఫ్లో", మొదలైనవి. ఈ సందర్భంలో, వస్తువులు లేదా రక్షిత ప్రవాహాల ద్వారా శోషించబడినప్పుడు, ఈ పదార్ధంలో మార్పుల ఫలితంగా శరీరాల మధ్య ఆకర్షణ శక్తి ఉద్భవించింది. వాస్తవానికి, అటువంటి సిద్ధాంతాలన్నీ ఒక తీవ్రమైన లోపాన్ని కలిగి ఉన్నాయి: దూరంపై గురుత్వాకర్షణ శక్తి యొక్క ఆధారపడటాన్ని చాలా ఖచ్చితంగా అంచనా వేయడం, అవి "ఈథర్" లేదా "గ్రావిటాన్ ప్రవాహం"కి సంబంధించి కదిలే శరీరాల క్షీణతకు దారితీసి ఉండాలి.
ఐన్స్టీన్ ఈ సమస్యను భిన్నమైన కోణం నుండి సంప్రదించాడు. అతని సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతంలో (GTR), గురుత్వాకర్షణ అనేది శక్తుల పరస్పర చర్యగా కాకుండా స్థల-సమయం యొక్క ఆస్తిగా పరిగణించబడుతుంది. ద్రవ్యరాశి ఉన్న ఏదైనా వస్తువు దానిని వంగడానికి కారణమవుతుంది, ఇది ఆకర్షణకు కారణమవుతుంది. ఈ సందర్భంలో, గురుత్వాకర్షణ అనేది జ్యామితీయ ప్రభావం, ఇది యూక్లిడియన్ కాని జ్యామితి యొక్క చట్రంలో పరిగణించబడుతుంది.
సరళంగా చెప్పాలంటే, స్పేస్-టైమ్ కంటిన్యూమ్ పదార్థాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది, దాని కదలికకు కారణమవుతుంది. మరియు ఆమె, క్రమంగా, స్థలాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది, దానిని ఎలా వంచాలో "చెపుతుంది".
ఆకర్షణీయమైన శక్తులు మైక్రోకోజమ్‌లో కూడా పనిచేస్తాయి, అయితే ప్రాథమిక కణాల స్థాయిలో వాటి ప్రభావం, ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఇంటరాక్షన్‌తో పోలిస్తే చాలా తక్కువ. బిగ్ బ్యాంగ్ తర్వాత మొదటి క్షణాలలో (10 -43 సెకన్లు) గురుత్వాకర్షణ పరస్పర చర్య ఇతరుల కంటే తక్కువ కాదని భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు విశ్వసిస్తారు.
ప్రస్తుతం, సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతంలో ప్రతిపాదించబడిన గురుత్వాకర్షణ భావన అనేది మెజారిటీ శాస్త్రీయ సంఘంచే ఆమోదించబడిన ప్రధాన పని పరికల్పన మరియు అనేక ప్రయోగాల ఫలితాల ద్వారా నిర్ధారించబడింది.
ఐన్స్టీన్ తన పనిలో గురుత్వాకర్షణ శక్తుల యొక్క అద్భుతమైన ప్రభావాలను ముందే ఊహించాడు, వీటిలో చాలా వరకు ఇప్పటికే నిర్ధారించబడ్డాయి. ఉదాహరణకు, కాంతి కిరణాలను వంచి, సమయ ప్రవాహాన్ని కూడా మందగించే భారీ శరీరాల సామర్థ్యం. GLONASS మరియు GPS వంటి గ్లోబల్ శాటిలైట్ నావిగేషన్ సిస్టమ్‌లను ఆపరేట్ చేస్తున్నప్పుడు రెండో దృగ్విషయాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి, లేకుంటే కొన్ని రోజుల తర్వాత వారి లోపం పదుల కిలోమీటర్లు ఉంటుంది.
అదనంగా, ఐన్స్టీన్ సిద్ధాంతం యొక్క పర్యవసానంగా గురుత్వాకర్షణ యొక్క సూక్ష్మ ప్రభావాలు అని పిలవబడేవి, గ్రావిమాగ్నెటిక్ ఫీల్డ్ మరియు డ్రాగ్ ఆఫ్ ఇనర్షియల్ ఫ్రేమ్‌ల రిఫరెన్స్ (దీనిని లెన్స్-థిరింగ్ ఎఫెక్ట్ అని కూడా పిలుస్తారు). గురుత్వాకర్షణ యొక్క ఈ వ్యక్తీకరణలు చాలా బలహీనంగా ఉన్నాయి, అవి చాలా కాలం పాటు గుర్తించబడవు. 2005లో మాత్రమే, ప్రత్యేకమైన NASA మిషన్ గ్రావిటీ ప్రోబ్ Bకి ధన్యవాదాలు, లెన్స్-థిరింగ్ ఎఫెక్ట్ నిర్ధారించబడింది.
గురుత్వాకర్షణ రేడియేషన్ లేదా ఇటీవలి సంవత్సరాలలో అత్యంత ప్రాథమిక ఆవిష్కరణ
గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు కాంతి వేగంతో ప్రయాణించే రేఖాగణిత స్థల-సమయ నిర్మాణం యొక్క కంపనాలు. ఈ దృగ్విషయం యొక్క ఉనికిని సాధారణ సాపేక్షతలో ఐన్స్టీన్ కూడా అంచనా వేశారు, అయితే గురుత్వాకర్షణ శక్తి యొక్క బలహీనత కారణంగా, దాని పరిమాణం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, కాబట్టి ఇది చాలా కాలం పాటు కనుగొనబడలేదు. రేడియేషన్ ఉనికిని పరోక్ష సాక్ష్యం మాత్రమే సమర్థించింది.
అసమాన త్వరణంతో కదిలే ఏదైనా పదార్థ వస్తువుల ద్వారా ఇలాంటి తరంగాలు ఉత్పన్నమవుతాయి. శాస్త్రవేత్తలు వాటిని "అంతరిక్ష-సమయంలో అలలు"గా అభివర్ణించారు. అటువంటి రేడియేషన్ యొక్క అత్యంత శక్తివంతమైన వనరులు గెలాక్సీలను ఢీకొట్టడం మరియు రెండు వస్తువులతో కూడిన కూలిపోయే వ్యవస్థలు. తరువాతి సందర్భానికి ఒక సాధారణ ఉదాహరణ బ్లాక్ హోల్స్ లేదా న్యూట్రాన్ నక్షత్రాల విలీనం. అటువంటి ప్రక్రియల సమయంలో, గురుత్వాకర్షణ రేడియేషన్ వ్యవస్థ యొక్క మొత్తం ద్రవ్యరాశిలో 50% కంటే ఎక్కువ బదిలీ చేయగలదు.
గురుత్వాకర్షణ తరంగాలను మొదటిసారిగా 2015లో రెండు LIGO అబ్జర్వేటరీలు కనుగొన్నాయి. దాదాపు వెంటనే, ఈ సంఘటన ఇటీవలి దశాబ్దాలలో భౌతిక శాస్త్రంలో అతిపెద్ద ఆవిష్కరణ హోదాను పొందింది. 2017లో అతనికి నోబెల్ బహుమతి లభించింది. దీని తరువాత, శాస్త్రవేత్తలు గురుత్వాకర్షణ రేడియేషన్‌ను చాలాసార్లు గుర్తించగలిగారు.
గత శతాబ్దపు 70వ దశకంలో - ప్రయోగాత్మక నిర్ధారణకు చాలా కాలం ముందు - శాస్త్రవేత్తలు సుదూర కమ్యూనికేషన్ కోసం గురుత్వాకర్షణ రేడియేషన్‌ను ఉపయోగించాలని ప్రతిపాదించారు. దాని నిస్సందేహమైన ప్రయోజనం ఏమిటంటే శోషించబడకుండా ఏదైనా పదార్ధం గుండా వెళ్ళే అధిక సామర్థ్యం. కానీ ప్రస్తుతం ఇది చాలా కష్టం, ఎందుకంటే ఈ తరంగాలను ఉత్పత్తి చేయడంలో మరియు స్వీకరించడంలో అపారమైన ఇబ్బందులు ఉన్నాయి. మరియు గురుత్వాకర్షణ స్వభావానికి సంబంధించి మనకు ఇంకా తగినంత నిజమైన జ్ఞానం లేదు.
నేడు, LIGO వంటి అనేక ఇన్‌స్టాలేషన్‌లు ప్రపంచంలోని వివిధ దేశాలలో పనిచేస్తున్నాయి మరియు కొత్తవి నిర్మించబడుతున్నాయి. సమీప భవిష్యత్తులో గురుత్వాకర్షణ రేడియేషన్ గురించి మనం మరింత తెలుసుకునే అవకాశం ఉంది.
సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ యొక్క ప్రత్యామ్నాయ సిద్ధాంతాలు మరియు వాటి సృష్టికి కారణాలు
ప్రస్తుతానికి, గురుత్వాకర్షణ యొక్క ఆధిపత్య భావన సాధారణ సాపేక్షత. ప్రస్తుతం ఉన్న ప్రయోగాత్మక డేటా మరియు పరిశీలనల శ్రేణి మొత్తం దానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది. అదే సమయంలో, ఇది పెద్ద సంఖ్యలో స్పష్టమైన బలహీనతలు మరియు వివాదాస్పద సమస్యలను కలిగి ఉంది, కాబట్టి గురుత్వాకర్షణ స్వభావాన్ని వివరించే కొత్త నమూనాలను రూపొందించే ప్రయత్నాలు ఆగవు.
ఇప్పటి వరకు అభివృద్ధి చేయబడిన సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ యొక్క అన్ని సిద్ధాంతాలను అనేక ప్రధాన సమూహాలుగా విభజించవచ్చు:
- ప్రమాణం;
- ప్రత్యామ్నాయం;
- క్వాంటం;
- ఏకీకృత క్షేత్ర సిద్ధాంతం.
సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ యొక్క కొత్త భావనను సృష్టించే ప్రయత్నాలు 19వ శతాబ్దంలో తిరిగి జరిగాయి. వివిధ రచయితలు ఈథర్ లేదా కాంతి యొక్క కార్పస్కులర్ సిద్ధాంతాన్ని చేర్చారు. కానీ సాధారణ సాపేక్షత కనిపించడం ఈ పరిశోధనలకు ముగింపు పలికింది. దాని ప్రచురణ తరువాత, శాస్త్రవేత్తల లక్ష్యం మారిపోయింది - ఇప్పుడు వారి ప్రయత్నాలు ఐన్స్టీన్ యొక్క నమూనాను మెరుగుపరచడం లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నాయి, అందులో కొత్త సహజ దృగ్విషయాలు ఉన్నాయి: కణాల స్పిన్, విశ్వం యొక్క విస్తరణ మొదలైనవి.
1980ల ప్రారంభం నాటికి, భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు సాధారణ సాపేక్షతను అంతర్భాగంగా చేర్చిన అంశాలు మినహా అన్ని భావనలను ప్రయోగాత్మకంగా తిరస్కరించారు. ఈ సమయంలో, "స్ట్రింగ్ సిద్ధాంతాలు" ఫ్యాషన్‌లోకి వచ్చాయి, చాలా ఆశాజనకంగా కనిపిస్తాయి. కానీ ఈ పరికల్పనలు ఎప్పుడూ ప్రయోగాత్మకంగా నిర్ధారించబడలేదు. గత దశాబ్దాలలో, సైన్స్ గణనీయమైన ఎత్తులకు చేరుకుంది మరియు భారీ మొత్తంలో అనుభావిక డేటాను సేకరించింది. నేడు, గురుత్వాకర్షణ యొక్క ప్రత్యామ్నాయ సిద్ధాంతాలను రూపొందించే ప్రయత్నాలు ప్రధానంగా "డార్క్ మ్యాటర్", "ద్రవ్యోల్బణం", "డార్క్ ఎనర్జీ" వంటి భావనలకు సంబంధించిన కాస్మోలాజికల్ పరిశోధన ద్వారా ప్రేరణ పొందాయి.
ఆధునిక భౌతికశాస్త్రం యొక్క ప్రధాన కార్యాలలో ఒకటి రెండు ప్రాథమిక దిశల ఏకీకరణ: క్వాంటం సిద్ధాంతం మరియు సాధారణ సాపేక్షత. శాస్త్రవేత్తలు ఆకర్షణను ఇతర రకాల పరస్పర చర్యలతో అనుసంధానించడానికి ప్రయత్నిస్తున్నారు, తద్వారా "ప్రతిదీ సిద్ధాంతం" సృష్టించారు. క్వాంటం గురుత్వాకర్షణ సరిగ్గా ఇదే చేస్తుంది - గురుత్వాకర్షణ పరస్పర చర్యల యొక్క క్వాంటం వివరణను అందించడానికి ప్రయత్నించే భౌతిక శాస్త్ర విభాగం. ఈ దిశలో ఒక భాగం లూప్ గ్రావిటీ సిద్ధాంతం.
చురుకుగా మరియు అనేక సంవత్సరాల ప్రయత్నాలు ఉన్నప్పటికీ, ఈ లక్ష్యం ఇంకా సాధించబడలేదు. మరియు ఇది ఈ సమస్య యొక్క సంక్లిష్టత కూడా కాదు: ఇది కేవలం క్వాంటం సిద్ధాంతం మరియు సాధారణ సాపేక్షత పూర్తిగా భిన్నమైన నమూనాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. క్వాంటం మెకానిక్స్ సాధారణ స్పేస్-టైమ్ నేపథ్యానికి వ్యతిరేకంగా పనిచేసే భౌతిక వ్యవస్థలతో వ్యవహరిస్తుంది. మరియు సాపేక్షత సిద్ధాంతంలో, స్పేస్-టైమ్ దానిలో ఉన్న శాస్త్రీయ వ్యవస్థల పారామితులపై ఆధారపడి డైనమిక్ భాగం.
సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ యొక్క శాస్త్రీయ పరికల్పనలతో పాటు, ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రానికి చాలా దూరంగా ఉన్న సిద్ధాంతాలు కూడా ఉన్నాయి. దురదృష్టవశాత్తు, ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, ఇటువంటి "ఓపస్‌లు" కేవలం ఇంటర్నెట్ మరియు బుక్‌స్టోర్ అల్మారాలను నింపాయి. అటువంటి రచనల యొక్క కొంతమంది రచయితలు సాధారణంగా గురుత్వాకర్షణ ఉనికిలో లేదని పాఠకులకు తెలియజేస్తారు మరియు న్యూటన్ మరియు ఐన్స్టీన్ నియమాలు కల్పితాలు మరియు బూటకములు.
సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ నియమాన్ని న్యూటన్ కనుగొనలేదని మరియు సౌర వ్యవస్థలో గ్రహాలు మరియు మన ఉపగ్రహం చంద్రుడు మాత్రమే గురుత్వాకర్షణ శక్తిని కలిగి ఉంటారని పేర్కొన్న "శాస్త్రవేత్త" నికోలాయ్ లెవాషోవ్ యొక్క రచనలు ఒక ఉదాహరణ. ఈ "రష్యన్ శాస్త్రవేత్త" విచిత్రమైన సాక్ష్యాలను ఇస్తాడు. వాటిలో ఒకటి 2000లో జరిగిన ఈరోస్ అనే ఆస్టరాయిడ్‌కి నియర్ షూమేకర్ అనే అమెరికన్ ప్రోబ్ ఫ్లైట్. లెవాషోవ్ ప్రోబ్ మరియు ఖగోళ శరీరం మధ్య ఆకర్షణ లేకపోవడం న్యూటన్ రచనల యొక్క అబద్ధానికి రుజువుగా మరియు భౌతిక శాస్త్రవేత్తల కుట్రకు ప్రజల నుండి గురుత్వాకర్షణ గురించి నిజాన్ని దాచిపెడుతుంది.
వాస్తవానికి, వ్యోమనౌక తన మిషన్‌ను విజయవంతంగా పూర్తి చేసింది: మొదట అది గ్రహశకలం యొక్క కక్ష్యలోకి ప్రవేశించి, ఆపై దాని ఉపరితలంపై మృదువైన ల్యాండింగ్ చేసింది.
కృత్రిమ గురుత్వాకర్షణ మరియు అది ఎందుకు అవసరం
గురుత్వాకర్షణకు సంబంధించి రెండు అంశాలు ఉన్నాయి, వాటి ప్రస్తుత సైద్ధాంతిక స్థితి ఉన్నప్పటికీ, సాధారణ ప్రజలకు బాగా తెలుసు. అవి యాంటీగ్రావిటీ మరియు కృత్రిమ గురుత్వాకర్షణ.
యాంటీగ్రావిటీ అనేది ఆకర్షణ శక్తిని ప్రతిఘటించే ప్రక్రియ, ఇది దానిని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది లేదా వికర్షణతో భర్తీ చేస్తుంది. అటువంటి సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని స్వాధీనం చేసుకోవడం రవాణా, విమానయానం, అంతరిక్ష పరిశోధనలలో నిజమైన విప్లవానికి దారి తీస్తుంది మరియు మన మొత్తం జీవితాలను సమూలంగా మారుస్తుంది. కానీ ప్రస్తుతం, యాంటీగ్రావిటీ యొక్క అవకాశం సైద్ధాంతిక నిర్ధారణ కూడా లేదు. అంతేకాకుండా, సాధారణ సాపేక్షత ఆధారంగా, అటువంటి దృగ్విషయం అస్సలు సాధ్యపడదు, ఎందుకంటే మన విశ్వంలో ప్రతికూల ద్రవ్యరాశి ఉండకూడదు. భవిష్యత్తులో మనం గురుత్వాకర్షణ గురించి మరింత తెలుసుకునే అవకాశం ఉంది మరియు ఈ సూత్రం ఆధారంగా విమానాలను నిర్మించడం నేర్చుకునే అవకాశం ఉంది.
కృత్రిమ గురుత్వాకర్షణ అనేది ప్రస్తుతం ఉన్న గురుత్వాకర్షణ శక్తిలో మనిషి చేసిన మార్పు. ఈ రోజు మనకు నిజంగా అలాంటి సాంకేతికత అవసరం లేదు, కానీ దీర్ఘకాలిక అంతరిక్ష ప్రయాణం ప్రారంభమైన తర్వాత పరిస్థితి ఖచ్చితంగా మారుతుంది. మరియు పాయింట్ మా ఫిజియాలజీలో ఉంది. భూమి యొక్క స్థిరమైన గురుత్వాకర్షణకు మిలియన్ల సంవత్సరాల పరిణామంలో "అలవాటుపడిన" మానవ శరీరం, తగ్గిన గురుత్వాకర్షణ ప్రభావాలను చాలా ప్రతికూలంగా గ్రహిస్తుంది. చంద్రుని గురుత్వాకర్షణ (భూమి కంటే ఆరు రెట్లు బలహీనమైన) పరిస్థితులలో కూడా ఎక్కువ కాలం ఉండటం భయంకరమైన పరిణామాలకు దారి తీస్తుంది. జడత్వం వంటి ఇతర భౌతిక శక్తులను ఉపయోగించి ఆకర్షణ యొక్క భ్రాంతిని సృష్టించవచ్చు. అయితే, ఇటువంటి ఎంపికలు సంక్లిష్టమైనవి మరియు ఖరీదైనవి. ప్రస్తుతానికి, కృత్రిమ గురుత్వాకర్షణకు సైద్ధాంతిక సమర్థన కూడా లేదు, దాని ఆచరణాత్మక అమలు చాలా సుదూర భవిష్యత్తుకు సంబంధించినది.
గ్రావిటీ అనేది స్కూల్ నుంచి అందరికీ తెలిసిన కాన్సెప్ట్. శాస్త్రవేత్తలు ఈ దృగ్విషయాన్ని క్షుణ్ణంగా పరిశోధించాలని అనిపించవచ్చు! కానీ గురుత్వాకర్షణ అనేది ఆధునిక శాస్త్రానికి లోతైన రహస్యంగా మిగిలిపోయింది. మరియు మన విస్తారమైన మరియు అద్భుతమైన ప్రపంచం గురించి మానవ జ్ఞానం ఎంత పరిమితంగా ఉందో దీనిని అద్భుతమైన ఉదాహరణగా పిలుస్తారు.
మీకు ఏవైనా ప్రశ్నలు ఉంటే, వాటిని వ్యాసం క్రింద వ్యాఖ్యలలో ఉంచండి. మేము లేదా మా సందర్శకులు వారికి సమాధానం ఇవ్వడానికి సంతోషిస్తాము
పురాతన కాలం నుండి, మానవత్వం మన చుట్టూ ఉన్న ప్రపంచం ఎలా పనిచేస్తుందో ఆలోచించింది. గడ్డి ఎందుకు పెరుగుతుంది, సూర్యుడు ఎందుకు ప్రకాశిస్తాడు, మనం ఎందుకు ఎగరలేము ... తరువాతి, మార్గం ద్వారా, ఎల్లప్పుడూ ప్రజలకు ప్రత్యేక ఆసక్తిని కలిగి ఉంది. అన్నిటికీ గురుత్వాకర్షణే కారణమని ఇప్పుడు మనకు తెలుసు. అది ఏమిటి, మరియు ఈ దృగ్విషయం విశ్వం యొక్క స్థాయిలో ఎందుకు చాలా ముఖ్యమైనది, ఈ రోజు మనం పరిశీలిస్తాము.
పరిచయ భాగం
అన్ని భారీ శరీరాలు ఒకదానికొకటి పరస్పర ఆకర్షణను అనుభవిస్తున్నాయని శాస్త్రవేత్తలు కనుగొన్నారు. తదనంతరం, ఈ మర్మమైన శక్తి వాటి స్థిరమైన కక్ష్యలలో ఖగోళ వస్తువుల కదలికను కూడా నిర్ణయిస్తుందని తేలింది. గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం ఒక మేధావిచే రూపొందించబడింది, దీని పరికల్పనలు రాబోయే అనేక శతాబ్దాల వరకు భౌతిక శాస్త్రం యొక్క అభివృద్ధిని ముందుగా నిర్ణయించాయి. ఆల్బర్ట్ ఐన్స్టీన్, గత శతాబ్దపు గొప్ప మనస్సులలో ఒకరైన, ఈ బోధనను అభివృద్ధి చేసి (పూర్తిగా భిన్నమైన దిశలో ఉన్నప్పటికీ) కొనసాగించారు.
శతాబ్దాలుగా, శాస్త్రవేత్తలు గురుత్వాకర్షణను గమనించారు మరియు దానిని అర్థం చేసుకోవడానికి మరియు కొలవడానికి ప్రయత్నించారు. చివరగా, గత కొన్ని దశాబ్దాలలో, గురుత్వాకర్షణ వంటి దృగ్విషయం కూడా మానవత్వం యొక్క సేవలో ఉంచబడింది (ఒక నిర్దిష్ట కోణంలో, వాస్తవానికి). ఇది ఏమిటి, ఆధునిక శాస్త్రంలో ప్రశ్నార్థకమైన పదానికి నిర్వచనం ఏమిటి?
శాస్త్రీయ నిర్వచనం
మీరు పురాతన ఆలోచనాపరుల రచనలను అధ్యయనం చేస్తే, లాటిన్ పదం "గ్రావిటాస్" అంటే "గురుత్వాకర్షణ", "ఆకర్షణ" అని మీరు తెలుసుకోవచ్చు. నేడు శాస్త్రవేత్తలు దీనిని భౌతిక వస్తువుల మధ్య సార్వత్రిక మరియు స్థిరమైన పరస్పర చర్య అని పిలుస్తారు. ఈ శక్తి సాపేక్షంగా బలహీనంగా ఉంటే మరియు చాలా నెమ్మదిగా కదిలే వస్తువులపై మాత్రమే పనిచేస్తే, అప్పుడు న్యూటన్ సిద్ధాంతం వారికి వర్తిస్తుంది. పరిస్థితి దీనికి విరుద్ధంగా ఉంటే, ఐన్స్టీన్ యొక్క తీర్మానాలను ఉపయోగించాలి.
వెంటనే రిజర్వేషన్ చేద్దాం: ప్రస్తుతం, గురుత్వాకర్షణ స్వభావం పూర్తిగా సూత్రప్రాయంగా అర్థం కాలేదు. అది ఏమిటో మాకు ఇంకా పూర్తిగా అర్థం కాలేదు.
న్యూటన్ మరియు ఐన్స్టీన్ సిద్ధాంతాలు
ఐజాక్ న్యూటన్ యొక్క శాస్త్రీయ బోధన ప్రకారం, అన్ని శరీరాలు వాటి ద్రవ్యరాశికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉండే శక్తితో ఒకదానికొకటి ఆకర్షిస్తాయి, వాటి మధ్య ఉన్న దూరం యొక్క వర్గానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటాయి. వస్తువుల మధ్య గురుత్వాకర్షణ అనేది స్థలం మరియు సమయం యొక్క వక్రత విషయంలో వ్యక్తమవుతుందని ఐన్స్టీన్ వాదించారు (మరియు దానిలో పదార్థం ఉంటేనే స్థలం యొక్క వక్రత సాధ్యమవుతుంది).
ఈ ఆలోచన చాలా లోతైనది, కానీ ఆధునిక పరిశోధన అది కొంతవరకు సరికాదని రుజువు చేస్తుంది. ఈ రోజు అంతరిక్షంలో గురుత్వాకర్షణ అనేది స్థలాన్ని మాత్రమే వంగి ఉంటుందని నమ్ముతారు: సమయం నెమ్మదిస్తుంది మరియు ఆపివేయబడుతుంది, అయితే తాత్కాలిక పదార్థం యొక్క ఆకారాన్ని మార్చడం యొక్క వాస్తవికత సిద్ధాంతపరంగా ధృవీకరించబడలేదు. అందువల్ల, ఐన్స్టీన్ యొక్క శాస్త్రీయ సమీకరణం స్థలం పదార్థం మరియు ఫలితంగా వచ్చే అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ప్రభావితం చేసే అవకాశాన్ని కూడా అందించదు.
గురుత్వాకర్షణ చట్టం (సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ) బాగా తెలుసు, దీని గణిత వ్యక్తీకరణ న్యూటన్‌కు చెందినది:
\[ F = γ \frac[-1.2](m_1 m_2)(r^2) \]
γ గురుత్వాకర్షణ స్థిరాంకాన్ని సూచిస్తుంది (కొన్నిసార్లు గుర్తు G ఉపయోగించబడుతుంది), దీని విలువ 6.67545 × 10−11 m³/(kg s²).
ప్రాథమిక కణాల మధ్య పరస్పర చర్య
మన చుట్టూ ఉన్న స్థలం యొక్క అద్భుతమైన సంక్లిష్టత చాలా వరకు అనంతమైన ప్రాథమిక కణాల కారణంగా ఉంది. వాటి మధ్య మనం ఊహించగలిగే స్థాయిలలో వివిధ పరస్పర చర్యలు కూడా ఉన్నాయి. అయినప్పటికీ, ప్రాథమిక కణాల మధ్య అన్ని రకాల పరస్పర చర్య వాటి బలంలో గణనీయంగా భిన్నంగా ఉంటుంది.
మనకు తెలిసిన అత్యంత శక్తివంతమైన శక్తులు పరమాణు కేంద్రకంలోని భాగాలను బంధిస్తాయి. వాటిని వేరు చేయడానికి, మీరు నిజంగా భారీ మొత్తంలో శక్తిని ఖర్చు చేయాలి. ఎలక్ట్రాన్ల విషయానికొస్తే, అవి సాధారణమైన వాటి ద్వారా మాత్రమే "అటాచ్ చేయబడతాయి", కొన్నిసార్లు చాలా సాధారణ రసాయన ప్రతిచర్య ఫలితంగా కనిపించే శక్తి సరిపోతుంది. పరమాణువులు మరియు సబ్‌టామిక్ కణాల రూపంలో గురుత్వాకర్షణ (అది ఏమిటో మీకు ఇప్పటికే తెలుసు) అనేది పరస్పర చర్య యొక్క సులభమైన రకం.
ఈ సందర్భంలో గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రం చాలా బలహీనంగా ఉంది, అది ఊహించడం కష్టం. విచిత్రమేమిటంటే, వారు ఖగోళ వస్తువుల కదలికను "మానిటర్" చేస్తారు, దీని ద్రవ్యరాశి కొన్నిసార్లు ఊహించడం అసాధ్యం. గురుత్వాకర్షణ యొక్క రెండు లక్షణాల వల్ల ఇవన్నీ సాధ్యమే, ఇవి పెద్ద భౌతిక శరీరాల విషయంలో ప్రత్యేకంగా ఉచ్ఛరించబడతాయి:
- పరమాణువుల వలె కాకుండా, వస్తువు నుండి దూరం వద్ద ఇది మరింత గుర్తించదగినది. అందువల్ల, భూమి యొక్క గురుత్వాకర్షణ చంద్రుడిని కూడా దాని క్షేత్రంలో ఉంచుతుంది మరియు బృహస్పతి నుండి వచ్చే ఇదే విధమైన శక్తి ఒకేసారి అనేక ఉపగ్రహాల కక్ష్యలకు సులభంగా మద్దతు ఇస్తుంది, వీటిలో ప్రతి ద్రవ్యరాశి భూమితో పోల్చవచ్చు!
- అదనంగా, ఇది ఎల్లప్పుడూ వస్తువుల మధ్య ఆకర్షణను అందిస్తుంది, మరియు దూరంతో ఈ శక్తి చిన్న వేగంతో బలహీనపడుతుంది.
గురుత్వాకర్షణ యొక్క ఎక్కువ లేదా తక్కువ పొందికైన సిద్ధాంతం ఏర్పడటం సాపేక్షంగా ఇటీవల సంభవించింది మరియు ఖచ్చితంగా గ్రహాలు మరియు ఇతర ఖగోళ వస్తువుల కదలికపై శతాబ్దాల నాటి పరిశీలనల ఫలితాల ఆధారంగా. అవన్నీ శూన్యంలో కదులుతాయి, ఇక్కడ ఇతర సంభావ్య పరస్పర చర్యలు లేవు. గెలీలియో మరియు కెప్లర్, ఆ సమయంలో ఇద్దరు అత్యుత్తమ ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు, వారి అత్యంత విలువైన పరిశీలనలతో కొత్త ఆవిష్కరణలకు భూమిని సిద్ధం చేయడంలో సహాయపడ్డారు.
కానీ గొప్ప ఐజాక్ న్యూటన్ మాత్రమే మొదటి గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతాన్ని సృష్టించగలిగాడు మరియు దానిని గణితశాస్త్రంలో వ్యక్తీకరించగలిగాడు. ఇది గురుత్వాకర్షణ యొక్క మొదటి నియమం, దీని యొక్క గణిత ప్రాతినిధ్యం పైన ప్రదర్శించబడింది.
న్యూటన్ మరియు అతని పూర్వీకుల కొన్ని ముగింపులు
మన చుట్టూ ఉన్న ప్రపంచంలోని ఇతర భౌతిక దృగ్విషయాల మాదిరిగా కాకుండా, గురుత్వాకర్షణ ఎల్లప్పుడూ మరియు ప్రతిచోటా వ్యక్తమవుతుంది. నకిలీ-శాస్త్రీయ వృత్తాలలో తరచుగా కనిపించే “సున్నా గురుత్వాకర్షణ” అనే పదం చాలా తప్పు అని మీరు అర్థం చేసుకోవాలి: అంతరిక్షంలో బరువులేనిది కూడా ఒక వ్యక్తి లేదా అంతరిక్ష నౌక కొన్ని భారీ వస్తువు యొక్క గురుత్వాకర్షణ ద్వారా ప్రభావితం కాదని అర్థం కాదు.
అదనంగా, అన్ని భౌతిక వస్తువులు ఒక నిర్దిష్ట ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంటాయి, వాటికి వర్తించే శక్తి రూపంలో మరియు ఈ ప్రభావం కారణంగా పొందిన త్వరణం రూపంలో వ్యక్తీకరించబడుతుంది.
అందువలన, గురుత్వాకర్షణ శక్తులు వస్తువుల ద్రవ్యరాశికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటాయి. పరిశీలనలో ఉన్న రెండు శరీరాల ద్రవ్యరాశి యొక్క ఉత్పత్తిని పొందడం ద్వారా వాటిని సంఖ్యాపరంగా వ్యక్తీకరించవచ్చు. ఈ శక్తి వస్తువుల మధ్య దూరం యొక్క వర్గానికి విలోమ సంబంధాన్ని ఖచ్చితంగా పాటిస్తుంది. అన్ని ఇతర పరస్పర చర్యలు రెండు శరీరాల మధ్య దూరాలపై పూర్తిగా భిన్నంగా ఆధారపడి ఉంటాయి.
మాస్ సిద్ధాంతానికి మూలస్తంభం
వస్తువుల ద్రవ్యరాశి అనేది ఐన్స్టీన్ యొక్క మొత్తం ఆధునిక గురుత్వాకర్షణ మరియు సాపేక్షత సిద్ధాంతం యొక్క ప్రత్యేక వివాదాంశంగా మారింది. మీరు రెండవదాన్ని గుర్తుంచుకుంటే, ఏదైనా భౌతిక భౌతిక శరీరానికి ద్రవ్యరాశి తప్పనిసరి లక్షణం అని మీకు బహుశా తెలుసు. ఒక వస్తువు దాని మూలంతో సంబంధం లేకుండా దానికి బలాన్ని ప్రయోగిస్తే ఎలా ప్రవర్తిస్తుందో ఇది చూపిస్తుంది.
అన్ని శరీరాలు (న్యూటన్ ప్రకారం) బాహ్య శక్తికి గురైనప్పుడు వేగవంతం అవుతాయి కాబట్టి, ఈ త్వరణం ఎంత పెద్దదిగా ఉంటుందో నిర్ణయించేది ద్రవ్యరాశి. మరింత అర్థమయ్యే ఉదాహరణను చూద్దాం. ఒక స్కూటర్ మరియు బస్సును ఊహించుకోండి: మీరు వాటికి సరిగ్గా అదే శక్తిని వర్తింపజేస్తే, అవి వేర్వేరు సమయాల్లో వేర్వేరు వేగాలను చేరుకుంటాయి. గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం ఇవన్నీ వివరిస్తుంది.
ద్రవ్యరాశి మరియు గురుత్వాకర్షణ మధ్య సంబంధం ఏమిటి?
మేము గురుత్వాకర్షణ గురించి మాట్లాడినట్లయితే, ఈ దృగ్విషయంలో ద్రవ్యరాశి ఒక వస్తువు యొక్క శక్తి మరియు త్వరణానికి సంబంధించి అది పోషించే పాత్రకు పూర్తిగా వ్యతిరేక పాత్రను పోషిస్తుంది. ఆకర్షణకు ప్రధాన మూలం ఆమె. మీరు రెండు శరీరాలను తీసుకొని, మొదటి రెండు నుండి సమాన దూరంలో ఉన్న మూడవ వస్తువును ఆకర్షించే శక్తిని చూస్తే, అన్ని శక్తుల నిష్పత్తి మొదటి రెండు వస్తువుల ద్రవ్యరాశి నిష్పత్తికి సమానంగా ఉంటుంది. అందువలన, గురుత్వాకర్షణ శక్తి శరీర ద్రవ్యరాశికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
మనం న్యూటన్ యొక్క మూడవ నియమాన్ని పరిశీలిస్తే, అది సరిగ్గా అదే విషయాన్ని చెబుతుందని మనం చూడవచ్చు. ఆకర్షణ యొక్క మూలం నుండి సమాన దూరంలో ఉన్న రెండు శరీరాలపై పనిచేసే గురుత్వాకర్షణ శక్తి నేరుగా ఈ వస్తువుల ద్రవ్యరాశిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. రోజువారీ జీవితంలో, ఒక శరీరం దాని బరువుగా గ్రహం యొక్క ఉపరితలంపై ఆకర్షింపబడే శక్తి గురించి మాట్లాడుతాము.
కొన్ని ఫలితాలను సంగ్రహిద్దాం. కాబట్టి, ద్రవ్యరాశి త్వరణంతో దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. అదే సమయంలో, శరీరంపై గురుత్వాకర్షణ పని చేసే శక్తిని ఆమె నిర్ణయిస్తుంది.
గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రంలో శరీరాల త్వరణం యొక్క లక్షణాలు
ఈ అద్భుతమైన ద్వంద్వత్వం అదే గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రంలో పూర్తిగా భిన్నమైన వస్తువుల త్వరణం సమానంగా ఉండటానికి కారణం. మనకు రెండు శరీరాలు ఉన్నాయని అనుకుందాం. వాటిలో ఒకదానికి ద్రవ్యరాశి z మరియు మరొకదానికి ద్రవ్యరాశి Zని కేటాయించండి, అక్కడ అవి స్వేచ్ఛగా పడిపోతాయి.
ఆకర్షణీయ శక్తుల నిష్పత్తి ఎలా నిర్ణయించబడుతుంది? ఇది సరళమైన గణిత సూత్రం ద్వారా చూపబడుతుంది - z/Z. కానీ గురుత్వాకర్షణ శక్తి ఫలితంగా వారు పొందే త్వరణం ఖచ్చితంగా ఒకే విధంగా ఉంటుంది. సరళంగా చెప్పాలంటే, గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రంలో శరీరం కలిగి ఉన్న త్వరణం దాని లక్షణాలపై ఏ విధంగానూ ఆధారపడి ఉండదు.
వివరించిన సందర్భంలో త్వరణం దేనిపై ఆధారపడి ఉంటుంది?
ఇది ఈ క్షేత్రాన్ని సృష్టించే వస్తువుల ద్రవ్యరాశిపై, అలాగే వాటి ప్రాదేశిక స్థానంపై మాత్రమే (!) ఆధారపడి ఉంటుంది. గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రంలో ద్రవ్యరాశి మరియు సమాన త్వరణం యొక్క ద్వంద్వ పాత్ర సాపేక్షంగా చాలా కాలంగా కనుగొనబడింది. ఈ దృగ్విషయాలకు ఈ క్రింది పేరు వచ్చింది: "సమానత్వం యొక్క సూత్రం." ఈ పదం త్వరణం మరియు జడత్వం తరచుగా సమానం (కొంతవరకు, వాస్తవానికి) అని మరోసారి నొక్కి చెబుతుంది.
G విలువ యొక్క ప్రాముఖ్యత గురించి
పాఠశాల భౌతిక కోర్సు నుండి, మన గ్రహం (భూమి యొక్క గురుత్వాకర్షణ) ఉపరితలంపై గురుత్వాకర్షణ త్వరణం 10 m/sec.² (9.8, వాస్తవానికి, కానీ ఈ విలువ గణనల సరళత కోసం ఉపయోగించబడుతుంది) అని మేము గుర్తుంచుకుంటాము. అందువల్ల, మీరు గాలి నిరోధకతను పరిగణనలోకి తీసుకోకపోతే (తక్కువ పతనం దూరంతో గణనీయమైన ఎత్తులో), శరీరం 10 మీ / సెకను త్వరణం పెంపును పొందినప్పుడు మీరు ప్రభావాన్ని పొందుతారు. ప్రతి క్షణం. కాబట్టి, ఇంటి రెండవ అంతస్తు నుండి పడిపోయిన పుస్తకం దాని ఫ్లైట్ ముగిసే సమయానికి 30-40 మీ/సెకను వేగంతో కదులుతుంది. సరళంగా చెప్పాలంటే, 10 m/s అనేది భూమి లోపల గురుత్వాకర్షణ యొక్క "వేగం".
భౌతిక సాహిత్యంలో గురుత్వాకర్షణ త్వరణం అక్షరం "g" ద్వారా సూచించబడుతుంది. భూమి యొక్క ఆకారం గోళం కంటే టాన్జేరిన్‌ను కొంతవరకు గుర్తుచేస్తుంది కాబట్టి, ఈ పరిమాణం యొక్క విలువ దాని అన్ని ప్రాంతాలలో ఒకేలా ఉండదు. కాబట్టి, ధ్రువాల వద్ద త్వరణం ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఎత్తైన పర్వతాల పైభాగంలో అది తక్కువగా ఉంటుంది.
మైనింగ్ పరిశ్రమలో కూడా, గురుత్వాకర్షణ ఒక ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది. ఈ దృగ్విషయం యొక్క భౌతిక శాస్త్రం కొన్నిసార్లు చాలా సమయాన్ని ఆదా చేస్తుంది. అందువల్ల, భూగర్భ శాస్త్రవేత్తలు g యొక్క ఖచ్చితమైన ఖచ్చితమైన నిర్ణయంపై ప్రత్యేకించి ఆసక్తిని కలిగి ఉన్నారు, ఎందుకంటే ఇది అసాధారణమైన ఖచ్చితత్వంతో ఖనిజ నిక్షేపాలను అన్వేషించడానికి మరియు గుర్తించడానికి వీలు కల్పిస్తుంది. మార్గం ద్వారా, గురుత్వాకర్షణ సూత్రం ఎలా కనిపిస్తుంది, దీనిలో మనం పరిగణించిన పరిమాణం ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది? ఇక్కడ ఆమె ఉంది:
గమనిక! ఈ సందర్భంలో, గురుత్వాకర్షణ సూత్రం అంటే G అంటే “గురుత్వాకర్షణ స్థిరాంకం”, దీని అర్థం మనం ఇప్పటికే పైన ఇచ్చాము.
ఒకానొక సమయంలో, న్యూటన్ పై సూత్రాలను రూపొందించాడు. అతను ఐక్యత మరియు సార్వత్రికత రెండింటినీ సంపూర్ణంగా అర్థం చేసుకున్నాడు, కానీ అతను ఈ దృగ్విషయం యొక్క అన్ని అంశాలను వివరించలేకపోయాడు. ఈ గౌరవం ఆల్బర్ట్ ఐన్‌స్టీన్‌కు దక్కింది, అతను సమానత్వ సూత్రాన్ని కూడా వివరించగలిగాడు. స్పేస్-టైమ్ కంటిన్యూమ్ యొక్క స్వభావం యొక్క ఆధునిక అవగాహనకు మానవత్వం అతనికి రుణపడి ఉంది.
సాపేక్ష సిద్ధాంతం, ఆల్బర్ట్ ఐన్స్టీన్ రచనలు
ఐజాక్ న్యూటన్ కాలంలో, రిఫరెన్స్ పాయింట్లను కొన్ని రకాల దృఢమైన "రాడ్లు" రూపంలో సూచించవచ్చని నమ్ముతారు, దీని సహాయంతో ప్రాదేశిక సమన్వయ వ్యవస్థలో శరీరం యొక్క స్థానం స్థాపించబడింది. అదే సమయంలో, ఈ కోఆర్డినేట్‌లను గుర్తించే పరిశీలకులందరూ ఒకే సమయ స్థలంలో ఉంటారని భావించబడింది. ఆ సంవత్సరాల్లో, ఈ నిబంధన చాలా స్పష్టంగా పరిగణించబడింది, దానిని సవాలు చేయడానికి లేదా భర్తీ చేయడానికి ఎటువంటి ప్రయత్నాలు చేయలేదు. మరియు ఇది అర్థం చేసుకోదగినది, ఎందుకంటే మన గ్రహం యొక్క సరిహద్దుల్లో ఈ నియమంలో ఎటువంటి వ్యత్యాసాలు లేవు.
ఐన్స్టీన్ ఒక ఊహాత్మక గడియారం కాంతి వేగం కంటే చాలా నెమ్మదిగా కదులుతున్నట్లయితే కొలత యొక్క ఖచ్చితత్వం నిజంగా ముఖ్యమైనదని నిరూపించాడు. సరళంగా చెప్పాలంటే, ఒక పరిశీలకుడు, కాంతి వేగం కంటే నెమ్మదిగా కదులుతూ, రెండు సంఘటనలను అనుసరిస్తే, అవి అతనికి ఒకే సమయంలో జరుగుతాయి. దీని ప్రకారం, రెండవ పరిశీలకుడికి? వీరి వేగం ఒకేలా లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఉంటే, సంఘటనలు వేర్వేరు సమయాల్లో సంభవించవచ్చు.
కానీ గురుత్వాకర్షణ సాపేక్షత సిద్ధాంతానికి ఎలా సంబంధం కలిగి ఉంటుంది? ఈ ప్రశ్నను వివరంగా చూద్దాం.
సాపేక్షత సిద్ధాంతం మరియు గురుత్వాకర్షణ శక్తుల మధ్య సంబంధం
ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, సబ్‌టామిక్ కణాల రంగంలో భారీ సంఖ్యలో ఆవిష్కరణలు జరిగాయి. మనం అంతిమ కణాన్ని కనుగొనబోతున్నామని, అంతకు మించి మన ప్రపంచం ఛిన్నాభిన్నం కాదనే నమ్మకం బలంగా పెరుగుతోంది. మన విశ్వంలోని అతిచిన్న “బిల్డింగ్ బ్లాక్‌లు” గత శతాబ్దంలో లేదా అంతకుముందు కనుగొనబడిన ఆ ప్రాథమిక శక్తులచే ఎలా ప్రభావితమయ్యాయో ఖచ్చితంగా తెలుసుకోవడం మరింత పట్టుదలతో ఉంటుంది. గురుత్వాకర్షణ యొక్క స్వభావాన్ని ఇంకా వివరించకపోవడం చాలా నిరాశపరిచింది.
అందుకే, పరిశీలనలో ఉన్న ప్రాంతంలో న్యూటన్ యొక్క క్లాసికల్ మెకానిక్స్ యొక్క "అసమర్థతను" స్థాపించిన ఐన్స్టీన్ తర్వాత, పరిశోధకులు గతంలో పొందిన డేటా యొక్క పూర్తి పునరాలోచనపై దృష్టి పెట్టారు. గురుత్వాకర్షణ కూడా ఒక పెద్ద పునర్విమర్శకు గురైంది. సబ్‌టామిక్ పార్టికల్ స్థాయిలో ఇది ఏమిటి? ఈ అద్భుతమైన బహుమితీయ ప్రపంచంలో దీనికి ఏదైనా ప్రాముఖ్యత ఉందా?
ఒక సాధారణ పరిష్కారం?
మొదట, న్యూటన్ గురుత్వాకర్షణ మరియు సాపేక్షత సిద్ధాంతం మధ్య వ్యత్యాసాన్ని ఎలక్ట్రోడైనమిక్స్ ఫీల్డ్ నుండి సారూప్యాలను గీయడం ద్వారా చాలా సరళంగా వివరించవచ్చని చాలామంది భావించారు. గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రం అయస్కాంత క్షేత్రం వలె ప్రచారం చేస్తుందని భావించవచ్చు, ఆ తర్వాత పాత మరియు కొత్త సిద్ధాంతాల మధ్య అనేక అసమానతలను వివరిస్తూ ఖగోళ వస్తువుల పరస్పర చర్యలలో "మధ్యవర్తి"గా ప్రకటించవచ్చు. వాస్తవం ఏమిటంటే, ప్రశ్నలోని శక్తుల ప్రచారం యొక్క సాపేక్ష వేగం కాంతి వేగం కంటే గణనీయంగా తక్కువగా ఉంటుంది. కాబట్టి గురుత్వాకర్షణ మరియు సమయం ఎలా సంబంధం కలిగి ఉంటాయి?
సూత్రప్రాయంగా, ఐన్స్టీన్ స్వయంగా అలాంటి అభిప్రాయాల ఆధారంగా సాపేక్ష సిద్ధాంతాన్ని నిర్మించడంలో దాదాపు విజయం సాధించాడు, అయితే ఒక పరిస్థితి మాత్రమే అతని ఉద్దేశాన్ని అడ్డుకుంది. గురుత్వాకర్షణ "వేగాన్ని" గుర్తించడంలో సహాయపడే ఏ విధమైన సమాచారం ఆ కాలపు శాస్త్రవేత్తలలో ఎవరికీ లేదు. కానీ భారీ జనాల కదలికలకు సంబంధించి చాలా సమాచారం ఉంది. తెలిసినట్లుగా, అవి శక్తివంతమైన గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రాల ఆవిర్భావానికి సాధారణంగా ఆమోదించబడిన మూలం.
అధిక వేగం శరీరాల ద్రవ్యరాశిని బాగా ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు ఇది వేగం మరియు ఛార్జ్ యొక్క పరస్పర చర్యతో సమానంగా ఉండదు. ఎక్కువ వేగం, ఎక్కువ శరీర ద్రవ్యరాశి. సమస్య ఏమిటంటే, కాంతి వేగంతో లేదా వేగంగా కదులుతున్నట్లయితే చివరి విలువ స్వయంచాలకంగా అనంతంగా మారుతుంది. అందువల్ల, ఐన్స్టీన్ గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రం లేదని నిర్ధారించారు, కానీ టెన్సర్ ఫీల్డ్, ఇంకా అనేక వేరియబుల్స్ ఉపయోగించాలి.
అతని అనుచరులు గురుత్వాకర్షణ మరియు సమయం ఆచరణాత్మకంగా సంబంధం లేని నిర్ధారణకు వచ్చారు. వాస్తవం ఏమిటంటే, ఈ టెన్సర్ ఫీల్డ్ స్పేస్‌పై పని చేస్తుంది, కానీ సమయాన్ని ప్రభావితం చేయదు. అయితే, తెలివైన ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రవేత్త స్టీఫెన్ హాకింగ్ భిన్నమైన అభిప్రాయాన్ని కలిగి ఉన్నారు. కానీ అది పూర్తిగా భిన్నమైన కథ…
ఆకర్షణ లేదా గురుత్వాకర్షణ అని కూడా పిలువబడే గురుత్వాకర్షణ అనేది విశ్వంలోని అన్ని వస్తువులు మరియు శరీరాలు కలిగి ఉన్న పదార్థం యొక్క సార్వత్రిక ఆస్తి. గురుత్వాకర్షణ యొక్క సారాంశం ఏమిటంటే, అన్ని భౌతిక శరీరాలు వాటి చుట్టూ ఉన్న అన్ని ఇతర శరీరాలను ఆకర్షిస్తాయి.
భూమి గురుత్వాకర్షణ
గురుత్వాకర్షణ అనేది విశ్వంలోని అన్ని వస్తువులు కలిగి ఉండే సాధారణ భావన మరియు నాణ్యత అయితే, ఈ సమగ్ర దృగ్విషయం యొక్క ప్రత్యేక సందర్భం గురుత్వాకర్షణ. భూమి తనపై ఉన్న అన్ని భౌతిక వస్తువులను ఆకర్షిస్తుంది. దీనికి ధన్యవాదాలు, ప్రజలు మరియు జంతువులు భూమి మీదుగా సురక్షితంగా కదలగలవు, నదులు, సముద్రాలు మరియు మహాసముద్రాలు వాటి తీరాలలోనే ఉండగలవు మరియు గాలి విస్తారమైన ప్రదేశంలో ఎగరలేవు, కానీ మన గ్రహం యొక్క వాతావరణాన్ని ఏర్పరుస్తాయి.
సరసమైన ప్రశ్న తలెత్తుతుంది: అన్ని వస్తువులకు గురుత్వాకర్షణ ఉంటే, భూమి ప్రజలను మరియు జంతువులను ఎందుకు ఆకర్షిస్తుంది మరియు దీనికి విరుద్ధంగా కాదు? మొదట, మనం భూమిని కూడా మన వైపుకు ఆకర్షిస్తాము, దాని ఆకర్షణ శక్తితో పోలిస్తే, మన గురుత్వాకర్షణ చాలా తక్కువ. రెండవది, గురుత్వాకర్షణ శక్తి శరీర ద్రవ్యరాశిపై నేరుగా ఆధారపడి ఉంటుంది: శరీర ద్రవ్యరాశి చిన్నది, దాని గురుత్వాకర్షణ శక్తులు తక్కువగా ఉంటాయి.
ఆకర్షణ శక్తి ఆధారపడి ఉండే రెండవ సూచిక వస్తువుల మధ్య దూరం: ఎక్కువ దూరం, గురుత్వాకర్షణ ప్రభావం తక్కువగా ఉంటుంది. దీనికి ధన్యవాదాలు, గ్రహాలు వాటి కక్ష్యలలో కదులుతాయి మరియు ఒకదానిపై ఒకటి పడవు.
భూమి, చంద్రుడు, సూర్యుడు మరియు ఇతర గ్రహాలు వాటి గోళాకార ఆకృతికి ఖచ్చితంగా గురుత్వాకర్షణ శక్తికి రుణపడి ఉండటం గమనార్హం. ఇది కేంద్రం యొక్క దిశలో పనిచేస్తుంది, గ్రహం యొక్క "శరీరం" ను తయారుచేసే పదార్థాన్ని దాని వైపుకు లాగుతుంది.
భూమి యొక్క గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రం
భూమి యొక్క గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రం అనేది రెండు శక్తుల చర్య కారణంగా మన గ్రహం చుట్టూ ఏర్పడిన శక్తి శక్తి క్షేత్రం:
- గురుత్వాకర్షణ;
- సెంట్రిఫ్యూగల్ ఫోర్స్, ఇది దాని అక్షం చుట్టూ భూమి యొక్క భ్రమణానికి దాని రూపాన్ని రుణపడి ఉంటుంది (రోజువారీ భ్రమణ).
గురుత్వాకర్షణ మరియు అపకేంద్ర శక్తి రెండూ నిరంతరం పనిచేస్తాయి కాబట్టి, గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రం స్థిరమైన దృగ్విషయం.
సూర్యుడు, చంద్రుడు మరియు కొన్ని ఇతర ఖగోళ వస్తువులు, అలాగే భూమి యొక్క వాతావరణ ద్రవ్యరాశి యొక్క గురుత్వాకర్షణ శక్తులచే ఈ క్షేత్రం కొద్దిగా ప్రభావితమవుతుంది.
సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ చట్టం మరియు సర్ ఐజాక్ న్యూటన్
ఆంగ్ల భౌతిక శాస్త్రవేత్త, సర్ ఐజాక్ న్యూటన్, ఒక ప్రసిద్ధ పురాణం ప్రకారం, ఒక రోజు తోటలో పగటిపూట నడుస్తున్నప్పుడు, అతను ఆకాశంలో చంద్రుడిని చూశాడు. అదే సమయంలో, కొమ్మ నుండి ఒక ఆపిల్ పడిపోయింది. న్యూటన్ అప్పుడు చలన నియమాన్ని అధ్యయనం చేస్తున్నాడు మరియు యాపిల్ గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రం ప్రభావంతో పడుతుందని మరియు చంద్రుడు భూమి చుట్టూ కక్ష్యలో తిరుగుతున్నాడని తెలుసు.
ఆపై తెలివైన శాస్త్రవేత్త, అంతర్దృష్టితో ప్రకాశిస్తూ, బహుశా ఆపిల్ నేలమీద పడుతుందనే ఆలోచనతో ముందుకు వచ్చాడు, చంద్రుడు దాని కక్ష్యలో ఉన్న అదే శక్తికి కృతజ్ఞతలు తెలుపుతూ, గెలాక్సీ అంతటా యాదృచ్ఛికంగా పరుగెత్తలేదు. న్యూటన్ యొక్క మూడవ నియమం అని కూడా పిలువబడే సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ నియమం ఈ విధంగా కనుగొనబడింది.
గణిత సూత్రాల భాషలో, ఈ చట్టం ఇలా కనిపిస్తుంది:
ఎఫ్=GMm/D 2 ,
ఎక్కడ ఎఫ్- రెండు శరీరాల మధ్య పరస్పర గురుత్వాకర్షణ శక్తి;
ఎం- మొదటి శరీరం యొక్క ద్రవ్యరాశి;
m- రెండవ శరీరం యొక్క ద్రవ్యరాశి;
D 2- రెండు శరీరాల మధ్య దూరం;
జి- గురుత్వాకర్షణ స్థిరాంకం 6.67x10 -11కి సమానం.
గురుత్వాకర్షణ శక్తి అనేది ఒకదానికొకటి నిర్దిష్ట దూరంలో ఉన్న నిర్దిష్ట ద్రవ్యరాశి శరీరాలు ఒకదానికొకటి ఆకర్షింపబడే శక్తి.
ఆంగ్ల శాస్త్రవేత్త ఐజాక్ న్యూటన్ 1867లో సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ నియమాన్ని కనుగొన్నాడు. మెకానిక్స్ యొక్క ప్రాథమిక నియమాలలో ఇది ఒకటి. ఈ చట్టం యొక్క సారాంశం క్రింది విధంగా ఉంది:ఏదైనా రెండు పదార్థ కణాలు వాటి ద్రవ్యరాశి యొక్క ఉత్పత్తికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో మరియు వాటి మధ్య దూరం యొక్క వర్గానికి విలోమానుపాతంలో ఉండే శక్తితో ఒకదానికొకటి ఆకర్షితులవుతాయి.
గురుత్వాకర్షణ శక్తి ఒక వ్యక్తి భావించిన మొదటి శక్తి. భూమి దాని ఉపరితలంపై ఉన్న అన్ని శరీరాలపై పనిచేసే శక్తి ఇది. మరియు ఏ వ్యక్తి అయినా ఈ శక్తిని తన సొంత బరువుగా భావిస్తాడు.
లా ఆఫ్ గ్రావిటీ
న్యూటన్ తన తల్లిదండ్రుల తోటలో సాయంత్రం నడుస్తున్నప్పుడు చాలా ప్రమాదవశాత్తు సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ నియమాన్ని కనుగొన్నాడని ఒక పురాణం ఉంది. సృజనాత్మక వ్యక్తులు నిరంతరం శోధనలో ఉంటారు మరియు శాస్త్రీయ ఆవిష్కరణలు తక్షణ అంతర్దృష్టి కాదు, కానీ దీర్ఘకాలిక మానసిక పని యొక్క ఫలం. ఒక ఆపిల్ చెట్టు కింద కూర్చుని, న్యూటన్ మరో ఆలోచనలో ఉన్నాడు, మరియు అకస్మాత్తుగా అతని తలపై ఆపిల్ పడిపోయింది. భూమి యొక్క గురుత్వాకర్షణ శక్తి ఫలితంగా ఆపిల్ పడిపోయిందని న్యూటన్ అర్థం చేసుకున్నాడు. “అయితే చంద్రుడు భూమిపై ఎందుకు పడడు? - అతను అనుకున్నాడు. "దీనిని కక్ష్యలో ఉంచే మరొక శక్తి దానిపై పని చేస్తుందని దీని అర్థం." ఈ విధంగా ప్రసిద్ధి చెందింది సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ చట్టం.
ఖగోళ వస్తువుల భ్రమణాన్ని గతంలో అధ్యయనం చేసిన శాస్త్రవేత్తలు ఖగోళ వస్తువులు కొన్ని పూర్తిగా భిన్నమైన చట్టాలను పాటిస్తారని విశ్వసించారు. అంటే, భూమి యొక్క ఉపరితలంపై మరియు అంతరిక్షంలో పూర్తిగా భిన్నమైన గురుత్వాకర్షణ చట్టాలు ఉన్నాయని భావించబడింది.
న్యూటన్ ఈ ప్రతిపాదిత రకాల గురుత్వాకర్షణలను కలిపాడు. గ్రహాల కదలికను వివరించే కెప్లర్ యొక్క చట్టాలను విశ్లేషిస్తూ, అతను ఏదైనా శరీరాల మధ్య ఆకర్షణ శక్తి ఉత్పన్నమవుతుందని నిర్ధారణకు వచ్చాడు. అంటే, తోటలో పడిపోయిన ఆపిల్ మరియు అంతరిక్షంలో ఉన్న గ్రహాలు రెండూ ఒకే చట్టాన్ని పాటించే శక్తులచే పనిచేస్తాయి - సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ చట్టం.
గ్రహాల మధ్య ఆకర్షణ శక్తి ఉంటేనే కెప్లర్ నియమాలు వర్తిస్తాయని న్యూటన్ నిర్ధారించాడు. మరియు ఈ శక్తి గ్రహాల ద్రవ్యరాశికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు వాటి మధ్య దూరం యొక్క వర్గానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
ఆకర్షణ శక్తి సూత్రం ద్వారా లెక్కించబడుతుంది F=G m 1 m 2 / r 2
m 1 - మొదటి శరీరం యొక్క ద్రవ్యరాశి;
m 2- రెండవ శరీరం యొక్క ద్రవ్యరాశి;
ఆర్ - శరీరాల మధ్య దూరం;
జి - అనుపాత గుణకం, దీనిని అంటారు గురుత్వాకర్షణ స్థిరాంకంలేదా సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ స్థిరాంకం.
దీని విలువ ప్రయోగాత్మకంగా నిర్ణయించబడింది. జి= 6.67 10 -11 Nm 2 /kg 2
యూనిట్ ద్రవ్యరాశికి సమానమైన ద్రవ్యరాశి ఉన్న రెండు మెటీరియల్ పాయింట్లు యూనిట్ దూరానికి సమానమైన దూరంలో ఉన్నట్లయితే, అవి సమానమైన శక్తితో ఆకర్షిస్తాయి.జి.
ఆకర్షణ బలాలు గురుత్వాకర్షణ శక్తులు. వాటిని కూడా అంటారు గురుత్వాకర్షణ శక్తులు. అవి సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ నియమానికి లోబడి ఉంటాయి మరియు అన్ని శరీరాలకు ద్రవ్యరాశి ఉన్నందున ప్రతిచోటా కనిపిస్తాయి.
గురుత్వాకర్షణ
భూమి యొక్క ఉపరితలం దగ్గర ఉన్న గురుత్వాకర్షణ శక్తి అన్ని శరీరాలను భూమికి ఆకర్షించే శక్తి. వారు ఆమెను పిలుస్తారు గురుత్వాకర్షణ. భూమి యొక్క వ్యాసార్థంతో పోలిస్తే భూమి యొక్క ఉపరితలం నుండి శరీరం యొక్క దూరం తక్కువగా ఉంటే అది స్థిరంగా పరిగణించబడుతుంది.
గురుత్వాకర్షణ శక్తి అయిన గురుత్వాకర్షణ గ్రహం యొక్క ద్రవ్యరాశి మరియు వ్యాసార్థంపై ఆధారపడి ఉంటుంది కాబట్టి, ఇది వివిధ గ్రహాలపై భిన్నంగా ఉంటుంది. చంద్రుని వ్యాసార్థం భూమి యొక్క వ్యాసార్థం కంటే చిన్నది కాబట్టి, చంద్రునిపై గురుత్వాకర్షణ శక్తి భూమిపై కంటే 6 రెట్లు తక్కువగా ఉంటుంది. బృహస్పతిపై, దీనికి విరుద్ధంగా, గురుత్వాకర్షణ శక్తి భూమిపై గురుత్వాకర్షణ శక్తి కంటే 2.4 రెట్లు ఎక్కువ. కానీ శరీర బరువు ఎక్కడ కొలిచినా స్థిరంగా ఉంటుంది.
చాలా మంది బరువు మరియు గురుత్వాకర్షణ యొక్క అర్ధాన్ని గందరగోళానికి గురిచేస్తారు, గురుత్వాకర్షణ ఎల్లప్పుడూ బరువుతో సమానంగా ఉంటుందని నమ్ముతారు. కానీ అది నిజం కాదు.
శరీరం మద్దతుపై నొక్కిన లేదా సస్పెన్షన్‌ను సాగదీసే శక్తి బరువు. మీరు మద్దతు లేదా సస్పెన్షన్‌ను తీసివేస్తే, శరీరం గురుత్వాకర్షణ ప్రభావంతో ఉచిత పతనం యొక్క త్వరణంతో పడటం ప్రారంభమవుతుంది. గురుత్వాకర్షణ శక్తి శరీర ద్రవ్యరాశికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. ఇది ఫార్ములా ద్వారా లెక్కించబడుతుందిఎఫ్= m g , ఎక్కడ m- శరీర ద్రవ్యరాశి, g -గురుత్వాకర్షణ త్వరణం.
శరీర బరువు మారవచ్చు మరియు కొన్నిసార్లు పూర్తిగా అదృశ్యం కావచ్చు. మనం పై అంతస్తులో ఉన్న లిఫ్ట్‌లో ఉన్నామని ఊహించుకుందాం. ఎలివేటర్ విలువైనది. ఈ సమయంలో, మన బరువు P మరియు భూమి మనల్ని ఆకర్షించే గురుత్వాకర్షణ శక్తి సమానంగా ఉంటాయి. కానీ ఎలివేటర్ త్వరణంతో క్రిందికి వెళ్లడం ప్రారంభించిన వెంటనే ఎ , బరువు మరియు గురుత్వాకర్షణ ఇకపై సమానంగా ఉండవు. న్యూటన్ రెండవ నియమం ప్రకారంmg+ పి = మ. Р =m g -ma.
ఫార్ములా నుండి మేము క్రిందికి వెళ్ళినప్పుడు మా బరువు తగ్గిందని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది.
ఎలివేటర్ వేగం పుంజుకుని, త్వరణం లేకుండా కదలడం ప్రారంభించిన క్షణంలో, మన బరువు మళ్లీ గురుత్వాకర్షణకు సమానం. మరియు ఎలివేటర్ వేగాన్ని తగ్గించడం ప్రారంభించినప్పుడు, త్వరణం ఎప్రతికూలంగా మారింది మరియు బరువు పెరిగింది. ఓవర్‌లోడ్ సెట్ అవుతుంది.
మరియు శరీరం ఉచిత పతనం యొక్క త్వరణంతో క్రిందికి కదులుతుంది, అప్పుడు బరువు పూర్తిగా సున్నా అవుతుంది.
వద్ద a=g ఆర్=mg-ma= mg - mg=0
ఇది బరువులేని స్థితి.
కాబట్టి, మినహాయింపు లేకుండా, విశ్వంలోని అన్ని భౌతిక శరీరాలు సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ నియమానికి కట్టుబడి ఉంటాయి. మరియు సూర్యుని చుట్టూ ఉన్న గ్రహాలు మరియు భూమి యొక్క ఉపరితలం దగ్గర ఉన్న అన్ని శరీరాలు.
గురుత్వాకర్షణ భావన గురించి మనం మొదట పాఠశాలలో నేర్చుకుంటాము. భూమిపై ఉన్న ప్రతి ఒక్కరినీ పట్టుకునే అద్భుతమైన శక్తి ఉందని అక్కడ మనకు సాధారణంగా చెప్పబడుతుంది మరియు దానికి కృతజ్ఞతలు మాత్రమే మనం అంతరిక్షంలోకి వెళ్లము మరియు తలక్రిందులుగా నడవము. ఇక్కడ వినోదం ఆచరణాత్మకంగా ముగుస్తుంది, ఎందుకంటే పాఠశాలలో మనకు చాలా ప్రాథమిక మరియు సరళమైన విషయాలు మాత్రమే చెప్పబడతాయి. వాస్తవానికి, సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ గురించి చాలా చర్చలు జరుగుతున్నాయి, శాస్త్రవేత్తలు కొత్త సిద్ధాంతాలు మరియు ఆలోచనలను ప్రతిపాదించారు మరియు మీరు ఊహించిన దానికంటే చాలా సూక్ష్మ నైపుణ్యాలు ఉన్నాయి. ఈ సేకరణలో మీరు గురుత్వాకర్షణ ప్రభావం గురించి చాలా ఆసక్తికరమైన వాస్తవాలు మరియు సిద్ధాంతాలను కనుగొంటారు, అవి పాఠశాల పాఠ్యాంశాల్లో చేర్చబడలేదు లేదా అవి చాలా కాలం క్రితం తెలియలేదు.
10. గురుత్వాకర్షణ అనేది ఒక సిద్ధాంతం, నిరూపితమైన చట్టం కాదు.
గురుత్వాకర్షణ ఒక చట్టం అని ఒక పురాణం ఉంది. మీరు ఈ అంశంపై ఆన్‌లైన్‌లో పరిశోధన చేయడానికి ప్రయత్నిస్తే, ఏదైనా శోధన ఇంజిన్ మీకు న్యూటన్ యొక్క సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ సూత్రం గురించి అనేక లింక్‌లను అందిస్తుంది. అయినప్పటికీ, శాస్త్రీయ సమాజంలో, చట్టాలు మరియు సిద్ధాంతాలు పూర్తిగా భిన్నమైన భావనలు. సంభవించే దృగ్విషయం యొక్క సారాంశాన్ని స్పష్టంగా వివరించే ధృవీకరించబడిన డేటా ఆధారంగా శాస్త్రీయ చట్టం అనేది తిరస్కరించలేని వాస్తవం. ఒక సిద్ధాంతం, క్రమంగా, పరిశోధకులు కొన్ని దృగ్విషయాలను వివరించడానికి ప్రయత్నించే సహాయంతో ఒక రకమైన ఆలోచన.
మేము శాస్త్రీయ పరంగా గురుత్వాకర్షణ పరస్పర చర్యను వివరించినట్లయితే, సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణను సైద్ధాంతిక విమానంలో ఎందుకు పరిగణిస్తారు మరియు చట్టంగా కాకుండా సాపేక్షంగా అక్షరాస్యత ఉన్న వ్యక్తికి వెంటనే పూర్తిగా స్పష్టమవుతుంది. విశ్వంలోని ప్రతి గ్రహం, ఉపగ్రహం, నక్షత్రం, గ్రహశకలం మరియు పరమాణువు యొక్క గురుత్వాకర్షణ శక్తులను అధ్యయనం చేసే సామర్థ్యం ఇప్పటికీ శాస్త్రవేత్తలకు లేదు కాబట్టి, విశ్వవ్యాప్త గురుత్వాకర్షణను చట్టంగా గుర్తించే హక్కు మనకు లేదు.
రోబోటిక్ వాయేజర్ 1 ప్రోబ్ 21 బిలియన్ కిలోమీటర్లు ప్రయాణించింది, కానీ భూమి నుండి చాలా దూరంలో ఉన్నప్పటికీ, అది మన గ్రహ వ్యవస్థను విడిచిపెట్టలేదు. ఫ్లైట్ 40 సంవత్సరాల మరియు 4 నెలల పాటు కొనసాగింది, మరియు ఈ సమయంలో పరిశోధకులు గురుత్వాకర్షణ గురించి ఆలోచనలను సైద్ధాంతిక క్షేత్రం నుండి చట్టాల వర్గానికి బదిలీ చేయడానికి ఎక్కువ డేటాను అందుకోలేదు. మన విశ్వం చాలా పెద్దది, ఇంకా మనకు చాలా తక్కువ తెలుసు...
9. గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతంలో చాలా ఖాళీలు ఉన్నాయి
సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ అనేది కేవలం సైద్ధాంతిక భావన అని మేము ఇప్పటికే నిర్ధారించాము. అంతేకాకుండా, ఈ సిద్ధాంతంలో ఇంకా చాలా ఖాళీలు ఉన్నాయని తేలింది, ఇది దాని సాపేక్ష న్యూనతను స్పష్టంగా సూచిస్తుంది. మన సౌర వ్యవస్థలోనే కాదు, భూమిపై కూడా అనేక అసమానతలు గుర్తించబడ్డాయి.
ఉదాహరణకు, చంద్రునిపై సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం ప్రకారం, సూర్యుని యొక్క గురుత్వాకర్షణ శక్తి భూమి యొక్క గురుత్వాకర్షణ కంటే చాలా బలంగా భావించబడాలి. చంద్రుడు సూర్యుని చుట్టూ తిరగాలి, మన గ్రహం చుట్టూ కాదు. కానీ చంద్రుడు మా ఉపగ్రహం అని మాకు తెలుసు, మరియు దీని కోసం కొన్నిసార్లు రాత్రి ఆకాశం వైపు మీ కళ్ళు పెంచడానికి సరిపోతుంది.
పాఠశాలలో, ఐజాక్ న్యూటన్ గురించి మాకు చెప్పబడింది, అతని తలపై విధిలేని ఆపిల్ పడిపోయింది, సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం యొక్క ఆలోచనతో అతనిని ప్రేరేపించింది. న్యూటన్ కూడా తన సిద్ధాంతంలో కొన్ని లోపాలు ఉన్నాయని ఒప్పుకున్నాడు. ఒక సమయంలో, న్యూటన్ కొత్త గణిత భావనకు రచయిత అయ్యాడు - ఫ్లక్సియన్స్ (ఉత్పన్నాలు), ఇది గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతాన్ని రూపొందించడంలో అతనికి సహాయపడింది. ఫ్లక్సియన్‌లు మీకు అంతగా తెలియకపోవచ్చు, కానీ చివరికి అవి ఖచ్చితమైన శాస్త్రాల ప్రపంచంలో బలంగా స్థిరపడ్డాయి.
నేడు, గణిత విశ్లేషణలో, న్యూటన్ మరియు అతని సహోద్యోగి లీబ్నిజ్ ఆలోచనల ఆధారంగా అవకలన కాలిక్యులస్ పద్ధతి తరచుగా ఉపయోగించబడుతుంది. అయినప్పటికీ, ఈ గణిత విభాగం కూడా అసంపూర్ణంగా ఉంది మరియు దాని లోపాలు లేకుండా కాదు.
8. గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు
ఆల్బర్ట్ ఐన్స్టీన్ యొక్క సాధారణ సాపేక్ష సిద్ధాంతం 1915లో ప్రతిపాదించబడింది. అదే సమయంలో, గురుత్వాకర్షణ తరంగాల పరికల్పన కనిపించింది. 1974 వరకు, ఈ తరంగాల ఉనికి పూర్తిగా సైద్ధాంతికంగానే ఉంది.
గురుత్వాకర్షణ తరంగాలను స్పేస్-టైమ్ కంటిన్యూమ్ యొక్క కాన్వాస్‌పై అలలతో పోల్చవచ్చు, ఇది విశ్వంలో పెద్ద-స్థాయి సంఘటనల ఫలితంగా కనిపిస్తుంది. ఇటువంటి సంఘటనలు బ్లాక్ హోల్స్ ఢీకొనడం, న్యూట్రాన్ నక్షత్రం యొక్క భ్రమణ వేగంలో మార్పులు లేదా సూపర్నోవా పేలుడు కావచ్చు. ఇలాంటివి జరిగినప్పుడు, గురుత్వాకర్షణ శక్తులు స్థల-సమయం నిరంతరాయంగా వ్యాపిస్తాయి, రాయి నుండి నీటిలో అలలు దానిలోకి వస్తాయి. ఈ తరంగాలు కాంతి వేగంతో విశ్వం గుండా ప్రయాణిస్తాయి. మేము చాలా తరచుగా విపత్తు సంఘటనలను చూడలేము, కాబట్టి గురుత్వాకర్షణ తరంగాలను గుర్తించడానికి చాలా సంవత్సరాలు పడుతుంది. అందుకే శాస్త్రవేత్తలు తమ ఉనికిని నిరూపించుకోవడానికి 60 ఏళ్లకు పైగా పట్టింది.
దాదాపు 40 సంవత్సరాలుగా, శాస్త్రవేత్తలు గురుత్వాకర్షణ తరంగాల యొక్క మొదటి సాక్ష్యాన్ని అధ్యయనం చేస్తున్నారు. తేలినట్లుగా, ఈ అలలు ఒక సాధారణ ద్రవ్యరాశి కేంద్రం చుట్టూ తిరిగే చాలా దట్టమైన మరియు భారీ గురుత్వాకర్షణ బంధిత నక్షత్రాల బైనరీ వ్యవస్థ విలీనం సమయంలో ఉత్పన్నమవుతాయి. కాలక్రమేణా, బైనరీ స్టార్ యొక్క భాగాలు ఒకదానికొకటి దగ్గరగా వస్తాయి మరియు ఐన్స్టీన్ తన సిద్ధాంతంలో అంచనా వేసినట్లుగా వాటి వేగం క్రమంగా తగ్గుతుంది. గురుత్వాకర్షణ తరంగాల పరిమాణం చాలా చిన్నది, వాటిని ప్రయోగాత్మకంగా గుర్తించినందుకు 2017లో భౌతికశాస్త్రంలో నోబెల్ బహుమతిని కూడా పొందారు.
7. బ్లాక్ హోల్స్ మరియు గ్రావిటీ
బ్లాక్ హోల్స్ విశ్వంలోని అతి పెద్ద రహస్యాలలో ఒకటి. అవి చాలా పెద్ద నక్షత్రం యొక్క గురుత్వాకర్షణ పతనం సమయంలో కనిపిస్తాయి, ఇది సూపర్నోవాగా మారుతుంది. ఒక సూపర్నోవా పేలినప్పుడు, నక్షత్ర పదార్థం యొక్క గణనీయమైన ద్రవ్యరాశి బాహ్య అంతరిక్షంలోకి విడుదల చేయబడుతుంది. ఏమి జరుగుతుందో అంతరిక్షంలో స్పేస్-టైమ్ ప్రాంతం ఏర్పడటానికి ప్రేరేపించగలదు, దీనిలో గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రం చాలా బలంగా మారుతుంది, కాంతి క్వాంటా కూడా ఈ స్థలాన్ని (ఈ బ్లాక్ హోల్) వదిలి వెళ్ళదు. కాల రంధ్రాలను ఏర్పరుస్తుంది గురుత్వాకర్షణ శక్తి కాదు, కానీ ఇప్పటికీ ఈ ప్రాంతాలను పరిశీలించడంలో మరియు అధ్యయనం చేయడంలో కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది.
బ్లాక్ హోల్స్ యొక్క గురుత్వాకర్షణ అనేది విశ్వంలో వాటిని గుర్తించడంలో శాస్త్రవేత్తలకు సహాయపడుతుంది. గురుత్వాకర్షణ శక్తి చాలా శక్తివంతమైనది కాబట్టి, పరిశోధకులు కొన్నిసార్లు ఇతర నక్షత్రాలపై లేదా ఈ ప్రాంతాల చుట్టూ ఉన్న వాయువులపై దాని ప్రభావాలను గమనించవచ్చు. కాల రంధ్రం వాయువులను పీల్చుకున్నప్పుడు, అక్రెషన్ డిస్క్ అని పిలవబడేది ఏర్పడుతుంది, దీనిలో పదార్థం అటువంటి అధిక వేగంతో వేగవంతం చేయబడుతుంది, అది వేడిచేసినప్పుడు తీవ్రమైన రేడియేషన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడం ప్రారంభిస్తుంది. ఈ గ్లోను ఎక్స్-రే పరిధిలో కూడా గుర్తించవచ్చు. మేము నల్లజాతీయుల ఉనికిని (ప్రత్యేక టెలిస్కోప్‌లను ఉపయోగించి) నిరూపించగలిగాము అనే అక్రెషన్ దృగ్విషయానికి ధన్యవాదాలు. అది గురుత్వాకర్షణ లేకుంటే, కాల రంధ్రాల ఉనికి గురించి కూడా మనకు తెలియదని తేలింది.
6. బ్లాక్ మ్యాటర్ మరియు బ్లాక్ ఎనర్జీ గురించి సిద్ధాంతం
ఫోటో: NASA
విశ్వంలో దాదాపు 68% డార్క్ ఎనర్జీని కలిగి ఉంటుంది మరియు 27% కృష్ణ పదార్థం కోసం రిజర్వ్ చేయబడింది. సిద్ధాంత పరంగా. మన ప్రపంచంలో డార్క్ మ్యాటర్ మరియు డార్క్ ఎనర్జీకి చాలా స్థలం కేటాయించబడినప్పటికీ, వాటి గురించి మనకు చాలా తక్కువ తెలుసు.
డార్క్ ఎనర్జీకి అనేక గుణాలు ఉన్నాయని బహుశా మనకు తెలుసు. ఉదాహరణకు, ఐన్స్టీన్ యొక్క గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం ద్వారా మార్గనిర్దేశం చేయబడిన శాస్త్రవేత్తలు డార్క్ ఎనర్జీ నిరంతరం విస్తరిస్తుందని సూచించారు. మార్గం ద్వారా, కాలక్రమేణా, గురుత్వాకర్షణ ప్రభావం విశ్వం యొక్క విస్తరణను నెమ్మదిస్తుందని నిరూపించడానికి ఐన్స్టీన్ సిద్ధాంతం సహాయపడుతుందని శాస్త్రవేత్తలు మొదట్లో విశ్వసించారు. అయితే, 1998లో, హబుల్ స్పేస్ టెలిస్కోప్ ద్వారా పొందిన డేటా విశ్వం పెరుగుతున్న వేగంతో మాత్రమే విస్తరిస్తోంది అని నమ్మడానికి కారణం ఇచ్చింది. అదే సమయంలో, గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం మన విశ్వంలో సంభవించే ప్రాథమిక దృగ్విషయాలను వివరించలేకపోతుందనే నిర్ణయానికి శాస్త్రవేత్తలు వచ్చారు. డార్క్ ఎనర్జీ మరియు డార్క్ మ్యాటర్ ఉనికి గురించిన పరికల్పన ఈ విధంగా కనిపించింది, విశ్వం యొక్క విస్తరణ త్వరణాన్ని సమర్థించడానికి రూపొందించబడింది.
5. గ్రావిటాన్స్
ఫోటో: pbs.org
పాఠశాలలో గురుత్వాకర్షణ శక్తి అని చెబుతారు. అయితే అది ఇంకేదైనా కావచ్చు... భవిష్యత్తులో గురుత్వాకర్షణ అనేది గ్రావిటాన్ అనే కణం యొక్క అభివ్యక్తిగా పరిగణించబడే అవకాశం ఉంది.
ఊహాత్మకంగా, గ్రావిటాన్లు గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రాన్ని విడుదల చేసే ద్రవ్యరాశి లేని ప్రాథమిక కణాలు. ఈ రోజు వరకు, భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు ఈ కణాల ఉనికిని ఇంకా నిరూపించలేదు, అయితే ఈ గురుత్వాకర్షణలు ఖచ్చితంగా ఎందుకు ఉండాలనే దాని గురించి వారికి ఇప్పటికే అనేక సిద్ధాంతాలు ఉన్నాయి. ఈ సిద్ధాంతాలలో ఒకటి గురుత్వాకర్షణ శక్తి మాత్రమే (ప్రకృతి లేదా పరస్పర చర్యల యొక్క 4 ప్రాథమిక శక్తులలో) ఇంకా ఒక ప్రాథమిక కణం లేదా ఏదైనా నిర్మాణ యూనిట్‌తో అనుబంధించబడలేదని పేర్కొంది.
గ్రావిటాన్లు ఉండవచ్చు, కానీ వాటిని గుర్తించడం చాలా కష్టం. గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు ఈ అంతుచిక్కని కణాలను కలిగి ఉన్నాయని భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు సూచిస్తున్నారు. గురుత్వాకర్షణ తరంగాలను గుర్తించేందుకు, పరిశోధకులు అనేక ప్రయోగాలు చేశారు, వాటిలో ఒకదానిలో వారు అద్దాలు మరియు లేజర్‌లను ఉపయోగించారు. ఇంటర్‌ఫెరోమెట్రిక్ డిటెక్టర్ చాలా సూక్ష్మ దూరాలకు కూడా అద్దం స్థానభ్రంశం చెందడాన్ని గుర్తించడంలో సహాయపడుతుంది, కానీ దురదృష్టవశాత్తూ ఇది గ్రావిటాన్‌ల వలె చిన్న కణాలతో సంబంధం ఉన్న మార్పులను గుర్తించలేదు. సిద్ధాంతంలో, అటువంటి ప్రయోగానికి, శాస్త్రవేత్తలకు అద్దాలు చాలా భారీగా అవసరమవుతాయి, అవి కూలిపోతే, కాల రంధ్రాలు కనిపిస్తాయి.
సాధారణంగా, సమీప భవిష్యత్తులో గ్రావిటాన్‌ల ఉనికిని గుర్తించడం లేదా నిరూపించడం సాధ్యం కాదు. ప్రస్తుతానికి, భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు విశ్వాన్ని గమనిస్తున్నారు మరియు వారు తమ ప్రశ్నలకు సమాధానాలను కనుగొనగలరని మరియు భూమి ఆధారిత ప్రయోగశాలల వెలుపల ఎక్కడో గురుత్వాకర్షణల యొక్క వ్యక్తీకరణలను గుర్తించగలరని ఆశిస్తున్నాము.
4. వార్మ్‌హోల్స్ సిద్ధాంతం
ఫోటో: space.com
వార్మ్‌హోల్స్, వార్మ్‌హోల్స్ లేదా వార్మ్‌హోల్స్ అనేది విశ్వంలోని మరొక గొప్ప రహస్యం. ఒకరకమైన స్పేస్ టన్నెల్‌లోకి వెళ్లి కాంతి వేగంతో ప్రయాణించి అతి తక్కువ సమయంలో మరో గెలాక్సీకి చేరుకోవడం చాలా బాగుంది. ఈ ఫాంటసీలు సైన్స్ ఫిక్షన్ థ్రిల్లర్‌లలో ఒకటి కంటే ఎక్కువసార్లు ఉపయోగించబడ్డాయి. విశ్వంలో నిజంగా వార్మ్‌హోల్స్ ఉంటే, అలాంటి జంప్‌లు చాలా సాధ్యమే. ప్రస్తుతానికి, శాస్త్రవేత్తలకు వార్మ్‌హోల్స్ ఉనికికి ఆధారాలు లేవు, అయితే కొంతమంది భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు గురుత్వాకర్షణను మార్చడం ద్వారా ఈ ఊహాజనిత సొరంగాలను సృష్టించవచ్చని నమ్ముతారు.
ఐన్స్టీన్ యొక్క సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం మనస్సును వంచించే వార్మ్‌హోల్స్‌కు అవకాశం కల్పిస్తుంది. పురాణ శాస్త్రవేత్త యొక్క పనిని పరిగణనలోకి తీసుకొని, మరొక భౌతిక శాస్త్రవేత్త, లుడ్విగ్ ఫ్లామ్, భౌతిక వాస్తవికత యొక్క ఫాబ్రిక్ యొక్క ఒక ప్రాంతం మధ్య వంతెనగా కొత్త సొరంగం ఏర్పడే విధంగా గురుత్వాకర్షణ శక్తి సమయ స్థలాన్ని ఎలా వక్రీకరించగలదో వివరించడానికి ప్రయత్నించాడు. మరియు మరొకటి. వాస్తవానికి, ఇతర సిద్ధాంతాలు ఉన్నాయి.
3. గ్రహాలు కూడా సూర్యునిపై గురుత్వాకర్షణ ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటాయి
సూర్యుని గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రం మన గ్రహ వ్యవస్థలోని అన్ని వస్తువులను ప్రభావితం చేస్తుందని మనకు ఇప్పటికే తెలుసు, అందుకే అవన్నీ మన ఒకే నక్షత్రం చుట్టూ తిరుగుతాయి. అదే సూత్రం ప్రకారం, భూమి చంద్రునితో అనుసంధానించబడి ఉంది, అందుకే చంద్రుడు మన ఇంటి గ్రహం చుట్టూ తిరుగుతాడు.
అయినప్పటికీ, మన సౌర వ్యవస్థలో తగినంత ద్రవ్యరాశి ఉన్న ప్రతి గ్రహం మరియు ఇతర ఖగోళ వస్తువులు కూడా దాని స్వంత గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రాలను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి సూర్యుడు, ఇతర గ్రహాలు మరియు అన్ని ఇతర అంతరిక్ష వస్తువులను ప్రభావితం చేస్తాయి. గురుత్వాకర్షణ శక్తి యొక్క పరిమాణం వస్తువు యొక్క ద్రవ్యరాశి మరియు ఖగోళ వస్తువుల మధ్య దూరంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
మన సౌర వ్యవస్థలో, గురుత్వాకర్షణ పరస్పర చర్య కారణంగా అన్ని వస్తువులు వాటి నిర్దేశిత కక్ష్యలలో తిరుగుతాయి. బలమైన గురుత్వాకర్షణ ఆకర్షణ, వాస్తవానికి, సూర్యుని నుండి. పెద్దగా, తగినంత ద్రవ్యరాశి ఉన్న అన్ని ఖగోళ వస్తువులు వాటి స్వంత గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు అవి అనేక కాంతి సంవత్సరాల దూరంలో ఉన్నప్పటికీ, గణనీయమైన ద్రవ్యరాశితో ఇతర వస్తువులను ప్రభావితం చేస్తాయి.
2. మైక్రోగ్రావిటీ
ఫోటో: NASA
వ్యోమగాములు కక్ష్య స్టేషన్ల గుండా ఎగరడం లేదా ప్రత్యేక రక్షణ సూట్‌లలో అంతరిక్ష నౌక వెలుపలికి వెళ్లడం వంటివి మనమందరం ఒకటి కంటే ఎక్కువసార్లు చూశాము. ఈ శాస్త్రవేత్తలు సాధారణంగా అంతరిక్షంలో ఎలాంటి గురుత్వాకర్షణ శక్తిని అనుభవించకుండా దొర్లిపోతారని ఆలోచించడం మీకు బహుశా అలవాటుపడి ఉంటుంది, ఎందుకంటే అక్కడ ఏదీ లేదు. మరియు అలా అయితే మీరు చాలా తప్పుగా ఉంటారు. అంతరిక్షంలో కూడా గురుత్వాకర్షణ ఉంది. దీనిని మైక్రోగ్రావిటీ అని పిలవడం ఆచారం, ఎందుకంటే ఇది దాదాపు కనిపించదు. మైక్రోగ్రావిటీ కారణంగా వ్యోమగాములు ఈకలు వలె తేలికగా భావించి, అంతరిక్షంలో స్వేచ్ఛగా తేలుతున్నారు. గురుత్వాకర్షణ లేనట్లయితే, గ్రహాలు సూర్యుని చుట్టూ తిరగవు మరియు చంద్రుడు చాలా కాలం క్రితం భూమి యొక్క కక్ష్యను విడిచిపెట్టాడు.
ఒక వస్తువు గురుత్వాకర్షణ కేంద్రం నుండి ఎంత దూరం ఉంటే, గురుత్వాకర్షణ శక్తి అంత బలహీనంగా ఉంటుంది. ఇది ISSలో పనిచేసే మైక్రోగ్రావిటీ, ఎందుకంటే అక్కడ ఉన్న అన్ని వస్తువులు భూమి యొక్క గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రం నుండి మీరు ఇప్పుడు ఇక్కడ ఉన్నదానికంటే చాలా ఎక్కువ దూరంలో ఉన్నాయి. ఇతర స్థాయిలలో కూడా గురుత్వాకర్షణ బలహీనపడుతుంది. ఉదాహరణకు, ఒక వ్యక్తిగత అణువును తీసుకుందాం. ఇది పదార్థం యొక్క చాలా చిన్న కణం, ఇది చాలా నిరాడంబరమైన గురుత్వాకర్షణ శక్తిని కూడా అనుభవిస్తుంది. అణువులు సమూహాలుగా మిళితం కావడంతో, ఈ శక్తి పెరుగుతుంది.
1. సమయ ప్రయాణం
టైమ్ ట్రావెల్ ఆలోచన కొంతకాలంగా మానవాళిని ఆకర్షించింది. గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతంతో సహా అనేక సిద్ధాంతాలు, అటువంటి ప్రయాణం వాస్తవానికి ఏదో ఒక రోజు సాధ్యమవుతుందనే ఆశను ఇస్తున్నాయి. ఒక భావన ప్రకారం, గురుత్వాకర్షణ అనేది స్పేస్-టైమ్ కంటిన్యూమ్‌లో ఒక నిర్దిష్ట వంపుని ఏర్పరుస్తుంది, ఇది విశ్వంలోని అన్ని వస్తువులను వక్ర పథం వెంట కదిలేలా చేస్తుంది. ఫలితంగా, భూమిపై ఉన్న వస్తువులతో పోలిస్తే అంతరిక్షంలోని వస్తువులు కొంచెం వేగంగా కదులుతాయి. మరింత ఖచ్చితంగా చెప్పాలంటే, ఇక్కడ ఒక ఉదాహరణ ఉంది: అంతరిక్ష ఉపగ్రహాల్లోని గడియారాలు ప్రతిరోజూ మీ ఇంటి అలారం గడియారాల కంటే 38 మైక్రోసెకన్లు (0.000038 సెకన్లు) ముందు ఉంటాయి.
గురుత్వాకర్షణ వల్ల వస్తువులు భూమిపై కంటే అంతరిక్షంలో వేగంగా కదులుతాయి కాబట్టి, వ్యోమగాములను వాస్తవానికి సమయ ప్రయాణీకులుగా పరిగణించవచ్చు. ఏదేమైనా, ఈ ప్రయాణం చాలా ముఖ్యమైనది కాదు, ఇంటికి తిరిగి వచ్చిన తర్వాత వ్యోమగాములు లేదా వారి ప్రియమైనవారు ఎటువంటి ప్రాథమిక వ్యత్యాసాన్ని గమనించలేరు. కానీ ఇది చాలా ఆసక్తికరమైన ప్రశ్నను తిరస్కరించదు - సైన్స్ ఫిక్షన్ చిత్రాలలో చూపినట్లుగా, కాల ప్రయాణానికి గురుత్వాకర్షణ ప్రభావాన్ని ఉపయోగించడం సాధ్యమేనా?