บนจุดสีฟ้าอ่อนที่เราเรียกว่าบ้านแรงโน้มถ่วงเป็นสิ่งที่เราทุกคนสัมผัสได้ทุกวินาทีของทุกวัน
"แรงโน้มถ่วงเป็นกาวที่ทำให้สสารกระจายระหว่างดวงดาวค่อยๆยุบตัวลงและก่อตัวเป็นเครื่องจักรไฮโดรเจนฟิวชันใหม่ (หรือที่เรียกว่าดวงดาว) เป็นกาวที่เชื่อมกาแลคซีเข้าด้วยกันและมีหน้าที่ทำให้โลกของเราเองที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ทุกปี " Cara Battersbyนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยคอนเนตทิคัตกล่าวในอีเมล
Gravity ยังเป็นผู้มีบทบาทสำคัญในเรื่อง "แอปเปิ้ล" อันโด่งดังของเซอร์ไอแซกนิวตันคุณก็รู้เรื่องที่เรากำลังพูดถึง
วันหนึ่งนิวตันกำลังไปเที่ยวที่เมืองลินคอล์นเชียร์ประเทศอังกฤษเมื่อเขาเฝ้าดูแอปเปิ้ลที่ร่วงหล่นจากต้นไม้ (หรืออย่างนั้นเขาก็อ้างว่า.)
ในช่วงหลายปีต่อจากนี้เขาบอกกับคนรู้จักหลายคนเช่นวอลแตร์และวิลเลียมสโตคลีย์นักเขียนชีวประวัติว่างานเขียนที่ยอดเยี่ยมของเขาเกี่ยวกับธรรมชาติของแรงโน้มถ่วงได้รับแรงบันดาลใจจากเหตุการณ์เล็ก ๆ น้อย ๆ ทางโลกนี้ John Conduittผู้ช่วยของ Newton เขียนว่า:
ดังนั้นรากฐานที่ถูกวางสำหรับกฎหมายของนิวตันความโน้มถ่วงสากล ศูนย์กลางซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าค่าคงที่ความโน้มถ่วงหรือที่เรียกว่า "Big G" หรือเพียงแค่ "G. "
สมการ
สิ่งแรกเป็นสิ่งแรก ก่อนที่เราจะจัดการกับ Big G เราควรถอยหลังและอธิบายกฎของแรงโน้มถ่วงสากลของนิวตัน
ดังที่เคธี่แม็คนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์และผู้เขียน " จุดจบของทุกสิ่ง (การพูดทางดาราศาสตร์) " - กล่าวทางอีเมลว่าแรงโน้มถ่วงคือ "กลไกที่ทำให้สิ่งต่างๆที่มีมวลดึงดูดเข้าหากัน"
นิวตันตระหนักถึงความแข็งแกร่งของแรงดึงดูดระหว่างวัตถุที่กำหนดขึ้นอยู่กับ (ก) ว่าวัตถุเหล่านี้มีขนาดใหญ่เพียงใดและ (ข) อยู่ห่างกันเท่าใด กฎแห่งความโน้มถ่วงสากลของเขาเป็นพลวัตที่กำหนดไว้ในเงื่อนไขทางคณิตศาสตร์
นี่คือสมการที่เกี่ยวข้อง:
"F" หมายถึง "แรงโน้มถ่วง"; "m1" หมายถึงมวลของวัตถุชิ้นแรก "m2" หมายถึงมวลของวัตถุที่สอง และ "r2" เป็นชวเลขสำหรับระยะทางกำลังสองระหว่างจุดศูนย์กลางมวลภายในวัตถุหนึ่งกับวัตถุสอง
และตัว "G"? เป็นเพื่อนกันนั่นคือ Big G: ค่าคงที่ความโน้มถ่วง
"กอลลี่จี!"
"สำหรับมวลสองก้อนไม่ว่าจะเป็นลูกโบว์ลิ่งหรือดาวเคราะห์แรงโน้มถ่วงระหว่างพวกมันจะถูกกำหนดโดยมวลระยะทางและจำนวน G" แม็คกล่าว
ต้องขอบคุณการทดลองของ Henry Cavendish ในช่วงทศวรรษที่ 1790 ตอนนี้เราทราบแล้วว่าค่าคงที่ความโน้มถ่วงมีค่าตัวเลขประมาณ 6.67 x 10 -11นิวตัน (ตร.ม. / กก. 2)
ในบริบทนี้คำว่า "นิวตัน" หมายถึงหน่วยวัด หนึ่งนิวตันคือจำนวนแรงที่คุณจะต้องเร่งความเร็วบางอย่างโดยมีมวล 2.2 ปอนด์ (1 กิโลกรัม) ที่ 3.28 ฟุต (1 เมตร) ต่อวินาที
เช่นเดียวกับแอนเดอเซลเซียสและชาร์ลส์เอฟริกเตอร์เซอร์ไอแซกนิวตันได้รับสถานที่ที่อยู่ในรายชื่อได้ถูกโอ้อวดของนักวิทยาศาสตร์ที่ได้มีหน่วยงานชื่อในเกียรติของพวกเขา ดีสำหรับเขา.
นิวตันกับไอน์สไตน์
ตอนนี้มีความแตกต่างกันนิดหน่อยที่เราควรรับทราบที่นี่ คุณจะเห็นกฎหมายของความโน้มถ่วงสากลไม่ได้ค่อนข้างเป็น "สากล" เป็นชื่อที่มีความหมาย
ตามที่แบทเทอร์สบีกล่าวว่า "ภาพแห่งแรงโน้มถ่วงแบบคลาสสิกของเรา" ซึ่งนิวตันได้กล่าวย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 17 คือ "การประมาณที่แม่นยำของความเป็นจริงของฟิสิกส์ในสถานที่ส่วนใหญ่ในจักรวาลทั้งหมด (แน่นอนบนโลก)"
"อย่างไรก็ตาม" เธอกล่าวเสริม "ทฤษฎีนี้ถูกแทนที่ด้วยTheory of General Relativityของ Einstein ซึ่งเป็นการปรับปรุง 'Newtonian Gravity' ที่ทำให้สสารนั้นเปลี่ยนรูปของ space-time (เหมือนลูกบอลหนัก ๆ ที่สร้างรอยบุ๋มบนยาง แผ่น)."
ที่นำเราไปหลุมดำ
มีความสามารถในการรับมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราหลายล้านเท่าหลุมดำส่งผลต่อแรงโน้มถ่วงในรูปแบบที่กฎของนิวตันไม่สามารถอธิบายได้ มีการแสดงสัมพัทธภาพทั่วไปเพื่อให้คาดการณ์ได้แม่นยำยิ่งขึ้นเกี่ยวกับพวกเขา
“ คุณต้องเริ่มทำการแก้ไขข้อเท็จจริงที่ว่าคำอธิบายแรงโน้มถ่วงของนิวตันไม่ได้ผลอย่างแม่นยำสำหรับแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งมากหรือการเคลื่อนที่ที่เร็วมาก” แม็คกล่าว "ในกรณีเหล่านั้นเราจำเป็นต้องเปลี่ยนไปใช้ภาพของแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์ ... แต่ตราบใดที่คุณไม่ได้มองไปที่หนึ่งในกรณีสุดขั้วสมการที่ไอแซกนิวตันเขียนไว้ในปี 1686 สำหรับสิ่งที่เขาเรียกว่า 'กฎแห่ง Universal Gravitation 'เป็นสากลอย่างแท้จริง "
อาจได้รับค่าคอมมิชชั่นเล็กน้อยจากลิงค์พันธมิตรในบทความนี้
ตอนนี้น่าสนใจ
เส้นด้ายเซอร์ไอแซกนิวตันเกี่ยวกับต้นแอปเปิ้อาจจะมีพื้นฐานในความเป็นจริง โดยไม่คำนึงถึงการอ้างว่าเขาถูกตีที่ศีรษะด้วยผลไม้ที่ร่วงหล่นนั้นถือเป็นการตกแต่งที่ทันสมัย
