Τύποι βαρύτητας. Βαρυτικές δυνάμεις: έννοια και χαρακτηριστικά εφαρμογής του τύπου για τον υπολογισμό τους

« Φυσική - 10η τάξη"

Γιατί η Σελήνη κινείται γύρω από τη Γη;
Τι θα συμβεί αν το φεγγάρι σταματήσει;
Γιατί οι πλανήτες περιστρέφονται γύρω από τον Ήλιο;

Στο Κεφάλαιο 1 συζητήθηκε λεπτομερώς ότι η σφαίρα προσδίδει σε όλα τα σώματα κοντά στην επιφάνεια της Γης την ίδια επιτάχυνση - την επιτάχυνση της βαρύτητας. Αλλά αν η σφαίρα προσδίδει επιτάχυνση σε ένα σώμα, τότε, σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα, δρα στο σώμα με κάποια δύναμη. Η δύναμη με την οποία η Γη δρα σε ένα σώμα ονομάζεται βαρύτητα. Πρώτα θα βρούμε αυτή τη δύναμη και μετά θα εξετάσουμε τη δύναμη της παγκόσμιας βαρύτητας.

Η επιτάχυνση σε απόλυτη τιμή προσδιορίζεται από τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα:

Γενικά, εξαρτάται από τη δύναμη που ασκεί το σώμα και τη μάζα του. Δεδομένου ότι η επιτάχυνση της βαρύτητας δεν εξαρτάται από τη μάζα, είναι σαφές ότι η δύναμη της βαρύτητας πρέπει να είναι ανάλογη της μάζας:

Η φυσική ποσότητα είναι η επιτάχυνση της βαρύτητας, είναι σταθερή για όλα τα σώματα.

Με βάση τον τύπο F = mg, μπορείτε να καθορίσετε μια απλή και πρακτικά βολική μέθοδο για τη μέτρηση της μάζας των σωμάτων συγκρίνοντας τη μάζα ενός δεδομένου σώματος με μια τυπική μονάδα μάζας. Ο λόγος των μαζών δύο σωμάτων είναι ίσος με τον λόγο των δυνάμεων της βαρύτητας που ασκούνται στα σώματα:

Αυτό σημαίνει ότι οι μάζες των σωμάτων είναι ίδιες εάν οι δυνάμεις της βαρύτητας που δρουν πάνω τους είναι ίδιες.

Αυτή είναι η βάση για τον προσδιορισμό των μαζών με ζύγιση σε ζυγαριά ελατηρίου ή μοχλού. Εξασφαλίζοντας ότι η δύναμη της πίεσης ενός σώματος σε μια λεκάνη ζυγαριάς, ίση με τη δύναμη της βαρύτητας που εφαρμόζεται στο σώμα, εξισορροπείται από τη δύναμη της πίεσης των βαρών σε μια άλλη ζυγαριά, ίση με τη δύναμη της βαρύτητας που εφαρμόζεται σε τα βάρη, προσδιορίζουμε έτσι τη μάζα του σώματος.

Η δύναμη της βαρύτητας που ενεργεί σε ένα δεδομένο σώμα κοντά στη Γη μπορεί να θεωρηθεί σταθερή μόνο σε ένα ορισμένο γεωγραφικό πλάτος κοντά στην επιφάνεια της Γης. Εάν το σώμα σηκωθεί ή μετακινηθεί σε ένα μέρος με διαφορετικό γεωγραφικό πλάτος, τότε η επιτάχυνση της βαρύτητας, άρα και η δύναμη της βαρύτητας, θα αλλάξει.

Η δύναμη της παγκόσμιας βαρύτητας.

Ο Νεύτωνας ήταν ο πρώτος που απέδειξε αυστηρά ότι η αιτία της πτώσης μιας πέτρας στη Γη, η κίνηση της Σελήνης γύρω από τη Γη και οι πλανήτες γύρω από τον Ήλιο είναι η ίδια. Αυτό δύναμη της παγκόσμιας βαρύτητας, ενεργώντας μεταξύ οποιωνδήποτε σωμάτων στο Σύμπαν.

Ο Νεύτωνας κατέληξε στο συμπέρασμα ότι αν δεν υπήρχε η αντίσταση του αέρα, τότε η τροχιά μιας πέτρας που πετάχτηκε από ένα ψηλό βουνό (Εικ. 3.1) με μια ορισμένη ταχύτητα θα μπορούσε να γίνει τέτοια που δεν θα έφτανε ποτέ στην επιφάνεια της Γης. αλλά θα κινούνταν γύρω του όπως ο τρόπος που περιγράφουν οι πλανήτες τις τροχιές τους στον ουράνιο χώρο.

Ο Νεύτων βρήκε αυτόν τον λόγο και μπόρεσε να τον εκφράσει με ακρίβεια με τη μορφή ενός τύπου - του νόμου της παγκόσμιας έλξης.

Εφόσον η δύναμη της παγκόσμιας βαρύτητας προσδίδει την ίδια επιτάχυνση σε όλα τα σώματα ανεξάρτητα από τη μάζα τους, πρέπει να είναι ανάλογη με τη μάζα του σώματος στο οποίο δρα:

«Η βαρύτητα υπάρχει για όλα τα σώματα γενικά και είναι ανάλογη με τη μάζα καθενός από αυτά... όλοι οι πλανήτες έλκονται ο ένας προς τον άλλο...» I. Newton

Αλλά επειδή, για παράδειγμα, η Γη δρα στη Σελήνη με δύναμη ανάλογη με τη μάζα της Σελήνης, τότε η Σελήνη, σύμφωνα με τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα, πρέπει να ενεργεί στη Γη με την ίδια δύναμη. Επιπλέον, αυτή η δύναμη πρέπει να είναι ανάλογη με τη μάζα της Γης. Εάν η δύναμη της βαρύτητας είναι πραγματικά καθολική, τότε από την πλευρά ενός δεδομένου σώματος μια δύναμη πρέπει να ενεργεί σε οποιοδήποτε άλλο σώμα ανάλογη με τη μάζα αυτού του άλλου σώματος. Κατά συνέπεια, η δύναμη της παγκόσμιας βαρύτητας πρέπει να είναι ανάλογη με το γινόμενο των μαζών των αλληλεπιδρώντων σωμάτων. Από αυτό προκύπτει η διατύπωση του νόμου της παγκόσμιας έλξης.

Νόμος της παγκόσμιας έλξης:

Η δύναμη της αμοιβαίας έλξης μεταξύ δύο σωμάτων είναι ευθέως ανάλογη με το γινόμενο των μαζών αυτών των σωμάτων και αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους:

Ο συντελεστής αναλογικότητας G ονομάζεται βαρυτική σταθερά.

Η σταθερά βαρύτητας είναι αριθμητικά ίση με τη δύναμη έλξης μεταξύ δύο υλικών σημείων βάρους 1 kg το καθένα, αν η απόσταση μεταξύ τους είναι 1 m. Πράγματι, με μάζες m 1 = m 2 = 1 kg και απόσταση r = 1 m, λάβετε G = F (αριθμητικά).

Πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι ο νόμος της παγκόσμιας έλξης (3.4) ως παγκόσμιος νόμος ισχύει για υλικά σημεία. Σε αυτή την περίπτωση, οι δυνάμεις της βαρυτικής αλληλεπίδρασης κατευθύνονται κατά μήκος της γραμμής που συνδέει αυτά τα σημεία (Εικ. 3.2, α).

Μπορεί να φανεί ότι ομοιογενή σώματα που έχουν σχήμα μπάλας (ακόμα και αν δεν μπορούν να θεωρηθούν υλικά σημεία, Εικ. 3.2, β) αλληλεπιδρούν επίσης με τη δύναμη που προσδιορίζεται από τον τύπο (3.4). Σε αυτή την περίπτωση, το r είναι η απόσταση μεταξύ των κέντρων των σφαιρών. Οι δυνάμεις της αμοιβαίας έλξης βρίσκονται σε μια ευθεία γραμμή που διέρχεται από τα κέντρα των σφαιρών. Τέτοιες δυνάμεις ονομάζονται κεντρικός. Τα σώματα που συνήθως θεωρούμε ότι πέφτουν στη Γη έχουν διαστάσεις πολύ μικρότερες από την ακτίνα της Γης (R ≈ 6400 km).

Τέτοια σώματα μπορούν, ανεξάρτητα από το σχήμα τους, να θεωρηθούν υλικά σημεία και να προσδιορίσουν τη δύναμη της έλξης τους προς τη Γη χρησιμοποιώντας το νόμο (3.4), έχοντας κατά νου ότι r είναι η απόσταση από ένα δεδομένο σώμα στο κέντρο της Γης.

Μια πέτρα που θα πεταχτεί στη Γη θα παρεκκλίνει υπό την επίδραση της βαρύτητας από μια ευθεία διαδρομή και, έχοντας περιγράψει μια καμπύλη τροχιά, θα πέσει τελικά στη Γη. Αν το πετάξεις με μεγαλύτερη ταχύτητα, θα πέσει περισσότερο». Ι. Νεύτωνας

Προσδιορισμός της σταθεράς βαρύτητας.

Τώρα ας μάθουμε πώς να βρούμε τη σταθερά της βαρύτητας. Πρώτα απ 'όλα, σημειώστε ότι το G έχει ένα συγκεκριμένο όνομα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι μονάδες (και, κατά συνέπεια, τα ονόματα) όλων των ποσοτήτων που περιλαμβάνονται στο νόμο της παγκόσμιας βαρύτητας έχουν ήδη καθοριστεί νωρίτερα. Ο νόμος της βαρύτητας δίνει μια νέα σύνδεση μεταξύ γνωστών ποσοτήτων με ορισμένα ονόματα μονάδων. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο συντελεστής αποδεικνύεται ότι είναι μια ονομασμένη ποσότητα. Χρησιμοποιώντας τον τύπο του νόμου της παγκόσμιας βαρύτητας, είναι εύκολο να βρείτε το όνομα της μονάδας σταθεράς βαρύτητας στο SI: N m 2 / kg 2 = m 3 / (kg s 2).

Για να ποσοτικοποιηθεί το G, είναι απαραίτητο να προσδιοριστούν ανεξάρτητα όλες οι ποσότητες που περιλαμβάνονται στο νόμο της παγκόσμιας βαρύτητας: και οι δύο μάζες, δύναμη και απόσταση μεταξύ των σωμάτων.

Η δυσκολία είναι ότι οι βαρυτικές δυνάμεις μεταξύ σωμάτων μικρής μάζας είναι εξαιρετικά μικρές. Αυτός είναι ο λόγος που δεν παρατηρούμε την έλξη του σώματός μας προς τα γύρω αντικείμενα και την αμοιβαία έλξη των αντικειμένων μεταξύ τους, αν και οι βαρυτικές δυνάμεις είναι οι πιο καθολικές από όλες τις δυνάμεις στη φύση. Δύο άτομα με μάζα 60 kg σε απόσταση 1 m το ένα από το άλλο έλκονται με δύναμη μόνο περίπου 10 -9 N. Επομένως, για να μετρηθεί η σταθερά της βαρύτητας, χρειάζονται αρκετά λεπτά πειράματα.

Η σταθερά της βαρύτητας μετρήθηκε για πρώτη φορά από τον Άγγλο φυσικό G. Cavendish το 1798 χρησιμοποιώντας ένα όργανο που ονομάζεται ισορροπία στρέψης. Το διάγραμμα της ισορροπίας στρέψης φαίνεται στο σχήμα 3.3. Ένα ελαφρύ ρολό με δύο ίδια βάρη στα άκρα αιωρείται από ένα λεπτό ελαστικό νήμα. Δύο βαριές μπάλες είναι στερεωμένες κοντά. Οι δυνάμεις βαρύτητας ενεργούν μεταξύ των βαρών και των ακίνητων σφαιρών. Υπό την επίδραση αυτών των δυνάμεων, ο λικνίσκος γυρίζει και στρίβει το νήμα μέχρι η ελαστική δύναμη που προκύπτει να γίνει ίση με τη βαρυτική δύναμη. Με τη γωνία συστροφής μπορείτε να προσδιορίσετε τη δύναμη έλξης. Για να γίνει αυτό, χρειάζεται μόνο να γνωρίζετε τις ελαστικές ιδιότητες του νήματος. Οι μάζες των σωμάτων είναι γνωστές και η απόσταση μεταξύ των κέντρων των σωμάτων που αλληλεπιδρούν μπορεί να μετρηθεί άμεσα.

Από αυτά τα πειράματα προέκυψε η ακόλουθη τιμή για τη βαρυτική σταθερά:

G = 6,67 10 -11 N m 2 / kg 2.

Μόνο στην περίπτωση που αλληλεπιδρούν σώματα τεράστιας μάζας (ή τουλάχιστον η μάζα ενός από τα σώματα είναι πολύ μεγάλη), η βαρυτική δύναμη φτάνει σε μεγάλη τιμή. Για παράδειγμα, η Γη και η Σελήνη έλκονται μεταξύ τους με δύναμη F ≈ 2 10 20 N.

Εξάρτηση της επιτάχυνσης της ελεύθερης πτώσης των σωμάτων από το γεωγραφικό πλάτος.

Ένας από τους λόγους για την αύξηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας όταν το σημείο που βρίσκεται το σώμα μετακινείται από τον ισημερινό στους πόλους είναι ότι η υδρόγειος είναι κάπως ισοπεδωμένη στους πόλους και η απόσταση από το κέντρο της Γης στην επιφάνειά της οι πόλοι είναι μικρότεροι από τον ισημερινό. Ένας άλλος λόγος είναι η περιστροφή της Γης.

Ισότητα αδρανειακών και βαρυτικών μαζών.

Η πιο εντυπωσιακή ιδιότητα των βαρυτικών δυνάμεων είναι ότι προσδίδουν την ίδια επιτάχυνση σε όλα τα σώματα, ανεξάρτητα από τη μάζα τους. Τι θα έλεγες για έναν ποδοσφαιριστή του οποίου το λάκτισμα θα επιταχύνονταν εξίσου από μια συνηθισμένη δερμάτινη μπάλα και ένα βάρος δύο κιλών; Όλοι θα πουν ότι αυτό είναι αδύνατο. Αλλά η Γη είναι ακριβώς ένας τέτοιος «εξαιρετικός ποδοσφαιριστής» με τη μόνη διαφορά ότι η επίδρασή της στα σώματα δεν είναι βραχυπρόθεσμου χτυπήματος, αλλά συνεχίζεται συνεχώς για δισεκατομμύρια χρόνια.

Στη θεωρία του Νεύτωνα, η μάζα είναι η πηγή του βαρυτικού πεδίου. Βρισκόμαστε στο βαρυτικό πεδίο της Γης. Ταυτόχρονα, είμαστε επίσης πηγές του βαρυτικού πεδίου, αλλά λόγω του γεγονότος ότι η μάζα μας είναι σημαντικά μικρότερη από τη μάζα της Γης, το πεδίο μας είναι πολύ πιο αδύναμο και τα γύρω αντικείμενα δεν αντιδρούν σε αυτό.

Η εξαιρετική ιδιότητα των βαρυτικών δυνάμεων, όπως είπαμε ήδη, εξηγείται από το γεγονός ότι αυτές οι δυνάμεις είναι ανάλογες με τις μάζες και των δύο σωμάτων που αλληλεπιδρούν. Η μάζα ενός σώματος, που περιλαμβάνεται στον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα, καθορίζει τις αδρανειακές ιδιότητες του σώματος, δηλαδή την ικανότητά του να αποκτά μια ορισμένη επιτάχυνση υπό την επίδραση μιας δεδομένης δύναμης. Αυτό αδρανής μάζα m και.

Φαίνεται, ποια σχέση μπορεί να έχει με την ικανότητα των σωμάτων να ελκύουν το ένα το άλλο; Η μάζα που καθορίζει την ικανότητα των σωμάτων να έλκονται μεταξύ τους είναι η βαρυτική μάζα m r.

Από τη Νευτώνεια μηχανική δεν προκύπτει καθόλου ότι η αδρανειακή και η βαρυτική μάζα είναι ίδιες, δηλ.

m και = m r . (3.5)

Η ισότητα (3.5) είναι άμεση συνέπεια του πειράματος. Σημαίνει ότι μπορούμε απλά να μιλήσουμε για τη μάζα ενός σώματος ως ποσοτικό μέτρο τόσο των αδρανειακών όσο και των βαρυτικών ιδιοτήτων του.

Στη φύση, μόνο τέσσερις βασικές θεμελιώδεις δυνάμεις είναι γνωστές (ονομάζονται επίσης κύριες αλληλεπιδράσεις) - βαρυτική αλληλεπίδραση, ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση, ισχυρή αλληλεπίδραση και ασθενής αλληλεπίδραση.

Βαρυτική αλληλεπίδραση είναι το πιο αδύναμο από όλα.Βαρυτικές δυνάμειςσυνδέουν μέρη του πλανήτη μαζί και αυτή η ίδια αλληλεπίδραση καθορίζει γεγονότα μεγάλης κλίμακας στο Σύμπαν.

Ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση κρατά ηλεκτρόνια στα άτομα και δεσμεύει άτομα σε μόρια. Μια ιδιαίτερη εκδήλωση αυτών των δυνάμεων είναιΔυνάμεις Κουλόμπ, ενεργώντας μεταξύ στατικών ηλεκτρικών φορτίων.

Ισχυρή αλληλεπίδραση δεσμεύει νουκλεόνια στους πυρήνες. Αυτή η αλληλεπίδραση είναι η ισχυρότερη, αλλά δρα μόνο σε πολύ μικρές αποστάσεις.

Αδύναμη αλληλεπίδραση δρα μεταξύ στοιχειωδών σωματιδίων και έχει πολύ μικρή εμβέλεια. Εμφανίζεται κατά τη βήτα αποσύνθεση.

4.1. Νόμος του Νεύτωνα για την παγκόσμια έλξη

Ανάμεσα σε δύο υλικά σημεία υπάρχει μια δύναμη αμοιβαίας έλξης, ευθέως ανάλογη με το γινόμενο των μαζών αυτών των σημείων (Μ ΚαιΜ ) και αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους ( r 2 ) και κατευθύνεται κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής που διέρχεται από τα σώματα που αλληλεπιδρούνφά= (GmM/r 2) r ο ,(1)

Εδώ r ο - μοναδιαίο διάνυσμα σχεδιασμένο προς την κατεύθυνση της δύναμης φά(Εικ. 1α).

Αυτή η δύναμη ονομάζεται βαρυτική δύναμη(ή δύναμη της παγκόσμιας βαρύτητας). Οι δυνάμεις βαρύτητας είναι πάντα ελκτικές δυνάμεις. Η δύναμη αλληλεπίδρασης μεταξύ δύο σωμάτων δεν εξαρτάται από το περιβάλλον στο οποίο βρίσκονται τα σώματα.

σολ 1 σολ 2

Σχ.1α Εικ.1β Εικ.1γ

Η σταθερά G ονομάζεται βαρυτική σταθερά. Η τιμή του καθορίστηκε πειραματικά: G = 6,6720. 10 -11 N. m 2 / kg 2 - δηλ. δύο σημειακά σώματα βάρους 1 kg το καθένα, που βρίσκονται σε απόσταση 1 m το ένα από το άλλο, έλκονται με δύναμη 6,6720. 10 -11 N. Η πολύ μικρή τιμή του G απλώς μας επιτρέπει να μιλάμε για την αδυναμία των βαρυτικών δυνάμεων - θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη μόνο στην περίπτωση μεγάλων μαζών.

Οι μάζες που περιλαμβάνονται στην εξίσωση (1) ονομάζονται βαρυτικές μάζες. Αυτό τονίζει ότι, καταρχήν, οι μάζες που περιλαμβάνονται στον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα ( φά=m μέσα ένα) και ο νόμος της παγκόσμιας έλξης ( φά=(Gm gr M gr /r 2) r ο), έχουν διαφορετική φύση. Ωστόσο, έχει διαπιστωθεί ότι η αναλογία m gr / m in για όλα τα σώματα είναι η ίδια με σχετικό σφάλμα έως και 10 -10.

4.2.Βαρυτικό πεδίο (βαρυτικό πεδίο) υλικού σημείου

Πιστεύεται ότι η βαρυτική αλληλεπίδραση πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας βαρυτικό πεδίο (βαρυτικό πεδίο), που παράγεται από τα ίδια τα σώματα. Εισάγονται δύο χαρακτηριστικά αυτού του πεδίου: διανυσματικό - και βαθμωτό - δυναμικό βαρυτικού πεδίου.

4.2.1. Ένταση βαρυτικού πεδίου

Ας έχουμε ένα υλικό σημείο με μάζα Μ. Πιστεύεται ότι γύρω από αυτή τη μάζα δημιουργείται ένα βαρυτικό πεδίο. Το χαρακτηριστικό ισχύς ενός τέτοιου πεδίου είναι δύναμη βαρυτικού πεδίουσολ, το οποίο καθορίζεται από το νόμο της παγκόσμιας έλξης σολ= (GM/r 2) r ο ,(2)

Οπου r ο - ένα μοναδιαίο διάνυσμα σχεδιασμένο από ένα υλικό σημείο προς την κατεύθυνση της βαρυτικής δύναμης. Ισχύς βαρυτικού πεδίου σολείναι διανυσματικό μέγεθος και είναι η επιτάχυνση που προκύπτει από τη σημειακή μάζαΜ, εισήχθη στο βαρυτικό πεδίο που δημιουργείται από μια σημειακή μάζαΜ. Πράγματι, συγκρίνοντας τα (1) και (2), προκύπτει για την περίπτωση ισότητας βαρυτικών και αδρανειακών μαζών φά=m σολ.

Ας το τονίσουμε αυτό το μέγεθος και η κατεύθυνση της επιτάχυνσης που δέχεται ένα σώμα που εισάγεται σε ένα βαρυτικό πεδίο δεν εξαρτάται από το μέγεθος της μάζας του εισαγόμενου σώματος. Εφόσον το κύριο καθήκον της δυναμικής είναι να προσδιορίσει το μέγεθος της επιτάχυνσης που δέχεται ένα σώμα υπό τη δράση εξωτερικών δυνάμεων, τότε, κατά συνέπεια, η ισχύς του βαρυτικού πεδίου καθορίζει πλήρως και αναμφίβολα τα χαρακτηριστικά δύναμης του βαρυτικού πεδίου. Η εξάρτηση g(r) φαίνεται στο Σχ. 2α.

Εικ.2α Εικ.2β Εικ.2γ

Το πεδίο καλείται κεντρικός, εάν σε όλα τα σημεία του πεδίου τα διανύσματα έντασης κατευθύνονται κατά μήκος ευθειών που τέμνονται σε ένα σημείο, ακίνητα ως προς οποιοδήποτε αδρανειακό σύστημα αναφοράς. Συγκεκριμένα, το βαρυτικό πεδίο ενός υλικού σημείου είναι κεντρικό: σε όλα τα σημεία του πεδίου τα διανύσματα σολΚαι φά=m σολ, που δρουν σε ένα σώμα που εισάγεται στο βαρυτικό πεδίο κατευθύνονται ακτινικά από τη μάζαΜ , δημιουργώντας ένα πεδίο, σε σημειακή μάζαΜ (Εικ. 1β).

Ο νόμος της παγκόσμιας έλξης με τη μορφή (1) καθιερώνεται για σώματα που λαμβάνονται ως υλικά σημεία, δηλ. για τέτοια σώματα των οποίων οι διαστάσεις είναι μικρές σε σύγκριση με την μεταξύ τους απόσταση. Εάν τα μεγέθη των σωμάτων δεν μπορούν να παραβλεφθούν, τότε τα σώματα θα πρέπει να χωριστούν σε σημειακά στοιχεία, οι δυνάμεις έλξης μεταξύ όλων των στοιχείων που λαμβάνονται σε ζεύγη θα πρέπει να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας τον τύπο (1) και στη συνέχεια να προστεθούν γεωμετρικά. Η ένταση του βαρυτικού πεδίου ενός συστήματος που αποτελείται από υλικά σημεία με μάζες M 1, M 2, ..., M n είναι ίση με το άθροισμα των εντάσεων πεδίου από καθεμία από αυτές τις μάζες χωριστά ( αρχή της υπέρθεσης βαρυτικών πεδίων ): σολ=σολ Εγώ, Οπου σολ Εγώ= (GM i /r i 2) r o i - ένταση πεδίου μιας μάζας M i.

Γραφική αναπαράσταση του βαρυτικού πεδίου με χρήση διανυσμάτων τάσης σολσε διαφορετικά σημεία του πεδίου είναι πολύ άβολο: για συστήματα που αποτελούνται από πολλά υλικά σημεία, τα διανύσματα έντασης επικαλύπτονται μεταξύ τους και προκύπτει μια πολύ συγκεχυμένη εικόνα. Να γιατί για γραφική αναπαράσταση της χρήσης του βαρυτικού πεδίου γραμμές δύναμης (γραμμές τάσης), οι οποίες εκτελούνται με τέτοιο τρόπο ώστε το διάνυσμα τάσης να κατευθύνεται εφαπτομενικά στη γραμμή ισχύος. Οι γραμμές τάσης θεωρούνται ότι κατευθύνονται με τον ίδιο τρόπο όπως ένα διάνυσμα σολ(Εικ. 1γ), εκείνοι. Οι γραμμές δύναμης τελειώνουν σε ένα υλικό σημείο. Αφού σε κάθε σημείο του χώρου το διάνυσμα τάσης έχει μόνο μία κατεύθυνση, Οτι Οι γραμμές έντασης δεν περνούν ποτέ. Για ένα υλικό σημείο, οι γραμμές δύναμης είναι ακτινικές ευθείες που εισέρχονται στο σημείο (Εικ. 1β).

Για να χρησιμοποιηθούν γραμμές έντασης για να χαρακτηρίσουν όχι μόνο την κατεύθυνση, αλλά και την τιμή της έντασης του πεδίου, αυτές οι γραμμές σχεδιάζονται με μια ορισμένη πυκνότητα: ο αριθμός των γραμμών έντασης που διαπερνούν μια μονάδα επιφάνειας κάθετα στις γραμμές έντασης πρέπει να είναι ίσος με την απόλυτη τιμή του διανύσματος σολ.

Με ποιον νόμο θα με κρεμάσεις;
- Και κρεμάμε όλους σύμφωνα με έναν νόμο - τον νόμο της Παγκόσμιας Βαρύτητας.

Ο νόμος της βαρύτητας

Το φαινόμενο της βαρύτητας είναι ο νόμος της παγκόσμιας βαρύτητας. Δύο σώματα δρουν μεταξύ τους με δύναμη αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους και ευθέως ανάλογη με το γινόμενο των μαζών τους.

Μαθηματικά μπορούμε να εκφράσουμε αυτόν τον μεγάλο νόμο με τον τύπο

Η βαρύτητα δρα σε τεράστιες αποστάσεις στο Σύμπαν. Αλλά ο Νεύτωνας υποστήριξε ότι όλα τα αντικείμενα έλκονται αμοιβαία. Είναι αλήθεια ότι οποιαδήποτε δύο αντικείμενα ελκύουν το ένα το άλλο; Φανταστείτε, είναι γνωστό ότι η Γη σας ελκύει καθισμένοι σε μια καρέκλα. Έχετε σκεφτεί όμως ποτέ ότι ένας υπολογιστής και ένα ποντίκι ελκύουν το ένα το άλλο; Ή ένα μολύβι και στυλό στο τραπέζι; Σε αυτήν την περίπτωση, αντικαθιστούμε τη μάζα του στυλό και τη μάζα του μολυβιού στον τύπο, διαιρούμε με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους, λαμβάνοντας υπόψη τη σταθερά βαρύτητας και λαμβάνουμε τη δύναμη της αμοιβαίας έλξης τους. Αλλά θα είναι τόσο μικρό (λόγω των μικρών μαζών του στυλό και του μολυβιού) που δεν νιώθουμε την παρουσία του. Είναι διαφορετικό το θέμα όταν πρόκειται για τη Γη και την καρέκλα, ή τον Ήλιο και τη Γη. Οι μάζες είναι σημαντικές, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούμε ήδη να αξιολογήσουμε την επίδραση της δύναμης.

Ας θυμηθούμε την επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης. Αυτό είναι το αποτέλεσμα του νόμου της έλξης. Υπό την επίδραση της δύναμης, ένα σώμα αλλάζει ταχύτητα όσο πιο αργά, τόσο μεγαλύτερη είναι η μάζα του. Ως αποτέλεσμα, όλα τα σώματα πέφτουν στη Γη με την ίδια επιτάχυνση.

Τι προκαλεί αυτή την αόρατη μοναδική δύναμη; Σήμερα η ύπαρξη βαρυτικού πεδίου είναι γνωστή και αποδεδειγμένη. Μπορείτε να μάθετε περισσότερα για τη φύση του βαρυτικού πεδίου στο πρόσθετο υλικό για το θέμα.

Σκεφτείτε το, τι είναι η βαρύτητα; Από που είναι? Τι είναι αυτό? Σίγουρα δεν μπορεί ο πλανήτης να κοιτάζει τον Ήλιο, να βλέπει πόσο μακριά είναι και να υπολογίζει το αντίστροφο τετράγωνο της απόστασης σύμφωνα με αυτόν τον νόμο;

Διεύθυνση βαρύτητας

Υπάρχουν δύο σώματα, ας πούμε το σώμα Α και Β. Το σώμα Α έλκει το σώμα Β. Η δύναμη με την οποία δρα το σώμα Α αρχίζει από το σώμα Β και κατευθύνεται προς το σώμα Α. Δηλαδή, «παίρνει» το σώμα Β και το τραβάει προς το μέρος του. . Το σώμα Β «κάνει» το ίδιο πράγμα στο σώμα Α.

Κάθε σώμα έλκεται από τη Γη. Η γη «παίρνει» το σώμα και το τραβάει προς το κέντρο του. Επομένως, αυτή η δύναμη θα κατευθύνεται πάντα κατακόρυφα προς τα κάτω, και εφαρμόζεται από το κέντρο βάρους του σώματος, ονομάζεται δύναμη βάρους.

Το κύριο πράγμα που πρέπει να θυμάστε

Μερικές μέθοδοι γεωλογικής εξερεύνησης, πρόβλεψης παλίρροιας και, πιο πρόσφατα, υπολογισμού της κίνησης τεχνητών δορυφόρων και διαπλανητικών σταθμών. Εκ των προτέρων υπολογισμός πλανητικών θέσεων.

Μπορούμε να πραγματοποιήσουμε μόνοι μας ένα τέτοιο πείραμα και να μην μαντέψουμε αν έλκονται πλανήτες και αντικείμενα;

Τέτοια άμεση εμπειρία έγινε Cavendish (Henry Cavendish (1731-1810) - Άγγλος φυσικός και χημικός)χρησιμοποιώντας τη συσκευή που φαίνεται στην εικόνα. Η ιδέα ήταν να κρεμάσουμε μια ράβδο με δύο μπάλες σε μια πολύ λεπτή κλωστή χαλαζία και στη συνέχεια να φέρουμε δύο μεγάλες μολύβδινες μπάλες προς το μέρος τους από το πλάι. Η έλξη των σφαιρών θα στρίψει το νήμα ελαφρώς - ελαφρώς, επειδή οι δυνάμεις έλξης μεταξύ των συνηθισμένων αντικειμένων είναι πολύ αδύναμες. Με τη βοήθεια μιας τέτοιας συσκευής, ο Cavendish μπόρεσε να μετρήσει άμεσα τη δύναμη, την απόσταση και το μέγεθος και των δύο μαζών και, επομένως, να προσδιορίσει βαρυτική σταθερά G.

Η μοναδική ανακάλυψη της βαρυτικής σταθεράς G, που χαρακτηρίζει το βαρυτικό πεδίο στο διάστημα, κατέστησε δυνατό τον προσδιορισμό της μάζας της Γης, του Ήλιου και άλλων ουράνιων σωμάτων. Ως εκ τούτου, ο Κάβεντις ονόμασε την εμπειρία του «ζυγίζοντας τη Γη».

Είναι ενδιαφέρον ότι οι διάφοροι νόμοι της φυσικής έχουν κάποια κοινά χαρακτηριστικά. Ας στραφούμε στους νόμους του ηλεκτρισμού (δύναμη Coulomb). Οι ηλεκτρικές δυνάμεις είναι επίσης αντιστρόφως ανάλογες με το τετράγωνο της απόστασης, αλλά μεταξύ των φορτίων, και ακούσια προκύπτει η σκέψη ότι υπάρχει ένα βαθύ νόημα κρυμμένο σε αυτό το σχέδιο. Μέχρι τώρα, κανείς δεν μπόρεσε να φανταστεί τη βαρύτητα και τον ηλεκτρισμό ως δύο διαφορετικές εκδηλώσεις της ίδιας ουσίας.

Η δύναμη εδώ ποικίλλει επίσης αντίστροφα με το τετράγωνο της απόστασης, αλλά η διαφορά στο μέγεθος των ηλεκτρικών και βαρυτικών δυνάμεων είναι εντυπωσιακή. Προσπαθώντας να καθορίσουμε τη γενική φύση της βαρύτητας και του ηλεκτρισμού, ανακαλύπτουμε μια τέτοια υπεροχή των ηλεκτρικών δυνάμεων έναντι των δυνάμεων της βαρύτητας που είναι δύσκολο να πιστέψουμε ότι και οι δύο έχουν την ίδια πηγή. Πώς μπορείς να πεις ότι το ένα είναι πιο δυνατό από το άλλο; Εξάλλου, όλα εξαρτώνται από το ποια είναι η μάζα και ποια η φόρτιση. Όταν συζητάτε πόσο ισχυρά δρα η βαρύτητα, δεν έχετε το δικαίωμα να πείτε: «Ας πάρουμε μια μάζα τέτοιου μεγέθους», επειδή την επιλέγετε μόνοι σας. Αν όμως πάρουμε αυτά που μας προσφέρει η ίδια η Φύση (τους δικούς της αριθμούς και μέτρα, που δεν έχουν καμία σχέση με τις ίντσες, τα χρόνια, τα μέτρα μας), τότε θα μπορούμε να συγκρίνουμε. Παίρνουμε ένα στοιχειώδες φορτισμένο σωματίδιο, όπως ένα ηλεκτρόνιο. Δύο στοιχειώδη σωματίδια, δύο ηλεκτρόνια, λόγω ηλεκτρικού φορτίου, απωθούν το ένα το άλλο με δύναμη αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της μεταξύ τους απόστασης και λόγω της βαρύτητας έλκονται μεταξύ τους πάλι με δύναμη αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου του η απόσταση.

Ερώτηση: Ποιος είναι ο λόγος της βαρυτικής δύναμης προς την ηλεκτρική δύναμη; Η βαρύτητα είναι η ηλεκτρική απώθηση όπως το ένα σε έναν αριθμό με 42 μηδενικά. Αυτό προκαλεί βαθύτατη σύγχυση. Από πού θα μπορούσε να προέρχεται ένας τόσο τεράστιος αριθμός;

Οι άνθρωποι αναζητούν αυτόν τον τεράστιο συντελεστή σε άλλα φυσικά φαινόμενα. Δοκιμάζουν κάθε είδους μεγάλους αριθμούς, και αν χρειάζεστε μεγάλο αριθμό, γιατί να μην λάβετε, ας πούμε, την αναλογία της διαμέτρου του Σύμπαντος προς τη διάμετρο ενός πρωτονίου - παραδόξως, αυτός είναι επίσης ένας αριθμός με 42 μηδενικά. Και έτσι λένε: ίσως αυτός ο συντελεστής είναι ίσος με τον λόγο της διαμέτρου του πρωτονίου προς τη διάμετρο του Σύμπαντος; Αυτή είναι μια ενδιαφέρουσα ιδέα, αλλά καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται σταδιακά, η σταθερά της βαρύτητας πρέπει επίσης να αλλάξει. Αν και αυτή η υπόθεση δεν έχει ακόμη διαψευσθεί, δεν έχουμε κανένα στοιχείο υπέρ της. Αντίθετα, ορισμένα στοιχεία δείχνουν ότι η σταθερά της βαρύτητας δεν άλλαξε με αυτόν τον τρόπο. Αυτός ο τεράστιος αριθμός παραμένει μυστήριο μέχρι σήμερα.

Ο Αϊνστάιν έπρεπε να τροποποιήσει τους νόμους της βαρύτητας σύμφωνα με τις αρχές της σχετικότητας. Η πρώτη από αυτές τις αρχές δηλώνει ότι μια απόσταση x δεν μπορεί να ξεπεραστεί αμέσως, ενώ σύμφωνα με τη θεωρία του Νεύτωνα, οι δυνάμεις δρουν ακαριαία. Ο Αϊνστάιν έπρεπε να αλλάξει τους νόμους του Νεύτωνα. Αυτές οι αλλαγές και διευκρινίσεις είναι πολύ μικρές. Ένα από αυτά είναι το εξής: αφού το φως έχει ενέργεια, η ενέργεια είναι ισοδύναμη με τη μάζα και όλες οι μάζες έλκονται, το φως έλκεται επίσης και, επομένως, περνώντας από τον Ήλιο, πρέπει να εκτραπεί. Έτσι συμβαίνει στην πραγματικότητα. Η δύναμη της βαρύτητας είναι επίσης ελαφρώς τροποποιημένη στη θεωρία του Αϊνστάιν. Αλλά αυτή η πολύ μικρή αλλαγή στο νόμο της βαρύτητας είναι απλώς αρκετή για να εξηγήσει μερικές από τις εμφανείς ανωμαλίες στην κίνηση του Ερμή.

Τα φυσικά φαινόμενα στον μικρόκοσμο υπόκεινται σε διαφορετικούς νόμους από τα φαινόμενα στον κόσμο σε μεγάλη κλίμακα. Τίθεται το ερώτημα: πώς εκδηλώνεται η βαρύτητα στον κόσμο της μικρής κλίμακας; Η κβαντική θεωρία της βαρύτητας θα απαντήσει. Αλλά δεν υπάρχει ακόμα κβαντική θεωρία της βαρύτητας. Οι άνθρωποι δεν έχουν ακόμη πετύχει πολύ στη δημιουργία μιας θεωρίας της βαρύτητας που να είναι πλήρως σύμφωνη με τις αρχές της κβαντομηχανικής και με την αρχή της αβεβαιότητας.

Παρά το γεγονός ότι η βαρύτητα είναι η πιο αδύναμη αλληλεπίδραση μεταξύ αντικειμένων στο Σύμπαν, η σημασία της στη φυσική και την αστρονομία είναι τεράστια, καθώς μπορεί να επηρεάσει φυσικά αντικείμενα σε οποιαδήποτε απόσταση στο διάστημα.

Εάν ενδιαφέρεστε για την αστρονομία, πιθανότατα έχετε αναρωτηθεί ποια είναι μια τέτοια έννοια όπως η βαρύτητα ή ο νόμος της παγκόσμιας βαρύτητας. Η βαρύτητα είναι η καθολική θεμελιώδης αλληλεπίδραση μεταξύ όλων των αντικειμένων στο Σύμπαν.

Η ανακάλυψη του νόμου της βαρύτητας αποδίδεται στον διάσημο Άγγλο φυσικό Ισαάκ Νεύτωνα. Μάλλον πολλοί από εσάς γνωρίζετε την ιστορία του μήλου που έπεσε στο κεφάλι του διάσημου επιστήμονα. Ωστόσο, αν κοιτάξετε βαθιά στην ιστορία, μπορείτε να δείτε ότι η παρουσία της βαρύτητας είχε σκεφτεί πολύ πριν από την εποχή του οι φιλόσοφοι και οι επιστήμονες της αρχαιότητας, για παράδειγμα, ο Επίκουρος. Ωστόσο, ήταν ο Νεύτων που περιέγραψε πρώτος τη βαρυτική αλληλεπίδραση μεταξύ φυσικών σωμάτων στο πλαίσιο της κλασικής μηχανικής. Η θεωρία του αναπτύχθηκε από έναν άλλο διάσημο επιστήμονα, τον Άλμπερτ Αϊνστάιν, ο οποίος στη γενική θεωρία της σχετικότητας περιέγραψε με μεγαλύτερη ακρίβεια την επίδραση της βαρύτητας στο διάστημα, καθώς και τον ρόλο της στο χωροχρονικό συνεχές.

Ο νόμος της παγκόσμιας βαρύτητας του Νεύτωνα δηλώνει ότι η δύναμη της βαρυτικής έλξης μεταξύ δύο σημείων μάζας που χωρίζονται από απόσταση είναι αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης και ευθέως ανάλογη και με τις δύο μάζες. Η δύναμη της βαρύτητας είναι μεγάλης εμβέλειας. Δηλαδή, ανεξάρτητα από το πώς κινείται ένα σώμα με μάζα, στην κλασική μηχανική το βαρυτικό του δυναμικό θα εξαρτηθεί καθαρά από τη θέση αυτού του αντικειμένου σε μια δεδομένη χρονική στιγμή. Όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα ενός αντικειμένου, τόσο μεγαλύτερο είναι το βαρυτικό του πεδίο - τόσο πιο ισχυρή είναι η βαρυτική δύναμη που έχει. Τα διαστημικά αντικείμενα όπως οι γαλαξίες, τα αστέρια και οι πλανήτες έχουν τη μεγαλύτερη βαρυτική δύναμη και, κατά συνέπεια, αρκετά ισχυρά βαρυτικά πεδία.

Βαρυτικά πεδία

Το βαρυτικό πεδίο της Γης

Το βαρυτικό πεδίο είναι η απόσταση εντός της οποίας λαμβάνει χώρα η βαρυτική αλληλεπίδραση μεταξύ αντικειμένων στο Σύμπαν. Όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα ενός αντικειμένου, τόσο ισχυρότερο είναι το βαρυτικό του πεδίο - τόσο πιο αισθητή η επίδρασή του σε άλλα φυσικά σώματα μέσα σε ένα συγκεκριμένο χώρο. Το βαρυτικό πεδίο ενός αντικειμένου είναι δυναμικό. Η ουσία της προηγούμενης δήλωσης είναι ότι εάν εισαγάγετε τη δυνητική ενέργεια έλξης μεταξύ δύο σωμάτων, τότε δεν θα αλλάξει αφού μετακινήσετε το τελευταίο κατά μήκος ενός κλειστού βρόχου. Από εδώ προέρχεται ένας άλλος διάσημος νόμος διατήρησης του αθροίσματος του δυναμικού και της κινητικής ενέργειας σε έναν κλειστό βρόχο.

Στον υλικό κόσμο, το βαρυτικό πεδίο έχει μεγάλη σημασία. Διακατέχεται από όλα τα υλικά αντικείμενα στο Σύμπαν που έχουν μάζα. Το βαρυτικό πεδίο μπορεί να επηρεάσει όχι μόνο την ύλη, αλλά και την ενέργεια. Λόγω της επιρροής των βαρυτικών πεδίων τέτοιων μεγάλων κοσμικών αντικειμένων όπως οι μαύρες τρύπες, τα κβάζαρ και τα υπερμεγέθη αστέρια σχηματίζονται ηλιακά συστήματα, γαλαξίες και άλλα αστρονομικά σμήνη, τα οποία χαρακτηρίζονται από μια λογική δομή.

Πρόσφατα επιστημονικά δεδομένα δείχνουν ότι η περίφημη επίδραση της διαστολής του Σύμπαντος βασίζεται επίσης στους νόμους της βαρυτικής αλληλεπίδρασης. Συγκεκριμένα, η διαστολή του Σύμπαντος διευκολύνεται από ισχυρά βαρυτικά πεδία, τόσο των μικρών όσο και των μεγαλύτερων αντικειμένων του.

Βαρυτική ακτινοβολία σε δυαδικό σύστημα

Η βαρυτική ακτινοβολία ή βαρυτικό κύμα είναι ένας όρος που εισήχθη για πρώτη φορά στη φυσική και την κοσμολογία από τον διάσημο επιστήμονα Άλμπερτ Αϊνστάιν. Η βαρυτική ακτινοβολία στη θεωρία της βαρύτητας παράγεται από την κίνηση υλικών αντικειμένων με μεταβλητή επιτάχυνση. Κατά την επιτάχυνση ενός αντικειμένου, ένα βαρυτικό κύμα φαίνεται να «αποσπάται» από αυτό, γεγονός που οδηγεί σε ταλαντώσεις του βαρυτικού πεδίου στον περιβάλλοντα χώρο. Αυτό ονομάζεται φαινόμενο βαρυτικού κύματος.

Αν και τα βαρυτικά κύματα προβλέπονται από τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν καθώς και από άλλες θεωρίες της βαρύτητας, δεν έχουν ποτέ εντοπιστεί άμεσα. Αυτό οφείλεται πρωτίστως στην εξαιρετική τους μικρότητα. Ωστόσο, στην αστρονομία υπάρχουν έμμεσα στοιχεία που μπορούν να επιβεβαιώσουν αυτό το αποτέλεσμα. Έτσι, η επίδραση ενός βαρυτικού κύματος μπορεί να παρατηρηθεί στο παράδειγμα της σύγκλισης διπλών αστέρων. Οι παρατηρήσεις επιβεβαιώνουν ότι ο ρυθμός σύγκλισης των διπλών άστρων εξαρτάται σε κάποιο βαθμό από την απώλεια ενέργειας από αυτά τα κοσμικά αντικείμενα, η οποία πιθανώς ξοδεύεται στη βαρυτική ακτινοβολία. Οι επιστήμονες θα είναι σε θέση να επιβεβαιώσουν αξιόπιστα αυτήν την υπόθεση στο εγγύς μέλλον χρησιμοποιώντας τη νέα γενιά προηγμένων τηλεσκοπίων LIGO και VIRGO.

Στη σύγχρονη φυσική, υπάρχουν δύο έννοιες της μηχανικής: η κλασική και η κβαντική. Η κβαντομηχανική αναπτύχθηκε σχετικά πρόσφατα και είναι θεμελιωδώς διαφορετική από την κλασική μηχανική. Στην κβαντομηχανική, τα αντικείμενα (κβάντα) δεν έχουν καθορισμένες θέσεις και ταχύτητες· όλα εδώ βασίζονται στην πιθανότητα. Δηλαδή, ένα αντικείμενο μπορεί να καταλάβει μια συγκεκριμένη θέση στο χώρο σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή. Το πού θα κινηθεί στη συνέχεια δεν μπορεί να προσδιοριστεί με αξιοπιστία, αλλά μόνο με μεγάλη πιθανότητα.

Ένα ενδιαφέρον αποτέλεσμα της βαρύτητας είναι ότι μπορεί να κάμψει το χωροχρονικό συνεχές. Η θεωρία του Αϊνστάιν δηλώνει ότι στο χώρο γύρω από μια δέσμη ενέργειας ή οποιαδήποτε υλική ουσία, ο χωροχρόνος είναι καμπύλος. Κατά συνέπεια, η τροχιά των σωματιδίων που πέφτουν υπό την επίδραση του βαρυτικού πεδίου αυτής της ουσίας αλλάζει, γεγονός που καθιστά δυνατή την πρόβλεψη της τροχιάς της κίνησής τους με υψηλό βαθμό πιθανότητας.

Θεωρίες της βαρύτητας

Σήμερα οι επιστήμονες γνωρίζουν πάνω από δώδεκα διαφορετικές θεωρίες βαρύτητας. Χωρίζονται σε κλασικές και εναλλακτικές θεωρίες. Ο πιο διάσημος εκπρόσωπος της πρώτης είναι η κλασική θεωρία της βαρύτητας του Ισαάκ Νεύτωνα, η οποία επινοήθηκε από τον διάσημο Βρετανό φυσικό το 1666. Η ουσία του έγκειται στο γεγονός ότι ένα τεράστιο σώμα στη μηχανική δημιουργεί ένα βαρυτικό πεδίο γύρω του, το οποίο προσελκύει μικρότερα αντικείμενα. Με τη σειρά τους, τα τελευταία έχουν επίσης ένα βαρυτικό πεδίο, όπως όλα τα άλλα υλικά αντικείμενα στο Σύμπαν.

Η επόμενη δημοφιλής θεωρία της βαρύτητας επινοήθηκε από τον παγκοσμίου φήμης Γερμανό επιστήμονα Άλμπερτ Αϊνστάιν στις αρχές του 20ου αιώνα. Ο Αϊνστάιν μπόρεσε να περιγράψει με μεγαλύτερη ακρίβεια τη βαρύτητα ως φαινόμενο και επίσης να εξηγήσει τη δράση της όχι μόνο στην κλασική μηχανική, αλλά και στον κβαντικό κόσμο. Η γενική του θεωρία της σχετικότητας περιγράφει την ικανότητα μιας δύναμης όπως η βαρύτητα να επηρεάζει το χωροχρονικό συνεχές, καθώς και την τροχιά των στοιχειωδών σωματιδίων στο διάστημα.

Από τις εναλλακτικές θεωρίες της βαρύτητας, ίσως τη μεγαλύτερη προσοχή αξίζει η σχετικιστική θεωρία, την οποία επινόησε ο συμπατριώτης μας, ο διάσημος φυσικός Α.Α. Λογκούνοφ. Σε αντίθεση με τον Αϊνστάιν, ο Logunov υποστήριξε ότι η βαρύτητα δεν είναι ένα γεωμετρικό, αλλά ένα πραγματικό, αρκετά ισχυρό φυσικό πεδίο δύναμης. Μεταξύ των εναλλακτικών θεωριών της βαρύτητας, είναι επίσης γνωστές οι βαθμωτές, οι διμετρικές, οι quasilinear και άλλες.

Για τους ανθρώπους που έχουν βρεθεί στο διάστημα και επέστρεψαν στη Γη, είναι αρκετά δύσκολο στην αρχή να συνηθίσουν τη δύναμη της βαρυτικής επιρροής του πλανήτη μας. Μερικές φορές αυτό διαρκεί αρκετές εβδομάδες.
Έχει αποδειχθεί ότι το ανθρώπινο σώμα σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας μπορεί να χάσει έως και 1% της μάζας του μυελού των οστών ανά μήνα.
Μεταξύ των πλανητών του ηλιακού συστήματος, ο Άρης έχει τη μικρότερη βαρυτική δύναμη και ο Δίας τη μεγαλύτερη.
Τα γνωστά βακτήρια σαλμονέλας, που προκαλούν εντερικές ασθένειες, συμπεριφέρονται πιο ενεργά σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας και είναι ικανά να προκαλέσουν πολύ μεγαλύτερη βλάβη στον ανθρώπινο οργανισμό.
Μεταξύ όλων των γνωστών αστρονομικών αντικειμένων στο Σύμπαν, οι μαύρες τρύπες έχουν τη μεγαλύτερη βαρυτική δύναμη. Μια μαύρη τρύπα στο μέγεθος μιας μπάλας του γκολφ θα μπορούσε να έχει την ίδια βαρυτική δύναμη με ολόκληρο τον πλανήτη μας.
Η δύναμη της βαρύτητας στη Γη δεν είναι ίδια σε όλες τις γωνιές του πλανήτη μας. Για παράδειγμα, στην περιοχή Hudson Bay του Καναδά είναι χαμηλότερο από ό,τι σε άλλες περιοχές του πλανήτη.

Don DeYoung

Η βαρύτητα (ή βαρύτητα) μας κρατά σταθερά στη γη και επιτρέπει στη γη να περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο. Χάρη σε αυτή την αόρατη δύναμη, η βροχή πέφτει στη γη και η στάθμη του νερού στον ωκεανό ανεβαίνει και πέφτει κάθε μέρα. Η βαρύτητα διατηρεί τη γη σε σφαιρικό σχήμα και επίσης εμποδίζει την ατμόσφαιρά μας να διαφύγει στο διάστημα. Φαίνεται ότι αυτή η δύναμη έλξης που παρατηρείται καθημερινά θα πρέπει να μελετηθεί καλά από τους επιστήμονες. Αλλά όχι! Από πολλές απόψεις, η βαρύτητα παραμένει το βαθύτερο μυστήριο της επιστήμης. Αυτή η μυστηριώδης δύναμη είναι ένα αξιοσημείωτο παράδειγμα του πόσο περιορισμένη είναι η σύγχρονη επιστημονική γνώση.

Τι είναι η βαρύτητα;

Ο Ισαάκ Νεύτων ενδιαφέρθηκε για αυτό το θέμα ήδη από το 1686 και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η βαρύτητα είναι η δύναμη έλξης που υπάρχει μεταξύ όλων των αντικειμένων. Συνειδητοποίησε ότι η ίδια δύναμη που κάνει το μήλο να πέσει στο έδαφος βρίσκεται στην τροχιά του. Στην πραγματικότητα, η βαρυτική δύναμη της Γης αναγκάζει τη Σελήνη να αποκλίνει από την ευθεία πορεία της κατά περίπου ένα χιλιοστό κάθε δευτερόλεπτο καθώς περιφέρεται γύρω από τη Γη (Εικόνα 1). Ο Παγκόσμιος Νόμος της Βαρύτητας του Νεύτωνα είναι μια από τις μεγαλύτερες επιστημονικές ανακαλύψεις όλων των εποχών.

Η βαρύτητα είναι το «σχοινί» που κρατά αντικείμενα σε τροχιά

Εικόνα 1.Απεικόνιση της τροχιάς του φεγγαριού, όχι σε κλίμακα. Κάθε δευτερόλεπτο το φεγγάρι διανύει περίπου 1 χλμ. Σε αυτή την απόσταση, αποκλίνει από την ευθεία διαδρομή κατά περίπου 1 mm - αυτό συμβαίνει λόγω της βαρυτικής έλξης της Γης (διακεκομμένη γραμμή). Το φεγγάρι φαίνεται συνεχώς να πέφτει πίσω (ή γύρω από) τη γη, όπως οι πλανήτες πέφτουν γύρω από τον ήλιο.

Η βαρύτητα είναι μία από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης (Πίνακας 1). Σημειώστε ότι από τις τέσσερις δυνάμεις, αυτή η δύναμη είναι η πιο αδύναμη, και ωστόσο είναι κυρίαρχη σε σχέση με τα μεγάλα διαστημικά αντικείμενα. Όπως έδειξε ο Νεύτωνας, η ελκτική δύναμη βαρύτητας μεταξύ οποιωνδήποτε δύο μαζών γίνεται όλο και μικρότερη καθώς η απόσταση μεταξύ τους γίνεται ολοένα και μεγαλύτερη, αλλά ποτέ δεν φθάνει πλήρως το μηδέν (βλ. «The Design of Gravity»).

Επομένως, κάθε σωματίδιο σε ολόκληρο το σύμπαν προσελκύει στην πραγματικότητα κάθε άλλο σωματίδιο. Σε αντίθεση με τις δυνάμεις των αδύναμων και ισχυρών πυρηνικών αλληλεπιδράσεων, η δύναμη έλξης είναι μεγάλης εμβέλειας (Πίνακας 1). Η μαγνητική δύναμη και η ηλεκτρική δύναμη είναι επίσης δυνάμεις μεγάλης εμβέλειας, αλλά η βαρύτητα είναι μοναδική στο ότι είναι ταυτόχρονα μεγάλης εμβέλειας και πάντα ελκυστική, πράγμα που σημαίνει ότι δεν μπορεί ποτέ να εξαντληθεί (σε αντίθεση με τον ηλεκτρομαγνητισμό, στον οποίο δυνάμεις μπορούν είτε να προσελκύσουν είτε να απωθήσουν) .

Ξεκινώντας με τον μεγάλο επιστήμονα της δημιουργίας Michael Faraday το 1849, οι φυσικοί αναζητούσαν συνεχώς την κρυφή σύνδεση μεταξύ της δύναμης της βαρύτητας και της δύναμης της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης. Επί του παρόντος, οι επιστήμονες προσπαθούν να συνδυάσουν και τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις σε μια εξίσωση ή τη λεγόμενη «Θεωρία των Πάντων», αλλά χωρίς αποτέλεσμα! Η βαρύτητα παραμένει η πιο μυστηριώδης και λιγότερο μελετημένη δύναμη.

Η βαρύτητα δεν μπορεί να προστατευθεί με κανέναν τρόπο. Όποια και αν είναι η σύνθεση του αποκλειστικού διαμερίσματος, δεν έχει καμία επίδραση στην έλξη μεταξύ δύο διαχωρισμένων αντικειμένων. Αυτό σημαίνει ότι είναι αδύνατο να δημιουργηθεί ένας θάλαμος κατά της βαρύτητας σε εργαστηριακές συνθήκες. Η δύναμη της βαρύτητας δεν εξαρτάται από τη χημική σύνθεση των αντικειμένων, αλλά εξαρτάται από τη μάζα τους, γνωστή σε εμάς ως βάρος (η δύναμη της βαρύτητας σε ένα αντικείμενο είναι ίση με το βάρος αυτού του αντικειμένου - όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα, τόσο μεγαλύτερη δύναμη ή βάρος.) Τα μπλοκ που αποτελούνται από γυαλί, μόλυβδο, πάγο ή ακόμα και στυρόφωμα, και έχουν την ίδια μάζα, θα βιώσουν (και θα ασκήσουν) την ίδια βαρυτική δύναμη. Αυτά τα δεδομένα ελήφθησαν κατά τη διάρκεια πειραμάτων και οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν ακόμα πώς μπορούν να εξηγηθούν θεωρητικά.

Σχεδιασμός στη βαρύτητα

Η δύναμη F μεταξύ δύο μαζών m 1 και m 2 που βρίσκονται σε απόσταση r μπορεί να γραφτεί ως ο τύπος F = (G m 1 m 2)/r 2

Όπου G είναι η σταθερά βαρύτητας που μετρήθηκε για πρώτη φορά από τον Henry Cavendish το 1798.1

Αυτή η εξίσωση δείχνει ότι η βαρύτητα μειώνεται καθώς η απόσταση, r, μεταξύ δύο αντικειμένων γίνεται μεγαλύτερη, αλλά ποτέ δεν φτάνει πλήρως το μηδέν.

Η φύση του νόμου του αντίστροφου τετραγώνου αυτής της εξίσωσης είναι απλά συναρπαστική. Εξάλλου, δεν υπάρχει κανένας απαραίτητος λόγος για τον οποίο η βαρύτητα πρέπει να ενεργεί όπως κάνει. Σε ένα άτακτο, τυχαίο και εξελισσόμενο σύμπαν, αυθαίρετες δυνάμεις όπως το r 1,97 ή το r 2,3 θα φαίνονται πιο πιθανές. Ωστόσο, οι ακριβείς μετρήσεις έδειξαν ακριβή ισχύ, με τουλάχιστον πέντε δεκαδικά ψηφία, 2.00000. Όπως είπε ένας ερευνητής, αυτό το αποτέλεσμα φαίνεται "πολύ ακριβής".2 Μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η δύναμη της βαρύτητας δείχνει ένα ακριβές, δημιουργημένο σχέδιο. Στην πραγματικότητα, αν η μοίρα αποκλίνει έστω και λίγο από το 2, οι τροχιές των πλανητών και ολόκληρου του σύμπαντος θα γίνονταν ασταθείς.

Σύνδεσμοι και σημειώσεις

Από τεχνική άποψη, G = 6,672 x 10 –11 Nm 2 kg –2
Thompsen, D., "Πολύ Ακριβές Σχετικά με τη Βαρύτητα", Science News 118(1):13, 1980.

Τι ακριβώς είναι λοιπόν η βαρύτητα; Πώς είναι σε θέση αυτή η δύναμη να λειτουργήσει σε έναν τόσο τεράστιο, κενό χώρο; Και γιατί υπάρχει; Η επιστήμη δεν μπόρεσε ποτέ να απαντήσει σε αυτές τις βασικές ερωτήσεις σχετικά με τους νόμους της φύσης. Η δύναμη της έλξης δεν μπορεί να προκύψει αργά μέσω μετάλλαξης ή φυσικής επιλογής. Ισχύει από την αρχή του σύμπαντος. Όπως κάθε άλλος φυσικός νόμος, η βαρύτητα είναι αναμφίβολα μια αξιοσημείωτη απόδειξη σχεδιασμένης δημιουργίας.

Μερικοί επιστήμονες προσπάθησαν να εξηγήσουν τη βαρύτητα χρησιμοποιώντας αόρατα σωματίδια, γκραβιτόνια, που κινούνται μεταξύ των αντικειμένων. Άλλοι μίλησαν για κοσμικές χορδές και βαρυτικά κύματα. Πρόσφατα, οι επιστήμονες που χρησιμοποιούσαν ένα ειδικά δημιουργημένο εργαστήριο LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) κατάφεραν να δουν μόνο την επίδραση των βαρυτικών κυμάτων. Αλλά η φύση αυτών των κυμάτων, το πώς αλληλεπιδρούν φυσικά τα αντικείμενα μεταξύ τους σε τεράστιες αποστάσεις, αλλάζοντας την αρχή τους, παραμένει ένα μεγάλο ερώτημα για όλους. Απλώς δεν γνωρίζουμε την προέλευση της βαρυτικής δύναμης και πώς διατηρεί τη σταθερότητα ολόκληρου του σύμπαντος.

Βαρύτητα και Γραφή

Δύο αποσπάσματα από τη Βίβλο μπορούν να μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε τη φύση της βαρύτητας και της φυσικής επιστήμης γενικότερα. Το πρώτο απόσπασμα, Κολοσσαείς 1:17, εξηγεί ότι ο Χριστός «Υπάρχει πρώτα απ' όλα και όλα εξαρτώνται από Αυτόν». Το ελληνικό ρήμα στέκεται (συνισταω sunistao) σημαίνει: προσκολλώ, συγκρατώ ή συγκρατώ. Η ελληνική χρήση αυτής της λέξης εκτός Βίβλου σημαίνει ένα δοχείο που περιέχει νερό. Η λέξη που χρησιμοποιείται στο βιβλίο των Κολοσσαίων είναι στον τέλειο χρόνο, ο οποίος γενικά υποδηλώνει μια παρούσα συνεχιζόμενη κατάσταση που έχει προκύψει από μια ολοκληρωμένη παρελθούσα δράση. Ένας από τους εν λόγω φυσικούς μηχανισμούς είναι ξεκάθαρα η δύναμη της βαρύτητας, που καθιερώθηκε από τον Δημιουργό και διατηρείται ανελλιπώς σήμερα. Απλά φανταστείτε: αν η δύναμη της βαρύτητας σταματούσε για μια στιγμή, αναμφίβολα θα επακολουθούσε χάος. Όλα τα ουράνια σώματα, συμπεριλαμβανομένης της γης, της σελήνης και των αστεριών, δεν θα κρατούνταν πλέον μαζί. Όλα θα χωρίζονταν αμέσως σε ξεχωριστά, μικρά μέρη.

Η δεύτερη Γραφή, Εβραίους 1:3, δηλώνει ότι ο Χριστός «Υποστηρίζει τα πάντα με τον λόγο της δύναμής του».Λέξη κρατά (φερω pherō) περιγράφει ξανά την υποστήριξη ή τη διατήρηση των πάντων, συμπεριλαμβανομένης της βαρύτητας. Λέξη κρατά, όπως χρησιμοποιείται σε αυτόν τον στίχο, σημαίνει πολύ περισσότερα από το να κρατάς βάρος. Περιλαμβάνει τον έλεγχο όλων των κινήσεων και των αλλαγών που συμβαίνουν μέσα στο σύμπαν. Αυτό το ατελείωτο έργο πραγματοποιείται μέσω του παντοδύναμου Λόγου του Κυρίου, μέσω του οποίου άρχισε να υπάρχει το ίδιο το σύμπαν. Η βαρύτητα, μια «μυστηριώδης δύναμη» που παραμένει ελάχιστα κατανοητή μετά από τετρακόσια χρόνια έρευνας, είναι μια εκδήλωση αυτής της εκπληκτικής θεϊκής φροντίδας για το σύμπαν.

Παραμορφώσεις χρόνου και χώρου και μαύρες τρύπες

Η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν βλέπει τη βαρύτητα όχι ως δύναμη, αλλά ως την καμπυλότητα του ίδιου του χώρου κοντά σε ένα τεράστιο αντικείμενο. Το φως, το οποίο παραδοσιακά ακολουθεί ευθείες γραμμές, προβλέπεται να κάμπτεται καθώς περνά μέσα από τον καμπύλο χώρο. Αυτό αποδείχθηκε για πρώτη φορά όταν ο αστρονόμος Sir Arthur Eddington ανακάλυψε μια αλλαγή στη φαινομενική θέση ενός αστεριού κατά τη διάρκεια μιας ολικής έκλειψης το 1919, πιστεύοντας ότι οι ακτίνες φωτός κάμπτονταν από τη βαρύτητα του ήλιου.

Η γενική σχετικότητα προβλέπει επίσης ότι εάν ένα σώμα είναι αρκετά πυκνό, η βαρύτητα του θα παραμορφώσει το διάστημα τόσο πολύ που το φως δεν μπορεί να περάσει καθόλου μέσα από αυτό. Ένα τέτοιο σώμα απορροφά το φως και οτιδήποτε άλλο συλλαμβάνεται από την ισχυρή του βαρύτητα, και ονομάζεται Μαύρη Τρύπα. Ένα τέτοιο σώμα μπορεί να ανιχνευθεί μόνο από τη βαρυτική του επίδραση σε άλλα αντικείμενα, από την ισχυρή κάμψη του φωτός γύρω του και από την ισχυρή ακτινοβολία που εκπέμπεται από την ύλη που πέφτει πάνω του.

Όλη η ύλη μέσα σε μια μαύρη τρύπα συμπιέζεται στο κέντρο, το οποίο έχει άπειρη πυκνότητα. Το «μέγεθος» της τρύπας καθορίζεται από τον ορίζοντα γεγονότων, δηλ. ένα όριο που περιβάλλει το κέντρο μιας μαύρης τρύπας και τίποτα (ούτε καν το φως) δεν μπορεί να ξεφύγει πέρα από αυτό. Η ακτίνα της τρύπας ονομάζεται ακτίνα Schwarzschild, από τον Γερμανό αστρονόμο Karl Schwarzschild (1873–1916), και υπολογίζεται με τον τύπο RS = 2GM/c 2, όπου c είναι η ταχύτητα του φωτός στο κενό. Εάν ο ήλιος έπεφτε σε μια μαύρη τρύπα, η ακτίνα Schwarzschild του θα ήταν μόνο 3 χιλιόμετρα.

Υπάρχουν καλές ενδείξεις ότι αφού ένα τεράστιο αστέρι τελειώσει από πυρηνικό καύσιμο, δεν μπορεί πλέον να αντισταθεί στην κατάρρευση κάτω από το δικό του τεράστιο βάρος και πέφτει σε μια μαύρη τρύπα. Μαύρες τρύπες με μάζα δισεκατομμυρίων Ήλιων πιστεύεται ότι υπάρχουν στα κέντρα των γαλαξιών, συμπεριλαμβανομένου του δικού μας γαλαξία, του Γαλαξία μας. Πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι τα εξαιρετικά φωτεινά και πολύ μακρινά αντικείμενα που ονομάζονται κβάζαρ αξιοποιούν την ενέργεια που απελευθερώνεται όταν η ύλη πέφτει σε μια μαύρη τρύπα.

Σύμφωνα με τις προβλέψεις της γενικής σχετικότητας, η βαρύτητα παραμορφώνει επίσης τον χρόνο. Αυτό έχει επίσης επιβεβαιωθεί από πολύ ακριβή ατομικά ρολόγια, τα οποία τρέχουν μερικά μικροδευτερόλεπτα πιο αργά στο επίπεδο της θάλασσας από ό,τι σε περιοχές πάνω από το επίπεδο της θάλασσας, όπου η βαρύτητα της Γης είναι ελαφρώς ασθενέστερη. Κοντά στον ορίζοντα γεγονότων αυτό το φαινόμενο είναι πιο αισθητό. Αν παρακολουθήσουμε το ρολόι ενός αστροναύτη καθώς πλησιάζει στον ορίζοντα γεγονότων, θα δούμε ότι το ρολόι τρέχει πιο αργά. Μόλις μπούμε στον ορίζοντα γεγονότων, το ρολόι θα σταματήσει, αλλά δεν θα μπορέσουμε ποτέ να το δούμε. Αντίθετα, ένας αστροναύτης δεν θα παρατηρήσει ότι το ρολόι του τρέχει πιο αργά, αλλά θα δει ότι το ρολόι μας τρέχει όλο και πιο γρήγορα.

Ο κύριος κίνδυνος για έναν αστροναύτη κοντά σε μια μαύρη τρύπα θα ήταν οι παλιρροϊκές δυνάμεις που προκαλούνται από το γεγονός ότι η βαρύτητα είναι ισχυρότερη σε μέρη του σώματος που βρίσκονται πιο κοντά στη μαύρη τρύπα παρά σε μέρη πιο μακριά από αυτήν. Η δύναμη των παλιρροϊκών δυνάμεων κοντά σε μια μαύρη τρύπα με τη μάζα ενός αστεριού είναι ισχυρότερη από οποιονδήποτε τυφώνα και σκίζει εύκολα σε μικρά κομμάτια ό,τι έρχεται στο δρόμο τους. Ωστόσο, ενώ η βαρυτική έλξη μειώνεται με το τετράγωνο της απόστασης (1/r 2), η παλιρροιακή επιρροή μειώνεται με τον κύβο της απόστασης (1/r 3). Επομένως, σε αντίθεση με τη συμβατική σοφία, η βαρυτική δύναμη (συμπεριλαμβανομένης της παλιρροιακής δύναμης) στους ορίζοντες γεγονότων των μεγάλων μαύρων τρυπών είναι ασθενέστερη από ό,τι στις μικρές μαύρες τρύπες. Έτσι οι παλιρροϊκές δυνάμεις στον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας σε παρατηρήσιμο χώρο θα ήταν λιγότερο αισθητές από τον πιο ήπιο αεράκι.

Το τέντωμα του χρόνου από τη βαρύτητα κοντά στον ορίζοντα γεγονότων είναι η βάση του νέου κοσμολογικού μοντέλου του φυσικού της δημιουργίας Δρ. Ράσελ Χάμφρεϊς, το οποίο περιγράφει στο βιβλίο του Starlight and Time. Αυτό το μοντέλο μπορεί να βοηθήσει στην επίλυση του προβλήματος του πώς μπορούμε να δούμε το φως των μακρινών αστεριών στο νεαρό σύμπαν. Επιπλέον, σήμερα αποτελεί μια επιστημονική εναλλακτική της μη βιβλικής, η οποία βασίζεται σε φιλοσοφικές υποθέσεις που ξεφεύγουν από το πεδίο της επιστήμης.

Σημείωση

Η βαρύτητα, μια «μυστηριώδης δύναμη» που, ακόμη και μετά από τετρακόσια χρόνια έρευνας, παραμένει ελάχιστα κατανοητή...

Ισαάκ Νεύτων (1642-1727)

Φωτογραφία: Wikipedia.org

Ισαάκ Νεύτων (1642-1727)

Ο Ισαάκ Νεύτων δημοσίευσε τις ανακαλύψεις του για τη βαρύτητα και την κίνηση των ουράνιων σωμάτων το 1687, στο διάσημο έργο του " Μαθηματικές αρχές" Μερικοί αναγνώστες κατέληξαν γρήγορα στο συμπέρασμα ότι το σύμπαν του Νεύτωνα δεν άφηνε χώρο στον Θεό, αφού τα πάντα μπορούσαν πλέον να εξηγηθούν χρησιμοποιώντας εξισώσεις. Αλλά ο Νεύτων δεν το σκέφτηκε καθόλου, όπως είπε στη δεύτερη έκδοση αυτού του διάσημου έργου:

«Το πιο όμορφο ηλιακό μας σύστημα, οι πλανήτες και οι κομήτες μας μπορούν να είναι μόνο το αποτέλεσμα του σχεδίου και της κυριαρχίας ενός ευφυούς και ισχυρού όντος».

Ο Ισαάκ Νεύτων δεν ήταν μόνο επιστήμονας. Εκτός από την επιστήμη, αφιέρωσε σχεδόν όλη του τη ζωή στη μελέτη της Βίβλου. Τα αγαπημένα του βιβλία της Αγίας Γραφής ήταν το βιβλίο του Δανιήλ και το βιβλίο της Αποκάλυψης, που περιγράφουν τα σχέδια του Θεού για το μέλλον. Στην πραγματικότητα, ο Νεύτων έγραψε περισσότερα θεολογικά έργα παρά επιστημονικά.

Ο Νεύτων σέβονταν άλλους επιστήμονες όπως ο Galileo Galilei. Παρεμπιπτόντως, ο Νεύτων γεννήθηκε την ίδια χρονιά που πέθανε ο Γαλιλαίος, το 1642. Ο Νεύτων έγραψε στην επιστολή του: «Αν έβλεπα πιο μακριά από άλλους, ήταν επειδή στάθηκα ώμουςγίγαντες». Λίγο πριν από το θάνατό του, στοχαζόμενος πιθανώς το μυστήριο της βαρύτητας, ο Νεύτων έγραψε σεμνά: «Δεν ξέρω πώς με αντιλαμβάνεται ο κόσμος, αλλά στον εαυτό μου μοιάζω σαν αγόρι που παίζει στην ακρογιαλιά, που διασκεδάζει βρίσκοντας περιστασιακά ένα βότσαλο πιο πολύχρωμο από τα άλλα ή ένα όμορφο κοχύλι, ενώ ένας τεράστιος ωκεανός της ανεξερεύνητης αλήθειας».

Ο Νεύτων είναι θαμμένος στο Αβαείο του Γουέστμινστερ. Η λατινική επιγραφή στον τάφο του τελειώνει με τις λέξεις: «Ας χαίρονται οι θνητοί που έζησε ανάμεσά τους ένας τέτοιος στολισμός του ανθρώπινου γένους»..