Гравітацыя
Гравіта́цыя, сусьве́тнае прыцягне́ньне, прыцягне́ньне (ад лац. gravitas — «цяжкасьць») — унівэрсальнае фундамэнтальнае ўзаемадзеяньне паміж усімі матэрыяльнымі целамі. У набліжэньні малых хуткасьцяў і слабага гравітацыйнага ўзаемадзеяньне апісваецца тэорыяй прыцягненьня Ньютана. У сучаснай фізыцы ў агульным выпадку зьява гравітацыі найбольш дакладна апісваецца агульнай тэорыяй рэлятыўнасьці Айнштайна, у якім сама зьява зьяўляецца сьледзтвам скрыўленьня прасторы-часу аб руху інэрцыйных аб’ектаў. Аднак просты закон сусьветнага прыцягненьня Ньютана забясьпечвае дакладнае набліжэньне для большасьці фізычных сытуацыяў, уключаючы такія крытычныя разьлікі, як то будаваньне траекторыі руху касьмічнага караблю.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c2/Solar_sys.jpg/300px-Solar_sys.jpg)
Гравітацыя зьяўляецца самым слабым з чатырох тыпаў фундамэнтальных узаемадзеяньняў разам з электрамагнэтызмам і ядзернымі моцнымі й слабымі ўзаемадзеяньнямі. У квантавай граніцы пераходзіць у квантавую тэорыі гравітацыі, якая яшчэ цалкам не распрацаваная. Дзякуючы гравітацыі Зямля й іншыя плянэты захоўваюцца на сваіх арбітах вакол Сонца, Месяц зварочваецца па арбіце вакол Зямлі, існуюць прылівы й многае іншае.
Гравітацыйнае ўзаемадзеяньне
рэдагавацьУ рамках клясычнай мэханікі гравітацыйнае ўзаемадзеяньне апісваецца клясычнай тэорыяй прыцягненьня Ньютана, згодна зь якой сіла гравітацыйнага прыцягненьня паміж двума матэрыяльнымі кропкамі масы і
, падзеленымі адлегласьцю
, прапарцыйная абодвум масам і зваротна прапарцыйная квадрату адлегласьці, то бок:
Тут — гравітацыйная канстанта, роўная прыкладна 6,6725×10−11 м³/(кг·с²)
Закон сусьветнага прыцягненьня — адно з прыкладаньняў закона зваротных квадратаў, які сустракаецца таксама й пры вывучэньні выпраменьваньняў (напрыклад, ціск сьвятла), і які зьяўляецца прамым сьледзтвам квадратычнага павелічэньня плошчы сфэры пры павелічэньні радыюсу, што прыводзіць да квадратычнаму ж памяншэньню ўкладу любой адзінкавай плошчы ў плошчу ўсёй сфэры.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0e/NewtonsLawOfUniversalGravitation.svg/300px-NewtonsLawOfUniversalGravitation.svg.png)
Гравітацыйнае поле, гэтак жа як і поле сілы цяжару, зьяўляецца патэнцыйным. Гэта значыць, што можна ўвесьці патэнцыйную энэргію гравітацыйнага прыцягненьня пары целаў, і гэтая энэргія ня зьменіцца пасьля перамяшчэньня целаў па замкнёным контуры. Патэнцыяльнасьць гравітацыйнага поля цягне за сабой закон захаваньня сумы кінетычнай і патэнцыяльнай энэргіі і пры вывучэньні руху целаў у гравітацыйным полі часьцяком істотна спрашчае рашэньне. У рамках клясычнай мэханікі Ньютана гравітацыйнае ўзаемадзеяньне зьяўляецца далёкадзейным. Гэта азначае, што як бы масіўнае цела ні рухалася, у любой кропцы прасторы гравітацыйны патэнцыял залежыць толькі ад становішча цела ў дадзены момант часу.
Вялікія касьмічныя аб’екты (плянэты, зоркі й галяктыкі) маюць вялікую масу і, такім чынам, ствараюць значныя гравітацыйныя палі. У параўнаньні з астатнімі фундамэнтальнымі ўзаемадзеяньнямі гравітацыя мае найменшую інтэнсіўнасьць. Аднак, паколькі яно дзейнічае на любых адлегласьцях, і ўсе масы станоўчыя, гэта, тым ня менш, вельмі важная сіла ў Сусьвеце. У прыватнасьці, электрамагнітнае ўзаемадзеяньне паміж целамі ў касьмічных маштабах малое, паколькі поўны электрычны зарад гэтых целаў роўны нулю, а рэчыва ў цэлым электрычна нэўтральна. Таксама гравітацыя, у адрозьненьне ад іншых узаемадзеяньняў, унівэрсальная ў дзеяньні на ўсю матэрыю й энэргію. Да нашага часу ня выяўлена ніводнага аб’екту, у якога наогул адсутнічала бы гравітацыйнае ўзаемадзеяньне.
З-за глябальнага характару гравітацыя адказная й за такія буйнамаштабныя эфэкты, як то структура галяктык, чорныя дзіркі й пашырэньне Сусьвету, і за элемэнтарныя астранамічныя зьявы, як то існаваньне арбіты ў плянэтаў, і за простае прыцягненьне да паверхні Зямлі й падзеньне целаў.
Гравітацыя была першым узаемадзеяньнем, апісаным матэматычнай тэорыяй. Арыстотэль лічыў, што аб’екты з рознай масай падаюць з рознай хуткасьцю. Толькі шмат пазьней Галілео Галілей экспэрымэнтальна вызначыў, што гэта не так — калі супраціў паветра ліквідаваць, то ўсе целы паскараюцца аднолькава. Закон усеагульнага прыцягненьня Ісака Ньютана, сфармуляваны ў 1687 годзе, добра апісваў агульныя паводзіны гравітацыі. У 1915 годзе Альбэрт Айнштайн стварыў агульную тэорыю рэлятыўнасьці, якая больш дакладна апісвае гравітацыю ў тэрмінах геамэтрыі прасторы-часу.
Тэорыі гравітацыі
рэдагавацьУ сувязі з тым, што квантавыя эфэкты гравітацыі надзвычай малыя нават у самых экстрэмальных экспэрымэнтальных і наглядальных умовах, да гэтага часу не існуе іхных надзейных назіраньняў. Тэарэтычныя ацэнкі паказваюць, што ў пераважнай большасьці выпадкаў можна абмежавацца клясычным апісаньнем гравітацыйнага ўзаемадзеяньня.
Існуе сучасная кананічная клясычная тэорыя гравітацыі — агульная тэорыя рэлятыўнасьці, і мноства ўдакладняючых яе гіпотэзаў і тэорыяў рознай ступені распрацаванасьці, канкуруючых паміж сабой. Усе гэтыя тэорыі даюць вельмі падобныя прадказаньні ў рамках таго набліжэньня, у якім у цяперашні час ажыцьцяўляюцца экспэрымэнтальныя тэсты.
Агульная тэорыя рэлятыўнасьці
рэдагавацьУ стандартным падыходзе агульнай тэорыі рэлятыўнасьці гравітацыя разглядаецца першапачаткова не як сілавое ўзаемадзеяньне, а як праява скрыўленьня прасторы-часу. Такім чынам, гравітацыя інтэрпрэтуецца як геамэтрычны эфэкт, прычым прастора-час разглядаецца ў рамках неэўклідавай псэўдарыманавай геамэтрыі. Гравітацыйнае поле, часам званае таксама полем прыцягненьня, атаясамліваецца з тэнзарным мэтрычным полем — мэтрыкай чатырохвымернай прасторы-часу, а напружанасьць гравітацыйнага поля — з афінавай складнасьці прасторы-часу, вызначаецца мэтрыкай.
Стандартнай задачай агульнай тэорыі рэлятыўнасьці зьяўляецца вызначэньне кампанэнтаў мэтрычнага тэнзору, у сукупнасьці задавалых геамэтрычныя ўласьцівасьці прасторы-часу, па вядомым разьмеркаваньні крыніц энэргіі-імпульсу ў разгляданай сыстэме чатырохвымерных каардынатаў. У сваю чаргу веданьне мэтрыкі дазваляе разьлічваць рух пробных часьцінак, што эквівалентна ведам уласьцівасьцяў поля прыцягненьня ў гэтай сыстэме. У сувязі з тэнзорным характарам раўнаньняў, а таксама са стандартным фундамэнтальным абгрунтаваньнем ейнай фармулёўкі, лічыцца, што гравітацыя таксама носіць тэнзорны характар. Адным з наступстваў зьяўляецца тое, што гравітацыйнае выпраменьваньне павінна быць не ніжэйшых за квадрупольны парадак.
Вонкавыя спасылкі
рэдагаваць Гравітацыя — сховішча мультымэдыйных матэрыялаў
- Цяжэньне. Фізычная энцыкляпэдыя
- Закон сусьветнага прыцягненьня. Па-простаму аб складаным.
- Праблемы гравітацыі. BBC
- Зямля й гравітацыя