قانون نيوتن للجاذبية ونظرية النسبية لأينشتاين هما مستويان من النظرية.

قانون الجاذبية يشبه المستويات الدنيا للسلم ، فهو أكثر رسوخًا ويوجه البحث العلمي البشري والتطوير التكنولوجي لمئات السنين ، والنظرية العامة للنسبية هي المستويات العليا للسلم ، وهي تقف أعلى وترى المزيد.

ولكن عندما نتسلق السلم ، يجب أن نخطو أولاً على المستويات التالية للتسلق.

لذلك ، وضعت قوة الجاذبية لنيوتن أسس سلالم آينشتاين رفيعة المستوى ، وبدون هذا الأساس ، أصبح شلال أينشتاين العلوي عبارة عن قلعة في الهواء ، وهمية.

تقول الأسطورة أن نيوتن اكتشف أن الجاذبية ناتجة عن تفاحة على الشجرة تصطدم برأسه ، وهذا بالطبع هراء ، ولكن الآن بعد أن اكتشف أينشتاين الدرجات العليا من السلم ، تمكن من الصعود إلى الشجرة لقطف التفاح وتشريح التفاح. مستوى السرية.

بصراحة ، فإن نظرية النسبية الخاصة لآينشتاين والنظرية العامة للنسبية تقف أعلى من قانون الجاذبية ولها أهمية توجيهية أكثر عمقًا.

لكن أساس جاذبية نيوتن كان ثابتًا وثابتًا ، ولا يزال يلمع بضوء شديد حتى يومنا هذا.

الجاذبية الكونية هي واحدة من أربع قوى أساسية اكتشفها البشر حتى الآن ، وهي أيضًا أول قوة مكتشفة.

اكتشف نيوتن قانون الجاذبية ، وتعبيره هو: F = GMm / r

في الصيغة ، يمثل F قيمة الجاذبية العالمية ، G هو ثابت الجاذبية (6.67x10 ^ -11N م / كغ) ، M و m يتفاعلان بجاذبية مع الأجسام الكبيرة والصغيرة ، و r هي المسافة بين M و m.

ينص هذا القانون على أن حجم الجاذبية يتناسب طرديا مع ناتج كتلة جسمين يجذبان بعضهما البعض ويتناسب عكسيا مع مربع المسافة بين الجسمين. على وجه الخصوص ، تشير المسافة إلى المسافة بين جزيئات جسمين ، وليس المسافة السطحية.

وفقًا لهذا القانون ، يمكن للأشخاص حساب جاذبية الأرض والأجرام السماوية الأخرى لحساب السرعة المدارية ، والهروب من السرعة ، والهروب من السرعة ، بحيث يمكن للصاروخ أن يطير من الغلاف الجوي للأرض ، أو يدور حول الأرض ، أو يطير إلى القمر ، أو يطير من جاذبية الأرض الدوائر وحتى دائرة الجاذبية للشمس.

على الأرض ، تبلغ سرعة المدار 7.9 كيلومترًا في الثانية ، وسرعة الهروب 11.2 كيلومترًا في الثانية ، وسرعة الهروب 16.7 كيلومترًا في الثانية.

إن ما يسمى بالسرعة المدارية هي سرعة يمكن أن تتنافس مع جاذبية الأرض ، وبهذه السرعة لا يمكنها الهروب من جاذبية الأرض ، ولن تسحبها جاذبية الأرض ، بل تصبح قمرًا صناعيًا للأرض.

لأن الجاذبية تتناسب عكسياً مع مربع المسافة ، فإن السرعة المطلوبة للقمر الصناعي على ارتفاعات مختلفة مختلفة ، وكلما زادت السرعة ، كانت أبطأ.

العلاقة هي: GM / r = v

في الصيغة ، G هو ثابت الجاذبية ، M هو كتلة الأرض ، r هي المسافة بين الجسم السماوي الاصطناعي ومركز الأرض (ارتفاع المدار + نصف قطر الأرض) ، و v هي السرعة.

إن سرعة الهروب هي في الواقع سرعة هروب الأرض. إطلاق مركبة فضائية على الأرض ، طالما تم الوصول إلى هذه السرعة ، يمكنها الهروب من جاذبية الأرض والطيران إلى الكواكب الأخرى ؛ وما يسمى بسرعة الهروب هو في الواقع إطلاق الأجرام السماوية الاصطناعية على الأرض هربًا من الشمس سرعة الجاذبية.

الشمس عبارة عن كوكب ضخم ، وتبلغ سرعة هروبه على السطح 617.7 كم / ثانية ، لكن الجاذبية تتناسب عكسًا مع مربع المسافة ، وفي هذا الموضع على الأرض ، بالإضافة إلى سرعة ثورة الأرض نفسها ، تستغرق فقط 46.7 كم / ثانية للهروب منها. تبلغ جاذبية الأرض حوالي 30 كيلومترًا في الثانية ، لذا باستخدام هذه الطاقة الحركية ، يحتاج الإطلاق إلى زيادة بمقدار 16.7 كيلومترًا للهروب من النظام الشمسي.

هذه هي السرعات الكونية الثلاث المستمدة من قانون الجاذبية لنيوتن. تسمى سرعة المدار بالسرعة الكونية الأولى ، وتسمى سرعة الهروب بالسرعة الكونية الثانية ، وتسمى سرعة الهروب بالسرعة الكونية الثالثة.

على الرغم من أن نيوتن كان ذكيًا ، إلا أنه كان يعرف الجاذبية فقط ، لكنه لم يكن يعرف السبب ، ولم يفهم جذورها.

كيف تحدث قوة الجاذبية هذه؟ كيف ظهرت؟ خطى نيوتن خطوة أخرى إلى الأمام ، وربما لم يحدث شيء لأينشتاين.

بطبيعة الحال ، فإن السبب الذي يجعل آينشتاين يمكن أن يكشف عن جوهر الجاذبية ليس أكثر ذكاءً من نيوتن ، ولكنه مر بأجيال من العلماء لمئات السنين ، وقد توصل إلى العديد من الاكتشافات والنظريات الجديدة.

تم تسامح نتائج نظرية النسبية لأينشتاين على أساس دراسة وتلخيص العديد من الاكتشافات والنظريات السابقة.

تعتقد نظرية أينشتاين الزمانية أن الكتلة هي مصدر الجاذبية ، وأن جميع الأجسام ذات الكتلة ستنتج الجاذبية. إن صغر حجم الذرة ، وكبر حجم الكوكب ، كلها لها تأثيرات جاذبية.

كيف تسبب الكتلة الجاذبية؟ اتضح أن الكتلة يمكن أن تسبب اضطرابًا في الزمان والمكان ، تمامًا مثل الحجر الذي يلقى في الماء ، فإنها ستسبب اضطرابًا في المياه المحيطة.

يشبه الزمكان غير المرئي وغير المادي انتشار الماء في أي ركن من أركان الكون ، وكل المواد موجودة وتعمل في الزمكان.

كلما زادت كتلة هذه المواد في الزمان والمكان ، زاد الاضطراب الذي تسببه.

هذا النوع من الاضطراب يشبه إلى حد ما الدوامة أو الفخ ، فكل مادة كبيرة وصغيرة ستسبب دوامة أو فخًا في جميع الاتجاهات حولها ، وكلما زادت الكتلة ، زاد حجم فخ الدوامة وأعمق.

عندما تكون الأجسام متقاربة ، ستقع في فخ بعضها البعض. يبدو أن الجسمين يجذبان بعضهما البعض ؛ تمر الأشياء الصغيرة بالقرب من الأجسام الكبيرة ، وتسقط في فخ الأجسام الكبيرة. يبدو أن الأجسام الكبيرة تجذب الأجسام الصغيرة.

يستخدم بعض الناس صفائح مشدودة ، وستضغط الكرات الكبيرة والصغيرة عليها على الأوراق للخروج من المنخفضات ، وستلتف المجالان القريبان معًا. هذا النوع من الاستعارة للجودة والعلاقة الزمانية له سبب معين ، لكنه ليس صحيحًا تمامًا ، كما يحتاج إلى ممارسة مجموعة كاملة من الخيال المكاني لفهمه.

هذا هو جذر وجوهر الجاذبية ~ انحناء الزمان والمكان اللذين تسببهما الكتلة.

يتوافق تأثير الانحناء للزمكان مع استنتاج قانون الجاذبية ، الذي يتناسب مع الكتلة ويتناسب عكسياً مع مربع المسافة.

لكن نظرية أينشتاين تطرقت إلى أساسيات الزمان والمكان ، لذلك تنبأ بالعديد من الظواهر ، مثل انحناء الزمكان ، والثقوب السوداء ، والعدسات التثاقلية ، وموجات الجاذبية ، وما إلى ذلك ، والتي تم تأكيدها من خلال الملاحظات العلمية اللاحقة.

تعتقد نظرية النسبية لأينشتاين أن انحناء الزمان والمكان الناجم عن الكتلة لا يسبب ظواهر الجاذبية فحسب ، بل يتسبب أيضًا في توسع الوقت.

الانحناء في الفضاء هو مصدر الجاذبية ، والانحناء في الزمكان هو مصدر التمدد الزمني.

لذلك ، لم يكشف اكتشاف أينشتاين جوهر الجاذبية فحسب ، بل كشف أيضًا عن جوهر الكون عند مستوى أعلى.

هذا الجوهر هو أنه في عالمنا ، الزمان والمكان والمادة ثالوث. التغييرات في حركة المادة ستحدث حتمًا تغييرات في الزمان والمكان.

في زماننا رباعي الأبعاد ، المكان والزمان هي أشكال متحركة للوجود المادي ، والفضاء هو امتداد للمادة ، والزمان علامة على تغيرات في الحركة المادية ، وكلها وجود موضوعي لا يتغير بإرادة الإنسان ، والثالث يعانون من نقص متبادل. لا يستطيع المرء أن يتعايش ويموت مع الكون.

مع هذا الفهم الأساسي ، لا يمكن فصل جميع التغييرات في الكون عن تفاعل الثالوث ، وهو ما تفسره نظرية النسبية.

لذلك ، تعتقد نظرية النسبية أن المكان والزمان نسبيان ، ومع تغير حركة المادة ، سيتغير المكان والزمان أيضًا.

تشويه أو ثني الزمان والمكان هو مظهر من مظاهر هذا التغيير.

هناك عاملان يؤديان إلى تغييرات في المكان والزمان ، أحدهما السرعة والآخر هو الجاذبية.

تقول النظرية النسبية الخاصة أن السرعة تجعل الوقت أبطأ والمسافة أقصر ، وعندما تصل سرعة الضوء إلى سرعة الضوء ، يتوقف الوقت ويكون الفضاء صفرًا. هذا هو التأثير البطيء لجرس مقياس السرعة ، التعبير هو: t '= t /

في الصيغة ، هو تأثير توسيع الوقت للسرعة ، t هو السجل الزمني للساعة الأولى لمراقب النظام منخفض السرعة ، v هو سرعة الحركة للساعة الثانية بالنسبة للساعة الأولى ، و c هي سرعة الضوء.

تعتقد النظرية النسبية العامة أنه كلما زادت قوة الجاذبية ، كلما كان الوقت أبطأ.عندما تصل قوة الجاذبية إلى أقصى ، ينحني الفضاء إلى أجل غير مسمى (الثقب الأسود) ويختفي الزمكان. هذا هو تأثير التمدد الزمني للجاذبية ، التعبير هو: t '= t (1-2GM / rc)

t هي قيمة تأثير التمدد الزمني الجاذبي ؛ t هي قيمة الفاصل الزمني للمراقب مع نظام القصور الذاتي الجاذبي المنخفض ؛ G هو ثابت الجاذبية ؛ M هو كتلة الجسم السماوي ؛ r هو نصف قطر الجسم السماوي ؛ c هي سرعة الضوء.

توضح الصيغة أعلاه أنه عندما تصل السرعة والجاذبية إلى الحد ، يعود الزمكان إلى الصفر ، وفي عملية الذهاب إلى أقصى الحدود ، سيتغير الزمكان خطياً.

من خلال نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين والنظرية العامة للنسبية ، يعرف الناس أن كل شيء يتأثر ليس فقط بالجاذبية ، ولكن أيضًا بتوسيع المكان والزمان ، بحيث لا يتعين على الصاروخ الذي يطير في السماء أن يأخذ في الاعتبار السرعات الكونية الثلاثة فقط.

إذا لم تسترشد نظرية النسبية بالفضاء الجوي الحديث ، فسوف تختفي المركبة الفضائية التي تم إطلاقها في الفضاء البعيد.

يمكن للسرعات الكونية الثلاثة أن تطير من الأرض فقط ، ولكن إذا كنت تريد أن تطير هناك ، فأنت بحاجة إلى تعديل نظرية النسبية للاستشعار عن بعد وتحديد المواقع.

على سبيل المثال ، نظام تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية GPS ، لأن القمر الصناعي يعمل على ارتفاع 20000 كيلومتر ، فإن الجاذبية أصغر من سطح الأرض ، والوقت سيكون أسرع ؛ ويعمل القمر الصناعي بسرعة حوالي 4 كيلومترات في الثانية ، والوقت أبطأ نسبيًا من السطح.

وفقًا للتقديرات ، فإن تأثير جاذبية الأقمار الصناعية للملاحة GPS يتسبب في أن تكون الساعة 53 جزءًا لكل مليار أسرع ، والوقت الناجم عن السرعة يتباطأ إلى 8 أجزاء لكل مليار ، وهذا أضعاف ، وساعة الأقمار الصناعية أسرع بـ 100 مليار جزء من الساعة السطحية. خمسة و أربعون.

يبدو أن هذا التأثير صغير جدًا ، ولا يمكننا أن نشعر بالفرق الزمني بين التنقل والتنقل ، ولكن إذا كان نظام الملاحة وتحديد المواقع لا يضبط الساعات في السماء والأرض وفقًا للتأثير النسبي ، فإن تحديد المواقع والملاحة سيكون غير دقيق. أراد في الأصل قيادة سيارة للذهاب إلى قوانغدونغ ، وانتهى به الأمر للذهاب إلى قوانغشي.

وفقًا للتأثير النسبي ، يتم إنتاج برنامج تصحيح ، والذي يمكن أن يجعل القمر الصناعي GPS والساعة السطحية متسقة ، بحيث يمكن وضع الملاحة بدقة.

ونتيجة لذلك ، عندما يطلق البشر أجهزة الكشف والمركبات الفضائية التي تطير إلى مكان بعيد ، يجب تعديل نظام تحديد المواقع والملاحة نسبيًا وفقًا لمسار الجسم السماوي ومساره ، وإلا فلن يكون قادرًا على الوصول إلى أهداف بعيدة ، وحتى تحديد المواقع والاتصال سيكون مستحيلًا. .

لذلك ، فإن نظرية النسبية لأينشتاين هي حجر الزاوية في الفيزياء الحديثة ، ومراجعة وتطوير ميكانيكا نيوتن الكلاسيكية ، وتبلور تقدم الحضارة البشرية.

هذه هي الطريقة التي يقف بها العلم على أكتاف أجيال من العلماء ، أو يتسلق على الشلالات التي بناها أجيال من العلماء ، وكلما ارتفع ، كلما كان جزيئات الكوارك أكثر وضوحًا من أساس قطع التربة وحرقها. الأجرام السماوية للمجرة بعيدة بقدر ما يمكن أن تصل إلى خندق ماريانا ، ويمكنها أن تخطو على القمر لالتقاط النجوم.

العلم دائمًا على الطريق ، والعلماء هم المنارات التي تضيء الطريق.

شكرا للقراءة ومرحبا بكم في المناقشة.

حقوق التأليف والنشر الأصلية للاتصالات الزمانية والتعدي والانتحال سلوك غير أخلاقي ، يرجى فهم التعاون.