शरीर का आकर्षण सूत्र. गुरुत्वाकर्षण बल. सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम. गुरुत्वाकर्षण

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चंद्रमा पृथ्वी के चारों ओर क्यों घूमता है?
यदि चंद्रमा रुक जाए तो क्या होगा?
ग्रह सूर्य के चारों ओर क्यों घूमते हैं?

अध्याय 1 में विस्तार से चर्चा की गई है कि ग्लोब पृथ्वी की सतह के पास सभी पिंडों को एक ही त्वरण प्रदान करता है - गुरुत्वाकर्षण का त्वरण। लेकिन यदि ग्लोब किसी पिंड को त्वरण प्रदान करता है, तो, न्यूटन के दूसरे नियम के अनुसार, यह शरीर पर कुछ बल के साथ कार्य करता है। वह बल जिसके साथ पृथ्वी किसी पिंड पर कार्य करती है, कहलाती है गुरुत्वाकर्षण. सबसे पहले, हम इस बल को खोजेंगे, और फिर हम सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के बल पर विचार करेंगे।

निरपेक्ष मान में त्वरण न्यूटन के दूसरे नियम से निर्धारित होता है:

सामान्य तौर पर, यह पिंड पर लगने वाले बल और उसके द्रव्यमान पर निर्भर करता है। चूँकि गुरुत्वाकर्षण का त्वरण द्रव्यमान पर निर्भर नहीं करता है, इसलिए यह स्पष्ट है कि गुरुत्वाकर्षण बल द्रव्यमान के समानुपाती होना चाहिए:

भौतिक मात्रा गुरुत्वाकर्षण का त्वरण है, यह सभी पिंडों के लिए स्थिर है।

सूत्र F = mg के आधार पर, आप किसी दिए गए पिंड के द्रव्यमान की तुलना द्रव्यमान की एक मानक इकाई से करके, पिंड के द्रव्यमान को मापने के लिए एक सरल और व्यावहारिक रूप से सुविधाजनक विधि निर्दिष्ट कर सकते हैं। दो पिंडों के द्रव्यमान का अनुपात पिंडों पर कार्य करने वाले गुरुत्वाकर्षण बलों के अनुपात के बराबर होता है:

इसका मतलब यह है कि यदि पिंडों पर कार्य करने वाले गुरुत्वाकर्षण बल समान हैं तो उनका द्रव्यमान समान है।

यह स्प्रिंग या लीवर तराजू पर वजन करके द्रव्यमान निर्धारित करने का आधार है। यह सुनिश्चित करके कि तराजू के एक पलड़े पर किसी पिंड का दबाव बल, पिंड पर लागू गुरुत्वाकर्षण बल के बराबर, तराजू के दूसरे पलड़े पर वजन के दबाव के बल द्वारा संतुलित होता है, जो कि लगाए गए गुरुत्वाकर्षण बल के बराबर होता है। वज़न के आधार पर, हम शरीर का द्रव्यमान निर्धारित करते हैं।

पृथ्वी के निकट किसी पिंड पर लगने वाले गुरुत्वाकर्षण बल को केवल पृथ्वी की सतह के निकट एक निश्चित अक्षांश पर ही स्थिर माना जा सकता है। यदि शरीर को उठाया जाता है या किसी भिन्न अक्षांश वाले स्थान पर ले जाया जाता है, तो गुरुत्वाकर्षण का त्वरण, और इसलिए गुरुत्वाकर्षण बल बदल जाएगा।

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का बल.

न्यूटन पहले व्यक्ति थे जिन्होंने सख्ती से यह साबित किया कि पृथ्वी पर पत्थर गिरने का कारण, पृथ्वी के चारों ओर चंद्रमा की गति और सूर्य के चारों ओर ग्रहों की गति एक ही है। यह सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का बल, ब्रह्मांड में किसी भी पिंड के बीच कार्य करना।

न्यूटन इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि यदि वायु प्रतिरोध नहीं होता, तो एक ऊंचे पर्वत (चित्र 3.1) से एक निश्चित गति से फेंके गए पत्थर का प्रक्षेप पथ ऐसा हो सकता है कि वह कभी भी पृथ्वी की सतह तक नहीं पहुंच पाएगा। लेकिन इसके चारों ओर उसी तरह घूमेंगे जैसे ग्रह आकाशीय अंतरिक्ष में अपनी कक्षाओं का वर्णन करते हैं।

न्यूटन ने इस कारण को पाया और इसे एक सूत्र - सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम के रूप में सटीक रूप से व्यक्त करने में सक्षम थे।

चूँकि सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बल सभी पिंडों को उनके द्रव्यमान की परवाह किए बिना समान त्वरण प्रदान करता है, यह उस पिंड के द्रव्यमान के समानुपाती होना चाहिए जिस पर वह कार्य करता है:

"गुरुत्वाकर्षण सामान्य रूप से सभी पिंडों में मौजूद होता है और उनमें से प्रत्येक के द्रव्यमान के समानुपाती होता है... सभी ग्रह एक-दूसरे की ओर गुरुत्वाकर्षण करते हैं..." आई. न्यूटन

लेकिन चूँकि, उदाहरण के लिए, पृथ्वी चंद्रमा पर चंद्रमा के द्रव्यमान के समानुपाती बल के साथ कार्य करती है, तो न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार, चंद्रमा को भी उसी बल के साथ पृथ्वी पर कार्य करना चाहिए। इसके अलावा, यह बल पृथ्वी के द्रव्यमान के समानुपाती होना चाहिए। यदि गुरुत्वाकर्षण बल वास्तव में सार्वभौमिक है, तो किसी दिए गए पिंड की ओर से किसी अन्य पिंड पर इस अन्य पिंड के द्रव्यमान के अनुपात में एक बल कार्य करना चाहिए। नतीजतन, सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का बल परस्पर क्रिया करने वाले पिंडों के द्रव्यमान के उत्पाद के समानुपाती होना चाहिए। इससे सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम का प्रतिपादन होता है।

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम:

दो पिंडों के बीच पारस्परिक आकर्षण बल इन पिंडों के द्रव्यमान के गुणनफल के सीधे आनुपातिक और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है:

आनुपातिकता कारक G कहलाता है गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक.

गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक संख्यात्मक रूप से 1 किलोग्राम वजन वाले दो भौतिक बिंदुओं के बीच आकर्षण बल के बराबर होता है, यदि उनके बीच की दूरी 1 मीटर है, तो द्रव्यमान एम 1 = एम 2 = 1 किलोग्राम और दूरी आर = 1 मीटर के साथ, हम G = F (संख्यात्मक रूप से) प्राप्त करें।

यह ध्यान में रखना चाहिए कि सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम (3.4) एक सार्वभौमिक नियम के रूप में भौतिक बिंदुओं के लिए मान्य है। इस मामले में, गुरुत्वाकर्षण संपर्क की ताकतों को इन बिंदुओं को जोड़ने वाली रेखा के साथ निर्देशित किया जाता है (चित्र 3.2, ए)।

यह दिखाया जा सकता है कि गेंद के आकार के सजातीय पिंड (भले ही उन्हें भौतिक बिंदु नहीं माना जा सकता, चित्र 3.2, बी) भी सूत्र (3.4) द्वारा निर्धारित बल के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। इस मामले में, r गेंदों के केंद्रों के बीच की दूरी है। परस्पर आकर्षण बल गेंदों के केन्द्रों से गुजरने वाली एक सीधी रेखा पर स्थित होते हैं। ऐसी ताकतें कहलाती हैं केंद्रीय. जिन पिंडों को हम आमतौर पर पृथ्वी पर गिरते हुए मानते हैं उनका आयाम पृथ्वी की त्रिज्या (R ≈ 6400 किमी) से बहुत छोटा होता है।

ऐसे पिंडों को, उनके आकार की परवाह किए बिना, भौतिक बिंदु माना जा सकता है और कानून (3.4) का उपयोग करके पृथ्वी पर उनके आकर्षण बल का निर्धारण किया जा सकता है, यह ध्यान में रखते हुए कि r किसी दिए गए पिंड से पृथ्वी के केंद्र तक की दूरी है।

पृथ्वी पर फेंका गया एक पत्थर गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में सीधे रास्ते से भटक जाएगा और, एक घुमावदार प्रक्षेपवक्र का वर्णन करते हुए, अंततः पृथ्वी पर गिरेगा। यदि आप इसे अधिक गति से फेंकेंगे तो यह और गिरेगा।” मैं. न्यूटन

गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक का निर्धारण.

आइए अब जानें कि गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक कैसे ज्ञात करें। सबसे पहले, ध्यान दें कि G का एक विशिष्ट नाम है। यह इस तथ्य के कारण है कि सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम में शामिल सभी मात्राओं की इकाइयाँ (और, तदनुसार, नाम) पहले ही स्थापित की जा चुकी हैं। गुरुत्वाकर्षण का नियम इकाइयों के कुछ नामों के साथ ज्ञात मात्राओं के बीच एक नया संबंध देता है। इसीलिए गुणांक एक नामित मात्रा बन जाता है। सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम के सूत्र का उपयोग करके, SI में गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक की इकाई का नाम खोजना आसान है: N m 2 / kg 2 = m 3 / (kg s 2)।

जी की मात्रा निर्धारित करने के लिए, सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम में शामिल सभी मात्राओं को स्वतंत्र रूप से निर्धारित करना आवश्यक है: द्रव्यमान, बल और पिंडों के बीच की दूरी दोनों।

कठिनाई यह है कि छोटे द्रव्यमान वाले पिंडों के बीच गुरुत्वाकर्षण बल अत्यंत छोटा होता है। यही कारण है कि हम आस-पास की वस्तुओं के प्रति अपने शरीर के आकर्षण और वस्तुओं के एक-दूसरे के प्रति पारस्परिक आकर्षण पर ध्यान नहीं देते हैं, हालांकि गुरुत्वाकर्षण बल प्रकृति में सभी बलों में सबसे सार्वभौमिक हैं। एक दूसरे से 1 मीटर की दूरी पर 60 किलोग्राम द्रव्यमान वाले दो लोग केवल 10 -9 N के बल से आकर्षित होते हैं। इसलिए, गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक को मापने के लिए, काफी सूक्ष्म प्रयोगों की आवश्यकता होती है।

गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक को पहली बार 1798 में अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जी. कैवेंडिश द्वारा टॉर्शन बैलेंस नामक उपकरण का उपयोग करके मापा गया था। मरोड़ संतुलन का आरेख चित्र 3.3 में दिखाया गया है। सिरों पर दो समान भार वाला एक हल्का घुमाव एक पतले लोचदार धागे से लटका हुआ है। पास में दो भारी गेंदें लगी हुई हैं. गुरुत्वाकर्षण बल भार और स्थिर गेंदों के बीच कार्य करते हैं। इन बलों के प्रभाव में, घुमाव धागे को तब तक घुमाता और घुमाता है जब तक परिणामी लोचदार बल गुरुत्वाकर्षण बल के बराबर नहीं हो जाता। मोड़ के कोण से आप आकर्षण बल निर्धारित कर सकते हैं। ऐसा करने के लिए, आपको केवल धागे के लोचदार गुणों को जानना होगा। पिंडों का द्रव्यमान ज्ञात होता है, और परस्पर क्रिया करने वाले पिंडों के केंद्रों के बीच की दूरी को सीधे मापा जा सकता है।

इन प्रयोगों से गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक के लिए निम्नलिखित मान प्राप्त किया गया:

जी = 6.67 10 -11 एन एम 2 / किग्रा 2।

केवल उस स्थिति में जब अत्यधिक द्रव्यमान वाले पिंड परस्पर क्रिया करते हैं (या कम से कम किसी एक पिंड का द्रव्यमान बहुत बड़ा होता है) तो गुरुत्वाकर्षण बल एक बड़े मूल्य तक पहुँच जाता है। उदाहरण के लिए, पृथ्वी और चंद्रमा एक दूसरे की ओर F ≈ 2 10 20 N बल से आकर्षित होते हैं।

भौगोलिक अक्षांश पर पिंडों के मुक्त पतन के त्वरण की निर्भरता।

जब पिंड जिस बिंदु पर स्थित है वह भूमध्य रेखा से ध्रुवों की ओर बढ़ता है तो गुरुत्वाकर्षण के त्वरण में वृद्धि का एक कारण यह है कि ग्लोब ध्रुवों पर कुछ हद तक चपटा होता है और पृथ्वी के केंद्र से इसकी सतह तक की दूरी होती है ध्रुवों पर भूमध्य रेखा की तुलना में कम है। दूसरा कारण पृथ्वी का घूर्णन है।

जड़त्वीय और गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान की समानता।

गुरुत्वाकर्षण बलों का सबसे प्रभावशाली गुण यह है कि वे सभी पिंडों को समान त्वरण प्रदान करते हैं, चाहे उनका द्रव्यमान कुछ भी हो। आप उस फुटबॉल खिलाड़ी के बारे में क्या कहेंगे जिसकी किक एक साधारण चमड़े की गेंद और दो पाउंड वजन से समान रूप से तेज होगी? हर कोई यही कहेगा कि ये तो नामुमकिन है. लेकिन पृथ्वी ऐसी ही एक "असाधारण फुटबॉल खिलाड़ी" है, फर्क सिर्फ इतना है कि शरीर पर इसका प्रभाव अल्पकालिक आघात की प्रकृति का नहीं है, बल्कि अरबों वर्षों तक लगातार जारी रहता है।

न्यूटन के सिद्धांत में, द्रव्यमान गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का स्रोत है। हम पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में हैं। साथ ही, हम गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के स्रोत भी हैं, लेकिन इस तथ्य के कारण कि हमारा द्रव्यमान पृथ्वी के द्रव्यमान से काफी कम है, हमारा क्षेत्र बहुत कमजोर है और आसपास की वस्तुएं इस पर प्रतिक्रिया नहीं करती हैं।

गुरुत्वाकर्षण बलों की असाधारण संपत्ति, जैसा कि हम पहले ही कह चुके हैं, इस तथ्य से समझाया गया है कि ये बल दोनों परस्पर क्रिया करने वाले पिंडों के द्रव्यमान के समानुपाती होते हैं। किसी पिंड का द्रव्यमान, जो न्यूटन के दूसरे नियम में शामिल है, पिंड के जड़त्वीय गुणों को निर्धारित करता है, यानी किसी दिए गए बल के प्रभाव में एक निश्चित त्वरण प्राप्त करने की क्षमता। यह अक्रिय द्रव्यमानमी और.

ऐसा प्रतीत होता है कि निकायों की एक-दूसरे को आकर्षित करने की क्षमता से इसका क्या संबंध हो सकता है? वह द्रव्यमान जो पिंडों की एक दूसरे को आकर्षित करने की क्षमता निर्धारित करता है वह गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान m r है।

न्यूटोनियन यांत्रिकी से यह बिल्कुल भी नहीं निकलता है कि जड़त्वीय और गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान समान हैं, अर्थात।

म तथा = म आर . (3.5)

समानता (3.5) प्रयोग का प्रत्यक्ष परिणाम है। इसका मतलब यह है कि हम किसी पिंड के द्रव्यमान के बारे में उसके जड़त्वीय और गुरुत्वाकर्षण दोनों गुणों के मात्रात्मक माप के रूप में बात कर सकते हैं।

हम सभी पृथ्वी पर चलते हैं क्योंकि यह हमें आकर्षित करती है। यदि पृथ्वी अपनी सतह पर सभी पिंडों को आकर्षित नहीं करती, तो हम उससे दूर हट जाते और अंतरिक्ष में उड़ जाते। लेकिन ऐसा नहीं होता है और गुरुत्वाकर्षण के अस्तित्व के बारे में हर कोई जानता है।

क्या हम पृथ्वी को आकर्षित कर रहे हैं? चंद्रमा आकर्षित करता है!

क्या हम पृथ्वी को अपनी ओर आकर्षित करते हैं? मजेदार सवाल, है ना? लेकिन आइए इसका पता लगाएं। क्या आप जानते हैं कि समुद्रों और महासागरों में ज्वार-भाटा क्या होता है? हर दिन पानी तटों को छोड़ देता है, कई घंटों तक अज्ञात जगह पर मंडराता रहता है, और फिर, जैसे कि कुछ हुआ ही नहीं, वापस लौट जाता है।

तो इस समय पानी कहीं अज्ञात नहीं है, बल्कि लगभग समुद्र के बीच में है। वहां पानी का पहाड़ जैसा कुछ बन जाता है। अविश्वसनीय, सही? पानी, जिसमें फैलने का गुण है, न केवल नीचे की ओर बहता है, बल्कि पहाड़ों का भी निर्माण करता है। और इन पहाड़ों में पानी का एक विशाल द्रव्यमान केंद्रित है।

बस कम ज्वार के दौरान तटों से निकलने वाले पानी की पूरी मात्रा का अनुमान लगाएं, और आप समझ जाएंगे कि हम विशाल मात्रा के बारे में बात कर रहे हैं। लेकिन अगर ऐसा होता है तो कोई तो वजह होगी. और एक कारण है. इसका कारण यह है कि यह पानी चंद्रमा की ओर आकर्षित होता है।

पृथ्वी के चारों ओर घूमते समय, चंद्रमा महासागरों के ऊपर से गुजरता है और समुद्र के पानी को आकर्षित करता है। चंद्रमा पृथ्वी के चारों ओर घूमता है क्योंकि वह पृथ्वी से आकर्षित होता है। लेकिन पता चलता है कि वह स्वयं भी पृथ्वी को अपनी ओर आकर्षित करती है। हालाँकि, पृथ्वी इसके लिए बहुत बड़ी है, लेकिन इसका प्रभाव महासागरों में पानी ले जाने के लिए पर्याप्त है।

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का बल और नियम: अवधारणा और सूत्र

अब आगे बढ़ते हैं और सोचते हैं: यदि दो विशाल पिंड पास-पास होते हुए भी एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं, तो क्या यह मान लेना तर्कसंगत नहीं है कि छोटे पिंड भी एक-दूसरे को आकर्षित करेंगे? क्या वे बस बहुत छोटे हैं और उनकी आकर्षक शक्ति भी छोटी होगी?

इससे पता चलता है कि यह धारणा बिल्कुल सही है। ब्रह्मांड में सभी पिंडों के बीच आकर्षण बल या, दूसरे शब्दों में, सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बल हैं।

इसहाक न्यूटन ने सबसे पहले इस घटना की खोज की और इसे एक कानून के रूप में तैयार किया। सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम कहता है: सभी पिंड एक-दूसरे के प्रति आकर्षित होते हैं, और उनके आकर्षण का बल प्रत्येक पिंड के द्रव्यमान के सीधे आनुपातिक और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है:

एफ = जी * (एम_1 * एम_2) / आर^2,

जहां F पिंडों के बीच आकर्षण वेक्टर का परिमाण है, m_1 और m_2 इन पिंडों का द्रव्यमान है, r पिंडों के बीच की दूरी है, G गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक है।

गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक संख्यात्मक रूप से उस बल के बराबर होता है जो 1 मीटर की दूरी पर स्थित 1 किलो द्रव्यमान वाले पिंडों के बीच मौजूद होता है। यह मान प्रयोगात्मक रूप से पाया गया: G=6.67*〖10〗^(-11) N* m^2⁄〖kg〗^2।

अपने मूल प्रश्न पर लौटते हुए: "क्या हम पृथ्वी को आकर्षित कर रहे हैं?", हम आत्मविश्वास से उत्तर दे सकते हैं: "हाँ।" न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार हम पृथ्वी को ठीक उसी बल से आकर्षित करते हैं जिस बल से पृथ्वी हमें आकर्षित करती है। इस बल की गणना सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम से की जा सकती है।

और न्यूटन के दूसरे नियम के अनुसार, किसी भी बल द्वारा एक दूसरे पर पिंडों का प्रभाव उनके द्वारा एक दूसरे को प्रदान किए जाने वाले त्वरण के रूप में व्यक्त किया जाता है। लेकिन प्रदान किया गया त्वरण पिंड के द्रव्यमान पर निर्भर करता है।

पृथ्वी का द्रव्यमान बड़ा है, और यह हमें गुरुत्वाकर्षण का त्वरण प्रदान करता है। और हमारा द्रव्यमान पृथ्वी की तुलना में नगण्य है, और इसलिए हम पृथ्वी को जो त्वरण देते हैं वह व्यावहारिक रूप से शून्य है। यही कारण है कि हम पृथ्वी की ओर आकर्षित होते हैं और उस पर चलते हैं, न कि इसके विपरीत।

न केवल सबसे रहस्यमय प्राकृतिक शक्तियां, लेकिन सबसे शक्तिशाली भी।

प्रगति पथ पर अग्रसर मनुष्य

ऐतिहासिक रूप से यह वैसा ही निकला इंसानजैसे-जैसे यह आगे बढ़ता है प्रगति के रास्तेप्रकृति की बढ़ती हुई शक्तिशाली शक्तियों पर कब्ज़ा कर लिया। उन्होंने तब शुरुआत की जब उनके पास मुट्ठी में बंधी एक छड़ी और अपनी शारीरिक ताकत के अलावा कुछ नहीं था।

लेकिन वह बुद्धिमान था, और उसने जानवरों की शारीरिक शक्ति को अपनी सेवा में लाया, और उन्हें पालतू बनाया। घोड़े ने अपनी दौड़ तेज़ कर दी, ऊँट ने रेगिस्तान को चलने योग्य बना दिया, हाथी ने दलदली जंगल बना दिया। लेकिन यहां तक ​​कि सबसे मजबूत जानवरों की शारीरिक ताकत भी प्रकृति की शक्तियों की तुलना में बहुत छोटी है।

मनुष्य अग्नि तत्व को अपने अधीन करने वाला पहला व्यक्ति था, लेकिन केवल इसके सबसे कमजोर संस्करणों में। सबसे पहले - कई शताब्दियों तक - उन्होंने ईंधन के रूप में केवल लकड़ी का उपयोग किया - एक बहुत ही कम ऊर्जा वाला ईंधन। कुछ समय बाद, उसने हवा की ऊर्जा का उपयोग करने के लिए ऊर्जा के इस स्रोत का उपयोग करना सीखा, आदमी ने पाल के सफेद पंख को हवा में उठाया - और हल्का जहाज एक पक्षी की तरह लहरों के पार उड़ गया।

लहरों पर नाव

उसने पवनचक्की के ब्लेडों को हवा के झोंकों के सामने उजागर कर दिया - और चक्की के भारी पत्थर घूमने लगे, और चक्की के मूसल गड़गड़ाने लगे। लेकिन यह सभी के लिए स्पष्ट है कि हवाई जेट की ऊर्जा केंद्रित होने से बहुत दूर है। इसके अलावा, पाल और पवनचक्की दोनों हवा के झोंकों से डरते थे: तूफान ने पालों को तोड़ दिया और जहाजों को डुबो दिया, तूफान ने पंखों को तोड़ दिया और मिलों को उलट दिया।

बाद में भी, मनुष्य ने बहते पानी पर विजय प्राप्त करना शुरू कर दिया। पहिया न केवल पानी की ऊर्जा को घूर्णी गति में परिवर्तित करने में सक्षम उपकरणों में सबसे आदिम है, बल्कि विभिन्न प्रकारों की तुलना में सबसे कम शक्तिशाली भी है।

मनुष्य प्रगति की सीढ़ी पर निरंतर आगे बढ़ता रहा और उसे अधिक से अधिक ऊर्जा की आवश्यकता पड़ी।
उन्होंने नए प्रकार के ईंधन का उपयोग करना शुरू कर दिया - पहले से ही कोयले को जलाने के लिए संक्रमण ने एक किलोग्राम ईंधन की ऊर्जा तीव्रता को 2500 किलो कैलोरी से 7000 किलो कैलोरी तक बढ़ा दिया - लगभग तीन गुना। फिर तेल और गैस का समय आया। प्रत्येक किलोग्राम जीवाश्म ईंधन की ऊर्जा सामग्री फिर से डेढ़ से दो गुना बढ़ गई है।

भाप इंजनों ने भाप टर्बाइनों की जगह ले ली; मिल के पहियों को हाइड्रोलिक टर्बाइनों से बदल दिया गया। इसके बाद, आदमी ने विखंडनकारी यूरेनियम परमाणु की ओर अपना हाथ बढ़ाया। हालाँकि, एक नई प्रकार की ऊर्जा के पहले उपयोग के दुखद परिणाम हुए - 1945 में हिरोशिमा की परमाणु आग ने कुछ ही मिनटों में 70 हजार मानव हृदयों को जलाकर राख कर दिया।

1954 में, दुनिया का पहला सोवियत परमाणु ऊर्जा संयंत्र ऑनलाइन आया, जिसने यूरेनियम की शक्ति को विद्युत प्रवाह की उज्ज्वल शक्ति में बदल दिया। और यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक किलोग्राम यूरेनियम में एक किलोग्राम सर्वोत्तम तेल की तुलना में दो मिलियन गुना अधिक ऊर्जा होती है।

यह एक मौलिक रूप से नई आग थी, जिसे भौतिक कहा जा सकता था, क्योंकि यह भौतिक विज्ञानी ही थे जिन्होंने ऐसी शानदार मात्रा में ऊर्जा के जन्म की प्रक्रियाओं का अध्ययन किया था।
यूरेनियम एकमात्र परमाणु ईंधन नहीं है। एक अधिक शक्तिशाली प्रकार के ईंधन का पहले से ही उपयोग किया जा रहा है - हाइड्रोजन आइसोटोप।

दुर्भाग्य से, मनुष्य अभी तक हाइड्रोजन-हीलियम परमाणु ज्वाला को अपने वश में करने में सक्षम नहीं हो पाया है। वह जानता है कि यूरेनियम विस्फोट की चमक के साथ हाइड्रोजन बम में प्रतिक्रिया को प्रज्वलित करके, अपनी पूरी तरह से जलती हुई आग को कैसे क्षण भर के लिए प्रज्वलित किया जाए। लेकिन वैज्ञानिक एक हाइड्रोजन रिएक्टर को भी करीब और करीब आते देख रहे हैं, जो हाइड्रोजन आइसोटोप के नाभिक के हीलियम नाभिक में संलयन के परिणामस्वरूप विद्युत प्रवाह उत्पन्न करेगा।

फिर, एक व्यक्ति प्रत्येक किलोग्राम ईंधन से जितनी ऊर्जा ले सकता है वह लगभग दस गुना बढ़ जाएगी। लेकिन क्या यह कदम प्रकृति की शक्तियों पर मानव जाति की शक्ति के आने वाले इतिहास में आखिरी कदम होगा?

नहीं! आगे ऊर्जा के गुरुत्वाकर्षण रूप पर महारत हासिल करना है। यह प्रकृति द्वारा हाइड्रोजन-हीलियम संलयन की ऊर्जा से भी अधिक विवेकपूर्ण तरीके से पैक की गई है। आज यह ऊर्जा का सबसे अधिक केंद्रित रूप है जिसकी कोई व्यक्ति कल्पना भी नहीं कर सकता है।

विज्ञान की अत्याधुनिक धार से परे अभी वहां कुछ भी दिखाई नहीं दे रहा है। और यद्यपि हम विश्वास के साथ कह सकते हैं कि बिजली संयंत्र मनुष्यों के लिए काम करेंगे, गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा को विद्युत प्रवाह में परिवर्तित करेंगे (और शायद जेट इंजन के नोजल से निकलने वाली गैस की धारा में, या सिलिकॉन और ऑक्सीजन के सर्वव्यापी परमाणुओं के नियोजित परिवर्तन में) अति-दुर्लभ धातुओं के परमाणुओं में), हम अभी तक ऐसे बिजली संयंत्र (रॉकेट इंजन, भौतिक रिएक्टर) के विवरण के बारे में कुछ नहीं कह सकते हैं।

आकाशगंगाओं के जन्म के मूल में सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का बल

आकाशगंगाओं के जन्म के मूल में सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का बल हैप्रीस्टेलर पदार्थ से, जैसा कि शिक्षाविद् वी.ए. अम्बर्टसुमियन आश्वस्त हैं। यह उन तारों को बुझा देता है जो जन्म के समय दिए गए तारकीय ईंधन का उपयोग करके अपना समय नष्ट कर चुके हैं।

अपने चारों ओर देखें: पृथ्वी पर सब कुछ काफी हद तक इसी शक्ति द्वारा नियंत्रित है।

यह वह है जो हमारे ग्रह की स्तरित संरचना को निर्धारित करता है - स्थलमंडल, जलमंडल और वायुमंडल का विकल्प। यह वह है जो वायु गैसों की एक मोटी परत रखती है, जिसके तल पर और धन्यवाद जिसके लिए हम सभी मौजूद हैं।

गुरुत्वाकर्षण के बिना, पृथ्वी तुरंत सूर्य के चारों ओर अपनी कक्षा से बाहर हो जाएगी, और ग्लोब स्वयं केन्द्रापसारक बलों द्वारा टुकड़े-टुकड़े हो जाएगा। ऐसा कुछ भी खोजना कठिन है जो किसी न किसी हद तक सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बल पर निर्भर न हो।

बेशक, प्राचीन दार्शनिक, बहुत चौकस लोग, मदद नहीं कर सकते थे लेकिन ध्यान दें कि ऊपर की ओर फेंका गया पत्थर हमेशा वापस आता है। चौथी शताब्दी ईसा पूर्व में प्लेटो ने इसे यह कहकर समझाया था कि ब्रह्मांड के सभी पदार्थ वहीं केंद्रित होते हैं जहां अधिकांश समान पदार्थ केंद्रित होते हैं: एक फेंका हुआ पत्थर जमीन पर गिर जाता है या नीचे चला जाता है, गिरा हुआ पानी निकटतम तालाब में या अंदर चला जाता है एक नदी समुद्र की ओर बढ़ रही है, आग का धुआँ अपने सगे बादलों की ओर दौड़ता है।

प्लेटो के शिष्य अरस्तू ने स्पष्ट किया कि सभी पिंडों में भारीपन और हल्केपन के विशेष गुण होते हैं। भारी पिंड - पत्थर, धातु - ब्रह्मांड के केंद्र की ओर भागते हैं, हल्के पिंड - अग्नि, धुआं, वाष्प - परिधि की ओर। यह परिकल्पना, जो सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बल से जुड़ी कुछ घटनाओं की व्याख्या करती है, 2 हजार से अधिक वर्षों से अस्तित्व में है।

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बल के बारे में वैज्ञानिक

शायद सबसे पहले इस बारे में सवाल उठाया था सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का बलवास्तव में वैज्ञानिक रूप से, पुनर्जागरण की एक प्रतिभा थी - लियोनार्डो दा विंची। लियोनार्डो ने घोषणा की कि गुरुत्वाकर्षण पृथ्वी के लिए अद्वितीय नहीं है, गुरुत्वाकर्षण के कई केंद्र हैं। और उन्होंने यह विचार भी व्यक्त किया कि गुरुत्वाकर्षण बल गुरुत्वाकर्षण के केंद्र की दूरी पर निर्भर करता है।

कॉपरनिकस, गैलीलियो, केपलर, रॉबर्ट हुक के कार्यों ने सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम के विचार को और करीब ला दिया, लेकिन अपने अंतिम सूत्रीकरण में यह कानून हमेशा के लिए आइजैक न्यूटन के नाम के साथ जुड़ा हुआ है।

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के बल पर आइजैक न्यूटन

जन्म 4 जनवरी, 1643. उन्होंने कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय से स्नातक की उपाधि प्राप्त की, स्नातक बने, फिर विज्ञान में स्नातकोत्तर की उपाधि प्राप्त की।

इसके बाद जो कुछ भी आता है वह वैज्ञानिक कार्यों की अनंत संपदा है। लेकिन उनका मुख्य कार्य "प्राकृतिक दर्शन के गणितीय सिद्धांत" है, जो 1687 में प्रकाशित हुआ और आमतौर पर इसे "सिद्धांत" कहा जाता है। उनमें ही महान् का निरूपण होता है। संभवतः हर कोई उन्हें हाई स्कूल से याद करता है।

सभी पिंड एक दूसरे को उस बल से आकर्षित करते हैं जो इन पिंडों के द्रव्यमान के गुणनफल के सीधे आनुपातिक और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है...

इस सूत्रीकरण के कुछ प्रावधान न्यूटन के पूर्ववर्तियों का अनुमान लगाने में सक्षम थे, लेकिन कोई भी इसे पूरी तरह से हासिल करने में कभी सफल नहीं हुआ था। पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण को चंद्रमा तक और सूर्य को संपूर्ण ग्रह मंडल तक विस्तारित करने के लिए इन टुकड़ों को एक पूरे में इकट्ठा करने में न्यूटन की प्रतिभा की आवश्यकता थी।

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम से, न्यूटन ने केप्लर द्वारा पहले खोजे गए ग्रहीय गति के सभी नियम निकाले। वे तो बस इसके दुष्परिणाम निकले। इसके अलावा, न्यूटन ने दिखाया कि न केवल केप्लर के नियम, बल्कि इन कानूनों से विचलन (तीन या अधिक निकायों की दुनिया में) सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का परिणाम हैं... यह विज्ञान की एक महान विजय थी।

ऐसा प्रतीत हुआ कि प्रकृति की मुख्य शक्ति जो दुनिया को चलाती है, अंततः खोजी गई और गणितीय रूप से वर्णित की गई, एक ऐसी शक्ति जो हवा के अणुओं, सेब और सूर्य को नियंत्रित करती है। न्यूटन द्वारा उठाया गया कदम बहुत बड़ा था, अथाह विशाल।

शानदार वैज्ञानिक के कार्यों के पहले लोकप्रिय, फ्रांसीसी लेखक फ्रांकोइस मैरी अरोएट, जो छद्म नाम वोल्टेयर के तहत विश्व प्रसिद्ध हैं, ने कहा कि न्यूटन को अचानक अपने नाम के कानून के अस्तित्व का एहसास हुआ जब उन्होंने एक गिरते हुए सेब को देखा।

स्वयं न्यूटन ने कभी भी इस सेब का उल्लेख नहीं किया। और इस खूबसूरत किंवदंती का खंडन करने के लिए आज समय बर्बाद करना शायद ही उचित होगा। और, जाहिरा तौर पर, न्यूटन को तार्किक तर्क के माध्यम से प्रकृति की महान शक्ति का एहसास हुआ। संभवतः, यह वह था जिसे "शुरुआत" के संबंधित अध्याय में शामिल किया गया था।

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का बल नाभिक की उड़ान को प्रभावित करता है

मान लीजिए कि एक बहुत ऊँचे पहाड़ पर, इतना ऊँचा कि उसकी चोटी अब वायुमंडल में नहीं है, हमने एक विशाल तोपखाना स्थापित किया है। इसके बैरल को ग्लोब की सतह के बिल्कुल समानांतर रखा गया और फायर किया गया। चाप का वर्णन करने के बाद, कोर पृथ्वी पर गिरता है.

हम चार्ज बढ़ाते हैं, बारूद की गुणवत्ता में सुधार करते हैं, और किसी न किसी तरह से अगले शॉट के बाद तोप के गोले को तेज़ गति से चलने के लिए मजबूर करते हैं। कोर द्वारा वर्णित चाप चपटा हो जाता है। कोर हमारे पर्वत की तलहटी से काफी दूर तक गिरता है।

हम चार्ज भी बढ़ाते हैं और शूट भी करते हैं। कोर ऐसे सपाट प्रक्षेप पथ पर उड़ता है कि यह ग्लोब की सतह के समानांतर उतरता है। कोर अब पृथ्वी पर नहीं गिर सकता: जिस गति से यह घटता है, उसी गति से पृथ्वी इसके नीचे से निकल जाती है। और, हमारे ग्रह के चारों ओर एक वलय का वर्णन करने के बाद, कोर प्रस्थान बिंदु पर लौट आता है।

इस बीच बंदूक को हटाया जा सकता है. आख़िरकार, दुनिया भर में कोर की उड़ान में एक घंटे से अधिक समय लगेगा। और फिर कोर तेजी से पहाड़ की चोटी पर उड़ जाएगा और पृथ्वी के चारों ओर एक नई उड़ान पर निकल जाएगा। यदि, जैसा कि हम सहमत थे, कोर को किसी भी वायु प्रतिरोध का अनुभव नहीं होता है, तो यह कभी भी गिर नहीं पाएगा।

इसके लिए कोर स्पीड 8 किमी/सेकेंड के करीब होनी चाहिए। यदि हम कोर की उड़ान की गति बढ़ा दें तो क्या होगा? यह सबसे पहले पृथ्वी की सतह की वक्रता से अधिक चाप में उड़ेगा, और पृथ्वी से दूर जाना शुरू करेगा। साथ ही पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव से इसकी गति कम हो जाएगी।

और अंत में, घूमते हुए, यह वापस पृथ्वी पर गिरना शुरू कर देगा, लेकिन इसके पीछे उड़ जाएगा और एक वृत्त को नहीं, बल्कि एक दीर्घवृत्त को बंद कर देगा। कोर पृथ्वी के चारों ओर बिल्कुल उसी तरह से घूमेगा जैसे पृथ्वी सूर्य के चारों ओर घूमती है, अर्थात् एक दीर्घवृत्त के साथ, जिसके एक केंद्र पर हमारे ग्रह का केंद्र स्थित होगा।

यदि आप कोर की प्रारंभिक गति को और बढ़ाते हैं, तो दीर्घवृत्त अधिक खिंच जाएगा। इस दीर्घवृत्त को फैलाना संभव है ताकि कोर चंद्र कक्षा या उससे भी आगे तक पहुंच जाए। लेकिन जब तक इस कोर की प्रारंभिक गति 11.2 किमी/सेकंड से अधिक नहीं हो जाती, तब तक यह पृथ्वी का उपग्रह बना रहेगा।

कोर, जिसे दागे जाने पर 11.2 किमी/सेकंड से अधिक की गति प्राप्त हुई, एक परवलयिक प्रक्षेपवक्र के साथ हमेशा के लिए पृथ्वी से दूर उड़ जाएगी। यदि दीर्घवृत्त एक बंद वक्र है, तो परवलय एक वक्र है जिसकी दो शाखाएँ अनंत तक जाती हैं। दीर्घवृत्त के साथ चलते हुए, चाहे वह कितना भी लंबा क्यों न हो, हम अनिवार्य रूप से व्यवस्थित रूप से शुरुआती बिंदु पर लौट आएंगे। एक परवलय के साथ चलते हुए, हम कभी भी शुरुआती बिंदु पर नहीं लौटेंगे।

लेकिन, इस गति से पृथ्वी को छोड़ने के बाद भी कोर अनंत तक उड़ान भरने में सक्षम नहीं होगा। सूर्य का शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण उसकी उड़ान के प्रक्षेप पथ को मोड़ देगा, और उसे किसी ग्रह के प्रक्षेप पथ की तरह अपने चारों ओर बंद कर देगा। कोर पृथ्वी की बहन बन जाएगी, जो हमारे ग्रहों के परिवार में एक स्वतंत्र छोटा ग्रह है।

ग्रह मंडल से परे कोर को निर्देशित करने के लिए, सौर गुरुत्वाकर्षण पर काबू पाने के लिए, इसे 16.7 किमी/सेकंड से अधिक की गति देना आवश्यक है, और इसे निर्देशित करना ताकि पृथ्वी की अपनी गति की गति इस गति में जुड़ जाए।

लगभग 8 किमी/सेकंड की गति (यह गति उस पर्वत की ऊंचाई पर निर्भर करती है जहां से हमारी तोप दागती है) को गोलाकार गति कहा जाता है, 8 से 11.2 किमी/सेकंड तक की गति अण्डाकार होती है, 11.2 से 16.7 किमी/सेकंड तक की गति परवलयिक होती है। और इस संख्या से ऊपर - मुक्त गति से।

यहाँ यह भी जोड़ देना चाहिए कि इन वेगों के दिए गए मान केवल पृथ्वी के लिए मान्य हैं। यदि हम मंगल ग्रह पर रहते, तो वृत्ताकार गति हमारे लिए बहुत आसानी से प्राप्त होती - यह केवल लगभग 3.6 किमी/सेकंड है, और परवलयिक गति 5 किमी/सेकंड से केवल थोड़ी अधिक है।

लेकिन बृहस्पति से कोर को अंतरिक्ष में भेजना पृथ्वी से कहीं अधिक कठिन होगा: इस ग्रह पर गोलाकार गति 42.2 किमी/सेकंड है, और परवलयिक गति 61.8 किमी/सेकंड भी है!

सूर्य के निवासियों के लिए अपनी दुनिया छोड़ना सबसे कठिन होगा (यदि, निश्चित रूप से, ऐसा अस्तित्व में हो सकता है)। इस विशालकाय की गोलाकार गति 437.6 होनी चाहिए, और टूटने की गति - 618.8 किमी/सेकंड!

इस प्रकार, न्यूटन, 17वीं सदी के अंत में, मॉन्टगॉल्फियर बंधुओं के गर्म हवा के गुब्बारे की पहली उड़ान से सौ साल पहले, राइट बंधुओं के हवाई जहाज की पहली उड़ान से दो सौ साल पहले, और लगभग एक चौथाई सहस्राब्दी पहले पहले तरल-प्रणोदक रॉकेट के उड़ान ने उपग्रहों और अंतरिक्ष यान के लिए आकाश का रास्ता दिखाया।

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का बल प्रत्येक क्षेत्र में निहित है

का उपयोग करके सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियमअज्ञात ग्रहों की खोज की गई, सौर मंडल की उत्पत्ति की ब्रह्मांड संबंधी परिकल्पनाएं बनाई गईं। प्रकृति की मुख्य शक्ति, जो सितारों, ग्रहों, बगीचे में सेब और वायुमंडल में गैस अणुओं को नियंत्रित करती है, की खोज की गई है और गणितीय रूप से इसका वर्णन किया गया है।

लेकिन हम सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण की क्रियाविधि को नहीं जानते हैं। न्यूटोनियन गुरुत्वाकर्षण व्याख्या नहीं करता है, लेकिन ग्रहों की गति की आधुनिक स्थिति को स्पष्ट रूप से दर्शाता है।

हम नहीं जानते कि ब्रह्मांड में सभी पिंडों की परस्पर क्रिया का कारण क्या है। और यह नहीं कहा जा सकता कि न्यूटन को इस कारण में रुचि नहीं थी। कई वर्षों तक उन्होंने इसके संभावित तंत्र पर विचार किया।

वैसे ये वाकई एक बेहद रहस्यमयी शक्ति है. एक ऐसी शक्ति जो करोड़ों किलोमीटर के अंतरिक्ष में खुद को प्रकट करती है, पहली नज़र में किसी भी भौतिक संरचना से रहित होती है जिसकी मदद से अंतःक्रिया के हस्तांतरण को समझाया जा सकता है।

न्यूटन की परिकल्पनाएँ

और न्यूटनका सहारा परिकल्पनाएक निश्चित ईथर के अस्तित्व के बारे में जो कथित तौर पर पूरे ब्रह्मांड को भरता है। 1675 में, उन्होंने पृथ्वी के प्रति आकर्षण को इस तथ्य से समझाया कि ईथर, जो पूरे ब्रह्मांड को भरता है, निरंतर धाराओं में पृथ्वी के केंद्र की ओर बढ़ता है, इस गति में सभी वस्तुओं को पकड़ लेता है और गुरुत्वाकर्षण बल पैदा करता है। ईथर का वही प्रवाह सूर्य की ओर बढ़ता है और, ग्रहों और धूमकेतुओं को अपने साथ लेकर, उनके अण्डाकार प्रक्षेप पथ को सुनिश्चित करता है...

यह बहुत ठोस परिकल्पना नहीं थी, हालाँकि यह बिल्कुल गणितीय रूप से तार्किक थी। लेकिन फिर, 1679 में, न्यूटन ने गुरुत्वाकर्षण के तंत्र को समझाते हुए एक नई परिकल्पना बनाई। इस बार वह ईथर को ग्रहों के पास और उनसे दूर अलग-अलग सांद्रता रखने का गुण देता है। ग्रह के केंद्र से जितना दूर होगा, ईथर उतना ही सघन होगा। और इसमें सभी भौतिक निकायों को उनकी सघन परतों से कम सघन परतों में निचोड़ने का गुण है। और सभी पिंड पृथ्वी की सतह पर निचुड़ गये।

1706 में, न्यूटन ने ईथर के अस्तित्व को ही सिरे से नकार दिया। 1717 में, वह फिर से ईथर को बाहर निकालने की परिकल्पना पर लौट आये।

न्यूटन का प्रतिभाशाली मस्तिष्क महान रहस्य को सुलझाने के लिए संघर्ष करता रहा और उसे खोज नहीं पाया। यह अगल-बगल से ऐसे तेज फेंकने की व्याख्या करता है। न्यूटन को यह कहना अच्छा लगा:

मैं परिकल्पनाएं नहीं बनाता.

और यद्यपि, जैसे ही हम सत्यापित करने में सक्षम हुए, यह पूरी तरह से सच नहीं है, कुछ और निश्चित रूप से कहा जा सकता है: न्यूटन जानता था कि निर्विवाद चीजों और अस्थिर और विवादास्पद परिकल्पनाओं के बीच स्पष्ट रूप से अंतर कैसे किया जाए। और "सिद्धांतों" में महान कानून का एक सूत्र है, लेकिन इसके तंत्र को समझाने का कोई प्रयास नहीं किया गया है।
महान भौतिकशास्त्री ने यह पहेली भविष्य के मनुष्य को सौंपी। 1727 में उनकी मृत्यु हो गई।
इसका आज तक समाधान नहीं हो सका है।

न्यूटन के नियम के भौतिक सार के बारे में चर्चा में दो शताब्दियाँ लगीं। और शायद यह चर्चा कानून के मूल सार से संबंधित नहीं होगी यदि इसमें पूछे गए सभी प्रश्नों का सटीक उत्तर दिया गया हो।

लेकिन सच तो यह है कि समय के साथ यह स्पष्ट हो गया कि यह कानून सार्वभौमिक नहीं है। ऐसे मामले होते हैं जब वह इस या उस घटना की व्याख्या नहीं कर सकता है। चलिए उदाहरण देते हैं.

सीलिगर की गणना में सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का बल

उनमें से पहला है सीलिगर का विरोधाभास। ब्रह्मांड को अनंत और समान रूप से पदार्थ से भरा हुआ मानते हुए, सीलिगर ने न्यूटन के नियम के अनुसार, किसी बिंदु पर अनंत ब्रह्मांड के संपूर्ण असीम रूप से बड़े द्रव्यमान द्वारा निर्मित सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बल की गणना करने की कोशिश की।

शुद्ध गणित की दृष्टि से यह कोई आसान कार्य नहीं था। सबसे जटिल परिवर्तनों की सभी कठिनाइयों को दूर करने के बाद, सीलिगर ने स्थापित किया कि सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का वांछित बल ब्रह्मांड की त्रिज्या के समानुपाती होता है। और चूँकि यह त्रिज्या अनंत के बराबर है, तो गुरुत्वाकर्षण बल भी असीम रूप से बड़ा होना चाहिए। हालाँकि, व्यवहार में हम इसका पालन नहीं करते हैं। इसका मतलब यह है कि सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम पूरे ब्रह्मांड पर लागू नहीं होता है।

हालाँकि, विरोधाभास के लिए अन्य स्पष्टीकरण संभव हैं। उदाहरण के लिए, हम यह मान सकते हैं कि पदार्थ पूरे ब्रह्मांड को समान रूप से नहीं भरता है, लेकिन इसका घनत्व धीरे-धीरे कम हो जाता है और अंततः, कहीं बहुत दूर कहीं कोई पदार्थ नहीं है। लेकिन ऐसी तस्वीर की कल्पना करने का मतलब बिना पदार्थ के अंतरिक्ष के अस्तित्व की संभावना को स्वीकार करना है, जो आम तौर पर बेतुका है।

हम यह मान सकते हैं कि दूरी का वर्ग बढ़ने की तुलना में सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बल तेजी से कमजोर होता है। लेकिन यह न्यूटन के नियम के अद्भुत सामंजस्य पर सवाल उठाता है। नहीं, और यह स्पष्टीकरण वैज्ञानिकों को संतुष्ट नहीं कर सका। विरोधाभास विरोधाभास ही रहा.

बुध की गति का अवलोकन

एक और तथ्य, सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बल की क्रिया, जिसे न्यूटन के नियम द्वारा समझाया नहीं गया है, लाया गया बुध की गति का अवलोकन- ग्रह के सबसे नजदीक। न्यूटन के नियम का उपयोग करते हुए सटीक गणना से पता चला है कि पेरहेलियन, दीर्घवृत्त का बिंदु जिसके साथ बुध सूर्य के सबसे करीब चलता है, प्रति 100 वर्षों में 531 आर्कसेकंड द्वारा स्थानांतरित होना चाहिए।

और खगोलविदों ने निर्धारित किया है कि यह विस्थापन 573 आर्कसेकंड के बराबर है। यह अतिरिक्त - 42 चाप सेकंड - भी वैज्ञानिकों द्वारा, केवल न्यूटन के नियम से उत्पन्न सूत्रों का उपयोग करके, समझाया नहीं जा सका।

सीलिगर विरोधाभास, बुध के पेरीहेलियन की शिफ्ट, और कई अन्य विरोधाभासी घटनाओं और अस्पष्ट तथ्यों को समझाया अल्बर्ट आइंस्टीन, यदि सर्वकालिक महानतम भौतिक विज्ञानी नहीं तो सबसे महान में से एक। परेशान करने वाली छोटी-छोटी बातों में से एक सवाल यह भी था अलौकिक हवा.

अल्बर्ट माइकलसन के प्रयोग

ऐसा प्रतीत हुआ कि यह प्रश्न सीधे तौर पर गुरुत्वाकर्षण की समस्या से संबंधित नहीं था। वह प्रकाशिकी से, प्रकाश से संबंधित था। अधिक सटीक रूप से, इसकी गति निर्धारित करने के लिए।

प्रकाश की गति सबसे पहले एक डेनिश खगोलशास्त्री ने निर्धारित की थी ओलाफ रोमर, बृहस्पति के उपग्रहों के ग्रहण का अवलोकन करना। यह 1675 में हुआ था।

अमेरिकी भौतिक विज्ञानी अल्बर्ट माइकलसन 18वीं शताब्दी के अंत में, उन्होंने अपने द्वारा डिज़ाइन किए गए उपकरण का उपयोग करके, स्थलीय परिस्थितियों में प्रकाश की गति के निर्धारण की एक श्रृंखला को अंजाम दिया।

1927 में, उन्होंने प्रकाश की गति को 299796 + 4 किमी/सेकेंड का मान दिया - यह उस समय के लिए उत्कृष्ट सटीकता थी। लेकिन बात अलग है. 1880 में, उन्होंने ईथर हवा का पता लगाने का फैसला किया। वह अंततः उसी ईथर के अस्तित्व को स्थापित करना चाहते थे, जिसकी उपस्थिति उन्होंने गुरुत्वाकर्षण संपर्क के संचरण और प्रकाश तरंगों के संचरण दोनों को समझाने की कोशिश की।

माइकलसन संभवतः अपने समय के सबसे उल्लेखनीय प्रयोगवादी थे। उनके पास बेहतरीन उपकरण थे. और वह सफलता के प्रति लगभग आश्वस्त थे।

अनुभव का सार

अनुभवइस तरह इरादा किया गया था. पृथ्वी अपनी कक्षा में लगभग 30 किमी/सेकंड की गति से घूमती है. ईथर के माध्यम से चलता है. इसका मतलब यह है कि पृथ्वी की गति के सापेक्ष रिसीवर के सामने खड़े स्रोत से प्रकाश की गति दूसरी तरफ खड़े स्रोत से अधिक होनी चाहिए। पहले मामले में, आकाशीय हवा की गति को प्रकाश की गति में जोड़ा जाना चाहिए; दूसरे मामले में, प्रकाश की गति इस मात्रा से कम होनी चाहिए।

बेशक, सूर्य के चारों ओर पृथ्वी की परिक्रमा की गति प्रकाश की गति का केवल दस हजारवां हिस्सा है। इतने छोटे शब्द का पता लगाना बहुत मुश्किल है, लेकिन यह अकारण नहीं है कि माइकलसन को सटीकता का राजा कहा जाता था। उन्होंने प्रकाश किरणों की गति में "मायावी" अंतर को पकड़ने के लिए एक चतुर विधि का उपयोग किया।

उन्होंने किरण को दो समान धाराओं में विभाजित किया और उन्हें परस्पर लंबवत दिशाओं में निर्देशित किया: मेरिडियन के साथ और समानांतर में। दर्पणों से परावर्तित होकर किरणें लौट आईं। यदि समानांतर के साथ यात्रा करने वाली किरण ईथर हवा से प्रभावित होती है, तो जब इसे मेरिडियनल बीम में जोड़ा जाता है, तो हस्तक्षेप फ्रिंज दिखाई देंगे, और दो बीम की तरंगें चरण से बाहर हो जाएंगी।

हालाँकि, माइकलसन के लिए दोनों किरणों के पथ को इतनी सटीकता से मापना कठिन था कि वे बिल्कुल समान हों। इसलिए उन्होंने उपकरण बनाया ताकि कोई हस्तक्षेप न हो, और फिर इसे 90 डिग्री घुमाया।

मेरिडियनल किरण अक्षांशीय हो गई और इसके विपरीत। यदि आकाशीय वायु चल रही हो तो नेत्रिका के नीचे काली एवं हल्की धारियाँ दिखाई देनी चाहिए! लेकिन वे वहां नहीं थे. शायद, उपकरण को मोड़ते समय वैज्ञानिक ने उसे हिलाया होगा।

उन्होंने इसे दोपहर के समय स्थापित किया और सुरक्षित किया। आख़िरकार, इस तथ्य के अलावा कि यह एक अक्ष के चारों ओर भी घूमता है। और इसलिए, दिन के अलग-अलग समय पर, अक्षांश किरण आने वाली ईथर हवा के सापेक्ष एक अलग स्थिति रखती है। अब, जब उपकरण पूरी तरह से गतिहीन है, तो कोई भी प्रयोग की सटीकता के बारे में आश्वस्त हो सकता है।

फिर कोई हस्तक्षेप सीमा नहीं थी। प्रयोग कई बार किया गया और माइकलसन और उनके साथ उस समय के सभी भौतिक विज्ञानी आश्चर्यचकित रह गये। कोई आकाशीय हवा का पता नहीं चला! प्रकाश सभी दिशाओं में समान गति से चला गया!

यह तो कोई नहीं समझा सका। माइकलसन ने प्रयोग को बार-बार दोहराया, उपकरण में सुधार किया और अंततः लगभग अविश्वसनीय माप सटीकता हासिल की, जो प्रयोग की सफलता के लिए आवश्यक परिमाण से कहीं अधिक थी। और फिर कुछ नहीं!

अल्बर्ट आइंस्टीन के प्रयोग

अगला बड़ा कदम सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बल का ज्ञानकिया अल्बर्ट आइंस्टीन.
अल्बर्ट आइंस्टीन से एक बार पूछा गया था:

आप सापेक्षता के अपने विशेष सिद्धांत तक कैसे पहुंचे? किन परिस्थितियों में यह शानदार विचार आपके मन में आया? वैज्ञानिक ने उत्तर दिया: "मैंने हमेशा कल्पना की थी कि ऐसा ही होगा।"

शायद वह स्पष्टवादी नहीं होना चाहता था, शायद वह अपने कष्टप्रद वार्ताकार से छुटकारा पाना चाहता था। लेकिन यह कल्पना करना कठिन है कि आइंस्टीन द्वारा खोजी गई समय, स्थान और गति के बीच संबंध की अवधारणा जन्मजात थी।

नहीं, निःसंदेह, सबसे पहले एक अनुमान चमका, बिजली की तरह चमकीला। फिर इसका विकास शुरू हुआ. नहीं, ज्ञात घटनाओं के साथ कोई विरोधाभास नहीं है। और फिर सूत्रों से भरे वे पांच पन्ने सामने आये जो एक भौतिकी पत्रिका में प्रकाशित हुए थे। वे पन्ने जिन्होंने भौतिकी में एक नए युग की शुरुआत की।

अंतरिक्ष में उड़ने वाले एक तारे के जहाज़ की कल्पना करें। आइए हम आपको तुरंत चेतावनी दें: स्टारशिप बहुत अनोखी है, जिसके बारे में आपने विज्ञान कथा कहानियों में कभी नहीं पढ़ा होगा। इसकी लंबाई 300 हजार किलोमीटर है, और इसकी गति, मान लीजिए, 240 हजार किमी/सेकंड है। और यह अंतरिक्ष यान अंतरिक्ष में मध्यवर्ती प्लेटफार्मों में से एक पर रुके बिना उड़ान भरता है। चरम सीमा के वेग से।

इसका एक यात्री घड़ी लेकर स्टारशिप के डेक पर खड़ा है। और आप और मैं, पाठक, एक मंच पर खड़े हैं - इसकी लंबाई स्टारशिप के आकार के अनुरूप होनी चाहिए, यानी 300 हजार किलोमीटर, क्योंकि अन्यथा यह उस पर उतरने में सक्षम नहीं होगा। और हमारे हाथ में एक घड़ी भी है.

हम देखते हैं: उस समय, जब अंतरिक्ष यान की नाक हमारे मंच के पीछे के किनारे पर पहुंची, तो उस पर एक लालटेन चमक उठी, जिससे उसके आसपास का स्थान रोशन हो गया। एक सेकंड बाद, प्रकाश की किरण हमारे मंच के सामने के किनारे तक पहुँची। हमें इसमें कोई संदेह नहीं है, क्योंकि हम प्रकाश की गति जानते हैं, और हम घड़ी पर संबंधित क्षण का सटीक पता लगाने में कामयाब रहे। और स्टारशिप पर...

लेकिन एक तारायान भी प्रकाश पुंज की ओर उड़ रहा था। और हमने निश्चित रूप से देखा कि प्रकाश उस समय उसके पिछले हिस्से को रोशन कर रहा था जब वह मंच के मध्य में कहीं था। हमने निश्चित रूप से देखा कि प्रकाश की किरण जहाज के धनुष से लेकर स्टर्न तक 300 हजार किलोमीटर की यात्रा नहीं करती थी।

लेकिन स्टारशिप के डेक पर मौजूद यात्रियों को किसी और बात का यकीन है। उन्हें विश्वास है कि उनकी किरण ने धनुष से लेकर स्टर्न तक 300 हजार किलोमीटर की पूरी दूरी तय की। आख़िरकार, उन्होंने इस पर पूरा एक सेकंड बिताया। उन्होंने अपनी घड़ी पर भी इसका बिल्कुल सटीक पता लगाया। और यह अन्यथा कैसे हो सकता है: आख़िरकार, प्रकाश की गति स्रोत की गति पर निर्भर नहीं करती...

ऐसा कैसे? हम एक स्थिर मंच से कुछ और देखते हैं, और वे एक स्टारशिप के डेक पर कुछ और देखते हैं? क्या बात क्या बात?

आइंस्टीन का सापेक्षता का सिद्धांत

इसे तुरंत नोट किया जाना चाहिए: आइंस्टीन का सापेक्षता का सिद्धांतपहली नज़र में, यह दुनिया की संरचना के बारे में हमारी स्थापित समझ के बिल्कुल विपरीत है। हम कह सकते हैं कि यह सामान्य ज्ञान के भी विपरीत है, क्योंकि हम इसका प्रतिनिधित्व करने के आदी हैं। विज्ञान के इतिहास में ऐसा एक से अधिक बार हुआ है।

लेकिन पृथ्वी के गोलाकार आकार की खोज भी सामान्य ज्ञान का खंडन करती है। लोग विपरीत दिशा में कैसे रह सकते हैं और खाई में नहीं गिर सकते?

हमारे लिए, पृथ्वी की गोलाकारता एक निस्संदेह तथ्य है, और सामान्य ज्ञान के दृष्टिकोण से, कोई भी अन्य धारणा अर्थहीन और जंगली है। लेकिन अपने समय से पीछे हटकर इस विचार की पहली उपस्थिति की कल्पना करें और यह स्पष्ट हो जाता है कि इसे स्वीकार करना कितना कठिन होगा।

खैर, क्या यह स्वीकार करना आसान होगा कि पृथ्वी गतिहीन नहीं है, बल्कि अपने प्रक्षेप पथ पर तोप के गोले से भी दसियों गुना तेज गति से उड़ती है?

ये सभी सामान्य ज्ञान की विफलताएँ थीं। इसीलिए आधुनिक भौतिकशास्त्री कभी इसका उल्लेख नहीं करते।

आइए अब सापेक्षता के विशेष सिद्धांत पर वापस आएं। दुनिया को इसके बारे में पहली बार 1905 में एक अल्पज्ञात नाम - अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा हस्ताक्षरित एक लेख से पता चला। और उस वक्त उनकी उम्र सिर्फ 26 साल थी.

आइंस्टीन ने इस विरोधाभास से एक बहुत ही सरल और तार्किक धारणा बनाई: मंच पर एक पर्यवेक्षक के दृष्टिकोण से, चलती गाड़ी में आपकी कलाई घड़ी द्वारा मापा गया समय से कम समय गुजरा है। गाड़ी में, स्थिर प्लेटफार्म पर समय की तुलना में समय बीतने की गति धीमी हो गई।

इस धारणा से तार्किक रूप से बिल्कुल आश्चर्यजनक बातें सामने आईं। यह पता चला कि ट्राम पर काम करने जा रहा एक व्यक्ति, उसी रास्ते पर चलने वाले पैदल यात्री की तुलना में, न केवल गति के कारण समय बचाता है, बल्कि उसके लिए समय भी धीमा हो जाता है।

हालाँकि, इस तरह से शाश्वत यौवन को संरक्षित करने का प्रयास न करें: भले ही आप एक गाड़ी चालक बन जाएं और अपने जीवन का एक तिहाई हिस्सा ट्राम पर बिताएं, 30 वर्षों में आपको एक सेकंड के दस लाखवें हिस्से से भी अधिक लाभ नहीं होगा। समय में लाभ को ध्यान देने योग्य बनाने के लिए, आपको प्रकाश की गति के करीब गति से आगे बढ़ने की आवश्यकता है।

इससे पता चलता है कि पिंडों की गति में वृद्धि उनके द्रव्यमान में परिलक्षित होती है। किसी पिंड की गति प्रकाश की गति के जितनी करीब होगी, उसका द्रव्यमान उतना ही अधिक होगा। जब किसी पिंड की गति प्रकाश की गति के बराबर होती है, तो उसका द्रव्यमान अनंत के बराबर होता है, अर्थात यह पृथ्वी, सूर्य, आकाशगंगा, हमारे संपूर्ण ब्रह्मांड के द्रव्यमान से अधिक होता है... यह वह द्रव्यमान है जो हो सकता है इसे एक साधारण कोबलस्टोन में केंद्रित किया जाए, जिससे इसकी गति तेज हो जाए
स्वेता!

यह एक सीमा लगाता है जो किसी भी भौतिक वस्तु को प्रकाश की गति के बराबर गति विकसित करने की अनुमति नहीं देता है। आख़िरकार, जैसे-जैसे द्रव्यमान बढ़ता है, इसे तेज़ करना अधिक कठिन होता जाता है। और किसी अनंत द्रव्यमान को किसी भी बल द्वारा अपने स्थान से नहीं हटाया जा सकता है।

हालाँकि, प्रकृति ने कणों के एक पूरे वर्ग के लिए इस नियम में एक बहुत ही महत्वपूर्ण अपवाद बनाया है। उदाहरण के लिए, फोटॉन के लिए. वे प्रकाश की गति से चल सकते हैं। अधिक सटीक रूप से, वे किसी अन्य गति से नहीं चल सकते। गतिहीन फोटॉन की कल्पना करना अकल्पनीय है।

स्थिर अवस्था में इसका कोई द्रव्यमान नहीं होता। न्यूट्रिनो में भी विश्राम द्रव्यमान नहीं होता है, और वे प्रकाश से आगे निकलने या उसके पीछे पड़े बिना, हमारे ब्रह्मांड में संभव अधिकतम गति से अंतरिक्ष के माध्यम से अनन्त अनियंत्रित उड़ान के लिए अभिशप्त हैं।

क्या यह सच नहीं है कि सापेक्षता के विशेष सिद्धांत का प्रत्येक परिणाम जो हमने सूचीबद्ध किया है वह आश्चर्यजनक और विरोधाभासी है! और प्रत्येक, निस्संदेह, "सामान्य ज्ञान" का खंडन करता है!

लेकिन यहाँ दिलचस्प बात यह है: अपने विशिष्ट रूप में नहीं, बल्कि एक व्यापक दार्शनिक स्थिति के रूप में, इन सभी आश्चर्यजनक परिणामों की भविष्यवाणी द्वंद्वात्मक भौतिकवाद के संस्थापकों द्वारा की गई थी। ये परिणाम क्या दर्शाते हैं? उन कनेक्शनों के बारे में जो किसी गतिशील वस्तु की ऊर्जा और द्रव्यमान, द्रव्यमान और गति, गति और समय, गति और लंबाई को आपस में जोड़ते हैं...

आइंस्टीन की परस्पर निर्भरता की खोज, जैसे सीमेंट (अधिक विवरण:), सुदृढीकरण, या नींव के पत्थरों को एक साथ जोड़कर, उन चीजों और घटनाओं को एक साथ लाया जो पहले एक दूसरे से स्वतंत्र लगती थीं और उस आधार का निर्माण किया, जिस पर विज्ञान के इतिहास में पहली बार , एक सामंजस्यपूर्ण भवन का निर्माण संभव लग रहा था। यह इमारत इस बात का अंदाज़ा देती है कि हमारा ब्रह्मांड कैसे काम करता है।

लेकिन पहले, सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के बारे में कम से कम कुछ शब्द, जो अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा भी बनाया गया था।

यह नाम - सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत - उस सिद्धांत की सामग्री से बिल्कुल मेल नहीं खाता है जिस पर चर्चा की जाएगी। यह अंतरिक्ष और पदार्थ के बीच परस्पर निर्भरता स्थापित करता है। जाहिर तौर पर इसे यही कहना ज्यादा सही होगा अंतरिक्ष-समय सिद्धांत, या गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत.

लेकिन यह नाम आइंस्टीन के सिद्धांत के साथ इस कदर जुड़ गया है कि अब इसे बदलने का सवाल उठाना भी कई वैज्ञानिकों को अशोभनीय लगता है।

सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत ने पदार्थ और उसमें मौजूद समय और स्थान के बीच परस्पर निर्भरता स्थापित की। यह पता चला कि अंतरिक्ष और समय की न केवल पदार्थ से अलग अस्तित्व की कल्पना नहीं की जा सकती है, बल्कि उनके गुण भी उन्हें भरने वाले पदार्थ पर निर्भर करते हैं।

तर्क के लिए प्रारंभिक बिंदु

अत: हम केवल संकेत ही कर सकते हैं प्रस्थान बिंदूऔर कुछ महत्वपूर्ण निष्कर्ष प्रदान करें।

अंतरिक्ष यात्रा की शुरुआत में, एक अप्रत्याशित आपदा ने पुस्तकालय, फिल्म संग्रह और अंतरिक्ष में उड़ान भरने वाले लोगों के दिमाग और स्मृति के अन्य भंडार को नष्ट कर दिया। और सदियों के परिवर्तन में मूल ग्रह की प्रकृति को भुला दिया गया। यहां तक ​​कि सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम को भी भुला दिया गया है, क्योंकि रॉकेट अंतरिक्ष अंतरिक्ष में उड़ता है, जहां इसे लगभग महसूस नहीं किया जाता है।

हालाँकि, जहाज के इंजन बढ़िया काम करते हैं, और बैटरियों में ऊर्जा की आपूर्ति व्यावहारिक रूप से असीमित है। अधिकांश समय जहाज जड़ता से चलता है, और इसके निवासी भारहीनता के आदी हैं। लेकिन कभी-कभी वे इंजन चालू कर देते हैं और जहाज़ की गति धीमी या तेज़ कर देते हैं। जब जेट नोजल रंगहीन लौ के साथ शून्य में धधकते हैं और जहाज त्वरित गति से चलता है, तो निवासियों को लगता है कि उनके शरीर वजनदार हो रहे हैं, वे जहाज के चारों ओर चलने के लिए मजबूर हैं, और गलियारों के साथ उड़ने के लिए नहीं।

और अब उड़ान पूरी होने के करीब है. जहाज तारों में से एक तक उड़ान भरता है और सबसे उपयुक्त ग्रह की कक्षा में गिरता है। अंतरिक्ष यान बाहर जाते हैं, ताजी हरियाली से ढकी मिट्टी पर चलते हैं, लगातार भारीपन की उसी भावना का अनुभव करते हैं, जो उस समय से परिचित है जब जहाज त्वरित गति से आगे बढ़ रहा था।

लेकिन ग्रह समान रूप से चलता है। यह 9.8 मीटर/सेकंड2 के निरंतर त्वरण के साथ उनकी ओर नहीं उड़ सकता! और उनकी पहली धारणा है कि गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र (गुरुत्वाकर्षण बल) और त्वरण एक ही प्रभाव देते हैं, और शायद एक समान प्रकृति रखते हैं।

हमारे पृथ्वीवासी समकालीनों में से कोई भी इतनी लंबी उड़ान पर नहीं था, लेकिन कई लोगों ने अपने शरीर के "भारीपन" और "हल्केपन" की घटना को महसूस किया। यहां तक ​​कि एक साधारण लिफ्ट भी, जब त्वरित गति से चलती है, तो यह एहसास पैदा करती है। नीचे जाते समय, ऊपर जाने पर आपको अचानक वजन कम होने का एहसास होता है, इसके विपरीत, फर्श आपके पैरों पर सामान्य से अधिक बल से दबाव डालता है।

लेकिन एक एहसास से कुछ साबित नहीं होता. आख़िरकार, संवेदनाएँ हमें यह समझाने की कोशिश करती हैं कि सूर्य गतिहीन पृथ्वी के चारों ओर आकाश में घूमता है, कि सभी तारे और ग्रह हमसे समान दूरी पर हैं, आकाश में, आदि।

वैज्ञानिकों ने संवेदनाओं को प्रायोगिक परीक्षण के अधीन किया है। न्यूटन ने दोनों घटनाओं की अजीब पहचान के बारे में भी सोचा। उन्होंने उन्हें संख्यात्मक विशेषताएँ देने का प्रयास किया। गुरुत्वाकर्षण को मापने के बाद, उन्हें विश्वास हो गया कि उनके मूल्य हमेशा एक-दूसरे के बराबर थे।

उन्होंने पायलट प्लांट के पेंडुलम सभी प्रकार की सामग्रियों से बनाए: चांदी, सीसा, कांच, नमक, लकड़ी, पानी, सोना, रेत, गेहूं। नतीजा वही निकला.

तुल्यता सिद्धांतहम जिस बारे में बात कर रहे हैं, वह सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत पर आधारित है, हालांकि सिद्धांत की आधुनिक व्याख्या को अब इस सिद्धांत की आवश्यकता नहीं है। इस सिद्धांत से निकलने वाले गणितीय निष्कर्षों को छोड़कर, आइए सीधे सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के कुछ परिणामों की ओर बढ़ते हैं।

पदार्थ के बड़े द्रव्यमान की उपस्थिति आसपास के स्थान को बहुत प्रभावित करती है। इससे उसमें ऐसे परिवर्तन होते हैं जिन्हें अंतरिक्ष की विविधता के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। ये विषमताएँ किसी भी द्रव्यमान की गति को निर्देशित करती हैं जो स्वयं को आकर्षित करने वाले शरीर के निकट पाते हैं।

आमतौर पर वे इसी उपमा का सहारा लेते हैं। कल्पना करें कि एक कैनवास पृथ्वी की सतह के समानांतर एक फ्रेम पर मजबूती से फैला हुआ है। उस पर भारी वजन रखें. यह हमारा विशाल आकर्षक जनसमूह होगा। निःसंदेह, यह कैनवास को मोड़ देगा और किसी प्रकार के अवसाद में समाप्त हो जाएगा। अब इस कैनवास के साथ गेंद को रोल करें ताकि उसके पथ का हिस्सा आकर्षक द्रव्यमान के बगल में हो। गेंद को कैसे लॉन्च किया जाता है इसके आधार पर, तीन संभावित विकल्प हैं।

1. गेंद कैनवास के विक्षेपण से बने अवसाद से काफी दूर तक उड़ेगी और अपनी गति नहीं बदलेगी।
2. गेंद अवसाद को छूएगी, और इसकी गति की रेखाएं आकर्षक द्रव्यमान की ओर झुकेंगी।
3. गेंद इस छेद में गिरेगी, इससे बाहर नहीं निकल पाएगी और गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान के चारों ओर एक या दो चक्कर लगाएगी।

क्या यह सच नहीं है कि तीसरा विकल्प किसी तारे या ग्रह द्वारा किसी विदेशी पिंड को लापरवाही से उनके आकर्षण क्षेत्र में उड़ने पर कब्जा करने का बहुत खूबसूरती से चित्रण करता है?

और दूसरा मामला संभावित कैप्चर गति से अधिक गति से उड़ रहे किसी पिंड के प्रक्षेप पथ का झुकना है! पहला मामला गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की व्यावहारिक पहुंच से परे उड़ान भरने के समान है। हां, बिल्कुल व्यावहारिक, क्योंकि सैद्धांतिक रूप से गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र असीमित है।

बेशक, यह एक बहुत दूर की सादृश्यता है, मुख्यतः क्योंकि कोई भी वास्तव में हमारे त्रि-आयामी अंतरिक्ष के विक्षेपण की कल्पना नहीं कर सकता है। कोई नहीं जानता कि इस विक्षेपण या वक्रता का भौतिक अर्थ क्या है, जैसा कि वे अक्सर कहते हैं।

सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत से यह निष्कर्ष निकलता है कि कोई भी भौतिक पिंड गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में केवल घुमावदार रेखाओं के साथ ही गति कर सकता है। केवल विशेष, विशेष मामलों में ही वक्र एक सीधी रेखा में परिवर्तित होता है।

प्रकाश की किरण भी इस नियम का पालन करती है। आख़िरकार, इसमें फोटॉन होते हैं जिनका उड़ान में एक निश्चित द्रव्यमान होता है। और गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र उस पर अपना प्रभाव डालता है, ठीक वैसे ही जैसे किसी अणु, क्षुद्रग्रह या ग्रह पर।

एक और महत्वपूर्ण निष्कर्ष यह है कि गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र समय के प्रवाह को भी बदलता है। एक बड़े आकर्षक द्रव्यमान के पास, उसके द्वारा निर्मित मजबूत गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में, समय बीतने की गति उससे दूर की तुलना में धीमी होनी चाहिए।

आप देखिए, सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत विरोधाभासी निष्कर्षों से भरा है जो एक बार फिर "सामान्य ज्ञान" के हमारे विचारों को पलट सकता है!

गुरुत्वाकर्षण पतन

आइए एक अद्भुत घटना के बारे में बात करें जिसमें एक ब्रह्मांडीय चरित्र है - गुरुत्वाकर्षण पतन (विनाशकारी संपीड़न)। यह घटना पदार्थ के विशाल संचय में घटित होती है, जहाँ गुरुत्वाकर्षण बल इतने विशाल परिमाण तक पहुँच जाते हैं कि प्रकृति में विद्यमान कोई भी अन्य शक्तियाँ उनका विरोध नहीं कर सकती हैं।

न्यूटन के प्रसिद्ध सूत्र को याद रखें: गुरुत्वाकर्षण पिंडों के बीच की दूरी का वर्ग जितना छोटा होगा, गुरुत्वाकर्षण बल उतना ही अधिक होगा। इस प्रकार, एक भौतिक संरचना जितनी सघन होती जाती है, उसका आकार उतना ही छोटा होता जाता है, गुरुत्वाकर्षण बल उतनी ही तेजी से बढ़ते हैं, उनका विनाशकारी आलिंगन उतना ही अधिक अपरिहार्य हो जाता है।

एक चालाक तकनीक है जिसके साथ प्रकृति पदार्थ के प्रतीत होने वाले असीमित संपीड़न से लड़ती है। ऐसा करने के लिए, यह सुपरविशाल गुरुत्वाकर्षण बलों की कार्रवाई के क्षेत्र में समय के प्रवाह को रोक देता है, और पदार्थ के बंधे हुए द्रव्यमान हमारे ब्रह्मांड से दूर हो जाते हैं, एक अजीब सुस्त नींद में जमे हुए होते हैं।

अंतरिक्ष में इनमें से पहला "ब्लैक होल" संभवतः पहले ही खोजा जा चुका है। सोवियत वैज्ञानिकों ओ. ख. गुसेनोव और ए. श. नोवरूज़ोवा की धारणा के अनुसार, यह डेल्टा जेमिनी है - एक अदृश्य घटक वाला दोहरा तारा।

गणना के अनुसार, दृश्यमान घटक का द्रव्यमान 1.8 सौर है, और इसका अदृश्य "साथी" दृश्यमान से चार गुना अधिक विशाल होना चाहिए। लेकिन इसका कोई निशान नहीं है: प्रकृति की सबसे अद्भुत रचना, "ब्लैक होल" को देखना असंभव है।

सोवियत वैज्ञानिक प्रोफेसर के.पी. स्टेन्युकोविच, जैसा कि वे कहते हैं, "अपनी कलम की नोक पर," विशुद्ध सैद्धांतिक निर्माणों के माध्यम से, दिखाया कि "जमे हुए पदार्थ" के कण आकार में बहुत विविध हो सकते हैं।

• क्वासर के समान इसकी विशाल संरचनाएँ संभव हैं, जो लगातार उतनी ही ऊर्जा उत्सर्जित करती हैं जितनी हमारी आकाशगंगा के सभी 100 अरब तारे उत्सर्जित करते हैं।
• केवल कुछ सौर द्रव्यमानों के बराबर, बहुत अधिक मामूली क्लंप संभव हैं। दोनों वस्तुएँ सामान्य, असुप्त पदार्थ से स्वयं उत्पन्न हो सकती हैं।
• और एक पूरी तरह से अलग वर्ग की संरचनाएं संभव हैं, जो द्रव्यमान में प्राथमिक कणों के बराबर हैं।

उनके उत्पन्न होने के लिए, जिस पदार्थ ने उन्हें बनाया है, उसे पहले भारी दबाव के अधीन किया जाना चाहिए और श्वार्ज़स्चिल्ड क्षेत्र की सीमा में ले जाया जाना चाहिए - एक ऐसा क्षेत्र जहां बाहरी पर्यवेक्षक के लिए समय पूरी तरह से रुक जाता है। और अगर इसके बाद भी दबाव हटा दिया जाए, तो भी जिन कणों के लिए समय रुक गया है वे हमारे ब्रह्मांड से स्वतंत्र रूप से मौजूद रहेंगे।

प्लैंकोन्स

प्लैंकन कणों का एक पूर्णतया विशेष वर्ग है। के.पी. स्टेन्युकोविच के अनुसार, उनके पास एक बेहद दिलचस्प संपत्ति है: वे पदार्थ को अपरिवर्तित रूप में ले जाते हैं, जिस तरह से यह लाखों और अरबों साल पहले था। प्लैंकऑन के अंदर देखने पर, हम पदार्थ को वैसा ही देख पाएंगे जैसा वह हमारे ब्रह्मांड के जन्म के समय था। सैद्धांतिक गणना के अनुसार, ब्रह्मांड में लगभग 1080 प्लैंकऑन हैं, 10 सेंटीमीटर की भुजा वाले अंतरिक्ष के एक घन में लगभग एक प्लैंकऑन। वैसे, स्टैन्यूकोविच और (उनसे स्वतंत्र रूप से) के साथ, प्लैंकोन्स के बारे में परिकल्पना शिक्षाविद एम.ए. मार्कोव ने सामने रखी थी, केवल मार्कोव ने उन्हें एक अलग नाम दिया था - मैक्सिमन्स।

प्लैंकऑन के विशेष गुणों का उपयोग करके प्राथमिक कणों के कभी-कभी विरोधाभासी परिवर्तनों को समझाने का प्रयास किया जा सकता है। यह ज्ञात है कि जब दो कण टकराते हैं, तो टुकड़े कभी नहीं बनते, बल्कि अन्य प्राथमिक कण उत्पन्न होते हैं। यह वास्तव में आश्चर्यजनक है: सामान्य दुनिया में, फूलदान को तोड़ने पर, हमें कभी भी पूरे कप या रोसेट भी नहीं मिलेंगे। लेकिन मान लीजिए कि प्रत्येक प्राथमिक कण की गहराई में एक प्लैंकन, एक या कई, और कभी-कभी कई प्लैंकन छिपे होते हैं।

कणों की टक्कर के समय, प्लैंकऑन का कसकर बंधा हुआ "बैग" थोड़ा खुल जाता है, कुछ कण उसमें "गिर" जाएंगे, और बदले में जिन्हें हम टकराव के दौरान उत्पन्न हुआ मानते हैं वे "बाहर निकल जाएंगे"। साथ ही, एक विवेकपूर्ण लेखाकार की तरह, प्लैंकन, प्राथमिक कणों की दुनिया में स्वीकृत सभी "संरक्षण के नियमों" को सुनिश्चित करेगा।
खैर, सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के तंत्र का इससे क्या लेना-देना है?

के.पी. स्टेन्युकोविच की परिकल्पना के अनुसार, गुरुत्वाकर्षण के लिए "जिम्मेदार" छोटे कण हैं, तथाकथित ग्रेविटॉन, जो लगातार प्राथमिक कणों द्वारा उत्सर्जित होते हैं। ग्रेविटॉन बाद वाले की तुलना में बहुत छोटे होते हैं जैसे सूर्य की किरण में नृत्य करने वाला धूल का एक कण ग्लोब से छोटा होता है।

गुरुत्वाकर्षण का उत्सर्जन कई कानूनों का पालन करता है। विशेष रूप से, वे अंतरिक्ष के उस क्षेत्र में अधिक आसानी से उड़ते हैं। जिसमें कम गुरुत्वाकर्षण होता है। इसका मतलब यह है कि यदि अंतरिक्ष में दो खगोलीय पिंड हैं, तो दोनों एक दूसरे के विपरीत दिशाओं में मुख्य रूप से "बाहर की ओर" गुरुत्वाकर्षण उत्सर्जित करेंगे। इससे एक आवेग पैदा होता है जिससे शरीर करीब आते हैं और एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं।

7वीं कक्षा के भौतिकी पाठ्यक्रम में, आपने सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण की घटना का अध्ययन किया। यह इस तथ्य में निहित है कि ब्रह्मांड में सभी पिंडों के बीच गुरुत्वाकर्षण बल हैं।

पृथ्वी के चारों ओर चंद्रमा और सूर्य के चारों ओर ग्रहों की गति के अध्ययन के परिणामस्वरूप न्यूटन सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बलों (इन्हें गुरुत्वाकर्षण बल भी कहा जाता है) के अस्तित्व के बारे में निष्कर्ष पर पहुंचे।

न्यूटन की योग्यता न केवल पिंडों के पारस्परिक आकर्षण के बारे में उनके शानदार अनुमान में निहित है, बल्कि इस तथ्य में भी है कि वह उनकी परस्पर क्रिया के नियम, यानी दो पिंडों के बीच गुरुत्वाकर्षण बल की गणना के लिए एक सूत्र खोजने में सक्षम थे।

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम कहता है:

• कोई भी दो पिंड एक-दूसरे को उस बल से आकर्षित करते हैं जो उनमें से प्रत्येक के द्रव्यमान के सीधे आनुपातिक और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

जहाँ F, m 1 और m 2 द्रव्यमान वाले पिंडों के बीच गुरुत्वाकर्षण आकर्षण वेक्टर का परिमाण है, g पिंडों (उनके केंद्रों) के बीच की दूरी है; G वह गुणांक है, जिसे कहा जाता है गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक.

यदि एम 1 = एम 2 = 1 किग्रा और जी = 1 मीटर, तो, जैसा कि सूत्र से देखा जा सकता है, गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक जी संख्यात्मक रूप से बल एफ के बराबर है। दूसरे शब्दों में, गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक संख्यात्मक रूप से बल के बराबर है 1 मीटर की दूरी पर स्थित 1 किलोग्राम वजन वाले दो पिंडों के आकर्षण का F। माप यह दर्शाते हैं

जी = 6.67 10 -11 एनएम 2/किलो 2।

तीन मामलों में सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बल की गणना करते समय सूत्र सटीक परिणाम देता है: 1) यदि पिंडों का आकार उनके बीच की दूरी की तुलना में नगण्य है (चित्र 32, ए); 2) यदि दोनों पिंड सजातीय हैं और उनका आकार गोलाकार है (चित्र 32, बी); 3) यदि परस्पर क्रिया करने वाले पिंडों में से एक एक गेंद है, जिसका आयाम और द्रव्यमान इस गेंद की सतह पर या उसके निकट स्थित दूसरे पिंड (किसी भी आकार के) की तुलना में काफी अधिक है (चित्र 32, सी)।

चावल। 32. सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम की प्रयोज्यता की सीमा को परिभाषित करने वाली स्थितियाँ

विचार किए गए मामलों में से तीसरा, दिए गए सूत्र का उपयोग करके, उस पर स्थित किसी भी पिंड के पृथ्वी के आकर्षण बल की गणना करने का आधार है। इस मामले में, पृथ्वी की त्रिज्या को पिंडों के बीच की दूरी के रूप में लिया जाना चाहिए, क्योंकि इसकी सतह पर या इसके निकट स्थित सभी पिंडों का आकार पृथ्वी की त्रिज्या की तुलना में नगण्य है।

न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार, एक शाखा पर लटका हुआ या मुक्त गिरावट के त्वरण के साथ उससे गिरने वाला सेब पृथ्वी को उसी परिमाण के बल से अपनी ओर आकर्षित करता है जिसके साथ पृथ्वी उसे आकर्षित करती है। लेकिन सेब के प्रति उसके आकर्षण बल के कारण उत्पन्न पृथ्वी का त्वरण शून्य के करीब है, क्योंकि पृथ्वी का द्रव्यमान सेब के द्रव्यमान से असंगत रूप से अधिक है।

प्रशन

1. सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण किसे कहते थे?
2. सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण की शक्तियों का दूसरा नाम क्या है?
3. सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम की खोज किसने और किस सदी में की?
4. सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम प्रतिपादित करें। इस नियम को व्यक्त करने वाला एक सूत्र लिखिए।
5. गुरुत्वाकर्षण बलों की गणना के लिए सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम किन मामलों में लागू किया जाना चाहिए?
6. क्या पृथ्वी एक शाखा पर लटके सेब की ओर आकर्षित होती है?

व्यायाम 15

1. गुरुत्वाकर्षण की अभिव्यक्ति के उदाहरण दीजिए।
2. अंतरिक्ष स्टेशन पृथ्वी से चंद्रमा तक उड़ान भरता है। इस मामले में पृथ्वी के प्रति उसके आकर्षण बल के वेक्टर का मापांक कैसे बदलता है; चांद पर? क्या स्टेशन पृथ्वी और चंद्रमा की ओर समान या भिन्न परिमाण वाले बलों से आकर्षित होता है जब यह उनके बीच में होता है? यदि बल अलग-अलग हैं, तो कौन सा अधिक है और कितनी बार? सभी उत्तरों का औचित्य सिद्ध करें. (यह ज्ञात है कि पृथ्वी का द्रव्यमान चंद्रमा के द्रव्यमान का लगभग 81 गुना है।)
3. यह ज्ञात है कि सूर्य का द्रव्यमान पृथ्वी के द्रव्यमान से 330,000 गुना अधिक है। क्या यह सच है कि सूर्य पृथ्वी को पृथ्वी द्वारा सूर्य को आकर्षित करने की तुलना में 330,000 गुना अधिक तीव्रता से आकर्षित करता है? अपना जवाब समझाएं।
4. लड़के द्वारा फेंकी गई गेंद कुछ देर तक ऊपर की ओर घूमती रही. साथ ही इसकी गति लगातार कम होती गई जब तक कि यह शून्य के बराबर नहीं हो गई। फिर गेंद बढ़ती गति के साथ नीचे गिरने लगी. स्पष्ट करें: क) क्या ऊपर की ओर गति के दौरान पृथ्वी की ओर गुरुत्वाकर्षण बल ने गेंद पर कार्य किया; नीचे; ख) ऊपर जाने पर गेंद की गति में कमी किस कारण से हुई; नीचे जाने पर इसकी गति बढ़ जाती है; ग) क्यों, जब गेंद ऊपर जाती थी तो उसकी गति कम हो जाती थी और जब वह नीचे जाती थी तो उसकी गति बढ़ जाती थी।
5. क्या पृथ्वी पर खड़ा व्यक्ति चंद्रमा की ओर आकर्षित होता है? यदि हां, तो वह किसकी ओर अधिक आकर्षित है - चंद्रमा या पृथ्वी? क्या चंद्रमा इस व्यक्ति की ओर आकर्षित है? अपने उत्तरों का औचित्य सिद्ध करें.

अपने ढलते वर्षों में उन्होंने बताया कि उन्होंने कैसे खोज की सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम.

कब युवा इसहाक बगीचे में सेब के पेड़ों के बीच टहल रहा था अपने माता-पिता की संपत्ति पर, उसने दिन के आकाश में चाँद देखा। और उसके बगल में एक सेब शाखा से टूटकर जमीन पर गिर गया।

चूँकि न्यूटन उसी समय गति के नियमों पर काम कर रहे थे, उन्हें पहले से ही पता था कि सेब पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के प्रभाव में गिरा है। और वह जानता था कि चंद्रमा सिर्फ आकाश में नहीं है, बल्कि कक्षा में पृथ्वी के चारों ओर घूमता है, और इसलिए, यह किसी प्रकार के बल से प्रभावित होता है जो इसे कक्षा से बाहर निकलने और बाहरी दिशा में एक सीधी रेखा में उड़ने से रोकता है। अंतरिक्ष। यहीं से उनके दिमाग में यह विचार आया कि शायद यही बल सेब को जमीन पर गिरा देता है और चंद्रमा पृथ्वी की कक्षा में ही रह जाता है।

न्यूटन से पहले, वैज्ञानिकों का मानना ​​था कि गुरुत्वाकर्षण दो प्रकार के होते हैं: स्थलीय गुरुत्वाकर्षण (पृथ्वी पर कार्य करना) और आकाशीय गुरुत्वाकर्षण (आकाश में कार्य करना)। यह विचार उस समय के लोगों के मन में मजबूती से बैठा हुआ था।

न्यूटन की अंतर्दृष्टि यह थी कि उन्होंने इन दो प्रकार के गुरुत्वाकर्षण को अपने दिमाग में संयोजित किया। इस ऐतिहासिक क्षण से, पृथ्वी और शेष ब्रह्मांड का कृत्रिम और गलत अलगाव समाप्त हो गया।

इस प्रकार सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम की खोज हुई, जो प्रकृति के सार्वभौमिक नियमों में से एक है। कानून के अनुसार, सभी भौतिक पिंड एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं, और गुरुत्वाकर्षण बल का परिमाण पिंडों के रासायनिक और भौतिक गुणों, उनकी गति की स्थिति, पर्यावरण के गुणों पर जहां पिंड स्थित हैं, निर्भर नहीं करता है। . पृथ्वी पर गुरुत्वाकर्षण, सबसे पहले, गुरुत्वाकर्षण के अस्तित्व में प्रकट होता है, जो पृथ्वी द्वारा किसी भौतिक पिंड के आकर्षण का परिणाम है। इससे जुड़ा शब्द "गुरुत्वाकर्षण" (लैटिन ग्रेविटास से - भारीपन) , शब्द "गुरुत्वाकर्षण" के बराबर।

गुरुत्वाकर्षण का नियम कहता है कि दूरी R द्वारा अलग किए गए द्रव्यमान m1 और m2 के दो भौतिक बिंदुओं के बीच गुरुत्वाकर्षण आकर्षण बल, दोनों द्रव्यमानों के समानुपाती होता है और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

गुरुत्वाकर्षण के सार्वभौमिक बल का विचार न्यूटन से पहले भी बार-बार व्यक्त किया गया था। पहले, ह्यूजेन्स, रोबरवाल, डेसकार्टेस, बोरेली, केप्लर, गैसेंडी, एपिकुरस और अन्य ने इसके बारे में सोचा था।

केप्लर की धारणा के अनुसार, गुरुत्वाकर्षण सूर्य से दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होता है और केवल क्रांतिवृत्त तल में ही विस्तारित होता है; डेसकार्टेस ने इसे ईथर में होने वाले भंवरों का परिणाम माना।

हालाँकि, दूरी पर सही निर्भरता के साथ अनुमान थे, लेकिन न्यूटन से पहले कोई भी स्पष्ट रूप से और गणितीय रूप से गुरुत्वाकर्षण के नियम (दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती बल) और ग्रहों की गति के नियम (केप्लर के) को जोड़ने में सक्षम नहीं था। कानून)।

उनके मुख्य कार्य में "प्राकृतिक दर्शन के गणितीय सिद्धांत" (1687) आइजैक न्यूटन ने उस समय ज्ञात केपलर के अनुभवजन्य नियमों के आधार पर गुरुत्वाकर्षण का नियम निकाला।
उन्होंने दिखाया कि:

• • ग्रहों की देखी गई चालें एक केंद्रीय बल की उपस्थिति का संकेत देती हैं;
  • इसके विपरीत, आकर्षण का केंद्रीय बल अण्डाकार (या अतिशयोक्तिपूर्ण) कक्षाओं की ओर ले जाता है।

अपने पूर्ववर्तियों की परिकल्पनाओं के विपरीत, न्यूटन के सिद्धांत में कई महत्वपूर्ण अंतर थे। सर आइजैक ने न केवल सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम का अनुमानित सूत्र प्रकाशित किया, बल्कि वास्तव में एक संपूर्ण गणितीय मॉडल भी प्रस्तावित किया:

• • गुरुत्वाकर्षण का नियम;
  • गति का नियम (न्यूटन का दूसरा नियम);
  • गणितीय अनुसंधान (गणितीय विश्लेषण) के लिए तरीकों की प्रणाली।

कुल मिलाकर, यह त्रय आकाशीय पिंडों की सबसे जटिल गतिविधियों के संपूर्ण अध्ययन के लिए पर्याप्त है, जिससे आकाशीय यांत्रिकी की नींव तैयार होती है।

लेकिन आइजैक न्यूटन ने गुरुत्वाकर्षण की प्रकृति के प्रश्न को खुला छोड़ दिया। अंतरिक्ष में गुरुत्वाकर्षण के तात्कालिक प्रसार के बारे में धारणा (यानी, यह धारणा कि पिंडों की स्थिति में बदलाव के साथ उनके बीच गुरुत्वाकर्षण बल तुरंत बदल जाता है), जो कि गुरुत्वाकर्षण की प्रकृति से निकटता से संबंधित है, को भी समझाया नहीं गया था। न्यूटन के बाद दो सौ से अधिक वर्षों तक, भौतिकविदों ने न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत को बेहतर बनाने के लिए विभिन्न तरीके प्रस्तावित किए। केवल 1915 में इन प्रयासों को सृजन द्वारा सफलता का ताज पहनाया गया आइंस्टीन का सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत जिसमें इन सभी कठिनाइयों को दूर किया गया।