Тяготение

У истоков физики стоял Г. Галилей. До него вместо науки были умозрительные рассуждения, неколебимая вера в авторитет Аристотеля — древнегреческого ученого IV в. до н. э., отдельные наблюдения. Не было главного — единого метода, общего подхода к исследованию природы. Галилей впервые провозгласил опыт главным источником познания, утвердил эксперимент в качестве основного критерия истинности любой научной теории.

Галилей открыл законы свободного падения тел, опровергнув аристотелевское учение о свободном падении. Аристотель считал, что при падении тяжелые тела движутся со скоростью, пропорциональной их весу. Видимо, он пришел к такому заключению на основе наблюдений: ведь, действительно, лист бумаги медленно опускается на Землю, а камень летит прямо вниз.

Аристотель ошибся, так как не учел сопротивления воздуха. А Галилей доказал: все тела у поверхности Земли в пустоте приобретают одно и то же ускорение.

Такой же вывод сделал при анализе своих экспериментов и И. Ньютон. Он установил, использовав для опыта определенный набор веществ, что золото, свинец, стекло, песок, соль, вода, дерево, пшеница в безвоздушном пространстве движутся с одним и тем же ускорением.

Сегодня мы говорим об этом замечательном свойстве тяготения (гравитации) как о равенстве инертной и тяжелой масс; факт этого равенства положен в основу общей теории относительности. В настоящее время равенство инертной и тяжелой масс экспериментально проверено с относительной точностью 10^-12.

Ньютон предположил, что все без исключения тела во Вселенной заставляет притягиваться друг к другу одна единая по природе сила. Он поставил целью открыть закон, по которому действует эта сила всемирного тяготения. Сделать это было не просто, поскольку очень многое было еще неизвестно науке того времени. Установив, что все тела приобретают на поверхности Земли одно и то же ускорение, Ньютон не мог знать о том, что это ускорение меняется при удалении от поверхности Земли (тогда подобные эксперименты не могли быть проведены). Он не знал также, что различные предметы на Земле тоже притягиваются друг к другу (эксперименты, доказывающие это, были выполнены более чем через 100 лет). Однако Ньютону были известны эмпирически выведенные в начале XVII в. немецким астрономом И. Кеплером законы движения планет, из которых следовал вывод, что сила тяготения должна зависеть от расстояния между телами.

Открытый Ньютоном закон всемирного тяготения гласит, что две любые материальные частицы с массами m₁ и m₂ притягиваются по направлению друг к другу с силой F, прямо пропорциональной произведению масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния г между ними:

F=G(m₁•m₂/r²).

(здесь G — гравитационная постоянная, равная, по современным данным, 6,673•10^-11 Н•м²•кг^-2).

На основе закона всемирного тяготения Ньютон дал математический вывод известных законов Кеплера о движении планет, объяснил природу морских приливов и многие другие явления.

Ньютон настолько опередил свой век, что многие высказанные им предположения находят научное объяснение лишь в наше время.

Наука продолжает исследования природы тяготения.

Установлено, что тяготение — самое универсальное и наислабейшее из фундаментальных взаимодействий (см. Единство сил природы). Закон всемирного тяготения управляет движением галактик так же, как искусственных спутников.

Известно, что свет теряет или приобретает энергию, пролетая через гравитационное поле (поле тяготения), и что свет искривляет свой путь в гравитационном поле.

Ученые уверены, что тяготение очень тесно связано с фундаментальным свойством вещества — инерцией — и что оно управляет законами эволюции Вселенной. На основе общей теории относительности вносятся поправки к закону Ньютона.

Ученые предполагают, что гравитация может быть причиной появления таких удивительных объектов, как «черные дыры».

Итак, хотя о тяготении уже много известно, необходимо дальнейшее его изучение.