Гравітаційна стала показує ту силу з якою. Фізики уточнили значення гравітаційної постійної вчетверо

Правило «Гравітаційна гірка» Ми вже домовилися: є думка; думка є Сила; рух Сили – хвиля. Тому бойова взаємодія по суті не відрізняється від прання білизни. В обох випадках має місце хвильовий процес. Вам треба засвоїти, що хвильовий процес життя

(Gravitational constant – size not a constant)

Частина 1

Рис.1

У фізиці є лише одна константа, що з гравітацією – це гравітаційна стала (G). Ця постійна отримана експериментально і немає зв'язку з іншими постійними. У фізиці вона вважається фундаментальною.

Цій константі буде присвячено кілька статей, де я постараюся показати неспроможність її сталості та відсутність фундаменту під нею. Точніше сказати фундамент під нею є, але дещо інший.

Яке значення постійної гравітації та чому її так ретельно вимірюють? Щоб розібратися, необхідно знову повернутися до закону всесвітнього тяжіння. Чому фізики ухвалили цей закон, мало того, вони почали називати його «найбільшим узагальненням, досягнутим людським розумом». Його формулювання просте: два тіла діють один на одного з силою, яка обернено пропорційна квадрату відстані між ними і прямо пропорційна добутку їх мас.

G- гравітаційна постійна

З цієї простої формули випливає безліч вельми нетривіальних висновків, але немає відповіді на основні питання: яким чином і за рахунок чого діє сила тяжіння?

Цей закон нічого не говорить про механізм виникнення сили тяжіння, проте ним користуються досі і, очевидно, користуватимуться ще не одне століття.

Одні вчені його охаюють, інші обожнюють. І ті та інші без нього не обходяться, т.к. краще нічого не вигадали і не відкрили. Практики, освоєння Космосу, знаючи недосконалість цього закону, використовують поправочні таблиці, які поповнюються новими даними після кожного запуску космічних апаратів.

Теоретики намагаються виправити цей закон шляхом введення поправок, додаткових коефіцієнтів, шукають доказу факту існування помилки у розмірності гравітаційної константи G, але нічого не приживається, а формула Ньютона залишається в початковому вигляді.

Враховуючи те різноманіття неоднозначностей, неточностей при розрахунках за цією формулою, її все ж таки потрібно виправляти.

Широко відомий вислів Ньютона: "Gravity is Universal", тобто тяжіння всесвітньо. Цей закон описує гравітаційне взаємодія між двома тілами, де вони перебували у Всесвіті; у цьому вважається суть його універсалізму. Гравітаційна стала G, що входить в рівняння, розглядається як універсальна константа природи.

Константа G дозволяє проводити задовільні розрахунки в земних умовах, за логікою, вона і повинна відповідати за енергетичну взаємодію, але взяти з константи.

Цікавою є думка вченого (Костюшка В.Є), який ставив реальні дослідидля розуміння та розкриття законів природи, фраза: «У природи немає ні фізичних законів, ні фізичних констант із вигаданими людиною розмірностями». «У випадку з гравітаційною константою у науці утвердилася думка, що ця величина знайдена та чисельно оцінена. Однак досі не встановлений її конкретний фізичний зміст і це, перш за все, тому, що насправді внаслідок некоректних дій, а точніше грубих помилок, була отримана нічого не значуща і абсолютно безглузда величина з абсурдною розмірністю».

Я б не хотів ставити себе в позу такої категоричності, але треба нарешті зрозуміти зміст цієї постійної.

В даний час значення гравітаційної постійної затверджено комітетом з фундаментальних фізичних константів: G=6,67408·10 -11 м³/(кг·с²) [КОДАТА 2014] . Незважаючи на те, що цю константу ретельно вимірюють, вона не відповідає вимогам науки. Вся справа в тому, що немає точного стикування результатів між аналогічними вимірами, що проводяться у різних лабораторіях світу.

Як зазначають Мельников та Пронін: «Історично гравітація стала першою предметом наукових досліджень. Хоча минуло вже понад 300 років з моменту появи закону тяжіння, яким ми зобов'язані Ньютону, константа гравітаційної взаємодії залишається найменш точно виміряною порівняно з іншими» .

Крім того, залишається відкритим головне питанняпро саму природу гравітації та її сутність. Як відомо, сам закон всесвітнього тяжіння Ньютона перевірений набагато з більшою точністю, ніж точність константи G. Основне обмеження на точне визначення гравітаційних сил накладає гравітаційна константа, звідси до неї така пильна увага.

Одна справа приділяти увагу, і зовсім інша – точність збігу результатів при вимірі G. У двох найточніших вимірах помилка може досягати близько 1/10000. Але коли виміри проводилися в різних точкахпланети, то значення могли перевищувати експериментальну помилку на порядок і більше!

Що ж це за постійна, коли такий величезний розкид показань під час її вимірів? А може, це зовсім не постійна, а вимір якихось абстрактних параметрів. Чи на виміри накладаються перешкоди, невідомі дослідникам? Ось тут з'являється новий ґрунт для різних гіпотез. Одні вчені посилаються на магнітне поле Землі: «Взаємовплив гравітаційного та магнітного полів Землі призводить до того, що земне тяжіння буде сильнішим у тих місцях, де сильніше магнітне поле» . Послідовники Дірака стверджують, що гравітаційна стала змінюється з часом і т.д.

Одні питання знімають через недоведеність, інші з'являються і це закономірний процес. Але таке неподобство не може продовжуватись нескінченно, сподіваюся, моє дослідження допоможе встановити напрямок до істини.

Першим, кому приписують першість експерименту у вимірі постійної гравітації, був англійський хімік Генрі Кавендіш, який у 1798 році поставив за мету визначити щільність Землі. Для такого тонкого експерименту їм були використані крутильні ваги, винайдені Дж. Мічеллом (зараз є експонатом у національному музеїВеликобританії). Кавендіш порівнював маятникові коливання пробного тіла під дією тяжіння куль відомої маси в полі тяжіння Землі.

Експериментальні дані, як виявилося згодом, стали в нагоді для визначення G. Отриманий Кавендішем результат - феноменальний, відрізнявся всього на 1% від прийнятого сьогодні. Слід зазначити яке це було велике досягнення у його епоху. За два з лишком століття наука експерименту просунулась лише на 1%? Це неймовірно, але факт. До того ж, якщо врахувати флуктуації і неможливість їх подолати, значення G присвоюється штучно, то виходить, що ми взагалі не просунулися точно вимірів з часів Кавендіша!

Так! Нікуди ми не просунулися, наука перебуває у прострації – не розуміючи гравітації!

Чому наука за три з лишком століття мало просунулося точно виміру цієї константи? Може вся справа в інструменті, використаному Кавендішем. Крутильна вага - винахід 16 століття, залишилися на озброєнні вчених і донині. Звичайно, це вже не ті крутильні ваги, подивіться на фотографію, рис. 1. Незважаючи на навороти сучасної механіки та електроніки, плюс вакуум, стабілізація температури, результат практично не зрушив з місця. Очевидно, тут щось не так.

Наші предки та сучасники робили різні спроби вимірювань G у різних географічних широтах та у найнеймовірніших місцях: глибоких шахтах, крижаних печерах, свердловинах, на телевежах. Було вдосконалено конструкції крутильних ваг. Нові виміри з метою уточнення гравітаційної постійної повторювалися і повірялися. Ключовий експеримент був поставлений у Лос-Аламосі в 1982 році Г. Лютером (G. Luther) і У. Таулером (W. Towler). Їхня установка нагадувала крутильні ваги Кавендіша, з кулями з вольфраму. Результат цих вимірювань 6,6726(50)?10 -11 m 3 kg -1 s -2 (тобто 6,6726±0,0005), був покладений в основу, рекомендованих комітетом даних для науки та техніки (CODATA) значень у 1986-му році.

Все було спокійно до 1995 року, коли група фізиків у німецькій лабораторії PTB у Брауншвейзі, використовуючи модифіковану установку (ваги плавали на поверхні ртуті, з кулями великої маси), отримали значення G на (0.6±0,008)% більше загальноприйнятих. В результаті в 1998 похибка вимірювання G була збільшена майже на порядок.

В даний час активно обговорюються експерименти щодо перевірки закону всесвітнього тяжіння, засновані на атомній інтерферометрії, для вимірювання мікроскопічних пробних мас та чергового тестування ньютоновського закону тяжіння в мікросвіті.

Були спроби застосування інших способів виміру G, але кореляція між вимірами практично не змінюється. Цей феномен сьогодні називають порушенням закону обернених квадратів або «п'ятою силою». До п'ятої сили тепер відносять деякі частинки (поля) Хіггса – частки Бога.

Здається, божественну частку вдалося зафіксувати, а точніше сказати, обчислити, так сенсаційно піднесли Світу звістку фізики, які брали участь в експерименті на Великому адронному колайдері (БАК) (LHC).

На бозон Хіггса сподівайся, але сам не лишай!

То що ж це за таємнича постійна, яка гуляє сама собою, а без неї нікуди?

Читаємо продовження статті

Qing Li та ін. / Nature

Фізики з Китаю та Росії зменшили похибку гравітаційної постійної вчетверо - до 11,6 частин на мільйон, поставивши дві серії принципово різних дослідів та зменшивши до мінімуму систематичні похибки, що спотворюють результати. Стаття опублікована в Nature.

Вперше гравітаційну постійну G, що входить до закону всесвітнього тяжіння Ньютона, виміряв у 1798 році британський фізик-експериментатор Генрі Кавендіш. Для цього вчений використовував крутильні ваги, збудовані священиком Джоном Мічеллом. Найпростіші крутильні ваги, конструкція яких була придумана в 1777 Шарлем Кулоном, складаються з вертикальної нитки, на якій підвішено легке коромисло з двома вантажами на кінцях. Якщо піднести до вантажів два масивні тіла, під дією сили тяжіння коромисло почне повертатися; вимірюючи кут повороту і пов'язуючи його з масою тіл, пружними властивостями нитки та розмірами установки, можна обчислити значення постійної гравітаційної. Докладніше з механікою крутильних ваг можна розібратися, вирішуючи відповідне завдання.

Отримане Кавендішем значення для постійної становило G= 6,754×10 −11 ньютонів на квадратний метр на кілограм, а відносна похибка досвіду не перевищувала одного відсотка.

Модель крутильної ваги, за допомогою якої Генрі Кавендіш вперше виміряв гравітаційне тяжіння між лабораторними тілами.

Science Museum / Science & Society Picture Library

З того часу вчені поставили понад двісті експериментів щодо вимірювання гравітаційної постійної, проте так і не змогли суттєво покращити їхню точність. В даний час значення постійної, прийняте Комітетом даних для науки і техніки (CODATA) і розраховане за результатами 14 найбільш точних експериментів останніх 40 років, становить G= 6,67408(31)×10 −11 ньютонів на квадратний метр на кілограм (у дужках зазначена похибка останніх цифр мантиси). Іншими словами, її відносна похибкаприблизно дорівнює 47 частин на мільйон, що в сто разів менше, ніж похибка досвіду Кавендиша і багато порядків більше, ніж похибка інших фундаментальних констант. Наприклад, помилка вимірювання постійної Планки не перевищує 13 частин на мільярд, постійної Больцмана та елементарного заряду - 6 частин на мільярд, швидкості світла - 4 частин на мільярд. У той же час, фізикам дуже важливо знати точне значення постійної Gоскільки воно відіграє ключову роль у космології, астрофізиці, геофізиці і навіть у фізиці частинок. З іншого боку, висока похибка постійної заважає перевизначити значення інших фізичних величин.

Швидше за все, низька точність постійної Gпов'язана зі слабкістю сил гравітаційного тяжіння, що виникають у наземних експериментах, - це заважає точно виміряти сили і призводить до великих систематичних похибок, обумовлених конструкцією установок. Зокрема, заявлена ​​похибка деяких експериментів, використаних при розрахунку значення CODATA, не перевищувала 14 частин на мільйон, проте різниця між їхніми результатами сягала 550 частин на мільйон. Нині немає теорії, яка б пояснити такий великий розкид результатів. Швидше за все, річ у тому, що в деяких експериментах вчені упускали з уваги якісь фактори, які спотворювали значення постійної. Тому все, що залишається фізикам-експериментаторам – зменшувати систематичні похибки, мінімізуючи зовнішні впливи, та повторювати вимірювання на установках із принципово різною конструкцією.

Саме таку роботу провела група вчених під керівництвом Цзюнь Ло (Jun luo) з Університету науки та технологій Центрального Китаю за участю Вадима Мілюкова з ДАІШ МДУ.

Для зменшення похибки дослідники повторювали досліди на кількох установках з принципово різною конструкцією та різними значеннямипараметрів. На установках першого типу стала вимірювана за допомогою методу TOS (time-of-swing), в якому величина Gвизначається за частотою коливань крутильних ваг. Щоб підвищити точність, частота вимірюється для різних конфігурацій: у «ближньої» зміни зовнішні маси перебувають поблизу рівноважного становища терезів (ця конфігурація представлена ​​малюнку), а «дальньої» - перпендикулярно рівноважному становищу. Через війну частоти коливань у «дальшої» конфігурації виявляється трохи менше, ніж у «ближньої» конфігурації, і це дозволяє уточнити значення G.

З іншого боку, установки другого типу покладалися на метод AAF (angular-acceleration-feedback) - у цьому методі коромисло крутильних ваг і зовнішні маси обертаються незалежно, а їхнє кутове прискорення вимірюється за допомогою системи керування із зворотним зв'язком, яка підтримує нитку незакрученої. Це дозволяє позбавитися систематичних помилок, пов'язаних з неоднорідністю нитки і невизначеністю її пружних властивостей.

Схема експериментальних установок з вимірювання постійної гравітаційної: метод TOS (a) і AAF (b)

Qing Li та ін. / Nature

Фотографії експериментальних установок із вимірювання гравітаційної постійної: метод TOS (a–c) та AAF (d–f)

Qing Li та ін. / Nature

Крім того, фізики намагалися до мінімуму скоротити можливі систематичні помилки. По-перше, вони перевірили, що гравітуючі тіла, що беруть участь у дослідах, дійсно однорідні та близькі до сферичної форми - побудували просторовий розподіл щільності тіл за допомогою електронного скануючого мікроскопа , а також виміряли відстань між геометричним центром і центром мас двома незалежними методами. В результаті вчені переконалися, що коливання густини не перевищують 0,5 частини на мільйон, а ексцентриситет - однієї частини на мільйон. Крім того, дослідники повертали сфери на випадковий кут перед кожним досвідом, щоб компенсувати їх неідеальності.

По-друге, фізики врахували, що магнітний демпфер, який використовується для придушення нульових мод коливань нитки, може робити внесок у вимір постійної G, а потім змінили його конструкцію таким чином, щоб цей внесок не перевищував кількох частин на мільйон.

По-третє, вчені покрили поверхню мас тонким шаром золотої фольги, щоб позбавитися електростатичних ефектів, і перерахували момент інерції крутильних ваг з урахуванням фольги. Відслідковуючи електростатичні потенціали частин установки під час досвіду, фізики підтвердили, що електричні заряди впливають результати вимірів.

По-четверте, дослідники врахували, що у методі AAF кручення відбувається у повітрі, і скоригували рух коромисла з урахуванням опору повітря. У методі TOS всі частини установки перебували у вакуумній камері, тому подібних ефектів можна було не враховувати.

По-п'яте, експериментатори підтримували температуру постійної установки протягом досвіду (коливання не перевищували 0,1 градуса Цельсія), а також безперервно вимірювали температуру нитки і коригували дані з урахуванням ледь помітних змін її пружних властивостей.

Нарешті, вчені врахували, що металеве покриття сфер дозволяє їм взаємодіяти з магнітним полемЗемлі і оцінили величину цього ефекту. В ході експерименту вчені кожну секунду зчитували всі дані, включаючи кут повороту нитки, температуру, коливання щільності повітря та сейсмічні обурення, а потім будували повну картину та розраховували на її підставі значення постійної G.

Кожен із дослідів вчені повторювали багато разів і усереднювали результати, а потім змінювали параметри установки та розпочинали цикл спочатку. Зокрема, досліди з використанням методу TOS дослідники провели для чотирьох кварцових ниток різного діаметра, а в трьох експериментах зі схемою AAF вчені змінювали частоту сигналу, що модулює. На перевірку кожного із значень фізикам знадобилося близько року, а сумарно експеримент тривав понад три роки.

(a) Залежність від часу періоду коливань крутильних ваг у методі TOS; бузкові точки відповідають «ближньої» конфігурації, сині – «дальшою». (b) Середні значення гравітаційної постійної для різних установок TOS

Для пояснення еволюції Всесвіту, що спостерігається, в рамках існуючих теорій, доводиться припустити, що одні фундаментальні постійні більш постійні, ніж інші

У ряді фундаментальних фізичних констант - швидкість світла, Постійна Планка, заряд і маса електрона - гравітаційна стала стоїть якось особняком. Навіть історія її виміру викладена у знаменитих енциклопедіях Britannica і Larousse, не кажучи вже про «Фізичну енциклопедію», з помилками. З відповідних статей у них читач дізнається, що її чисельне значення вперше визначив у прецизійних експериментах 1797-1798 років знаменитий англійський фізик та хімік Генрі Кавендіш (Henry Cavendish, 1731-1810), герцог Девонширський. Насправді Кавендіш вимірював середню щільність Землі (його дані, до речі, лише на піввідсотка відрізняються від результатів сучасних досліджень). Маючи в своєму розпорядженні інформацію про щільність Землі, ми легко можемо обчислити її масу, а знаючи масу, визначити гравітаційну постійну.

Інтрига полягає в тому, що в часи Кавендіша поняття гравітаційної постійної ще не існувало, і закон всесвітнього тяжіння не було прийнято записувати у звичному для нас вигляді. Нагадаємо, що сила тяжіння пропорційна добутку мас тіл, що тяжіють, і назад пропорційна квадрату відстані між цими тілами, коефіцієнтом ж пропорційності якраз і є гравітаційна постійна. Така форма запису ньютоновського закону з'являється лише в XIX столітті. А перші досліди, в яких вимірювалася саме гравітаційна стала, були виконані вже наприкінці сторіччя - 1884 року.

Як зазначає російський історик науки Костянтин Томілін, гравітаційна стала відрізняється від інших фундаментальних постійних ще й тим, що з нею не пов'язаний природний масштаб будь-якої фізичної величини. У той самий час швидкість світла визначає граничне значення швидкості, а постійна Планка - мінімальна зміна дії.

І лише щодо гравітаційної постійної було висловлено гіпотезу у тому, що її чисельне значення, можливо, змінюється згодом. Вперше цю ідею сформулював у 1933 році англійський астрофізик Едвард Мілн (Edward Arthur Milne , 1896–1950), а в 1937 році знаменитий англійський фізик-теоретик Поль Дірак (Paul Dirac , 1902–1984) , припустив, що гравітаційна стала зменшується з плином космологічного часу. Гіпотеза Дірака займає важливе місце в історії теоретичної фізики ХХ століття, проте жодних більш менш надійних експериментальних підтверджень її не відомо.

З гравітаційною постійною безпосередньо пов'язана так звана «космологічна постійна», яка вперше з'явилася в рівняннях загальної теорії відносності Альберта Ейнштейна. Виявивши, що ці рівняння описують або всесвіт, що розширюється, або стискається, Ейнштейн штучно додав до рівнянь «космологічний член», що забезпечував існування стаціонарних рішень. Його фізичний сенс зводився до існування сили, що компенсує сили всесвітнього тяжіння і виявляється лише на дуже великих масштабах. Неспроможність моделі стаціонарного Всесвіту стала для Ейнштейна очевидною після виходу у світ робіт американського астронома Едвіна Хаббла (Edwin Powell Hubble, 1889-1953) і радянського математика Олександра Фрідмана, які довели справедливість іншої моделі, згідно з якою Всесвіт розширюється в часі. У 1931 році Ейнштейн відмовився від космологічної постійної, назвавши її у приватній бесіді «найбільшою помилкою свого життя».

Історія на цьому не закінчилася. Після того, як було встановлено, що останні п'ять мільярдів років розширення Всесвіту відбувається з прискоренням, питання про існування антигравітації знову стало актуальним; разом із ним у космологію повернулася і космологічна стала. При цьому сучасні космологи пов'язують антигравітацію з присутністю у Всесвіті так званої темної енергії.

І гравітаційна постійна, і космологічна постійна, і темна енергія були предметом активних дискусій на нещодавній конференції в Імперському Коледжі Лондона (London Imperial College), присвяченій невирішеним проблемам у стандартній моделі космології. Одна з найбільш радикальних гіпотез була сформульована в доповіді Філіпа Мангейма (Philip Mannheim) – фахівця з фізики елементарних частинок з університету Коннектикуту у Шторсі (University of Connecticut in Storrs). Фактично Мангейм запропонував позбавити постійну гравітаційну статусу універсальної постійної. Згідно з його гіпотезою, «табличне значення» гравітаційної постійної визначено в лабораторії, що знаходиться на Землі, і ним можна користуватися лише в межах Сонячної системи. У космологічних масштабах гравітаційна стала має інше, значно менше чисельне значення, яке можна розрахувати методами фізики елементарних частинок.

Представляючи свою гіпотезу колегам, Мангейм передусім прагнув наблизити рішення дуже актуальною для космології «проблеми постійної космологічної». Суть цієї проблеми у наступному. За сучасними уявленнями, космологічна стала характеризує швидкість розширення Всесвіту. Її чисельне значення, знайдене теоретично методами квантової теорії поля, у 10120 разів перевищує отримане зі спостережень. Теоретичне значення космологічної постійної настільки велике, що з відповідної швидкості розширення Всесвіту зірки і галактики не встигли б сформуватися.

Свою гіпотезу про існування двох різних гравітаційних постійних – для сонячної системиі для міжгалактичних масштабів – Мангейм доводить наступним чином. За його словами, у спостереженнях насправді визначається не сама космологічна постійна, а деяка величина, пропорційна добутку космологічної постійної на постійну гравітаційну. Припустимо, що у міжгалактичних масштабах гравітаційна стала дуже мала, а значення космологічної постійної відповідає розрахунковому і дуже велике. І тут твір двох постійних цілком може бути малою величиною, що суперечить спостереженням. "Можливо, настав час відмовитися вважати космологічну постійну малою величиною, - каже Мангейм, - просто прийняти, що вона велика, і виходити з цього". І тут «проблема космологічної постійної» виявляється вирішеною.

Рішення, яке пропонує Мангейм, виглядає простим, але ціна, яку доведеться заплатити за нього, дуже велика. Як зазначає Зейя Мералі (Zeeya Merali) у статті "Two constants are better than one", опублікованій журналом New scientist 28 квітня 2007 року, вводячи два різні чисельні значення гравітаційної постійної, Мангейм неминуче повинен відмовитися від рівнянь загальної теорії відносності Ейнштей. Крім того, гіпотеза Мангейма робить зайвим прийняте більшістю космологів уявлення про «темну енергію», оскільки мале значення гравітаційної постійної на космологічних масштабах вже саме по собі еквівалентне припущенню про існування антигравітації.

Кейт Хорн (Keith Horne) із британського університету св. Андрія (University of St Andrew) вітає гіпотезу Мангейма, оскільки в ній використані фундаментальні принципи фізики елементарних частинок: «Вона дуже елегантна, і було б просто чудово, якби вона виявилася правильною». За словами Хорн, у цьому випадку нам вдалося б поєднати фізику елементарних частинок і теорію гравітації в одну дуже привабливу теорію.

Але з нею погоджуються далеко не всі. New Scientist наводить і думку космолога Тома Шенкса (Tom Shanks), що деякі явища, що дуже добре укладаються в стандартну модель, - наприклад, недавні виміри реліктового випромінювання, і рухи подвійних пульсарів, - навряд чи виявляться так само легко зрозумілі в теорії Мангейма.

Сам Мангейм не заперечує проблем, з якими стикається його гіпотеза, зауважуючи при цьому, що вважає їх набагато менш значущими порівняно з труднощами стандартної космологічної моделі: «Її розробляють сотні космологів, проте вона незадовільна на 120 порядків».

Слід зазначити, що Мангейм виявив кілька прихильників, підтримали його, щоб виключити гірше. До гіршого вони віднесли висунуту в 2006 році гіпотезу Пола Штейнхарда (Paul Steinhardt) з Прінстонського університету (Princeton University) і Ніла Тьюрока (Neil Turok) з Кембриджу (Cambridge University), згідно з якою Всесвіт періодично народжується і зникає, причому в кожному з циклів трильйон років) відбувається свій Великий Вибух, і при цьому в кожному циклі чисельне значення космологічної постійної виявляється менше, ніж у попередньому. Вкрай незначна величина космологічної постійної, зафіксована в спостереженнях, означає тоді, що наш Всесвіт - дуже далека ланка в дуже довгому ланцюзі світів, що народжуються і зникають.

Усі спроби експериментаторів зі зменшення похибки вимірів гравітаційної постійної Землі досі зводилися нанівець. Як було зазначено раніше, з часів Кавендіша точність виміру цієї постійної практично не збільшилася. За два з лишком століття точність виміру не зрушила з місця. Таку ситуацію можна назвати за аналогією з "ультрафіолетовою катастрофою" як "катастрофа гравітаційної постійної". З ультрафіолетової катастрофи вибралися за допомогою квантів, а як вийти із катастрофи з гравітаційною постійною?

З крутильних ваг Кавендіша вже нічого не вичавиш, тому вихід можна знайти, скориставшись усередненим значенням прискорення вільного падіння та обчислити Gіз відомої формули:

Де, g – прискорення вільного падіння (g=9,78 м/с 2 – на екваторі; g=9,832 м/с 2 – на полюсах).

R- Радіус Землі, м,

M- Маса Землі, кг.

Стандартне значення прискорення вільного падіння, прийняте під час побудови систем одиниць, дорівнює: g=9,80665 . Звідси усереднене значення Gбуде одно:

Відповідно до отриманого G, уточнимо температуру з пропорції:

6,68·10 -11 ~х=1~4,392365689353438·10 12

Ця температура відповідає за шкалою Цельсія 20,4 o .

Такий компроміс, на мою думку, цілком міг би задовольнити дві сторони: експериментальну фізику та комітет (КОДАТА), щоб періодично не переглядати і не змінювати значення гравітаційної постійної для Землі.

Можна «законодавчо» затвердити нинішнє значення постійної гравітаційної для Землі G=6,67408·10 -11 Нм 2 /кг 2 , але скоригувати стандартне значення g=9,80665, дещо зменшивши його значення.

Крім того, якщо використовувати середню температуру Землі, що дорівнює 14 o С, то гравітаційна постійна дорівнюватиме G=6,53748·10 -11 .

Отже, у нас є три значення, які претендують на п'єдестал гравітаційної постійної Gдля планети Земля: 1) 6,67408·10 -11 м³/(кг·с²); 2) 6,68·10 -11 м³/(кг·с²); 3) 6,53748·10 -11 м³/(кг·с²).

Комітету КОДАТУ залишається винести остаточний вердикт, яку з них затвердити як постійну гравітаційну Землі.

Мені можуть заперечити, якщо гравітаційна постійна залежить від температури тіл, що взаємодіють, то сили тяжіння вдень і вночі, взимку і влітку повинні відрізнятися. Так, саме так і має бути з малими тілами. Але Земля величезна куля, що швидко обертається, має величезний запас енергії. Звідси інтегральна кількість крафонів взимку і влітку, вдень і вночі, що вилітають із Землі, однакова. Тому прискорення вільного падіння однією широті залишається завжди постійним.

Якщо переміститися на Місяць, де різниця температур денної та нічної півкуль сильно різняться, то гравіметри повинні зафіксувати різницю сили тяжіння.

Related Posts

11 коментарів

Тільки одне питання до Вас:

Чи у Вас у посторінці енергія не у сфері поширюється?

І якщо Ви вже вирішили перейти до температури, то в точках центрів мас, вірніше звичайно випускають енергію, вона ж невідома (експериментально вона ніяк не може бути підтверджена), відповідно, її ще обчислити необхідно.

Ну і самого осмисленого опису процесу гравітаційної взаємодії тіл у Вас і немає, якісь «червоні фотони (крафони) прилетіли в тіло, принесли енергію, це розуміємо, але не дає відповіді на запитання: «чому при цьому воно має почати рухатися ( переміщатися) саме в той бік, з якого вони прибули, а не в протитоложний їй, тобто згідно з прикладеною силою (наданим від цих ваших крафонів імпульсом енергії)?»

Тільки одне питання до Вас:
Якщо Ви вже почали говорити про енергію, то чому геть-чисто забули про 4Пі перед R^2?!
Чи у Вас у посторінці енергія не у сфері поширюється?
І якщо Ви вже вирішили перейти до температури, то в точках центрів мас, вірніше звичайно випускають енергію, вона ж невідома (експериментально вона ніяк не може бути підтверджена), відповідно, її ще обчислити необхідно.
Ну і самого осмисленого опису процесу гравітаційної взаємодії тіл у Вас і немає, якісь «червоні фотони (крафони) прилетіли в тіло, принесли енергію, це розуміємо, але не дає відповіді на запитання: «чому при цьому воно має почати рухатися ( переміщатися) саме в той бік, з якого вони прибули, а не в протитоложний їй, тобто згідно з прикладеною силою (наданим від цих ваших крафонів імпульсом енергії)?»
________________________________________________________
Замість одного заявленого питання виявилося три, але суть не в цьому.
1. Щодо 4π. У формулах (9) та (10) R2 – це відстань від тіла (предмета) до центру Землі. Звідки тут має з'явитись 4π – не зрозуміло.
2. Що стосується максимальної температури речовини в природі. Ви, мабуть, полінувалися відкрити посилання наприкінці статті: «Гравітаційна стала величина – змінна».
3. Тепер щодо «осмисленого опису процесу гравітаційної взаємодії тіл». Все осмислено та описано. Щодо того, в який бік летять ці самі крафони, читаємо статті: «». Сонячні фотони стартують із поверхні Світила без віддачі, з придбанням імпульсів надання. Фотон, на противагу матеріальному світу, не має інерції – його імпульс виникає у момент відриву від джерела без віддачі!
Явище віддачі спостерігається тільки в тілах, коли під дією внутрішніх сил воно розпадається на частини, що розлітаються в протилежні сторони. Фотон не розпадається на частини, він не розлучається зі своїм набутим імпульсом до свого поглинання, тому для нього вираз (3) буде справедливим.
«», та ч.2.
Цитата з 2-ї частини: «Крафони з елементарної кульки вилітають спонтанно, за різними напрямками за нормаллю його поверхні. Причому, спрямовані вони, переважно, у повітря, тобто. більш розріджений електромагнітний ефір (ЕМЕ) порівняно з ЕМЕ вод Світового океану. У принципі, та сама картина спостерігається і на материках».
Шановні читачі, на тему: як виникає гравітація, і хто її переносник, читайте весь розділ під назвою: «Гравітація». Звичайно, можна і вибірково, для цього клацніть по кнопці «Картка сайту» верхнього меню, розташованого над шапкою сайту.

Додавання до попереднього коментаря.

12окт.2016р. На сторінках електронного науково-практичного журналу «Сучасні наукові дослідженнята інновації» опубліковано мою статтю під назвою: «Фотонно-квантова гравітація». У статті викладено суть гравітації. Прочитати за посиланням:

P.S. Олексій Ви маєте рацію, в даному журналі вказаної статті немає. Читай нижче мій коментар.

Щось немає Вашої статті у жовтневому номері «Сучасні наукові дослідження та інновації» ((

«Щось немає Вашої статті у жовтневому номері «Сучасні наукові дослідження та інновації» ((
Стаття: ГРАВІТАЦІЯ ЗЕМЛІ ФОТОННО-КВАНТОВА ГРАВІТАЦІЯ переїхала до іншого журналу: Scientific-Researches №5(5), 2016, с. 79
http://tsh-journal.com/wp-content/uploads/2016/11/VOL-1-No-5-5-2016.pdf

05.01.2017. Чи не ускладнить Вас детальніше показати Ваші обчислення маси та радіусу Землі, які використовуються у перевірочній формулі G (9) для Землі. Чи не побоюєтеся Ви якоїсь фізичної тавтології використовуючи ці величини ВИЧИСЛЕНІ з тими самими константами? Микула

«Чи не ускладнить Вас детальніше показати Ваші обчислення маси та радіусу Землі, які використовуються у перевірочній формулі G (9) для Землі. Чи не побоюєтеся Ви якоїсь фізичної тавтології використовуючи ці величини ВИЧИСЛЕНІ з тими самими константами? Мікула»
———————————
Та куди докладніше. У формулі 9 обчислено два крайні значення G для прискорення вільного падіння (g=9,78 м/с2 – на екваторі; g=9,832 м/с2 – на полюсах). Для стандартного значення прискорення вільного падіння виконано 10. Що стосується маси і радіусу Землі, то вони практично не зміняться. У чому тавтологія, я не бачу.

Та куди докладніше. У формулі 9 обчислено два крайні значення G для прискорення вільного падіння (g=9,78 м/с2 – на екваторі; g=9,832 м/с2 – на полюсах). Для стандартного значення прискорення вільного падіння виконано 10. Що стосується маси і радіусу Землі, то вони практично не зміняться. У чому тавтологія, я не бачу.

«Всі тіла, які мають масу, збуджують в навколишньому просторі гравітаційні поля, подібно до того, як електрично заряджені частинки утворюють навколо себе електростатичне поле. Можна припустити, що тіла несуть у собі гравітаційний заряд, аналогічний електричному, або, по-іншому, мають гравітаційну масу. З високою точністю було встановлено, що інертна та гравітаційна маси збігаються.
2
Нехай є два точкові тіла масами m1 і m2. Вони віддалені один від одного на відстань r. Тоді сила гравітаційного тяжіння з-поміж них дорівнює: F=C·m1·m2/r², де З – коефіцієнт, який залежить від обраних одиниць виміру.

3
Якщо поверхні Землі є невелике тіло, його розмірами і масою можна знехтувати, т.к. габарити Землі набагато перевершують їх. При визначенні відстані між планетою та поверхневим тілом розглядається лише радіус Землі, т.к. висота розташування тіла дуже мала в порівнянні з ним. Виходить, що Земля притягує тіло із силою F=M/R², де M – маса Землі, R – її радіус.
4
Відповідно до закону всесвітнього тяжіння, прискорення тіл за дії сили тяжіння лежить на поверхні Землі одно: g=G M/ R². Тут G – гравітаційна стала, чисельно дорівнює приблизно 6,6742 10^(−11).
5
Прискорення вільного падіння g та радіус землі R знаходяться з безпосередніх вимірів. Константа G з великою точністю визначена у дослідах Кевендіша та Йоллі. Отже, маса Землі M=5,976 10^27 г ≈ 6 10^27 г.

Тавтологія, на мій погляд, зрозуміло помилковий, полягає в тому, що при обчисленні маси Землі використовується все той же коефіцієнт G Кавендіша Йоллі під назвою гравітаційна постійна, яка зовсім навіть не постійна, в чому я з Вами абсолютно згоден. Тому Ваш посил «З крутильних ваг Кавендіша вже нічого не вичавиш, тому вихід можна знайти, скориставшись усередненим значенням прискорення вільного падіння та обчислити G із відомої формули:» не зовсім коректний. Ваш розрахунок константи G вже використано для маси Землі. Ні в якому разі не хочу Вас докорити, просто дуже хочу розібратися з цією гравітаційною постійною, якої в законі Роберта Гука привласненого Ньютоном зовсім навіть не було. З глибокою повагою Микула.

Шановний, Микуло, Ваше бажання зрозуміти та розібратися з гравітаційною постійною похвально. З огляду на те, що зрозуміти цю константу бажали багато вчених, але не багатьом вдалося це зробити.
«Константа G з великою точністю визначена у дослідах Кавендіша та Йоллі».
Ні! З невеликою! Інакше, навіщо б наука витрачала кошти та час для її регулярної перевірки та уточнення, тобто. усереднення результатів, чим займається КОДАТА. А потрібна вона якраз для того, щоб «зважити Землю» і дізнатися про її щільність, чим і прославився Кавендіш. Але як бачите, G гуляє від одного досвіду до іншого. Те саме і з прискоренням вільного падіння.
Гравітаційна стала - це коефіцієнт для одного значення температури, а температура, що дишло.
Що я пропоную? Для планети Земля раз і назавжди встановити одне значення G і зробити її дійсно постійною з урахуванням g.
Не полінуйтеся, прочитайте всі статті в рубриці G (гравітаційна постійна), думаю, у Вас багато чого проясниться. Почніть спочатку:

Шлях Наш у темряві… І стукаємось Ми лобами не лише об слизові стіни підземелля в пошуках проблисків до виходу, а й об лоби таких же нещасних, матюкаючись і проклинаючи… кульгаві, безрукі, сліпі жебраки… І не чуємо один одного. Простягаємо руку і отримуємо в неї плювок... і тому нескінченний Наш шлях... І все ж... ось моя рука. Це моя версія розуміння природи гравітації… та «сильної взаємодії».
Мезенців Микола Федорович.

Ваша рука, на жаль, мені ніяк не допомогла, а власне навіщо.

Цей сайт використовує Akismet для боротьби зі спамом. .

Ваш коментар на модерації.