|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ВАЖЛИВІ НАУКОВІ ВІДКРИТТЯ
Закон всесвітнього тяготіння. Історія та суть наукового відкриття
Довідник / Найважливіші наукові відкриття Думка, що тіла падають на землю внаслідок тяжіння їх земною кулею, була далеко не нова: це знали ще давні, наприклад, Платон. Але як виміряти силу цього тяжіння? Чи скрізь на земній кулі воно однаково і як далеко воно тягнеться? Ось питання, які до Ньютона - автора закону всесвітнього тяжіння, бентежили вчених та філософів. Відкривши свій третій закон, Кеплер прийшов у такий захоплений стан, що йому здалося, ніби він марить. У 1619 році Кеплер видав знамениту "Гармонію світобудови", в якій був на відстані одного кроку від відкриття Ньютона і не зробив його. Мало того, що Кеплер приписував рух планет деякому взаємному тяжінню, він навіть готовий був прийняти закон "квадратної пропорції" (тобто дії, обернено пропорційного квадратам відстаней). На жаль, незабаром він відмовився від нього і натомість припустив, що тяжіння обернено пропорційно не квадратам відстаней, а самим відстаням. Кеплеру не вдалося встановити механічних почав їм відкритих законів планетного руху. Безпосередніми попередниками Ньютона у цій галузі були його співвітчизники Джильберт і особливо Гук. У 1660 році Джильберт видав книгу "Про магніт", в якій порівнював дію Землі на Місяць з дією магніту на залізо. В іншому творі Джильберта, надрукованому вже після його смерті, сказано, що Земля і Місяць впливають один на одного як два магніти, до того ж пропорційно своїм масам. Але найближче до істини підійшов Роберт Гук, сучасник та суперник Ньютона. 21 березня 1666 року, тобто незадовго до того часу, коли Ньютон вперше глибоко вник у таємниці небесної механіки, Гук прочитав на засіданні Лондонського королівського товариства звіт про свої досліди щодо зміни сили тяжіння залежно від відстані падаючого тіла щодо центру Землі. Усвідомлюючи незадовільність своїх перших дослідів, Гук придумав вимірювати силу тяжкості за допомогою хитання маятника - думка найвищою мірою дотепна та плідна. Через два місяці Гук повідомив у тому ж суспільстві, що сила, яка утримує планети в їхніх орбітах, повинна бути подібна до тієї, яка виробляє круговий рух маятника. Значно пізніше, коли Ньютон вже готував до друку свою велику працю, Гук незалежно від Ньютона прийшов до думки, що "сила, яка керує рухом планет", повинна змінюватися в "деякій залежності від відстаней", і заявив, що "побудує цілу систему світобудови" , Засновану на цьому початку. Але тут і виявилося різницю між талантом і генієм. Щасливі думки Гука так і залишились у зародковому стані. Йому не вистачило сил упоратися зі своїми гіпотезами, і пріоритет відкриття належить Ньютону. Ісаак Ньютон (1642–1726) народився у селі Вульсторп у Лінкольнширі. Батько помер ще до народження сина. Мати Ньютона, уроджена Айскоф, незабаром після смерті чоловіка передчасно народила, і новонароджений Ісаак був напрочуд малий і кволий. Думали, що немовля не виживе. Ньютон, однак, дожив до глибокої старості і завжди, за винятком короткочасних розладів та однієї серйозної хвороби, вирізнявся гарним здоров'ям. За майновим становищем сім'я Ньютонів належала до фермерів середньої руки. Коли Ісаак підріс, його влаштували до початкової школи. Після досягнення дванадцятирічного віку хлопчик почав відвідувати громадську школу в Ґрантемі. Його помістили на квартиру до аптекаря Кларка, де він прожив із перервами близько шести років. Життя в аптекаря вперше порушило в ньому полювання на заняття хімією. 5 червня 1660 року, коли Ньютону ще виповнилося вісімнадцяти років, він був прийнятий у Трініті-коледж. Кембриджський університет був на той час одним із найкращих у Європі: тут однаково процвітали науки філологічні та математичні. Ньютон звернув увагу на математику. Але одночасно в 1665 він отримав ступінь бакалавра витончених мистецтв (словесних наук). Його перші наукові досліди пов'язані з дослідженнями світла. Вчений довів, що за допомогою призми білий колір можна розкласти на його кольори. Вивчаючи заломлення світла у тонких плівках, Ньютон спостерігав дифракційну картину, що отримала назву "кілець Ньютона". У 1666 році в Кембриджі виявилася якась епідемія, яку за тодішнім звичаєм визнали чумою, і Ньютон пішов у свій Вульсторп. Тут у сільській тиші, не маючи під рукою ні книг, ні приладів, живучи майже самотнім життям, двадцятичотирирічний Ньютон віддався глибоким філософським роздумам. Плодом їх було геніальне з його відкриттів - вчення про всесвітнє тяжіння. Був літній день. Ньютон любив розмірковувати, сидячи у садку, на свіжому повітрі. Переказ повідомляє, що роздуми Ньютона були перервані падінням яблука, що налилося. Знаменита яблуня довго зберігалася для науки потомству. А після того як засохла, була зрубана і перетворена на історичну пам'ятку у вигляді лави. Ньютон давно міркував про закони падіння тіл, і цілком можливо, що, зокрема, падіння яблука знову навело його на ці думки, від яких він перейшов до питання: чи скрізь на земній кулі падіння тіл відбувається однаково? Так, наприклад, чи можна стверджувати, що у високих горах тіла падають із такою ж швидкістю, як і у глибоких шахтах? Але яким чином Ньютон відкрив цей закон, для якого аналогія з падінням яблука вже не могла мати жодного значення? Сам Ньютон писав багато років потому, що математичну формулу, що виражає закон всесвітнього тяжіння, він вивів із вивчення знаменитих законів Кеплера. Можливо, однак, що його роботу в цьому напрямі значно прискорили дослідження, що проводилися в області оптики Закон, яким визначається "сила світла" або "ступінь освітлення" даної поверхні, дуже схожий на математичну формулу тяжіння. Прості геометричні міркування та прямий досвід показують, що при видаленні, наприклад, аркуша паперу від свічки на подвійну відстань ступінь освітлення поверхні паперу зменшується, і до того ж не вдвічі, а в чотири рази, при потрійній відстані – у дев'ять разів і так далі. Це і є закон, який за часів Ньютона називали коротко законом "квадратної пропорції". Якщо, точніше говорити, "сила світла назад пропорційна квадратам відстаней". Цілком природно для такого розуму, як Ньютон, було спробувати прикласти цей закон до теорії тяжіння. Раз прийшовши до думки, що тяжіння Місяця Землею визначає рух земного супутника, Ньютон неминуче прийшов до подібної гіпотези щодо руху планет навколо Сонця. Але його розум не задовольнявся неперевіреними гіпотезами. Він став обчислювати, і знадобилися десятки років для того, щоб його припущення перетворилися на грандіозну систему всесвіту. При цьому Ньютон ніколи не міг би розвинути і довести свою геніальну ідею, якби не володів могутнім математичним методом, відомим сьогодні під ім'ям диференціального та інтегрального обчислень. Справедливість вимагає наголосити і на внеску Роберта Гука. Так, проникливий Гук виправив висновок Ньютона і написав останньому, що тіла, що падають, повинні ухилятися не зовсім точно на схід, але на південний схід. Той погодився з доказами Гука, і досліди, зроблені останнім, цілком підтвердили теорію. Гук виправив та іншу помилку Ньютона. Ісаак вважав, що тіло, що падає, внаслідок з'єднання його руху з рухом Землі, опише гвинтоподібну лінію. Гук показав, що гвинтоподібна лінія виходить лише в тому випадку, якщо взяти до уваги опір повітря і що в порожнечі рух має бути еліптичним - йдеться про справжній рух, тобто такий, який ми могли б спостерігати, якби самі не брали участь у русі земної кулі. Перевіривши висновки Гука, Ньютон переконався, що тіло, кинуте з достатньою швидкістю, перебуваючи водночас під впливом сили земного тяжіння, може описати еліптичний шлях. Розмірковуючи над цим предметом, Ньютон відкрив знамениту теорему, за якою тіло, що перебуває під впливом сили, що притягує, подібної силі земного тяжіння, завжди описує якийсь конічний перетин, тобто одну з кривих, одержуваних при перетині конуса площиною (еліпс, гіпербола, парабола) і в окремих випадках коло і пряма лінія). Крім того, Ньютон визначив, що центр тяжіння, тобто точка, в якій зосереджено дію всіх притягуючих сил, що діють на точку, що рухається, знаходиться у фокусі описуваної кривої. Так, центр Сонця знаходиться (приблизно) у загальному фокусі еліпсів, що описуються планетами. Досягши таких результатів. Ньютон відразу побачив, що він вивів теоретично, тобто виходячи з початків раціональної механіки, один із законів Кеплера, який проголошує, що центри планет описують еліпси і що у фокусі їх орбіт знаходиться центр Сонця. Але Ньютон не задовольнявся цим основним збігом теорії зі спостереженням. Він хотів переконатися, чи можна за допомогою теорії справді обчислити елементи планетних орбіт, тобто передбачити всі подробиці планетних рухів? Спочатку йому не пощастило. Джон Кондуіт пише про це так: "У 1666 році він знову залишив Кембридж ... щоб поїхати до своєї матері в Лінкольншир, і в той час як він розмірковував у саду, йому в голову прийшло, що сила тяжкості (яка змушує яблуко падати на землю) не обмежена певною відстанню від Землі, а що сила повинна поширюватися набагато далі, ніж зазвичай думають.Чому б не до Місяця?- сказав він собі, і якщо так, це має впливати на її рух і, можливо, утримувати її на орбіті , внаслідок чого він вирішив вирахувати, який міг би бути ефект такого припущення, але оскільки у нього не було тоді книг, він використав загальновживане судження, поширене серед географів і наших моряків до того, як Норвуд виміряв Землю, і полягає в тому, що в одному градусі широти лежить на поверхні Землі міститься 60 англійських миль. а Місяць, якби він переносився у своєму русі вихором..." Вивчення законів еліптичного руху значно посунуло вперед дослідження Ньютона. Але до тих пір, поки обчислення не узгодилися зі спостереженням, Ньютон повинен був підозрювати існування деякого все ще від нього джерела помилки або неповноти теорії, що вислизала. Лише в 1682 Ньютон зміг використовувати більш точні дані при вимірюванні меридіана, отримані французьким вченим Пікаром. Знаючи довжину меридіана, Ньютон обчислив діаметр земної кулі і негайно ввів нові дані у свої попередні обчислення. На превелику радість своєї вчений переконався, що його давні погляди цілком підтвердилися. Сила, що змушує тіла падати на Землю, виявилася абсолютно рівною тому, що керує рухом Місяця. Цей висновок був для Ньютона найвищою урочистістю його наукового генія. Тепер цілком виправдалися його слова: "Геній є терпінням думки, зосередженої у відомому напрямку". Усі його глибокі гіпотези, багаторічні обчислення виявилися вірними. Тепер він цілком і остаточно переконався у можливості створити цілу систему всесвіту, засновану на одному простому і великому початку. Всі найскладніші рухи Місяця, планет і навіть комет, що блукають по небу, стали для нього цілком ясними. З'явилася можливість наукового передбачення рухів усіх тіл Сонячної системи, а можливо, і самого Сонця, і навіть зірок і зіркових систем. Наприкінці 1683 року Ньютон, нарешті, повідомив Королівському суспільству основні засади своєї системи у вигляді ряду теорем про рух планет. Проте теорія була надто геніальною, щоб не знайшлися заздрісники і люди, які намагалися приписати собі хоча б частину слави цього відкриття. Без сумніву, деякі з тодішніх англійських вчених досить близько підійшли до відкриття Ньютона, але зрозуміти труднощі питання ще не означає вирішити його. Знаменитий архітектор і математик Крістофер Рен намагався пояснити рух планет "падінням тіл на Сонці, поєднаним із початковим рухом". Астроном Галлей припускав, що закони Кеплера зрозумілі за допомогою дії сили, обернено пропорційної квадратам відстаней, але не вмів довести цього. Гук запевняв членів Королівського товариства, що всі ідеї, що містилися в "Початках", вже сто разів пропонувалися їм; ті, що не викладалися їм раніше, - помилкові. Гюйгенс повністю та категорично відкинув ідею взаємного тяжіння частинок, допускаючи наявність тяжіння лише всередині тіл. Лейбніц продовжував наполягати на тому, що рух планет може бути пояснений тільки за допомогою деякої ефірної рідини, що вихрується, що збиває планети з прямолінійного шляху Бернуллі і Кассіні теж завзято твердили про вихори. Однак потихеньку шум затих, а слава відкриття всесвітнього тяжіння дісталася по праву Ісааку Ньютону. Автор: Самін Д.К.
▪ Електрон
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Інтегральний модуль для потужних застосувань ▪ Відкрито новий вид атомарно-тонкого вуглецевого матеріалу ▪ Супутники для реєстрації гравітаційних хвиль ▪ Мікроби зроблять видобуток нафти ефективнішим
▪ розділ сайту Інструменти та механізми для сільського господарства. Добірка статей ▪ стаття Франсуа-Марі Аруе (Вольтер) Знамениті афоризми ▪ стаття Які форми життя можуть витримувати навантаження у сотні тисяч g? Детальна відповідь ▪ стаття Гінандропсис тичинко-пестичний. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Автомобільний сабвуфер Частина 1. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page