ほとんどの人は、科学的指向であろうとなかろうと、少なくとも漠然とした考えを持っています。「重力」と呼ばれる量または概念が、自分自身を含むオブジェクトを地球につなぎとめるものであるということです。 彼らはこれが一般的に祝福であることを理解していますが、特定の状況ではそれほどではありません-たとえば、木の枝に腰掛けて少し 無傷で地面に戻る方法がわからない場合、または走り高跳びやポールなどのイベントで新しい個人記録を設定しようとした場合 ボールト。
重力の影響が少なくなったときに何が起こるかを見るまで、重力自体の概念を理解することはおそらく難しいでしょう。 または、地球から遠く離れた惑星を周回している宇宙ステーションで宇宙飛行士の映像を見ているときなど、消滅しました 表面。 そして実際、物理学者は、宇宙がそもそも存在する理由を私たちに伝えることができる以上に、最終的に重力を「引き起こす」ものについてほとんど理解していません。 しかし、物理学者は、地球だけでなく宇宙全体で重力が非常にうまく機能することを説明する方程式を作成しました。
重力の簡単な歴史
2、000年以上前、古代ギリシャの思想家たちは、時間の試練にほとんど耐え、現代に生き残った多くのアイデアを思いつきました。 彼らは、惑星や星などの遠く離れた物体（もちろん、観測者には道がない地球からの真の距離）を認識しました。 知っていること）は、おそらくそれらを接続するケーブルやロープのようなものが何もないにもかかわらず、事実上、互いに物理的に結合されていました 一緒。 他の理論がない場合、ギリシャ人は、太陽、月、星、惑星の動きは神々の気まぐれによって決定されると提案しました。 （実際、当時のすべての惑星は神にちなんで名付けられたことを知っています。）この理論はきちんとしていて決定的でしたが、 はテスト可能ではなかったため、より満足のいく科学的に厳密な代用にすぎませんでした。 説明。
ティコ・ブラーエやガリレオ・ガリレイなどの天文学者が聖書に反してそれを認識したのは、約300年から400年前のことでした。 その後、15世紀近く前の教えでは、地球と惑星は、地球が中心にあるのではなく、太陽を中心に回転していました。 宇宙。 これは、現在理解されている重力の探求への道を開いた。
重力の理論
後期理論物理学者のヤコブ・ベッケンシュタインが次のように表現した、物体間の重力引力を考える1つの方法
エッセイ カリフォルニア工科大学にとって、「電気的に中性の物体が物質の含有量のために互いに作用する長距離の力」と同じです。 あれは、 物体は静電荷の違いの結果として力を経験するかもしれませんが、重力は代わりに薄手のために力をもたらします 質量。 技術的には、あなたとあなたがこれを読んでいるコンピューター、電話、またはタブレットは重力をかけます お互いですが、あなたとあなたのインターネット対応デバイスは非常に小さいので、この力は事実上小さいです 検出できません。 明らかに、惑星、星、銀河全体、さらには銀河団の規模の物体にとって、それは別の話です。アイザックニュートン（1642-1727）は、歴史上最も優れた数学の精神の1つであり、微積分学の分野の共同発明者の1人であるとされています。 2つのオブジェクト間の重力は、それらの質量の積に正比例し、間の距離の2乗に反比例します。 それら。 これは次の方程式の形を取ります。
F_ {grav} = \ frac {Gm_1m_2} {r ^ 2}
ここでFグラブ ニュートン単位の重力、m1 そしてM2 はキログラム単位のオブジェクトの質量、rはメートル単位のオブジェクト間の距離、比例定数Gの値は6.67×10です。-11 （N・m2）/kg2.
この方程式は日常の目的で見事に機能しますが、 質問は相対論的です。つまり、典型的な人間の外にある質量と速度によって記述されます。 経験。 ここで、アインシュタインの重力理論が登場します。
アインシュタインの一般相対性理論
1905年に、その名前がおそらく科学の歴史の中で最も認識され、天才レベルの偉業の最も同義語であるアルバートアインシュタインは、彼の特殊相対性理論を発表しました。 これが既存の物理学の知識に与えた他の影響の中で、ニュートンに組み込まれた仮定に疑問を投げかけました。 重力の概念。つまり、重力は、オブジェクトの広大さに関係なく、オブジェクト間で瞬時に作用します。 分離。 アインシュタインの計算により、光速が3×10であることが確認された後8 m / sまたは毎秒約186,000マイルは、宇宙を介して何かが伝播する速度に上限を設定しました。ニュートンのアイデアは、少なくとも特定の例では、突然脆弱に見えました。 言い換えれば、ニュートンの重力理論は、想像できるほとんどすべての状況で見事に機能し続けましたが、それは明らかに、普遍的に真の重力の説明ではありませんでした。
アインシュタインは次の10年間を費やして、ニュートンの基本的な重力を調整する別の理論を策定しました。 宇宙のすべてのプロセスに課せられる、または課すように見える光速を上限とするフレームワーク。 アインシュタインが1915年に導入した結果は、一般相対性理論でした。 今日までのすべての重力理論の基礎を形成するこの理論の勝利は、 それは、重力の概念を、力としてではなく、時空の曲率の現れとして組み立てました。 se。 このアイデアはまったく新しいものではありませんでした。 数学者のGeorgBernhard Riemannは、1854年に関連するアイデアを生み出しました。 しかし、アインシュタインはこのように重力理論を純粋に物理的な力に根ざしたものからより多くのものに変換しました 幾何学に基づく理論：それは、事実上の4次元である時間を提案しました。 すでにおなじみです。
地球とその先の重力
アインシュタインの一般相対性理論の含意の1つは、重力が物体の質量や物理的組成とは無関係に作用するということです。 これは、とりわけ、超高層ビルの上から落とされた砲弾と大理石が、 同じ速度で、一方が他方よりはるかに重いにもかかわらず、重力によって正確に同じ程度に加速されます。 （完全を期すために、これは空気抵抗が問題にならない真空でのみ技術的に当てはまることに注意することが重要です。 羽は砲丸投げよりも明らかにゆっくりと落下しますが、真空状態ではそうではありません。）アインシュタインのアイデアのこの側面は十分にテスト可能でした。 しかし、相対論的な状況はどうですか？
2018年7月、天文学者の国際チームは、地球から4,200光年離れた3つ星系の研究を終了しました。 光年とは、光が1年間に移動する距離（約6兆マイル）であり、これは、ここ地球上の天文学者が 紀元前2200年頃に実際に起こった光を明らかにする現象を観察する この珍しいシステムは、2つの小さな高密度の星で構成されています。 「パルサー」はその軸を中心に毎秒366回回転し、もう1つの白色矮星は1.6という非常に短い周期で互いに周回しています。 日々。 このペアは、327日ごとに、より遠い白色矮星を周回します。 要するに、これで3つの星の相互の熱狂的な動きを説明することができる重力の唯一の記述 非常に珍しいシステムはアインシュタインの一般相対性理論であり、実際、方程式は状況に適合しています。 完璧に。