지구에 중력을 일으키는 원인은 무엇입니까?

대부분의 사람들은 과학적이든 아니든간에 최소한 "중력"이라고 불리는 양이나 개념이 자신을 포함한 물체를 지구에 묶어 두는 것이라는 모호한 생각을 가지고 있습니다. 그들은 이것이 일반적으로 축복이라는 것을 이해하지만 특정 상황에서는 덜 그렇습니다. 예를 들어 나뭇 가지에 앉을 때 부상없이 지상으로 돌아가는 방법을 잘 모르거나 높이뛰기 또는 폴과 같은 이벤트에서 새로운 개인 기록을 세울 때 둥근 천장.

중력의 영향이 줄어들 때 어떤 일이 일어나는지보기 전까지는 중력의 개념 자체를 이해하기 어려울 수 있습니다. 지구에서 멀리 떨어진 행성을 공전하는 우주 정거장에서 우주 비행사의 영상을 볼 때처럼 표면. 사실, 물리학 자들은 궁극적으로 중력을 "원인"하는 원인에 대해 거의 알지 못합니다. 우주가 애초에 존재하는 이유를 우리 중 누구에게도 말할 수있는 것 이상입니다. 그러나 물리학 자들은 지구뿐만 아니라 우주 전체에서 중력이 예외적으로 잘하는 것을 설명하는 방정식을 생성했습니다.

중력의 간략한 역사

2000 년 전에 고대 그리스 사상가들은 시간의 시험을 거의 견디고 근대성까지 살아남은 많은 아이디어를 생각해 냈습니다. 그들은 행성과 별과 같은 먼 물체 (물론 관찰자들이 방법이 없었던 지구로부터의 실제 거리)를 분별했습니다. 아는 것) 실제로는 케이블이나 로프와 같은 것이 없었음에도 불구하고 실제로 서로 물리적으로 묶여 있었다. 함께. 다른 이론이없는 그리스인들은 태양, 달, 별 및 행성의 움직임이 신들의 변덕에 의해 지시되었다고 제안했습니다. (사실 당시 모든 행성은 신의 이름을 따서 명명되었다는 사실을 알고 있습니다.)이 이론은 단정하고 결정적이지만 테스트 할 수 없었기 때문에 더 만족스럽고 과학적으로 엄격한 설명.

약 300 ~ 400 년 전까지 만해도 Tycho Brahe와 Galileo Galilei와 같은 천문학 자들이 성경과는 달리 그 후 15 세기에 가까운 가르침에서 지구와 행성은 지구가 중심에있는 것이 아니라 태양을 중심으로 회전했습니다. 우주. 이것은 현재 이해되고있는 중력 탐사의 길을 열었습니다.

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중력 이론

후기 이론 물리학 자 Jacob Bekenstein에 의해 표현 된 물체 사이의 중력 적 인력을 생각하는 한 가지 방법은 수필 CalTech에게 있어서는 "물질 함량 때문에 전기적으로 중립적 인 물체가 서로에게 작용하는 장거리 힘"입니다. 그건, 물체는 정전기 전하의 차이로 인해 힘을 경험할 수 있지만, 중력은 순전히 질량. 기술적으로, 당신과 당신이 읽고있는 컴퓨터, 전화 또는 태블릿은 중력을가합니다. 하지만 귀하와 귀하의 인터넷 지원 장치는 너무 작아서이 힘은 사실상 감지 할 수 없습니다. 분명히 행성, 별, 은하 전체, 심지어 은하단 규모의 물체에 대해서는 다른 이야기입니다.

Isaac Newton (1642-1727)은 역사상 가장 뛰어난 수학적 정신 중 한 명이자 미적분 분야의 공동 발명가 중 한 명으로 두 물체 사이의 중력은 질량의 곱에 정비례하고 사이 거리의 제곱에 반비례합니다. 그들. 이것은 방정식의 형태를 취합니다.

F_ {grav} = \ frac {Gm_1m_2} {r ^ 2}

여기서 F중력 뉴턴 단위의 중력, m1 그리고 m2 물체의 질량 (킬로그램), r은 물체를 분리하는 거리 (미터), 비례 상수 G의 값은 6.67 × 10-11 (N · m2)/킬로그램2.

이 방정식은 일상적인 용도로 훌륭하게 작동하지만, 그 값은 질문은 상대 론적입니다. 즉, 일반적인 인간을 훨씬 벗어난 질량과 속도로 설명됩니다. 경험. 이것이 아인슈타인의 중력 이론이 나오는 곳입니다.

아인슈타인의 일반 상대성 이론

1905 년, 과학사에서 가장 잘 알려진 이름이자 천재 수준의 업적과 가장 동의어 인 알버트 아인슈타인은 그의 특수 상대성 이론을 발표했습니다. 이것이 기존 물리학 지식에 끼친 다른 영향 중에서도 Newton 's에 내장 된 가정에 의문을 제기했습니다. 중력의 개념, 즉 중력은 그 광활함에 관계없이 물체 사이에서 순간적으로 작용합니다. 분리. 아인슈타인의 계산에 따르면 빛의 속도는 3 × 108 m / s 또는 초당 약 186,000 마일이 우주를 통해 얼마나 빨리 전파 될 수 있는지에 대한 상한선을 설정했습니다. 뉴턴의 아이디어는 적어도 특정 경우에 갑자기 취약 해 보였습니다. 다시 말해, 뉴턴 중력 이론은 상상할 수있는 거의 모든 상황에서 계속해서 훌륭하게 수행되었지만, 중력에 대한 보편적 인 설명은 분명히 아니 었습니다.

아인슈타인은 다음 10 년 동안 뉴턴의 기본 중력을 조정하는 또 다른 이론을 공식화했습니다. 빛의 속도가 우주의 모든 과정에 부과되거나 부과되는 것처럼 보이는 상한선을 가진 틀. 아인슈타인이 1915 년에 도입 한 결과는 일반 상대성 이론이었습니다. 오늘날까지 모든 중력 이론의 기초를 형성하는이 이론의 승리는 그것은 중력의 개념을 시공간의 곡률의 표현으로 구성했습니다. se. 이 아이디어는 완전히 새로운 것이 아닙니다. 수학자 Georg Bernhard Riemann은 1854 년에 관련 아이디어를 내놓았습니다. 그러나 아인슈타인은 순전히 물리적 인 힘에 뿌리를 둔 것에서 중력 이론을보다 기하학 기반 이론: 그것은 3 개의 공간 차원을 동반하기 위해 사실상 4 차원 인 시간을 제안했습니다. 이미 익숙합니다.

지구와 그 너머의 중력

아인슈타인의 일반 상대성 이론의 의미 중 하나는 중력이 물체의 질량이나 물리적 구성과 독립적으로 작동한다는 것입니다. 이것은 무엇보다도 고층 빌딩 꼭대기에서 떨어진 캐논볼과 대리석이 하나가 다른 것보다 훨씬 더 거대 함에도 불구하고 중력에 의해 정확히 같은 정도로 가속됩니다. (완전성을 위해 이것은 공기 저항이 문제가되지 않는 진공 상태에서만 기술적으로 사실이라는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 깃털은 슛 풋보다 분명히 더 느리게 떨어지지 만 진공 상태에서는 그렇지 않습니다.) 아인슈타인 아이디어의 이러한 측면은 충분히 테스트 할 수있었습니다. 그러나 상대 주의적 상황은 어떻습니까?

2018 년 7 월, 국제 천문학 자 팀은 지구에서 4,200 광년 떨어진 삼성 계에 대한 연구를 결론지었습니다. 광년은 빛이 1 년 (약 6 조 마일) 동안 이동하는 거리입니다. 이것은 지구상의 천문학 자들이 기원전 약 2,200 년에 실제로 발생한 빛을 드러내는 현상 관찰 이 특이한 시스템은 두 개의 작고 밀도가 높은 별들로 구성되어 있습니다. "펄서"는 1 초에 366 번 회전하고 다른 하나는 백색 왜성이며 1.6이라는 매우 짧은 주기로 서로 궤도를 돌고 있습니다. 일. 이 쌍은 차례로 327 일마다 더 먼 백색 왜성을 공전합니다. 요컨대, 이 세 별의 상호 열광적 인 움직임을 설명 할 수있는 중력에 대한 유일한 설명은 매우 특이한 시스템은 아인슈타인의 일반 상대성 이론이었고, 방정식은 사실 상황에 적합합니다. 아주.

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