|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
NAJWAŻNIEJSZE ODKRYCIA NAUKOWE
Prawo powszechnego ciążenia. Historia i istota odkryć naukowych
Katalog / Najważniejsze odkrycia naukowe Pomysł, że ciała spadają na ziemię w wyniku ich przyciągania przez kulę ziemską, nie był nowy: starożytni, na przykład Platon, wiedzieli o tym. Ale jak zmierzyć siłę tego przyciągania? Czy jest tak samo wszędzie na kuli ziemskiej i jak daleko się rozciąga? Oto pytania, które Niuton - autor prawa powszechnego ciążenia, zdezorientowani naukowcy i filozofowie. Odkrywanie trzeciego prawa Kepler wpadł w taki entuzjazm, że zdawało mu się, że ma delirium. W 1619 roku Kepler opublikował słynną „Harmonię wszechświata”, w której był o krok od odkrycia Newtona i wciąż mu się to nie udało. Kepler nie tylko przypisywał ruchy planet jakiemuś wzajemnemu przyciąganiu, był nawet gotowy przyjąć prawo „proporcji kwadratowej” (czyli działania odwrotnie proporcjonalnego do kwadratów odległości). Niestety, wkrótce porzucił to podejście i zamiast tego zaproponował, że przyciąganie jest odwrotnie proporcjonalne nie do kwadratów odległości, ale do samych odległości. Keplerowi nie udało się ustalić mechanicznych zasad odkrytych przez siebie praw ruchu planet. Bezpośrednimi poprzednikami Newtona w tej dziedzinie byli jego rodacy Gilbert, a zwłaszcza Hooke. W 1660 roku Gilbert opublikował książkę „O magnesie”, w której porównał działanie Ziemi na Księżyc z działaniem magnesu na żelazo. W innej pracy Gilberta, opublikowanej już po jego śmierci, jest powiedziane, że Ziemia i Księżyc oddziałują na siebie jak dwa magnesy i to w dodatku proporcjonalnie do swoich mas. Jednak najbliższy prawdy był Robert Hooke, współczesny i rywal Newtona. 21 marca 1666 roku, czyli na krótko przed momentem, gdy Newton po raz pierwszy głęboko zgłębił tajniki mechaniki niebieskiej, Hooke przeczytał na posiedzeniu Towarzystwa Królewskiego w Londynie raport ze swoich eksperymentów nad zmianą grawitacji w zależności od odległości spadającego ciała względem środka Ziemi. Zdając sobie sprawę z niezadowalającego charakteru swoich pierwszych eksperymentów, Hooke wpadł na pomysł pomiaru siły grawitacji za pomocą wahadła – pomysł niezwykle genialny i owocny. Dwa miesiące później Hooke doniósł temu samemu stowarzyszeniu, że siła utrzymująca planety na orbitach powinna być podobna do tej, która wytwarza ruch wahadła po okręgu. Znacznie później, gdy Newton przygotowywał już swoje wielkie dzieło do publikacji, Hooke, niezależnie od Newtona, wpadł na pomysł, że „siła rządząca ruchem planet” powinna zmieniać się „w pewnym stopniu w zależności od odległości” i oświadczył, że w oparciu o ten początek „zbudowałby cały system wszechświata”. Ale tutaj ujawniono różnicę między talentem a geniuszem. Szczęśliwe myśli Hooke'a pozostały w powijakach. Brakowało mu sił, aby poradzić sobie ze swoimi hipotezami, a pierwszeństwo odkryć należy do Newtona. Isaac Newton (1642-1726) urodził się w Woolsthorpe, Lincolnshire. Jego ojciec zmarł przed narodzinami syna. Matka Newtona, z domu Aiskof, urodziła przedwcześnie wkrótce po śmierci męża, a nowo narodzony Izaak był uderzająco mały i wątły. Myśleli, że dziecko nie przeżyje. Newton dożył jednak sędziwego wieku i zawsze, z wyjątkiem krótkotrwałych zaburzeń i jednej poważnej choroby, wyróżniał się dobrym zdrowiem. Pod względem stanu majątkowego rodzina Newtonów należała do średniej liczby rolników. Kiedy Izaak dorósł, został umieszczony w szkole podstawowej. W wieku dwunastu lat chłopiec zaczął uczęszczać do szkoły publicznej w Grantham. Został umieszczony w mieszkaniu z aptekarzem Clarkiem, gdzie mieszkał z przerwami przez około sześć lat. Życie w aptece najpierw wzbudziło w nim chęć studiowania chemii. 5 czerwca 1660, kiedy Newton nie miał jeszcze osiemnastu lat, został przyjęty do Trinity College. Uniwersytet Cambridge był w tym czasie jednym z najlepszych w Europie: kwitły tu nauki filologiczne i matematyczne. Newton skupił się głównie na matematyce. Ale jednocześnie, w 1665 r., otrzymał tytuł licencjata sztuk pięknych (nauki werbalne). Jego pierwsze eksperymenty naukowe związane są z badaniem światła. Naukowiec udowodnił, że za pomocą pryzmatu biały kolor można rozłożyć na kolory składowe. Badając załamanie światła w cienkich warstwach, Newton zaobserwował wzór dyfrakcyjny, który nazwano „pierścieniami Newtona”. W 1666 roku w Cambridge pojawiła się jakaś epidemia, którą zgodnie z ówczesnym zwyczajem uznano za zarazę i Newton wycofał się do swojego Woolsthorpe. Tutaj, w wiejskiej ciszy, nie mając pod ręką ani książek, ani instrumentów, prowadząc niemal samotniczy tryb życia, dwudziestoczteroletni Newton oddawał się głębokim refleksjom filozoficznym. Ich owocem było najwspanialsze z jego odkryć – doktryna powszechnego ciążenia. To był letni dzień. Newton lubił medytować, siedząc w ogrodzie, na świeżym powietrzu. Tradycja podaje, że myśli Newtona zostały przerwane przez upadek przepełnionego jabłka. Słynna jabłoń była przez długi czas przechowywana jako przestroga dla potomnych. A po wyschnięciu został ścięty i zamieniony w zabytek historyczny w postaci ławki. Newton od dawna myślał o prawach spadających ciał i jest całkiem możliwe, że w szczególności upadek jabłka ponownie doprowadził go do tych myśli, od których przeszedł do pytania: czy upadek ciała występują w ten sam sposób wszędzie na kuli ziemskiej? Czy na przykład można stwierdzić, że w wysokich górach ciała spadają z taką samą prędkością, jak w głębokich kopalniach? Ale jak Newton odkrył to prawo, dla którego analogia ze spadającym jabłkiem nie mogła już mieć żadnego znaczenia? Sam Newton wiele lat później napisał, że wzór matematyczny wyrażający prawo powszechnego ciążenia wyprowadził z badania słynnych praw Keplera. Możliwe jednak, że jego prace w tym kierunku znacznie przyspieszyły prowadzone przez niego badania z zakresu optyki.Prawo określające „natężenie światła” czy „stopień oświetlenia” danej powierzchni jest bardzo podobny do matematycznego wzoru na grawitację. Proste rozważania geometryczne i bezpośrednie doświadczenie pokazują, że gdy na przykład kartkę papieru odsunie się od świecy na podwójną odległość, stopień oświetlenia powierzchni papieru zmniejsza się i to nie o połowę, ale czterokrotnie, przy potrójna odległość - dziewięć razy i tak dalej. Jest to prawo, które w czasach Newtona było krótko nazywane prawem „proporcjonalności kwadratowej”. Mówiąc ściślej, „natężenie światła jest odwrotnie proporcjonalne do kwadratów odległości”. Próba zastosowania tego prawa do teorii grawitacji była zupełnie naturalna dla umysłu takiego jak Newton. Po dojściu do wniosku, że przyciąganie Księżyca przez Ziemię determinuje ruch ziemskiego satelity, Newton nieuchronnie doszedł do podobnej hipotezy dotyczącej ruchu planet wokół Słońca. Ale jego umysł nie zadowalał się niesprawdzonymi hipotezami. Zaczął kalkulować i zajęło mu dziesięciolecia, zanim jego założenia przekształciły się w najwspanialszy system wszechświata. Jednocześnie Newton nigdy nie mógłby rozwinąć i udowodnić swojego genialnego pomysłu, gdyby nie opanował potężnej metody matematycznej znanej dziś pod nazwą rachunku różniczkowego i całkowego. Sprawiedliwość wymaga odnotowania wkładu Roberta Hooke'a. W ten sposób bystry Hooke poprawił wniosek Newtona i napisał do niego, że spadające ciała nie powinny zbaczać dokładnie na wschód, ale na południowy wschód. Zgodził się z argumentami Hooke'a, a przeprowadzone przez niego eksperymenty w pełni potwierdziły teorię. Hooke poprawił także inny błąd Newtona. Izaak wierzył, że spadające ciało, w wyniku połączenia jego ruchu z ruchem Ziemi, opisuje linię spiralną. Hooke pokazał, że linię śrubową uzyskuje się tylko wtedy, gdy uwzględni się opór powietrza, a w próżni ruch musi być eliptyczny – mówimy o ruchu rzeczywistym, czyli takim, który moglibyśmy zaobserwować, gdybyśmy sami nie uczestniczyli w badaniu. kula ruchu. Po sprawdzeniu wniosków Hooke'a Newton przekonał się, że ciało rzucone z wystarczającą prędkością, będąc jednocześnie pod wpływem ziemskiej grawitacji, rzeczywiście może opisywać eliptyczną ścieżkę. Zastanawiając się nad tym tematem, Newton odkrył słynne twierdzenie, zgodnie z którym ciało pod wpływem siły przyciągania, zbliżonej do siły grawitacji, zawsze opisuje przekrój stożkowy, czyli jedną z krzywych uzyskanych przy przecięciu stożka płaszczyzną (elipsa, hiperbola, parabola oraz w szczególnych przypadkach okrąg i linia prosta). Ponadto Newton ustalił, że w centrum opisywanej krzywej znajduje się centrum przyciągania, czyli punkt, w którym koncentruje się działanie wszystkich sił przyciągania działających na poruszający się punkt. Tak więc środek Słońca znajduje się (w przybliżeniu) w ogólnym ognisku elips opisywanych przez planety. Po osiągnięciu takich wyników. Newton od razu zauważył, że wydedukował teoretycznie, to znaczy na podstawie zasad racjonalnej mechaniki, jedno z praw Keplera, które mówi, że środki planet opisują elipsy, a centrum Słońca znajduje się w ognisku ich orbit. Newton nie był jednak usatysfakcjonowany tą podstawową zgodnością między teorią a obserwacją. Chciał sprawdzić, czy naprawdę można za pomocą teorii obliczyć elementy orbit planet, czyli przewidzieć wszystkie szczegóły ruchów planet? Na początku nie miał szczęścia. John Conduitt pisze o tym w ten sposób: „W 1666 ponownie opuścił Cambridge…, aby udać się do swojej matki w Lincolnshire, i kiedy medytował w ogrodzie, przyszło mu do głowy, że siła grawitacji (która powoduje, że jabłko spadać na ziemię) nie ogranicza się do pewnej odległości od ziemi, ale że siła musi rozciągać się znacznie dalej, niż się zwykle sądzi.Dlaczego nie na księżyc, powiedział sobie, a jeśli tak, to powinno to wpłynąć na jego ruch i, być może utrzymywać go na orbicie, po czym postanowił obliczyć, jaki może być skutek takiego założenia, ale ponieważ nie miał w tym czasie książek, posłużył się powszechnie stosowaną propozycją, powszechną wśród geografów i naszych marynarzy, zanim Norwood zmierzył Ziemię , czyli na jednym stopniu szerokości geograficznej na powierzchni Ziemi znajduje się 60 mil angielskich. Obliczenia nie pokrywały się z jego teorią i zmusiły go do zadowolenia z założenia, że obok siły grawitacji musi też istnieć domieszka siły do której i Księżyc, gdyby został przeniesiony w swoim ruchu przez trąbę powietrzną ... ” Badanie praw ruchu eliptycznego znacznie posunęło do przodu badania Newtona. Ale dopóki obliczenia nie zgadzały się z obserwacją, Newton musiał podejrzewać istnienie jakiegoś źródła błędu lub niekompletności teorii, wciąż mu wymykające się. Dopiero w 1682 roku Newton był w stanie wykorzystać dokładniejsze dane z południka uzyskane przez francuskiego naukowca Picarda. Znając długość południka, Newton obliczył średnicę kuli ziemskiej i natychmiast wprowadził nowe dane do swoich wcześniejszych obliczeń. Ku swojej największej radości naukowiec był przekonany, że jego dawne poglądy zostały całkowicie potwierdzone. Okazało się, że siła, która powoduje, że ciała spadają na Ziemię, jest dokładnie równa tej, która kontroluje ruch Księżyca. Ten wniosek był dla Newtona najwyższym triumfem jego naukowego geniuszu. Teraz jego słowa były w pełni uzasadnione: „Geniusz to cierpliwość myśli skoncentrowanej w określonym kierunku”. Wszystkie jego głębokie hipotezy, długoterminowe obliczenia okazały się słuszne. Teraz był całkowicie i ostatecznie przekonany o możliwości stworzenia całego systemu wszechświata opartego na jednej prostej i wielkiej zasadzie. Wszystkie najbardziej złożone ruchy księżyca, planet, a nawet komet wędrujących po niebie stały się dla niego całkiem jasne. Stało się możliwe naukowo przewidywanie ruchów wszystkich ciał Układu Słonecznego, a być może samego Słońca, a nawet gwiazd i układów gwiezdnych. Pod koniec 1683 roku Newton w końcu przekazał Towarzystwu Królewskiemu główne zasady swojego systemu w formie szeregu twierdzeń o ruchu planet. Teoria ta była jednak zbyt błyskotliwa, by nie było zazdrosnych ludzi, którzy próbowali przypisywać sobie przynajmniej część chwały tego odkrycia. Bez wątpienia niektórzy z ówczesnych brytyjskich naukowców zbliżyli się do odkryć Newtona, ale zrozumienie trudności pytania nie oznacza jego rozwiązania. Słynny architekt i matematyk Christopher Wren próbował wyjaśnić ruch planet „upadkiem ciał na Słońce, związanym z pierwotnym ruchem”. Astronom Halley założył, że prawa Keplera można wyjaśnić działaniem siły odwrotnie proporcjonalnej do kwadratów odległości, ale nie mógł tego udowodnić. Hooke zapewnił członków Royal Society, że wszystkie idee zawarte w Elementach zostały im zaproponowane sto razy; te, które wcześniej nie były przez niego objaśnione, są błędne. Huygens całkowicie i kategorycznie odrzucił ideę wzajemnego grawitacji cząstek, dopuszczając obecność grawitacji tylko wewnątrz ciał. Leibniz nadal utrzymywał, że ruch planet można wytłumaczyć jedynie za pomocą jakiejś eterycznej wirującej cieczy, spychającej planety z prostoliniowej ścieżki. Bernoulli i Cassini również uparcie mówili o wirach. Jednak hałas stopniowo ucichł, a chwała odkrycia powszechnej grawitacji słusznie trafiła do Izaaka Newtona. Autor: Samin D.K.
▪ Ostatnie twierdzenie Fermata
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Przebywanie z psami wzmacnia odporność ▪ Jasne kolorowe diody LED firmy Cree
▪ sekcja strony Zastosowanie mikroukładów. Wybór artykułu ▪ artykuł Odbiór substancji w miastach. Podstawy bezpiecznego życia ▪ artykuł Medycyna. Duża encyklopedia dla dzieci i dorosłych ▪ artykuł Wewnętrzne przepisy pracy
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony