16.9 C
Munich
Saturday, August 8, 2020

Trọng lực là gì? | Khoa học sống

Must read

Đây là những gì bạn có thể mua từ Uber Groceries ở Toronto

Đầu tháng trước, Uber đã chính thức ra...

Atletico Ottawa có quan hệ đối tác lớn trước khi đến với ‘The Island Games’

Trước khi khởi hành cho giải đấu đầu tiên tại Canada Premiere League, Atletico Ottawa đã cảm nhận được sự ủng hộ mạnh mẽ...

Bán kính vụ nổ Beirut sẽ như thế nào nếu nó xảy ra ở các thành phố cảng của Canada

Chúng tôi biết từ các nhân chứng và báo cáo rằng vụ nổ Beirut lớn vào đầu tuần này, xảy ra khi 2.750 tấn...

Mưa sao băng Perseid đã trở lại – Đây là những gì bạn cần biết

Đối với những người yêu thiên văn bình thường và khó tính, giữa tháng 8 có nghĩa là sự trở lại của mưa sao...

Trọng lực là một trong bốn lực cơ bản trong vũ trụ, bên cạnh lực điện từ và lực hạt nhân mạnh và yếu. Mặc dù có sức lan tỏa toàn diện và quan trọng để giữ cho đôi chân của chúng ta không bay khỏi Trái đất, nhưng phần lớn trọng lực vẫn là một câu đố đối với các nhà khoa học.

Các học giả cổ đại cố gắng mô tả thế giới đã đưa ra những lời giải thích của riêng họ về lý do tại sao mọi thứ rơi xuống đất. Nhà triết học Hy Lạp Aristotle cho rằng các vật thể có xu hướng tự nhiên di chuyển về phía trung tâm vũ trụ, mà ông tin là ở giữa Trái đất, theo nhà vật lý Richard Fitzpatrick từ Đại học Texas.

Nhưng những ngôi sao sáng sau đó đã đánh bật hành tinh của chúng ta khỏi vị trí chính của nó trong vũ trụ. Đa hình Ba Lan Nicolas Copernicus nhận ra rằng các đường đi của các hành tinh trên bầu trời có ý nghĩa hơn nhiều nếu mặt trời là trung tâm của hệ mặt trời. Nhà toán học và vật lý học người Anh Isaac Newton đã mở rộng những hiểu biết của Copernicus và lý luận rằng, khi mặt trời chiếu vào các hành tinh, tất cả các vật thể đều tạo ra lực hút đối với nhau.

Trong chuyên luận nổi tiếng năm 1687 của mình “Philosophiae Naturalis Princia mathicala, “Newton đã mô tả những gì hiện được gọi là định luật vạn vật hấp dẫn của ông. Nó thường được viết là:

Fg = G (m1 M2) / r2

Trong đó F là lực hấp dẫn, m1 và m2 là khối lượng của hai vật và r là khoảng cách giữa chúng. G, hằng số hấp dẫn, là hằng số cơ bản có giá trị phải được khám phá thông qua thí nghiệm.

Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton nói rằng lực hấp dẫn tỷ lệ thuận với tích của khối lượng của chúng và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. (Tín dụng hình ảnh: marekuliasz Shutterstock)

Trọng lực là mạnh mẽ, nhưng không mạnh mẽ

Trọng lực là yếu nhất trong các lực cơ bản. Một thanh nam châm sẽ kéo điện từ lên một cái kẹp giấy, vượt qua lực hấp dẫn của toàn bộ Trái đất trên một thiết bị văn phòng. Các nhà vật lý đã tính toán rằng lực hấp dẫn là 10 ^ 40 (tức là số 1 theo sau là 40 số không) so với lực điện từ, theo PBS.

Mặc dù các hiệu ứng của trọng lực rõ ràng có thể được nhìn thấy trên quy mô của những thứ như các hành tinh, sao và thiên hà, nhưng lực hấp dẫn giữa các vật thể hàng ngày là vô cùng khó đo lường. Năm 1798, nhà vật lý người Anh Henry Cavendish đã tiến hành một trong những thí nghiệm chính xác cao đầu tiên trên thế giới để cố gắng xác định chính xác giá trị của G, hằng số hấp dẫn, như đã báo cáo trong Kỷ yếu của Mặt trận của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.

Cavendish đã chế tạo ra thứ mà được gọi là cân bằng xoắn, gắn hai quả bóng chì nhỏ vào hai đầu của một chùm treo lơ lửng theo chiều ngang bằng một sợi dây mỏng. Gần mỗi quả bóng nhỏ, anh đặt một khối lượng chì lớn, hình cầu. Những quả bóng chì nhỏ bị hút về trọng lượng chì nặng, khiến dây bị xoắn chỉ một chút xíu và cho phép anh ta tính G.

Đáng chú ý, ước tính Cavendish từ tính cho G chỉ giảm 1% so với giá trị được chấp nhận trong thời hiện đại là 6,674 × 10 ^ 11 m ^ 3 / kg ^ 1 * s ^ 2. Hầu hết các hằng số phổ quát khác được biết đến với độ chính xác cao hơn nhiều nhưng vì trọng lực quá yếu, các nhà khoa học phải thiết kế các thiết bị cực kỳ nhạy cảm để cố gắng đo lường hiệu ứng của nó. Cho đến nay, một giá trị chính xác hơn của G đã lảng tránh thiết bị của họ.

Nhà vật lý người Mỹ gốc Đức Albert Einstein đã mang đến cuộc cách mạng tiếp theo trong sự hiểu biết của chúng ta về lực hấp dẫn. Của anh ấy thuyết tương đối rộng cho thấy lực hấp dẫn phát sinh từ độ cong của không-thời gian, nghĩa là ngay cả các tia sáng, phải tuân theo độ cong này, bị uốn cong bởi các vật thể cực lớn.

Các lý thuyết Einstein Einstein đã được sử dụng để suy đoán về sự tồn tại của các lỗ đen – các thực thể thiên thể với khối lượng lớn đến nỗi thậm chí ánh sáng không thể thoát ra khỏi bề mặt của chúng. Trong vùng lân cận của lỗ đen, định luật vạn vật hấp dẫn của Newton không còn mô tả chính xác cách thức các vật thể di chuyển, mà thay vào đó, các phương trình trường kéo căng Einstein Einstein được ưu tiên.

Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra các lỗ đen ngoài đời thực ngoài vũ trụ, thậm chí còn xoay xở để chụp một bức ảnh chi tiết về bức tượng khổng lồ sống ở trung tâm thiên hà của chúng ta. Các kính viễn vọng khác đã nhìn thấy các lỗ đen hiệu ứng trên khắp vũ trụ.

Việc áp dụng định luật hấp dẫn Newton vào các vật thể cực nhẹ, như con người, tế bào và nguyên tử, vẫn còn một chút biên giới không được đề cập, theo Vật lý phút. Các nhà nghiên cứu cho rằng các thực thể như vậy thu hút lẫn nhau bằng cách sử dụng các quy tắc hấp dẫn giống như các hành tinh và các ngôi sao, nhưng vì trọng lực quá yếu nên khó có thể biết chắc chắn.

Có lẽ, các nguyên tử thu hút nhau một cách hấp dẫn với tốc độ một trên khoảng cách của chúng thay vì bình phương – các công cụ hiện tại của chúng tôi không có cách nào để nói. Các khía cạnh ẩn giấu của thực tế có thể có thể truy cập được nếu chỉ chúng ta có thể đo được lực hấp dẫn phút như vậy.

Một thế lực bí ẩn vĩnh viễn

Trọng lực khiến các nhà khoa học bối rối theo những cách khác, quá. Mô hình chuẩn của vật lý hạt, mô tả hành động của hầu hết các hạt và lực đã biết, bỏ đi trọng lực. Trong khi ánh sáng được mang bởi một hạt gọi là photon, các nhà vật lý không biết liệu có một hạt tương đương cho trọng lực hay không, sẽ được gọi là graviton.

Đưa lực hấp dẫn lại với nhau trong một khung lý thuyết với cơ học lượng tử, phát hiện lớn khác của cộng đồng vật lý thế kỷ 20, vẫn là một nhiệm vụ còn dang dở. Thật là lý thuyết của mọi thứ, như nó được biết đến, có thể không bao giờ được nhận ra.

Nhưng trọng lực vẫn được sử dụng để khám phá những phát hiện hoành tráng. Trong những năm 1960 và 70, các nhà thiên văn học Vera Rubin và Kent Ford đã chỉ ra rằng các ngôi sao ở rìa các thiên hà đang quay quanh nhanh hơn mức có thể. Nó gần như là một khối lượng vô hình đang kéo mạnh về phía họ một cách hấp dẫn, đưa ra ánh sáng một vật liệu mà ngày nay chúng ta gọi là vật chất tối.

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học cũng đã cố gắng nắm bắt một hệ quả khác của thuyết tương đối Einstein Einstein – sóng hấp dẫn phát ra khi các vật thể lớn như sao neutron và lỗ đen quay xung quanh nhau. Kể từ năm 2017, Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser (LIGO) đã mở ra một mới cửa sổ vũ trụ bằng cách phát hiện tín hiệu cực kỳ mờ nhạt của các sự kiện đó.

Tài nguyên bổ sung:

- Advertisement -

More articles

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

- Advertisement -

Latest article

Đây là những gì bạn có thể mua từ Uber Groceries ở Toronto

Đầu tháng trước, Uber đã chính thức ra...

Atletico Ottawa có quan hệ đối tác lớn trước khi đến với ‘The Island Games’

Trước khi khởi hành cho giải đấu đầu tiên tại Canada Premiere League, Atletico Ottawa đã cảm nhận được sự ủng hộ mạnh mẽ...

Bán kính vụ nổ Beirut sẽ như thế nào nếu nó xảy ra ở các thành phố cảng của Canada

Chúng tôi biết từ các nhân chứng và báo cáo rằng vụ nổ Beirut lớn vào đầu tuần này, xảy ra khi 2.750 tấn...

Mưa sao băng Perseid đã trở lại – Đây là những gì bạn cần biết

Đối với những người yêu thiên văn bình thường và khó tính, giữa tháng 8 có nghĩa là sự trở lại của mưa sao...

Người tiếp theo? Ngọn lửa Calgary đang chờ đối thủ Vòng 1 cho các trận playoff NHL

Thế bây giờ thì thế nào?Calgary Flames đã lo việc kinh doanh vào tối thứ Năm và đặt vé tham dự vòng loại trực...