Gravitasjonskonstant og metoder for måling. Gravitasjonskonstanten måles ved hjelp av nye metoder. For å forklare den observerte utviklingen av universet innenfor rammen av eksisterende teorier, er det nødvendig å anta at noen grunnleggende konstanter er mer konstante enn

Å være en av de grunnleggende mengdene i fysikk, ble gravitasjonskonstanten først nevnt på 1700-tallet. På den tiden ble de første forsøkene på å måle dens verdi, men på grunn av ufullkommenhet av apparater og mangelfull kunnskap på dette området, var det mulig å gjøre dette bare på midten av 1800-tallet. Senere ble resultatet gjentatte ganger korrigert (siste gang det ble gjort i 2013). Det skal imidlertid bemerkes at det er en grunnleggende forskjell mellom førstnevnte (G \u003d 6.67428 (67) · 10 −11 m³ · s −2 · kg −1 eller N · m² · kg −2) og sistnevnte (G \u003d 6.67384 ( 80) · 10 −11 m³ · s −2 · kg −1 eller N · m² · kg −2) eksisterer ikke.

Ved å bruke denne koeffisienten for praktiske beregninger, bør det forstås at konstanten er slik i globale universelle konsepter (hvis vi ikke tar forbehold om elementær partikkelfysikk og andre lite studerte vitenskaper). Og dette betyr at gravitasjonskonstanten til Jorden, Månen eller Mars ikke vil skille seg fra hverandre.

Denne verdien er en grunnleggende konstant i klassisk mekanikk. Derfor er gravitasjonskonstanten involvert i en lang rekke beregninger. Spesielt uten kunnskap om den mer eller mindre eksakte verdien av denne parameteren, ville forskere ikke være i stand til å beregne en så viktig koeffisient i romindustrien som gravitasjonsakselerasjon (som vil være forskjellig for hver planet eller annet kosmisk legeme).

Imidlertid var Newton, som uttalte seg i generelle vendinger, gravitasjonskonstanten bare kjent i teorien. Det vil si at han var i stand til å formulere en av de viktigste fysiske postulatene, uten å ha informasjon om verdien han faktisk er basert på.

I motsetning til andre grunnleggende konstanter, om hva gravitasjonskonstanten er lik, kan fysikk bare si med en viss grad av nøyaktighet. Verdien er periodisk oppnådd på nytt, og hver gang den skiller seg fra den forrige. De fleste forskere mener at dette faktum ikke er forbundet med endringene, men med mer banale grunner. For det første er dette målemetoder (forskjellige eksperimenter utføres for å beregne denne konstanten), og for det andre nøyaktigheten til instrumentene, som gradvis øker, dataene foredles, og et nytt resultat oppnås.

Gitt det faktum at gravitasjonskonstanten er en verdi målt 10 til -11 grader (noe som er ekstremt lite for klassisk mekanikk), er det ikke noe overraskende i den konstante foredlingen av koeffisienten. Dessuten blir karakteren utsatt for korreksjon fra og med 14 etter desimalet.

Imidlertid er det en annen teori i moderne bølgefysikk, som ble fremmet av Fred Hoyle og J. Narlikar tilbake på 70-tallet av forrige århundre. I henhold til deres antakelser, reduseres gravitasjonskonstanten med tiden, noe som påvirker mange andre indikatorer som regnes som konstanter. Så den amerikanske astronomen van Flandern bemerket fenomenet med svak akselerasjon av månen og andre himmellegemer. Veiledet av denne teorien, bør det antas at det ikke var globale feil i de tidlige beregningene, og forskjellen i resultatene forklares med endringer i selve konstantverdien. Den samme teorien snakker om inkonstansen i noen andre mengder, som

Målehistorie

Gravitasjonskonstanten vises i den moderne protokollen om loven om universell gravitasjon, men den var imidlertid ikke eksplisitt til stede i Newton og i andre forskeres verk før på begynnelsen av 1800-tallet. Tyngdekonstanten i sin nåværende form ble først introdusert i loven om universell gravitasjon, tilsynelatende først etter overgangen til et enhetlig metrisk tiltakssystem. Kanskje første gang dette ble gjort av den franske fysikeren Poisson i A Treatise on Mechanics (1809), ble i det minste ingen tidligere verk som inneholdt en gravitasjonskonstant ikke identifisert av historikere. I 1798 satte Henry Cavendish opp et eksperiment for å bestemme den gjennomsnittlige tettheten av jorden ved å bruke torsjonsvekter oppfunnet av John Michell (Philosophical Transactions 1798). Cavendish sammenlignet pendelvibrasjonene fra et testlegeme under tyngdekraften av baller med kjent masse og under påvirkning av jordens tyngdekraft. Den numeriske verdien av gravitasjonskonstanten ble senere beregnet på grunnlag av jordens gjennomsnittlige tetthet. Målt nøyaktighet G siden Cavendish-tiden har økt, men resultatet var allerede ganske nær det moderne.

Se også

notater

referanser

Tyngdekraften konstant - artikkel fra Great Soviet Encyclopedia

Wikimedia Foundation. 2010.

Se hva "Gravity constant" er i andre ordbøker:

GRAVITASJONSKONSTANT - (gravitasjonskonstant) (γ, G) universal fysisk. konstant inkludert i formelen (se) ... Big Polytechnical Encyclopedia

- (betegnet med G) proporsjonalitetskoeffisienten i Newtons tyngdekraftlov (se universell gravitasjonslov), G \u003d (6.67259.0.00085) .10 11 N.m & sup2 / kg & sup2 ... Big Encyclopedic Dictionary

- (notasjon G), koeffisient for Newtons GRAVITY lov. Tilsvarende 6.67259.10 11 N.m2.kg 2 ... Vitenskapelig og teknisk leksikon

Fundamental Phys. konstant G, som er en del av Newtons tyngdelov F \u003d GmM / r2, der m og M er massene av tiltrekkende legemer (materialpunkter), r er avstanden mellom dem, F er den attraktive kraften, G \u003d 6.6720 (41) X10 11 N m2 kg 2 (fra 1980). Mest nøyaktig verdien av G. p. ... ... Fysisk leksikon

gravitasjonskonstant - - Temaer olje- og gassindustri EN gravitasjonskonstant ... Teknisk oversetterreferanse

gravitasjonskonstant - gravitacijos konstanta statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. gravitasjonskonstant; tyngdekraften konstant vok. Gravitationskonstante, f rus. gravitasjonskonstant, f; gravitasjonskonstant, f pranc. constante de la gravitation, f ... Fizikos terminų žodynas

- (betegnet med G), proporsjonalitetskoeffisienten i Newtons tyngdekraftlov (se Universal Gravity Law), G \u003d (6.67259 + 0.00085) · 10 11 N · m2 / kg2. * * * GRAVITASJONSKONSTANT GRAVITASJONKONSTANT (betegnet med G), koeffisient ... ... Leksikon

Gravitasjonskonstant, univers. nat. konstant G, som er inkludert i fluksen, som uttrykker den newtonske tyngdeloven: G \u003d (6,672 59 ± 0,000 85) * 10 11Н * m2 / kg2 ... Big Encyclopedic Polytechnical Dictionary

Proporsjonalitetskoeffisienten G i formelen som uttrykker Newtons tyngdekraftlov er F \u003d G mM / r2, der F er den attraktive kraften, M og m er massene til å tiltrekke legemer, og r er avstanden mellom kroppene. Andre G.-betegnelser er som følger: γ eller f (sjeldnere k2). Numerisk ... ... Great Soviet Encyclopedia

- (betegnet med G), koeffisient. proporsjonalitet i Newtons tyngdekraftlov (se Universal Gravity Law), G \u003d (6.67259 ± 0.00085) x 10 11 N x m2 / kg2 ... Naturhistorie. Leksikon

bøker

Univers og fysikk uten "mørk energi" (funn, ideer, hypoteser). I 2 bind. Bind 1, O. G. Smirnov. Bøkene er viet til problemene innen fysikk og astronomi som eksisterer i vitenskapen i titusenvis av år fra G. Galileo, I. Newton, A. Einstein til i dag. De minste partiklene av materie og planeten, stjerner og ...

For å forklare den observerte evolusjonen av universet innenfor rammen av eksisterende teorier, må man innrømme at noen grunnleggende konstanter er mer konstante enn andre

Blant de grunnleggende fysiske konstantene - lysets hastighet, Plancks konstant, ladning og masse av et elektron - er gravitasjonskonstanten på en eller annen måte annerledes. Til og med historien til sin måling er presentert i de berømte leksikonene Britannica og Larousse, for ikke å nevne "Physical Encyclopedia", med feil. Leseren vil lære av de relevante artiklene i dem at dens numeriske verdi først ble bestemt i presisjonseksperimenter fra 1797–1798 av den berømte engelske fysikeren og kjemikeren Henry Cavendish (1731–1810), hertugen av Devonshire. Faktisk målte Cavendish jordens gjennomsnittlige tetthet (dataene hans er forresten bare en halv prosent forskjellig fra resultatene fra moderne forskning). Når vi har informasjon om jordens tetthet, kan vi enkelt beregne dens masse, og vite massen, bestemme gravitasjonskonstanten.

Intrigen er at på tidspunktet for Cavendish eksisterte ikke konseptet gravitasjonskonstant ennå, og loven om universell gravitasjon var ikke vanlig å skrive ned i den formen som er kjent for oss. Husk at gravitasjonskraften er proporsjonal med produktet av massene av gravitasjonslegemer og omvendt proporsjonal med kvadratet for avstanden mellom disse kroppene, er proporsjonalitetskoeffisienten nettopp gravitasjonskonstanten. Denne formen for newtonsk lov vises først på 1800-tallet. Og de første eksperimentene der gravitasjonskonstanten ble målt ble utført allerede på slutten av århundret - i 1884.

Som den russiske vitenskapshistorikeren Konstantin Tomilin bemerker, skiller gravitasjonskonstanten seg fra andre grunnleggende konstanter også ved at den naturlige skalaen til noen fysisk mengde ikke er forbundet med den. Samtidig bestemmer lysets hastighet den begrensende verdien av hastigheten, og Planck-konstanten bestemmer minimumsendringen i handling.

Og bare i forhold til gravitasjonskonstanten ble hypotesen gjort om at den numeriske verdien kan endre seg med tiden. Denne ideen ble først formulert i 1933 av den engelske astrofysikeren Edward Arthur Milne (1896–1950), og i 1937, den berømte engelske teoretiske fysikeren Paul Dirac (Paul Dirac, 1902–1984), innenfor rammen av den såkalte "stort antall hypotesen" , antydet at gravitasjonskonstanten avtar med tiden av kosmologisk tid. Dirac-hypotesen inntar en viktig plass i historien om teoretisk fysikk i det tjuende århundre, men ikke mer eller mindre pålitelige eksperimentelle bevis er kjent om den.

Den såkalte "kosmologiske konstanten", som først dukket opp i likningene av den generelle relativitetsteorien av Albert Einstein, er direkte relatert til gravitasjonskonstanten. Etter å ha oppdaget at disse ligningene beskriver enten et ekspanderende eller kontraherende univers, la Einstein kunstig et "kosmologisk begrep" til likningene, som sikret eksistensen av stasjonære løsninger. Dens fysiske betydning ble redusert til eksistensen av en styrke som kompenserer for kreftene til universell gravitasjon og manifesterer seg bare i veldig stor skala. Svikt i den stasjonære universemodellen ble tydelig for Einstein etter publiseringen av verkene til den amerikanske astronomen Edwin Hubble (1889–1953) og den sovjetiske matematikeren Alexander Friedman, som beviste gyldigheten av en annen modell, i henhold til hvilken universet utvides etter hvert. I 1931 forlot Einstein den kosmologiske konstanten og kalte den i privat samtale "den største feilen i livet hans."

Historien endte imidlertid ikke der. Etter at det ble konstatert at utvidelsen av universet har akselerert de siste fem milliarder årene, har spørsmålet om eksistensen av antigravitet igjen blitt aktuelt; med ham kom den kosmologiske konstanten tilbake til kosmologien. Samtidig forbinder moderne kosmologer antigravitet med tilstedeværelsen av den såkalte "mørke energien" i universet.

Både gravitasjonskonstanten og den kosmologiske konstanten og "mørk energi" var gjenstand for aktive diskusjoner på en nylig konferanse på London Imperial College om uløste spørsmål i standardmodellen for kosmologi. En av de mest radikale hypotesene ble formulert i en rapport av Philip Mannheim, spesialist i partikkelfysikk fra University of Connecticut i Storrs. Faktisk foreslo Mannheim å frata gravitasjonskonstanten status som en universell konstant. I følge hans hypotese bestemmes "tabellverdien" av gravitasjonskonstanten i et laboratorium lokalisert på Jorden, og den kan bare brukes i solsystemet. I en kosmologisk skala har gravitasjonskonstanten en annen, betydelig mindre numerisk verdi, som kan beregnes ved hjelp av metodene til elementær partikkelfysikk.

Mannheim presenterte hypotesen sin til kollegene, og prøvde først og fremst å bringe løsningen på det "kosmologiske konstante problemet" som er veldig relevant for kosmologien. Essensen av dette problemet er som følger. I følge moderne konsepter, karakteriserer den kosmologiske konstanten hastigheten til utvidelse av universet. Den numeriske verdien som er funnet teoretisk ved metodene i kvantefeltteorien, er 10 120 ganger høyere enn den oppnådd fra observasjoner. Den teoretiske verdien av den kosmologiske konstanten er så stor at stjerner og galakser rett og slett ikke ville ha tid til å danne seg ved universets tilsvarende ekspansjonshastighet.

Mannheim underbygger sin hypotese om eksistensen av to forskjellige gravitasjonskonstanter - for solsystemet og for intergalaktiske målestokker - som følger. I følge ham bestemmer observasjonene ikke selve den kosmologiske konstanten, men en viss mengde proporsjonal med produktet fra den kosmologiske konstanten og gravitasjonskonstanten. Anta at gravitasjonskonstanten i en intergalaktisk skala er veldig liten, og den kosmologiske konstanten tilsvarer den beregnede og er veldig stor. I dette tilfellet kan produktet av to konstanter godt være en liten mengde, noe som ikke er i strid med observasjonene. "Kanskje er tiden kommet for å nekte å betrakte den kosmologiske konstanten som liten," sier Mannheim, "ganske enkelt godta at den er stor og gå videre fra den." I dette tilfellet løses "problemet med den kosmologiske konstanten".

Mannheims foreslåtte løsning virker enkel, men prisen å betale for den er veldig høy. Som Zeeya Merali konstaterer i artikkelen “To konstanter er bedre enn en” utgitt av den nye forskeren 28. april 2007, og introduserte to forskjellige tallverdier på gravitasjonskonstanten, må Mannheim uunngåelig forlate ligningene for Einsteins generelle relativitetsteori. I tillegg gjengir Mannheim-hypotesen begrepet "mørk energi" akseptert av de fleste kosmologer overflødig, siden den lille verdien av gravitasjonskonstanten på kosmologiske skalaer i seg selv tilsvarer antakelsen om eksistensen av antigravitet.

Keith Horne fra British University St. Andrei (University of St. Andrew) ønsker Mannheim-hypotesen velkommen fordi den bruker de grunnleggende prinsippene for partikkelfysikk: "Den er veldig elegant, og det ville bare vært fantastisk om det viste seg å være riktig." I følge Horn ville vi i dette tilfellet kunne kombinere fysikken til elementære partikler og teorien om tyngdekraft til en veldig attraktiv teori.

Men ikke alle er enige med henne. The New Scientist siterer også kosmologen Tom Shanks 'mening om at noen fenomener som passer veldig godt inn i standardmodellen - for eksempel nylige målinger av CMB og bevegelsen av doble pulsarer - neppe vil være like lett forklart i Mannheims teori.

Mannheim selv benekter ikke problemene som hypotesen hans står overfor, mens han bemerker at han anser dem som mindre betydningsfulle i forhold til vanskeligheter med den standard kosmologiske modellen: "Den er utviklet av hundrevis av kosmologer, og likevel er den utilfredsstillende av 120 størrelsesordener."

Det skal bemerkes at Mannheim fant et visst antall støttespillere som støttet ham for å utelukke det verste. For de verre, tilskrev de hypotesen fremsatt i 2006 av Paul Steinhardt fra Princeton University og Neil Turok fra Cambridge, ifølge hvilken universet med jevne mellomrom er født og forsvinner, og i hver av syklusene ( som varer i en billion år) er det Big Bang, og i dette tilfellet, i hver syklus, er den numeriske verdien av den kosmologiske konstanten mindre enn i den forrige. Den ekstremt ubetydelige verdien av den kosmologiske konstanten som er registrert i observasjonene, betyr at universet vårt er et veldig fjernt ledd i en veldig lang kjede av fødte og forsvinnende verdener ...

Målehistorie

Se også

notater

referanser

Tyngdekraften konstant - artikkel fra Great Soviet Encyclopedia

Wikimedia Foundation. 2010.

Darwin (romprosjekt)
Rask nøytron multiplikasjonsfaktor

Se hva "Gravity constant" er i andre ordbøker:

GRAVITASJONSKONSTANT - (gravitasjonskonstant) (γ, G) universal fysisk. konstant inkludert i formelen (se) ... Big Polytechnical Encyclopedia

GRAVITASJONSKONSTANT - (betegnet med G) proporsjonalitetskoeffisienten i Newtons tyngdekraftlov (se universell gravitasjonslov), G \u003d (6.67259.0.00085) .10 11 N.m & sup2 / kg & sup2 ... Big Encyclopedic Dictionary

GRAVITASJONSKONSTANT - (notasjon G), koeffisient for Newtons GRAVITY lov. Tilsvarende 6.67259.10 11 N.m2.kg 2 ... Vitenskapelig og teknisk leksikon

GRAVITASJONSKONSTANT - grunnleggende fysisk. konstant G, som er en del av Newtons tyngdelov F \u003d GmM / r2, der m og M er massene av tiltrekkende legemer (materialpunkter), r er avstanden mellom dem, F er den attraktive kraften, G \u003d 6.6720 (41) X10 11 N m2 kg 2 (fra 1980). Mest nøyaktig verdien av G. p. ... ... Fysisk leksikon

gravitasjonskonstant - - Temaer olje- og gassindustri EN gravitasjonskonstant ... Teknisk oversetterreferanse

gravitasjonskonstant - (betegnet med G), proporsjonalitetskoeffisienten i Newtons tyngdekraftlov (se Universal Gravity Law), G \u003d (6.67259 + 0.00085) · 10 11 N · m2 / kg2. * * * GRAVITASJONSKONSTANT GRAVITASJONKONSTANT (betegnet med G), koeffisient ... ... Leksikon

GRAVITASJONSKONSTANT - gravitasjonskonstant, univers. nat. konstant G, som er inkludert i fluksen, som uttrykker den newtonske tyngdeloven: G \u003d (6,672 59 ± 0,000 85) * 10 11Н * m2 / kg2 ... Big Encyclopedic Polytechnical Dictionary

Tyngdekraften konstant er proporsjonalitetskoeffisienten G i formelen som uttrykker Newtons tyngdelov F \u003d G mM / r2, der F er den attraktive kraften, M og m er massene til å tiltrekke legemer, r er avstanden mellom kroppene. Andre G.-betegnelser er som følger: γ eller f (sjeldnere k2). Numerisk ... ... Great Soviet Encyclopedia

GRAVITASJONSKONSTANT - (betegnet med G), koeffisient. proporsjonalitet i Newtons tyngdekraftlov (se Universal Gravity Law), G \u003d (6.67259 ± 0.00085) x 10 11 N x m2 / kg2 ... Naturhistorie. Leksikon

bøker

Univers og fysikk uten "mørk energi" (funn, ideer, hypoteser). I 2 bind. Bind 1, O. G. Smirnov. Bøkene er viet til problemene innen fysikk og astronomi som eksisterer i vitenskapen i titusenvis av år fra G. Galileo, I. Newton, A. Einstein til i dag. De minste partiklene av materie og planeten, stjerner og ...

Merkelig nok kan dette virke, men forskere har alltid hatt problemer med den eksakte bestemmelsen av gravitasjonskonstanten. Forfatterne av artikkelen snakker om tre hundre tidligere forsøk på å gjøre dette, men de førte alle til verdier som ikke falt sammen med andre. Selv de siste tiårene, når nøyaktigheten av målingene har økt betydelig, forble situasjonen den samme - dataene med hverandre, som tidligere, nektet å matche.

Hovedmålingsmetode G forble uendret siden 1798, da Henry Cavendish bestemte seg for å bruke torsjonsskala (eller torsjons) skalaer for dette. Fra skolekurset er det kjent hva en slik holdning var. I en glasshette på en meter tråd av sølvbelagt kobber hang en trebjelke av blykuler, hver på 775 g.

Vertikal seksjon av installasjonen (Kopi av en tegning fra G. Cavendishs rapport “Eksperimenter for å bestemme jordens tetthet”, publisert i Proceedings of the Royal Society of London i 1798 (del II), bind 88, s. 469-526)

Wikimedia allmenninger

Blykuler som veide 49,5 kg ble brakt til dem, og som et resultat av virkningen av gravitasjonskrefter, snirklet bjelken til en viss vinkel, og visste hvilken og kjenner trådenes stivhet, var det mulig å beregne verdien av gravitasjonskonstanten.

Problemet var at for det første gravitasjonsattraksjonen er veldig liten, pluss andre masser som ikke ble tatt med i beregningen av eksperimentet og som det ikke var mulig å screene fra, kan påvirke resultatet.

Det andre minus kokte merkelig nok ned til at atomene i de transporterte massene var i konstant bevegelse, og med en liten tyngdekraftpåvirkning påvirket også denne effekten.

Forskere bestemte seg for å legge sin egen metode til det geniale, men i dette tilfellet utilstrekkelige, ideen om Cavendish og i tillegg brukte en annen enhet, et kvanteinterferometer, kjent i fysikken som SQUID (fra det engelske SQUID, Superconducting Quantum Interference Device - “superledende kvanteinterferometer”; bokstavelig talt oversatt fra engelsk blekksprut - “blekksprut”; ultrafølsomme magnetometre brukt til å måle veldig svake magnetiske felt).

Denne enheten overvåker minimumsavvik fra magnetfeltet.

Ved å bruke en laser, fryse 50 kg av en wolframkule til temperaturer nær absolutt , spore endringene i magnetfeltet til forskyvningene av atomer i denne kulen, og dermed eliminere deres innflytelse på måleresultatet, fikk forskerne en gravitasjonskonstant med en nøyaktighet på 150 ppm, det er 15 tusenvis av en prosent. Nå er verdien av denne konstanten, sier forskere, 6.67191 (99) · 10 −11 m 3 · s −2 · kg −1. Tidligere verdi G utgjorde 6.67384 (80) · 10 −11 m 3 · s −2 · kg −1.

Og dette er ganske rart.

Gravitasjonskonstanten er grunnlaget for oversettelse av andre fysiske og astronomiske mengder, som for eksempel massene av planeter i universet, inkludert jorden, så vel som andre kosmiske kropper, til tradisjonelle måleenheter, og mens det er annerledes hele tiden. I 2010, der amerikanske forskere Harold Parks og James Fuller foreslo en spesifisert verdi på 6.67234 (14) · 10 −11 m 3 · s −2 · kg −1. De oppnådde denne verdien ved å registrere med et laserinterferometer en endring i avstanden mellom pendulene hengende på strengene når de vibrerer med hensyn til fire wolframsylindere - kilder til tyngdefeltet - med masser på 120 kg hver. Den andre armen til interferometeret, som tjener som avstandsstandard, var festet mellom pendulens hengepunkt. Verdien oppnådd av Parks og Faller viste seg å være tre standardavvik mindre enn verdien Ganbefalt i 2008 Data Science and Technology Committee (CODATA) , men samsvarer med den tidligere CODATA-verdien som ble introdusert i 1986. deretter ble rapportert at revisjonen av G-verdien som skjedde i perioden 1986 til 2008 var forårsaket av studier av inelastisiteten til hengetråder i torsjonsskala.