Das Newtonsche Gesetz der universalen Schwerkraft stellt fest, dass jede Punkt-Masse im Weltall jede andere Punkt-Masse mit einer Kraft anzieht, die zum Produkt ihrer Massen direkt proportional und zum Quadrat der Entfernung zwischen ihnen umgekehrt proportional ist. (Getrennt wurde es gezeigt, dass große kugelförmig symmetrische Massen anziehen und angezogen werden, als ob ihre ganze Masse an ihren Zentren konzentriert wurde.) Ist das ein allgemeines physisches Gesetz ist auf empirische Beobachtungen dadurch zurückzuführen gewesen, was Newton Induktion genannt hat. Es ist ein Teil der klassischen Mechanik und wurde in der Arbeit von Newton Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ("Principia") formuliert, zuerst am 5. Juli 1687 veröffentlicht. (Als das Buch von Newton 1686 der Königlichen Gesellschaft präsentiert wurde, hat Robert Hooke einen Anspruch erhoben, den Newton erhalten hatte, das umgekehrte Quadratgesetz von ihm - sieh Geschichtsabteilung unten.)

Auf der modernen Sprache setzt das Gesetz den folgenden fest:

:

SI-Einheiten annehmend, wird F in Newton (N), M und M in Kilogrammen (Kg), r in Metern (m) gemessen, und der unveränderliche G ist dem ungefähr gleich.

Der Wert des unveränderlichen G wurde zuerst von den Ergebnissen des Experiments von Cavendish genau bestimmt, das vom britischen Wissenschaftler Henry Cavendish 1798 durchgeführt ist, obwohl Cavendish keinen numerischen Wert für G selbst berechnet hat. Dieses Experiment war auch der erste Test der Gravitationstheorie von Newton zwischen Massen im Laboratorium. Es hat 111 Jahre nach der Veröffentlichung des Principia von Newton und 71 Jahre nach dem Tod von Newton stattgefunden, so konnte keine der Berechnungen von Newton den Wert von G verwenden; stattdessen konnte er nur eine Kraft hinsichtlich einer anderen Kraft berechnen.

Das Newtonsche Gesetz der Schwerkraft ähnelt dem Gesetz der Ampere-Sekunde von elektrischen Kräften, das verwendet wird, um den Umfang der elektrischen Kraft zwischen zwei beladenen Körpern zu berechnen. Beide sind Umgekehrt-Quadratgesetze, in denen Kraft zum Quadrat der Entfernung zwischen den Körpern umgekehrt proportional ist. Das Gesetz der Ampere-Sekunde hat das Produkt von zwei Anklagen im Platz des Produktes der Massen und die elektrostatische Konstante im Platz der Gravitationskonstante.

Newtonsches Gesetz ist durch die Theorie von Einstein der allgemeinen Relativität seitdem ersetzt worden, aber es setzt fort, als eine ausgezeichnete Annäherung der Effekten des Ernstes verwendet zu werden. Relativität ist nur erforderlich, wenn es ein Bedürfnis nach der äußersten Präzision, oder wenn gibt, sich mit Schwerkraft für äußerst massive und dichte Gegenstände befassend.

Geschichte

Frühe Geschichte

Eine neue Bewertung (durch das Ofer Mädchen) über die frühe Geschichte des umgekehrten Quadratgesetzes ist, dass "bis zum Ende der 1660er Jahre," war die Annahme eines "umgekehrten Verhältnisses zwischen dem Ernst und dem Quadrat der Entfernung ziemlich üblich und war von mehreren verschiedenen Leuten aus verschiedenen Gründen vorgebracht worden". Derselbe Autor schreibt wirklich Hooke einen bedeutenden und sogar zukunftsträchtigen Beitrag zu, aber er behandelt den Anspruch von Hooke vom Vorrang auf dem umgekehrten Quadratpunkt als langweilig, seitdem mehrere Personen außer Newton und Hooke es mindestens vorgeschlagen hatten, und er stattdessen zur Idee von hinweist, "die himmlischen Bewegungen" und die Konvertierung des Denkens von Newton weg vom 'zentrifugalen' und zur 'zentripetalen' Kraft als die bedeutenden Beiträge von Hooke zusammenzusetzen.

Plagiat-Streit

1686, als das erste Buch des Principia von Newton der Königlichen Gesellschaft präsentiert wurde, hat Robert Hooke Newton von Plagiat angeklagt, indem er behauptet hat, dass er von ihm den "Begriff" "der Regel der Abnahme des Ernstes genommen hatte, gegenseitig als die Quadrate der Entfernungen vom Zentrum seiend". Zur gleichen Zeit (gemäß dem zeitgenössischen Bericht von Edmond Halley) hat Hooke zugegeben, dass "die Demonstration der Kurven erzeugt dadurch" ganz Newton war.

Auf diese Weise entstand die Frage, was, wenn irgendetwas hatte Newton zu Hooke Schulden? - ein Thema umfassend besprochen seit dieser Zeit, und auf dem einige Punkte noch eine Meinungsverschiedenheit erregen.

Die Arbeit und Ansprüche von Hooke

Robert Hooke hat seine Ideen über das "System der Welt" in den 1660er Jahren veröffentlicht, als er zur Königlichen Gesellschaft am 21. März 1666 eine Zeitung "Auf dem Ernst" gelesen hat, "bezüglich der Beugung einer direkten Bewegung in eine Kurve durch einen hinzukommenden attraktiven Grundsatz", und hat er sie wieder in der etwas entwickelten Form 1674 als eine Hinzufügung zu "Einem Versuch veröffentlicht, die Bewegung der Erde von Beobachtungen Zu beweisen". Hooke hat 1674 bekannt gegeben, dass er dazu geplant hat, "erklären Sie ein System der Welt, die sich in vielen Einzelheiten von irgendwelchem noch bekannt unterscheidet," hat auf drei "Annahmen" gestützt: Dass "alle Himmelskörper überhaupt, eine Anziehungskraft oder angezogen werdende Macht zu ihren eigenen Zentren haben Sie" [und] "sie ziehen wirklich auch alle anderen Himmelskörper an, die innerhalb des Bereichs ihrer Tätigkeit sind"; dass "alle Körper überhaupt, die in eine direkte und einfache Bewegung gestellt werden, so fortsetzen werden, in einer Gerade voranzukommen, bis sie durch einige andere wirksame Mächte abgelenkt und Begabung sind..." ; und das "diese attraktiven Mächte ist so viel das stärkere im Funktionieren, dadurch, wie viel näher der Körper, der darauf hervorgebracht ist, zu ihren eigenen Zentren ist". So hat Hooke klar gegenseitige Attraktionen zwischen der Sonne und den Planeten in einem Weg verlangt, der mit der Nähe zum Anziehen-Körper zusammen mit einem Grundsatz der geradlinigen Trägheit zugenommen hat.

Die Behauptungen von Hooke bis zu 1674 haben keine Erwähnung jedoch gemacht, dass ein umgekehrtes Quadratgesetz gilt oder für diese Attraktionen gelten könnte. Die Schwerkraft von Hooke war auch noch nicht universal, obwohl sie sich Allgemeinheit näher genähert hat als vorherige Hypothesen. Er hat auch Begleitbeweise oder mathematische Demonstration nicht zur Verfügung gestellt. Auf den letzten zwei Aspekten hat Hooke selbst 1674 festgesetzt: "Jetzt, was diese mehrere Grade [der Anziehungskraft] sind, habe ich noch nicht experimentell nachgeprüft"; und betreffs seines ganzen Vorschlags: "Das ich deute nur zurzeit", an, "meinen selbst viele andere Dinge in der Hand habend, die ich der erste compleat würde, und ihm deshalb nicht so gut beiwohnen kann" (d. h." das Verfolgen dieser Untersuchung"). Es war später, schriftlich am 6. Januar 1679|80 Newton, dass Hooke seine "Annahme mitgeteilt hat..., dass die Anziehungskraft immer in einem Doppelverhältnis zur Entfernung vom Zentrum Reciprocall, und Folglich ist, dass die Geschwindigkeit in einem Subdoppelverhältnis zur Anziehungskraft und Folglich sein wird, weil Kepler Reciprocall zur Entfernung Annimmt." (War die Schlussfolgerung über die Geschwindigkeit falsch.)

Die Ähnlichkeit von Hooke 1679-1680 mit Newton hat nicht nur diese umgekehrte Quadratannahme für den Niedergang der Anziehungskraft mit der zunehmenden Entfernung, sondern auch, im öffnenden Brief von Hooke an Newton, vom 24. November 1679, eine Annäherung erwähnt, "die himmlischen Bewegungen des planetts einer direkten Bewegung durch die Tangente & einer attraktiven Bewegung zum Hauptkörper zusammenzusetzen".

Die Arbeit und Ansprüche des Newtons

Newton, gesehen im Mai 1686 mit dem Anspruch von Hooke auf dem umgekehrten Quadratgesetz, hat bestritten, dass Hooke als Autor der Idee geglaubt werden sollte. Unter den Gründen hat Newton zurückgerufen, dass die Idee mit Herrn Christopher Wren vor dem 1679-Brief von Hooke besprochen worden war. Newton hat auch hingewiesen und hat vorherige Arbeit von anderen, einschließlich Bullialdus, anerkannt (wer vorgeschlagen hat, aber ohne Demonstration, dass es eine attraktive Kraft von der Sonne im umgekehrten Quadratverhältnis zur Entfernung gab), und Borelli (wer auch ohne Demonstration vorgeschlagen hat, dass es eine Schleudertendenz im Gegengewicht mit einer Gravitationsanziehungskraft zur Sonne gab, um die Planeten sich in Ellipsen bewegen zu lassen). D T Whiteside hat den Beitrag zum Denken von Newton beschrieben, das aus dem Buch von Borelli gekommen ist, dessen Kopie in der Bibliothek von Newton an seinem Tod war.

Newton hat weiter seine Arbeit durch den Ausspruch verteidigt, der hatte, hat er zuerst vom umgekehrten Quadratverhältnis von Hooke gehört, er würde noch einige Rechte darauf im Hinblick auf seine Demonstrationen seiner Genauigkeit haben. Hooke, ohne Beweise für die Annahme, konnte nur glauben, dass das umgekehrte Quadratgesetz in großen Entfernungen vom Zentrum ungefähr gültig war. Gemäß dem Newton, während 'Principia' noch in der Vorveröffentlichungsbühne war, gab es so viele a priori Gründe, die Genauigkeit des Umgekehrt-Quadratgesetzes zu bezweifeln (besonders in der Nähe von einem Anziehen-Bereich), dass "ohne die Demonstrationen meines (Newtons), zu denen Herr Hooke noch ein Fremder ist, es nicht geglaubt von einem vernünftigen Philosophen kann, irgendwelcher, wo genau, zu sein."

Diese Bemerkung bezieht sich unter anderem auf die Entdeckung von Newton, unterstützt durch die mathematische Demonstration, die, wenn das umgekehrte Quadratgesetz für winzige Partikeln gilt, sich dann zieht sogar eine große kugelförmig symmetrische Masse auch Massen an, die zu seiner Oberfläche äußerlich sind, sogar genau schließen, als ob seine ganze eigene Masse an seinem Zentrum konzentriert wurde. So hat Newton eine Rechtfertigung, sonst das Ermangeln gegeben, für das umgekehrte Quadratgesetz auf große kugelförmige planetarische Massen anzuwenden, als ob sie winzige Partikeln waren. Außerdem hatte Newton in Vorschlägen 43-45 des Buches 1 formuliert, und Abteilungen des Buches 3, einen empfindlichen Test der Genauigkeit des umgekehrten Quadratgesetzes vereinigt, in dem er gezeigt hat, dass nur dort, wo das Gesetz der Kraft genau als ist, das umgekehrte Quadrat der Entfernung die Richtungen der Orientierung der Augenhöhlenellipsen der Planeten wird unveränderlich bleiben, weil, wie man beobachtet, sie abgesondert von kleinen interplanetarischen Unruhen zuzuschreibenden Effekten tun.

Hinsichtlich Beweise, die noch von der früheren Geschichte überleben, zeigen Manuskripte, die von Newton in den 1660er Jahren geschrieben sind, dass Newton selbst vor 1669 in Beweise angekommen war, die in einem kreisförmigen Fall der planetarischen Bewegung, 'bestrebt sind zurückzutreten' (was später Zentrifugalkraft genannt wurde) eine Umgekehrt-Quadratbeziehung mit der Entfernung vom Zentrum hatten. Nach seiner 1679-1680 Ähnlichkeit mit Hooke hat Newton die Sprache von innerlichen oder Zentripetalkraft angenommen. Gemäß dem Gelehrten von Newton J Bruce Brackenridge, obwohl viel aus der Änderung in der Sprache und dem Unterschied des Gesichtspunkts, als zwischen dem zentrifugalen oder den Zentripetalkräften, der wirklichen Berechnung und den Beweisen gemacht worden ist, ist derselbe jeder Weg geblieben. Sie haben auch die Kombination von tangentialen und radialen Versetzungen eingeschlossen, die Newton in den 1660er Jahren machte. Die Lehre, die von Hooke Newton hier, obwohl bedeutend, angeboten ist, war eine der Perspektive und hat die Analyse nicht geändert. Dieser Hintergrund zeigt, dass es Basis für Newton gab, um zu bestreiten, das umgekehrte Quadratgesetz von Hooke abzuleiten.

Die Anerkennung des Newtons

Andererseits hat Newton wirklich akzeptiert und in allen Ausgaben von 'Principia' zugegeben, dass Hooke (aber nicht exklusiv Hooke) das umgekehrte Quadratgesetz im Sonnensystem getrennt geschätzt hatte. Newton hat Zaunkönig, Hooke und Halley in dieser Verbindung in Scholium anerkannt, 4 im Buch 1 Einen Vorschlag zu machen. Newton hat auch zu Halley zugegeben, dass seine Ähnlichkeit mit Hooke in 1679-80 sein schlafendes Interesse an astronomischen Sachen wieder erweckt hatte, aber das hat gemäß Newton nicht bedeutet, dass Hooke Newton irgendetwas Neues oder Ursprüngliches erzählt hatte: "Noch sind ich nicht verpflichtet zu ihm für jedes Licht in dieses Geschäft, aber nur für die Ablenkung hat er mir von meinen anderen Studien gegeben, um auf diesen Dingen & für seinen dogmaticalness schriftlich zu denken, als ob er die Bewegung in der Ellipse gefunden hatte, die mich geneigt hat, es..." zu versuchen

Moderne Meinungsverschiedenheit

Seit der Zeit von Newton und Hooke hat wissenschaftliche Diskussion auch die Frage dessen berührt, ob die 1679-Erwähnung von Hooke, 'die Bewegungen zusammenzusetzen', Newton mit etwas Neuem und Wertvollem versorgt hat, wenn auch das nicht ein Anspruch war, der wirklich von Hooke zurzeit geäußert ist. Wie beschrieben, oben zeigen die Manuskripte von Newton der 1660er Jahre ihm wirklich wirklich das Kombinieren tangentialer Bewegung mit den Effekten der radial geleiteten Kraft oder des Versuchs zum Beispiel in seiner Abstammung der umgekehrten Quadratbeziehung für den kreisförmigen Fall. Sie zeigen auch Newton, der klar das Konzept der geradlinigen Trägheit ausdrückt —, für den er Schuldner bis veröffentlichten 1644 der Arbeit von Descartes war (wie Hooke wahrscheinlich war). Diese Sachen scheinen nicht, von Newton von Hooke gelernt worden zu sein.

Dennoch haben mehrere Autoren mehr gehabt, um zu sagen, worüber Newton, der von Hooke und einigen Aspekten gewonnen ist, umstritten bleibt. Die Tatsache, dass die meisten privaten Papiere von Hooke zerstört worden waren oder verschwunden sind, hilft nicht, die Wahrheit zu gründen.

Die Rolle von Newton in Bezug auf das umgekehrte Quadratgesetz war nicht, weil es manchmal vertreten worden ist, hat er nicht behauptet, sich es als eine bloße Idee auszudenken. Was Newton getan hat, sollte zeigen, wie das Umgekehrt-Quadratgesetz der Anziehungskraft viele notwendige mathematische Verbindungen mit erkennbaren Eigenschaften der Bewegungen von Körpern im Sonnensystem hatte; und das sie sind auf solche Art und Weise verbunden gewesen, dass die Beobachtungsbeweise und die mathematischen Demonstrationen, genommen zusammen, Grund gegeben haben zu glauben, dass das umgekehrte Quadratgesetz nicht nur ungefähr wahr, aber genau wahr war (zur Genauigkeit, die in der Zeit von Newton und seit ungefähr zwei Jahrhunderten später - und mit einigen losen Enden von Punkten erreichbar ist, die noch nicht sicher untersucht werden konnten, wo die Implikationen der Theorie noch nicht entsprechend identifiziert worden waren oder gerechnet haben).

Im Licht des Hintergrunds, der oben beschrieben ist, wird es verständlich, wie, ungefähr dreißig Jahre nach dem Tod von Newton 1727, Alexis Clairaut, ein mathematischer Astronom, der in seinem eigenen Recht im Feld von Gravitationsstudien bedeutend ist, nach der Prüfung geschrieben hat, was Hooke, dieser veröffentlicht hat, "Muss man nicht denken, dass diese Idee... von Hooke den Ruhm von Newton verringert"; und das "das Beispiel von Hooke" dient, "um sich was eine Entfernung zu zeigen, dort ist zwischen einer Wahrheit, die kurz gesehen wird und eine Wahrheit, die demonstriert wird".

Körper mit dem Raumausmaß

Wenn die fraglichen Körper Raumausmaß haben (anstatt theoretische Punkt-Massen zu sein), dann wird die Gravitationskraft zwischen ihnen durch das Summieren der Beiträge der begrifflichen Punkt-Massen berechnet, die die Körper einsetzen. In der Grenze, weil die Teilpunkt-Massen "ungeheuer klein" werden, hat das Integrierung der Kraft zur Folge (in der Vektor-Form, sieh unten) über die Ausmaße der zwei Körper.

Auf diese Weise kann es gezeigt werden, dass ein Gegenstand mit einem kugelförmig symmetrischen Vertrieb der Masse dieselbe Gravitationsanziehungskraft auf Außenkörper ausübt, als ob die Masse ganzen Gegenstands an einem Punkt an seinem Zentrum konzentriert wurde. (Das ist für nicht kugelförmig symmetrische Körper nicht allgemein wahr.)

Für Punkte innerhalb eines kugelförmig symmetrischen Vertriebs der Sache kann der Lehrsatz von Shell des Newtons verwendet werden, um die Gravitationskraft zu finden. Der Lehrsatz erzählt uns, wie verschiedene Teile des Massenvertriebs die an einem Punkt gemessene Gravitationskraft betreffen, hat eine Entfernung r vom Zentrum des Massenvertriebs ausfindig gemacht:

• Der Teil der Masse, die an Radien r gelegen wird, verursacht dieselbe Kraft an r, als ob die ganze Masse, die innerhalb eines Bereichs des Radius r eingeschlossen ist, am Zentrum des Massenvertriebs (wie bemerkt, oben) konzentriert wurde.
• Der Teil der Masse, die an Radien r> r gelegen wird, übt keine Nettogravitationskraft in der Entfernung r vom Zentrum aus. D. h. die individuellen Gravitationskräfte, die durch die Elemente des Bereichs dort auf dem Punkt an r ausgeübt sind, annullieren einander.

Demzufolge, zum Beispiel, innerhalb einer Schale der gleichförmigen Dicke und Dichte dort ist keine Nettogravitationsbeschleunigung irgendwo innerhalb des hohlen Bereichs.

Außerdem innerhalb eines gleichförmigen Bereichs nimmt der Ernst geradlinig mit der Entfernung vom Zentrum zu; die Zunahme wegen der zusätzlichen Masse ist 1.5mal die Abnahme wegen der größeren Entfernung vom Zentrum. So, wenn ein kugelförmig symmetrischer Körper einen gleichförmigen Kern und einen gleichförmigen Mantel mit einer Dichte hat, die weniger ist als 2/3 von diesem des Kerns, dann nimmt der Ernst am Anfang äußerlich außer der Grenze ab, und wenn der Bereich groß genug, weiter die Ernst-Zunahmen wieder äußer ist, und schließlich es den Ernst an der Grenze des Kerns/Mantels überschreitet. Der Ernst der Erde kann an der Grenze des Kerns/Mantels am höchsten sein.

Vektor-Form

Das Newtonsche Gesetz der universalen Schwerkraft kann als eine Vektor-Gleichung geschrieben werden, um für die Richtung der Gravitationskraft sowie seines Umfangs verantwortlich zu sein. In dieser Formel vertreten Mengen im kühnen Vektoren.

:

\mathbf {F} _ {12} =

- G {m_1 m_2 \over {\\vert \mathbf {r} _ {12} \vert} ^2 }\

\\mathbf {\\Hut {r}} _ {12 }\

</Mathematik>wo

: F ist die Kraft, die an den Gegenstand 2 erwartete angewandt ist, um 1, zu protestieren

: G ist die Gravitationskonstante,

: M und M sind beziehungsweise die Massen von Gegenständen 1 und 2,

: |r = |r  r ist die Entfernung zwischen Gegenständen 1 und 2, und

: ist der Einheitsvektor vom Gegenstand 1 bis 2.

Es kann gesehen werden, dass die Vektor-Form der Gleichung dasselbe als die Skalarform gegeben früher ist, außer dass F jetzt eine Vektor-Menge ist, und die rechte Seite mit dem passenden Einheitsvektor multipliziert wird. Außerdem kann es das F = F gesehen werden.

Schwerefeld

Das Schwerefeld ist ein Vektorfeld, das die Gravitationskraft beschreibt, die an einen Gegenstand in jedem gegebenen Punkt im Raum pro Einheitsmasse angewandt würde. Es ist wirklich der Gravitationsbeschleunigung an diesem Punkt gleich.

Es ist eine Generalisation der Vektor-Form, die besonders nützlich wird, wenn mehr als 2 Gegenstände (wie eine Rakete zwischen der Erde und dem Mond) beteiligt werden. Für 2 Gegenstände (protestieren z.B 2, ist eine Rakete, Gegenstand 1 die Erde), wir schreiben einfach r statt r und M statt der M und definieren das Schwerefeld g (r) als:

:

- G {m_1 \over

\\mathbf {\\Hut {r} }\

</Mathematik>

so dass wir schreiben können:

:

Diese Formulierung ist von den Gegenständen abhängig, die das Feld verursachen. Das Feld hat Einheiten der Beschleunigung; im SI ist das m/s.

Schwerefelder sind auch konservativ; d. h. die geleistete Arbeit durch den Ernst von einer Position bis einen anderen ist mit dem Pfad unabhängig. Das hat die Folge, dass dort ein potenzielles solches Gravitationsfeld V(r) dass besteht

:

Wenn M eine Punkt-Masse oder die Masse eines Bereichs mit dem homogenen Massenvertrieb ist, ist das Kraft-Feld g (r) außerhalb des Bereichs isotropisch, d. h., hängt nur von der Entfernung r vom Zentrum des Bereichs ab. In diesem Fall

:

Probleme mit der Theorie des Newtons

Die Beschreibung des Newtons des Ernstes ist zu vielen praktischen Zwecken genug genau und wird deshalb weit verwendet. Abweichungen davon sind klein, wenn die ohne Dimension Mengen φ/c und (v/c) beide viel weniger als ein sind, wo φ das Gravitationspotenzial ist, ist v die Geschwindigkeit der Gegenstände, die studieren werden, und c ist die Geschwindigkeit des Lichtes.

Zum Beispiel stellt Newtonischer Ernst eine genaue Beschreibung des Systems der Erde/Sonne, seitdem zur Verfügung

:

\quad \left (\frac {v_\mathrm {Erde}} {c }\\Recht) ^2 =\left (\frac {2\pi r_\mathrm {Bahn}} {(1\\mathrm {Ihr}) c }\\Recht) ^2 \sim 10^ {-8} </Mathematik>

wo r der Radius der Bahn der Erde um die Sonne ist.

In Situationen, wo jeder ohne Dimension Parameter, dann groß

ist

allgemeine Relativität muss verwendet werden, um das System zu beschreiben. Allgemeine Relativität nimmt zum Newtonischen Ernst in der Grenze von kleinen potenziellen und niedrigen Geschwindigkeiten ab, so, wie man häufig sagt, ist das Newtonsche Gesetz der Schwerkraft die Grenze des niedrigen Ernstes der allgemeinen Relativität.

Theoretische Sorgen mit der Theorie von Newton

• Es gibt keine unmittelbare Aussicht, den Vermittler des Ernstes zu erkennen. Versuche durch Physiker, die Beziehung zwischen der Gravitationskraft und den anderen bekannten grundsätzlichen Kräften zu identifizieren, werden noch nicht aufgelöst, obwohl beträchtlicher Fortschritt im Laufe der letzten 50 Jahre gemacht worden ist (Sieh: Theorie von allem und Standardmodell). Newton selbst hat gefunden, dass das Konzept einer unerklärlichen Handlung in einer Entfernung unbefriedigend war (sieh "Die Bedenken des Newtons" unten), aber dass es nichts mehr gab, dass er zurzeit tun konnte.
• Die Gravitationstheorie des Newtons verlangt, dass die Gravitationskraft sofort übersandt wird. In Anbetracht der klassischen Annahmen der Natur der Zeit und Raums vor der Entwicklung der Allgemeinen Relativität führt eine bedeutende Fortpflanzungsverzögerung im Ernst zu nicht stabilen planetarischen und stellaren Bahnen.

Beobachtungen, die die Theorie von Newton kollidieren

• Die Theorie von Newton erklärt die Vorzession der Sonnennähe der Bahnen der Planeten besonders Planet-Quecksilbers nicht völlig, das lange nach dem Leben von Newton entdeckt wurde. Es gibt 43 arcsecond pro Jahrhundertdiskrepanz zwischen der Newtonischen Berechnung, die nur aus den Gravitationsattraktionen von den anderen Planeten und der beobachteten Vorzession entsteht, die mit fortgeschrittenen Fernrohren während des 19. Jahrhunderts gemacht ist.

Jedoch, wenn Sie ein Computermodell des Planet-Quecksilbers in der Bahn um die Sonne schaffen, und eine Punkt-Masse für jeden annehmen, bekommen Sie eine Bahn ohne Vorzession. Jetzt, wenn Sie das modifizieren, so dass die Masse der Sonne nicht eine Punkt-Masse ist, aber aus der Hälfte seiner Masse am Zentrum und ander halb verteilt an einem Drittel des Radius der Sonne in zwölf getrennten Punkt-Massen zusammengesetzt wird und dann berechnen Sie die durch jeden Bestandteil der Masse ausgeübte Schwerkraft-Kraft, wird die Bahn jetzt eine Vorzession von ungefähr 43 arcseconds pro Jahrhundert haben. Das verwendet nur das umgekehrte Quadratgesetz von Newton für die Kraft des Ernstes. Das zeigt, dass, obwohl die Gravitationskraft zwischen zwei Punkt-Massen zu den meisten Zwecken vernünftig genau ist, sie einen Fehler, wenn gestellt, zum äußersten Test der planetarischen Vorzession mehr als ein Jahrhundert zeigt. Dieses Modell arbeitet auch für die Bahnen der anderen Planeten, aber die Vorzessionsabnahmen mit der Entfernung des Planeten von der Sonne, weil die Sonne mehr einer Punkt-Masse weiter ähnlich ist, Sie sind davon.

• Die vorausgesagte winkelige Ablenkung von leichten Strahlen durch den Ernst, der durch das Verwenden der Theorie des Newtons berechnet wird, ist nur eine Hälfte der Ablenkung, die wirklich von Astronomen beobachtet wird. Berechnungen mit der Allgemeinen Relativität sind in der viel näheren Abmachung mit den astronomischen Beobachtungen.

Die beobachtete Tatsache, dass die Gravitationsmasse und die Trägheitsmasse dasselbe für alle Gegenstände sind, ist innerhalb der Theorien von Newton unerklärt. Allgemeine Relativität nimmt das als ein Kernprinzip. Sieh den Gleichwertigkeitsgrundsatz. Tatsächlich haben die Experimente von Galileo Galilei, wenige Jahrzehnte vor Newton, festgestellt, dass einwendet, dass dieselbe Luft haben oder flüssiger Widerstand durch die Kraft des Ernstes der Erde ebenso unabhängig von ihren verschiedenen Trägheitsmassen beschleunigt werden. Und doch sind die Kräfte und Energien, die erforderlich sind, verschiedene Massen zu beschleunigen, auf ihre verschiedenen Trägheitsmassen völlig abhängig, wie aus dem Zweiten Gesetz von Newton der Bewegung, F = ma gesehen werden kann.

Das Problem besteht darin, dass die Theorien des Newtons und seine mathematischen Formeln erklären und die (ungenaue) Berechnung der Effekten der Vorzession der Sonnennähe der Bahnen und der Ablenkung von leichten Strahlen erlauben. Jedoch haben sie nicht getan und erklären die Gleichwertigkeit des Verhaltens von verschiedenen Massen unter dem Einfluss des Ernstes nicht, der der Mengen der beteiligten Sache unabhängig ist.

Die Bedenken des Newtons

Während Newton im Stande gewesen ist, sein Gesetz des Ernstes in seiner kolossalen Arbeit zu formulieren, war er mit dem Begriff der "Handlung in einer Entfernung" tief unbehaglich, die seine Gleichungen einbezogen haben. 1692, in seinem dritten Brief an Bentley, hat er geschrieben: "Dieser eine Körper kann nach einem anderen in einer Entfernung durch ein Vakuum ohne die Vermittlung von irgend etwas anderem, durch handeln, und durch den ihre Handlung und Kraft von einander befördert werden können, ist zu mir eine so große Absurdität, dass ich, kein Mann glaube, der in philosophischen Sachen hat, konnte eine fähige Fakultät des Denkens jemals darin fallen."

Er nie, in seinen Wörtern, "hat die Ursache dieser Macht zugeteilt". In allen anderen Fällen hat er das Phänomen der Bewegung verwendet, den Ursprung von verschiedenen Kräften zu erklären, die Körpern folgen, aber im Fall vom Ernst war er unfähig, die Bewegung experimentell zu identifizieren, die die Kraft des Ernstes erzeugt (obwohl er zwei mechanische Hypothesen 1675 und 1717 erfunden hat). Außerdem hat er sich geweigert, sogar eine Hypothese betreffs der Ursache dieser Kraft auf dem Boden anzubieten, die, um so zu tun, Gegenteil war, um Wissenschaft erklingen zu lassen. Er hat gejammert das "Philosophen hat bisher die Suche der Natur vergebens" für die Quelle der Gravitationskraft versucht, weil er "durch viele Gründe" überzeugt war, dass es "bisher unbekannte Ursachen" gab, die für alle "Phänomene der Natur" grundsätzlich waren. Diese grundsätzlichen Phänomene sind noch unter der Untersuchung und, obwohl Hypothesen im Überfluss sind, muss die endgültige Antwort noch gefunden werden. Und in 1713 General des Newtons Scholium in der zweiten Ausgabe von Principia:" Ich bin noch nicht im Stande gewesen, die Ursache dieser Eigenschaften des Ernstes von Phänomenen zu entdecken, und ich täusche keine Hypothesen vor... Es sind genug, dass Ernst wirklich besteht und gemäß den Gesetzen handelt, die ich erklärt habe, und dass es reichlich dient, um für alle Bewegungen von Himmelskörpern verantwortlich zu sein."

Die Lösung von Einstein

Diese Einwände wurden strittig durch die Theorie von Einstein der allgemeinen Relativität gemacht, in der Schwerkraft ein Attribut der gekrümmten Raum-Zeit ist, anstatt wegen einer zwischen Körpern fortgepflanzten Kraft zu sein. In der Theorie von Einstein verdrehen Massen Raum-Zeit in ihrer Umgebung und andere Partikel-Bewegung in durch die Geometrie der Raum-Zeit bestimmten Schussbahnen. Das hat eine Beschreibung der Bewegungen des Lichtes und der Masse erlaubt, die mit allen verfügbaren Beobachtungen im Einklang stehend war. In der allgemeinen Relativität ist die Gravitationskraft eine Romankraft wegen der Krümmung der Raum-Zeit, weil die Gravitationsbeschleunigung eines Körpers im freien Fall wegen seiner Weltlinie ist, die eine geodätische von der Raum-Zeit ist.

Siehe auch

• Das Gesetz von Gauss für den Ernst
• Bahn von Kepler, die Analyse von Newtonschen Gesetzen, weil es für Bahnen gilt
• Die Kanonenkugel des Newtons
• Newtonsche Gesetze der Bewegung
• Statische Kräfte und virtuelle Partikel tauschen aus

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Links

• Feder & Hammer-Fall auf dem Mond
• Newtonsches Gesetz der Universalen Schwerkraft Javascript Rechenmaschine