Сила тяжести

Часть серии по
Классическая механика
${\ displaystyle {\ textbf {F}} = {\ frac {d} {dt}} (м {\ textbf {v}})}$ Второй закон движения
История График Учебники
ветви Применяемый Небесный Continuum Динамика Кинематика Кинетика Статика Статистический
Основы Ускорение Угловой момент Пара Принцип Даламбера Энергия кинетический потенциал Сила Точка зрения Инерциальная система отсчета Импульс Инерция  / момент инерции Масса Механическая мощность Механическая работа Момент Импульс Космос Скорость Время Крутящий момент Скорость Виртуальная работа
Составы Законы движения Ньютона Аналитическая механика Лагранжева механика Гамильтонова механика Рутианская механика Уравнение Гамильтона – Якоби Уравнение движения Аппеля Механика Купмана – фон Неймана
Основные темы Коэффициент демпфирования Смещение Уравнения движения Законы движения Эйлера Фиктивная сила Трение Гармонический осциллятор Инерциальная  / неинерциальная система отсчета Механика движения плоских частиц Движение  ( линейное ) Закон всемирного тяготения Ньютона Законы движения Ньютона Относительная скорость Жесткое тело динамика Уравнения Эйлера Простые гармонические колебания Вибрация
Вращение Круговое движение Вращающаяся опорная рамка Центростремительная сила Центробежная сила реактивный Сила Кориолиса Маятник Тангенциальная скорость Скорость вращения Угловое ускорение  / перемещение  / частота  / скорость
Ученые Кеплер Галилео Гюйгенс Ньютон Хоррокс Галлей Даниэль Бернулли Иоганн Бернулли Эйлер д'Аламбер Clairaut Лагранж Лаплас Гамильтон Пуассон Коши Раут Liouville Appell Гиббс Купман фон Нейман
Категории ► Классическая механика
v т е

Гравитация (от латинского gravitas  «вес» ^[1] ) или гравитация - это естественное явление, с помощью которого все объекты с массой или энергией, включая планеты , звезды , галактики и даже свет ^[2], притягиваются (или тяготеют к ) друг друга. На Земле , гравитация дает вес к физическим объектам , и Луны «ю.ш. гравитация вызывает океанские приливы. Гравитационное притяжение исходной газовой материи, присутствовавшей во Вселенной, привело к тому, что она начала слиться и образовать звезды, а также заставило звезды сгруппироваться в галактики, поэтому гравитация ответственна за многие крупномасштабные структуры во Вселенной. Гравитация имеет бесконечный диапазон, хотя ее эффекты становятся все слабее по мере удаления объектов.

Наиболее точно гравитация описывается общей теорией относительности (предложенной Альбертом Эйнштейном в 1915 году), которая описывает гравитацию не как силу, а как следствие движения масс по геодезическим линиям в искривленном пространстве-времени, вызванном неравномерным распределением массы. Наиболее ярким примером этой кривизны пространства-времени является черная дыра , из которой ничто - даже свет - не может выйти за пределы горизонта событий черной дыры . ^[3] Однако для большинства приложений гравитация хорошо аппроксимируется законом всемирного тяготения Ньютона , который описывает гравитацию как силув результате чего любые два тела притягиваться друг к другу, с величиной , пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной к площади от расстояния между ними.

Гравитация - самое слабое из четырех фундаментальных взаимодействий физики, примерно в 10 ³⁸ раз слабее сильного взаимодействия , в 10 ³⁶ раз слабее электромагнитного взаимодействия и в 10 ²⁹ раз слабее слабого взаимодействия . Как следствие, он не имеет существенного влияния на уровне субатомных частиц. ^[4] Напротив, это доминирующее взаимодействие в макроскопическом масштабе , и оно является причиной образования, формы и траектории ( орбиты ) астрономических тел .

Современные модели физики элементарных частиц предполагают, что самый ранний случай гравитации во Вселенной, возможно, в форме квантовой гравитации , супергравитации или гравитационной сингулярности , наряду с обычным пространством и временем , развился во время эпохи Планка (до 10 ^-43 секунды после рождение Вселенной), возможно , из первобытного состояния, такого как ложный вакуум , квантовый вакуум или виртуальная частица , в настоящее время неизвестным образом. ^[5] Попытки разработать теорию гравитации в соответствии сквантовая механика , квантовая теория гравитации , которая позволила бы объединить гравитацию в общую математическую структуру ( теорию всего ) с тремя другими фундаментальными взаимодействиями физики, является современной областью исследований.

История теории гравитации

Древний мир

Древнегреческий философ Архимед открыл центр тяжести треугольника. ^[6] Он также постулировал, что если бы у двух одинаковых гирь не был один и тот же центр тяжести, центр тяжести двух гирь вместе был бы в середине линии, соединяющей их центры тяжести. ^[7]

Римский архитектор и инженер Витрувий в De Architectura постулировал, что тяжесть объекта зависит не от веса, а от его «природы». ^[8]

В древней Индии Арьябхата первым определил силу, объясняющую, почему предметы не выбрасываются наружу при вращении Земли. Брахмагупта описал гравитацию как силу притяжения и использовал термин «гурутваакаршан» для обозначения гравитации. ^{[9] [10]}

Научная революция

Современные работы по теории гравитации начались с работ Галилео Галилея в конце 16 - начале 17 веков. В его известном (хотя , возможно , апокрифическом ^[11] ) Эксперимент падения шаров от Пизанской башни , а затем с тщательными измерениями шариков катятся уклонами , Галилео показал , что гравитационное ускорение является одинаковым для всех объектов. Это было серьезным отклонением от веры Аристотеля в то, что более тяжелые объекты имеют большее ускорение свободного падения. ^[12] Постулированное Галилео сопротивление воздуха.как причина того, что объекты с меньшей массой медленнее падают в атмосфере. Работа Галилея заложила основу для формулировки теории гравитации Ньютона. ^[13]

Теория тяготения Ньютона

В 1687 году английский математик сэр Исаак Ньютон опубликовал « Принципы» , в которых выдвигается гипотеза о законе обратных квадратов всемирного тяготения. По его собственным словам, «я пришел к выводу, что силы, удерживающие планеты в их орбах, должны [быть] взаимно равными квадратам их расстояний от центров, вокруг которых они вращаются: и таким образом сравнил силу, необходимую для удержания Луны в ее сфере. с силой тяжести на поверхности Земли, и нашел их ответ почти. ^[14] Уравнение следующее:

${\ displaystyle F = G {\ frac {m_ {1} m_ {2}} {r ^ {2}}} \}$

Где F - сила, m ₁ и m ₂ - массы взаимодействующих объектов, r - расстояние между центрами масс, а G - гравитационная постоянная .

Теория Ньютона пользовалась наибольшим успехом, когда ее использовали для предсказания существования Нептуна на основе движений Урана, которые нельзя было объяснить действиями других планет. Расчеты Джона Кача Адамса и Урбена Леверье предсказали общее положение планеты, и именно расчеты Леверье привели Иоганна Готфрида Галле к открытию Нептуна.

Несоответствие орбиты Меркурия указывало на недостатки теории Ньютона. К концу 19 века стало известно, что на его орбите наблюдаются небольшие возмущения, которые нельзя полностью объяснить теорией Ньютона, но все поиски другого возмущающего тела (например, планеты, вращающейся вокруг Солнца, даже более близкой, чем Меркурий), были бесплодно. Проблема была решена в 1915 году новой общей теорией относительности Альберта Эйнштейна , которая объяснила небольшое расхождение в орбите Меркурия. Это несоответствие было увеличением перигелия Меркурия на 42,98 угловых секунды за столетие. ^[15]

Хотя теория Ньютона была заменена общей теорией относительности Альберта Эйнштейна, большинство современных нерелятивистских гравитационных расчетов по-прежнему выполняется с использованием теории Ньютона, потому что с ней проще работать и она дает достаточно точные результаты для большинства приложений, включающих достаточно малые массы, скорости и энергии.

Принцип эквивалентности

Принцип эквивалентности , исследованный рядом исследователей, включая Галилея, Лоранда Этвеша и Эйнштейна, выражает идею о том, что все объекты падают одинаково и что влияние гравитации неотличимо от определенных аспектов ускорения и замедления. Самый простой способ проверить принцип слабой эквивалентности - бросить два объекта разной массы или состава в вакуум и посмотреть, упадут ли они на землю одновременно. Такие эксперименты демонстрируют, что все объекты падают с одинаковой скоростью, когда другие силы (например, сопротивление воздуха и электромагнитные эффекты) незначительны. В более сложных испытаниях используются крутильные весы, изобретенные Этвешем. Спутниковые эксперименты, например STEP, предназначены для более точных экспериментов в космосе. ^[16]

Формулировки принципа эквивалентности включают:

• Принцип слабой эквивалентности: траектория точечной массы в гравитационном поле зависит только от ее начального положения и скорости и не зависит от ее состава. ^[17]
• Принцип эквивалентности Эйнштейна: результат любого локального негравитационного эксперимента в свободно падающей лаборатории не зависит от скорости лаборатории и ее местоположения в пространстве-времени. ^[18]
• Принцип строгой эквивалентности, требующий и того, и другого.

Общая теория относительности

В общей теории относительности эффекты гравитации приписываются кривизне пространства-времени, а не силе. Отправной точкой для общей теории относительности является принцип эквивалентности , который приравнивает свободное падение к движению по инерции и описывает свободно падающие инерционные объекты как ускоряемые по сравнению с неинерциальными наблюдателями на земле. ^{[19] [20]} В ньютоновской физике , однако, такое ускорение не может произойти, если хотя бы один из объектов не находится под действием силы.

Эйнштейн предположил, что пространство-время искривляется материей и что свободно падающие объекты движутся по локально прямым траекториям в искривленном пространстве-времени. Эти прямые пути называются геодезическими . Как и первый закон движения Ньютона, теория Эйнштейна утверждает, что если к объекту приложить силу, он отклонится от геодезической. Например, мы больше не следуем геодезическим, стоя, потому что механическое сопротивление Земли оказывает на нас восходящую силу, и в результате мы не инерционны на земле. Это объясняет, почему перемещение по геодезическим в пространстве-времени считается инерционным.

Эйнштейн открыл полевые уравнения общей теории относительности, которые связывают наличие материи и кривизну пространства-времени и названы в его честь. В уравнении поля Эйнштейна представляет собой набор из 10 одновременных , нелинейных , дифференциальных уравнений . Решения уравнений поля являются компонентами метрического тензора пространства-времени. Метрический тензор описывает геометрию пространства-времени. Геодезические пути для пространства-времени вычисляются из метрического тензора.

Решения

Известные решения уравнений поля Эйнштейна включают:

• Решение Шварцшильда , который описывает пространство , окружающее сферически - симметричное не- вращающуюся незаряженных массивных объектов. Для достаточно компактных объектов это решение создало черную дыру с центральной сингулярностью . Для радиальных расстояний от центра, которые намного превышают радиус Шварцшильда , ускорения, предсказываемые решением Шварцшильда, практически идентичны предсказываемым теорией гравитации Ньютона.
• Решение Рейсснера-Нордстрёма , в котором центральный объект имеет электрический заряд. Для зарядов с геометрической длиной, меньшей, чем геометрическая длина массы объекта, это решение создает черные дыры с двойным горизонтом событий .
• Решение Керра для вращения массивных объектов. Это решение также создает черные дыры с несколькими горизонтами событий.
• Решение Керра-Ньюмана для заряженных вращающихся массивных объектов. Это решение также создает черные дыры с несколькими горизонтами событий.
• Космологическое решение Фридмана-Леметр-Робертсон-Уолкер , которая предсказывает расширение Вселенной.

Тесты

В проверке ОТО включали следующее: ^[21]

• Общая теория относительности объясняет аномальную прецессию перигелия Меркурия . ^[22]
• Предсказание, что время течет медленнее при более низких потенциалах ( гравитационное замедление времени ), было подтверждено экспериментом Паунда – Ребки (1959), экспериментом Хафеле – Китинга и GPS .
• Предсказание об отклонении света было впервые подтверждено Артуром Стэнли Эддингтоном из его наблюдений во время солнечного затмения 29 мая 1919 года . ^{[23] [24]} Эддингтон измерил отклонение звездного света вдвое больше, чем предсказывает корпускулярная теория Ньютона, в соответствии с предсказаниями общей теории относительности. Однако его интерпретация результатов позже была оспорена. ^[25] Более поздние испытания с использованием радиоинтерферометрических измерений квазаров, проходящих за Солнцем, более точно и последовательно подтвердили отклонение света в степени, предсказанной общей теорией относительности. ^[26] См. Также гравитационную линзу .
• Время задержки света , проходя вблизи массивного объекта был впервые идентифицирован Ирвин И. Шапиро в 1964 году в межпланетных сигналов космических аппаратов.
• Гравитационное излучение было косвенно подтверждено исследованиями двойных пульсаров . 11 февраля 2016 года коллаборации LIGO и Virgo объявили о первом наблюдении гравитационной волны.
• Александр Фридман в 1922 году обнаружил, что уравнения Эйнштейна имеют нестационарные решения (даже при наличии космологической постоянной ). В 1927 году Жорж Леметр показал, что статические решения уравнений Эйнштейна, которые возможны при наличии космологической постоянной, нестабильны, и поэтому статическая Вселенная, представленная Эйнштейном, не может существовать. Позже, в 1931 году, Эйнштейн сам согласился с результатами Фридмана и Леметра. Таким образом, общая теория относительности предсказывала, что Вселенная должна быть нестатической - она ​​должна либо расширяться, либо сжиматься. Расширение Вселенной, открытое Эдвином Хабблом в 1929 году, подтвердило это предсказание. ^[27]
• Предсказание теории о кадрах перетаскивания согласуется с недавним Gravity Probe B результатов. ^[28]
• Общая теория относительности предсказывает, что свет должен терять свою энергию при удалении от массивных тел через гравитационное красное смещение . Это было подтверждено на Земле и в Солнечной системе примерно в 1960 году.

Гравитация и квантовая механика

Открытый вопрос заключается в том, можно ли описать мелкомасштабные взаимодействия гравитации с помощью тех же рамок, что и квантовая механика . Общая теория относительности описывает крупномасштабные объемные свойства, в то время как квантовая механика является основой для описания взаимодействий материи на самом мелком масштабе. Без модификаций эти фреймворки несовместимы. ^[29]

Один из путей - описать гравитацию в рамках квантовой теории поля , которая успешно описала другие фундаментальные взаимодействия . Электромагнитная сила возникает в результате обмена виртуальными фотонами , при этом КТП описывает гравитацию как обмен виртуальными гравитонами . ^{[30] [31]} Это описание воспроизводит общую теорию относительности в классическом пределе . Однако, этот подход не на коротких расстояниях порядка длины Планка , ^[29] , где более полная теория квантовой гравитации требуется (или новый подход к квантовой механике).

Особенности

Земное притяжение

Каждое планетное тело (включая Землю) окружено своим собственным гравитационным полем, которое можно концептуализировать с помощью ньютоновской физики как приложение силы притяжения ко всем объектам. Если предположить, что планета является сферически-симметричной, сила этого поля в любой заданной точке над поверхностью пропорциональна массе планетарного тела и обратно пропорциональна квадрату расстояния от центра тела.

Сила гравитационного поля численно равна ускорению объектов под его воздействием. ^[32] Скорость ускорения падающих объектов у поверхности Земли очень незначительно меняется в зависимости от широты, особенностей поверхности, таких как горы и хребты, и, возможно, необычно высокой или низкой подповерхностной плотности. ^[33] Для мер и весов стандартное значение силы тяжести определяется Международным бюро мер и весов в соответствии с Международной системой единиц (СИ).

Это значение, обозначенное g , равно g = 9,80665 м / с ² (32,1740 фут / с ² ). ^{[34] [35]}

Стандартное значение 9,80665 м / с ² - это значение, первоначально принятое Международным комитетом по мерам и весам в 1901 году для широты 45 °, хотя было показано, что оно завышено примерно на пять частей из десяти тысяч. ^[36] Это значение сохранилось в метеорологии и в некоторых стандартных атмосферах как значение для широты 45 °, хотя более точно оно применяется к широте 45 ° 32'33 ". ^[37]

Если принять стандартизованное значение для g и игнорировать сопротивление воздуха, это означает, что объект, свободно падающий возле поверхности Земли, увеличивает свою скорость на 9,80665 м / с (32,1740 футов / с или 22 мили в час) за каждую секунду своего спуска. Таким образом, объект, стартовавший из состояния покоя, достигнет скорости 9,80665 м / с (32,1740 футов / с) через одну секунду, примерно 19,62 м / с (64,4 фута / с) через две секунды и так далее, добавив 9,80665 м / с. (32,1740 фут / с) к каждой результирующей скорости. Кроме того, снова игнорируя сопротивление воздуха, все объекты, падающие с одинаковой высоты, одновременно ударяются о землю.

Согласно 3-му закону Ньютона , сама Земля испытывает силу, равную по величине и противоположную по направлению той, которую она оказывает на падающий объект. Это означает, что Земля также ускоряется к объекту, пока он не столкнется. Однако, поскольку масса Земли огромна, ускорение, сообщаемое Земле этой противоположной силой, незначительно по сравнению с ускорением объекта. Если объект не отскакивает после столкновения с Землей, каждый из них оказывает на другого отталкивающую контактную силу, которая эффективно уравновешивает притягивающую силу тяжести и предотвращает дальнейшее ускорение.

Сила гравитации на Земле является равнодействующей (векторной суммой) двух сил: ^[38] (а) гравитационного притяжения в соответствии с универсальным законом тяготения Ньютона и (б) центробежной силы, которая возникает в результате выбора привязанная к земле, вращающаяся система отсчета. Сила тяжести наиболее слабая на экваторе из-за центробежной силы, вызванной вращением Земли, и потому, что точки на экваторе наиболее удалены от центра Земли. Сила тяжести изменяется в зависимости от широты и увеличивается от примерно 9,780 м / с ² на экваторе до примерно 9,832 м / с ² на полюсах.

Уравнения падающего тела у поверхности Земли

В предположении постоянного гравитационного притяжения закон всемирного тяготения Ньютона упрощается до F = mg , где m - масса тела, а g - постоянный вектор со средней величиной 9,81 м / с ² на Земле. Эта результирующая сила и есть вес объекта. Ускорение свободного падения равно этому g . Первоначально неподвижный объект, которому позволено свободно падать под действием силы тяжести, опускается на расстояние, пропорциональное квадрату прошедшего времени. Изображение справа, охватывающее полсекунды, было получено с помощью стробоскопической вспышки с частотой 20 вспышек в секунду. В течение первых ¹ /_{За 20} секунд мяч падает на одну единицу расстояния (здесь единица около 12 мм); от ² / ₂₀ она упала в общей сложности 4 единицы; от ³ / ₂₀ , 9 единиц и так далее.

При тех же условиях постоянной силы тяжести, потенциальная энергия , Е _р , тела на высоте ч дается Е _р = MGH (или Е _р = Wh , с W означает вес). Это выражение справедливо только на малых расстояниях h от поверхности Земли. Точно так же выражение для максимальной высоты, достигаемой вертикально спроецированным телом с начальной скоростью v , полезно только для малых высот и малых начальных скоростей.${\displaystyle h={\tfrac {v^{2}}{2g}}}$

Гравитация и астрономия

Применение закона всемирного тяготения Ньютона позволило получить большую часть подробной информации, которая у нас есть о планетах в Солнечной системе, массе Солнца и деталях квазаров ; даже существование темной материи предполагается с помощью закона всемирного тяготения Ньютона. Хотя мы не побывали ни на всех планетах, ни на Солнце, мы знаем их массы. Эти массы получены путем применения законов гравитации к измеренным характеристикам орбиты. В космосе объект сохраняет свою орбиту из-за действующей на него силы тяжести. Планеты вращаются вокруг звезд, звезды вращаются вокруг центров галактик, галактики вращаются вокруг центра масс в скоплениях, а скопления - в сверхскоплениях.. Сила тяжести, действующая на один объект со стороны другого, прямо пропорциональна произведению масс этих объектов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Самая ранняя гравитация (возможно, в форме квантовой гравитации, супергравитации или гравитационной сингулярности ), наряду с обычным пространством и временем, возникла в эпоху Планка (до 10 ^-43 секунды после рождения Вселенной), возможно, из первобытного состояние (например, ложный вакуум , квантовый вакуум или виртуальная частица ) неизвестным в настоящее время образом. ^[5]

Гравитационное излучение

Общая теория относительности предсказывает, что энергия может переноситься из системы посредством гравитационного излучения. Любая ускоряющаяся материя может создавать искривления в метрике пространства-времени, именно так гравитационное излучение переносится от системы. Совместно вращающиеся объекты могут создавать искривления в пространстве-времени, такие как система Земля-Солнце, пары нейтронных звезд и пары черных дыр. Другая астрофизическая система, согласно предсказаниям которой теряет энергию в виде гравитационного излучения, - взрывающиеся сверхновые.

Первым косвенным доказательством гравитационного излучения были измерения двойной системы Халса – Тейлора в 1973 году. Эта система состоит из пульсара и нейтронной звезды, вращающихся вокруг друг друга. Его орбитальный период уменьшился с момента его первоначального открытия из-за потери энергии, которая соответствует количеству потерь энергии из-за гравитационного излучения. Это исследование было удостоено Нобелевской премии по физике в 1993 году.

Первое прямое свидетельство гравитационного излучения было получено 14 сентября 2015 года детекторами LIGO . Были измерены гравитационные волны, испускаемые во время столкновения двух черных дыр на расстоянии 1,3 миллиарда световых лет от Земли. ^{[40] [41]} Это наблюдение подтверждает теоретические предсказания Эйнштейна и других авторов о существовании таких волн. Это также открывает путь для практических наблюдений и понимания природы гравитации и событий во Вселенной, включая Большой взрыв. ^[42] Нейтронная звезда и образование черной дыры также создают заметное количество гравитационного излучения. ^[43] Это исследование было удостоено Нобелевской премии по физике в 2017 году. ^[44]

По состоянию на 2020 год ^[update]гравитационное излучение, излучаемое Солнечной системой, слишком мало для измерения с помощью современных технологий.

Скорость гравитации

В декабре 2012 года исследовательская группа в Китае объявила, что она произвела измерения фазовой задержки земных приливов во время полнолуния и новолуния, которые, похоже, доказывают, что скорость гравитации равна скорости света. ^[45] Это означает, что если Солнце внезапно исчезнет, ​​Земля будет продолжать вращаться вокруг него в обычном режиме в течение 8 минут, а это время, необходимое свету, чтобы пройти это расстояние. Выводы группы были опубликованы в Китайском научном бюллетене в феврале 2013 г. ^[46]

В октябре 2017 года детекторы LIGO и Virgo получили сигналы гравитационных волн в течение 2 секунд после того, как спутники гамма-излучения и оптические телескопы увидели сигналы с одного и того же направления. Это подтвердило, что скорость гравитационных волн была такой же, как скорость света. ^[47]

Аномалии и неточности

Есть некоторые наблюдения, которые не учитываются должным образом, что может указывать на необходимость в более совершенных теориях гравитации или, возможно, быть объяснено другими способами.

• Сверхбыстрые звезды : Звезды в галактиках следуют распределению скоростей, когда звезды на окраинах движутся быстрее, чем они должны, в соответствии с наблюдаемыми распределениями нормальной материи. Галактики в скоплениях галактик демонстрируют похожую картину. Темная материя , которая будет взаимодействовать посредством гравитации, но не электромагнитно, может объяснить расхождение. Также были предложены различные модификации ньютоновской динамики .
• Аномалия пролета : различные космические аппараты испытывали большее ускорение, чем ожидалось, во времяманевров по гравитации .
• Ускорение расширения : кажется, что метрическое расширение пространства ускоряется. Для объяснения этого была предложена темная энергия . Недавнее альтернативное объяснение состоит в том, что геометрия пространства неоднородна (из-за скоплений галактик) и что, когда данные переинтерпретируются, чтобы принять это во внимание, расширение в конце концов не ускоряется, ^[48] однако этот вывод оспаривается. . ^[49]
• Аномальное увеличение астрономической единицы : недавние измерения показывают, что орбиты планет расширяются быстрее, чем если бы это происходило исключительно за счет потери массы Солнцем за счет излучения энергии.
• Фотоны с дополнительной энергией : фотоны, проходящие через скопления галактик, должны набирать энергию, а затем снова терять ее на выходе. Ускоряющееся расширение Вселенной должно остановить фотоны, возвращающие всю энергию, но даже с учетом этого фотоны космического микроволнового фонового излучения получают в два раза больше энергии, чем ожидалось. Это может указывать на то, что гравитация спадает быстрее, чем в обратном квадрате на определенных расстояниях. ^[50]
• Сверхмассивные водородные облака : спектральные линии леса Лайман-альфа предполагают, что водородные облака более сгруппированы в определенных масштабах, чем ожидалось, и, как темный поток , может указывать на то, что гравитация спадает медленнее, чем обратный квадрат на определенных масштабах расстояний. ^[50]

Альтернативные теории

Исторические альтернативные теории

• Аристотелевская теория гравитации
• Теория гравитации Ле Сажа (1784), также называемая гравитацией Лесажа, предложенная Жоржем-Луи Ле Сажем , основана на объяснении на основе жидкости, когда легкий газ заполняет всю Вселенную.
• Теория гравитации Ритца , Ann. Chem. Phys. 13, 145, (1908) pp. 267–271, Электродинамика Вебера-Гаусса в применении к гравитации. Классическое продвижение перигелии.
• Теория гравитации Нордстрёма (1912, 1913), один из первых конкурентов общей теории относительности.
• Теория Калуцы Клейна (1921)
• Теория гравитации Уайтхеда (1922), еще один ранний конкурент общей теории относительности.

Современные альтернативные теории

• Теория гравитации Бранса – Дике (1961) ^[51]
• Индуцированная гравитация (1967), предложение Андрея Сахарова, согласно которому общая теория относительности может возникнуть из квантовых полевых теорий материи.
• Теория струн (конец 1960-х)
• ƒ (R) гравитация (1970)
• Теория Хорндески (1974) ^[52]
• Супергравитация (1976)
• В модифицированной ньютоновской динамике (MOND) (1981) Мордехай Милгром предлагает модификацию второго закона движения Ньютона для малых ускорений ^[53]
• Самосоздание космология теория гравитации (1982) Г. А. Барбер , в которых теория Отруби-Дике модифицирован , чтобы создать массовый
• Петлевая квантовая гравитация (1988) Карло Ровелли , Ли Смолина и Абхая Аштекара
• Несимметричная гравитационная теория (NGT) (1994) Джона Моффата
• Тензорно-векторно-скалярная гравитация (TeVeS) (2004), релятивистская модификация MOND Якоба Бекенштейна
• Теория хамелеона (2004) Джастина Хури и Аманды Велтман .
• Теория давления (2013) Оливье Минаццоли и Орелиен Хис .
• Конформная гравитация ^[54]
• Гравитация как энтропийная сила , гравитация, возникающая как явление, возникающее из термодинамической концепции энтропии.
• В теории сверхтекучего вакуума гравитация и искривленное пространство-время возникают как коллективная мода возбуждения нерелятивистской фоновой сверхтекучей жидкости .
• Массивная гравитация , теория, в которой гравитоны и гравитационные волны имеют ненулевую массу

Смотрите также

Сноски

Рекомендации

дальнейшее чтение

• Торн, Кип С .; Миснер, Чарльз У .; Уилер, Джон Арчибальд (1973). Гравитация . WH Freeman. ISBN 978-0-7167-0344-0.
• Панек, Ричард (2 августа 2019 г.). «Все, что вы думали, что знаете о гравитации, неверно» . Вашингтон Пост .

внешняя ссылка

• "Гравитация" , Математическая энциклопедия , EMS Press , 2001 [1994]
• "Гравитация, теория" , Математическая энциклопедия , EMS Press , 2001 [1994]