Yerçekimi neden insan bilimleri tarihinde "zor bir hastalık" dır?
"Başarılarım ince düşüncelerden kaynaklanıyor." - Isaac Newton
Yerçekiminin basit olduğunu mu düşünüyorsun? Dürüst olmak gerekirse, yerçekimi dört temel kuvvetten en gizemli olanıdır. Basit olduğunu ve basit olduğunu söylüyorsunuz, zor olduğunu söylüyorsunuz, ama gerçekten zor.Kütleçekimi, doğanın biz insanların keşfettiği en eski ve en sezgisel gücü, ama aynı zamanda şu anda en az anladığımız güç. Yerçekiminin Newton teorisinden Einstein teorisine düzeltilmesine rağmen, yerçekiminde ustalaştık ve sondayı Plüton gibi çok uzak gezegenlere fırlatmak için bilinen yerçekimi teorimizi kullandık. 12 kilometre.
Ancak bazen yerçekimi modelimiz gerçeklikle tamamen uyumlu değildir. Einstein'ın yerçekimi teorisi bile astronomik ölçümde alışılmadık ve küçük farklılıklar içerir. Öyleyse yerçekimi, eski çağlardan beri insan biliminde çetin bir hastalık olmuştur! Bugün yerçekiminin gelişimi hakkında konuşacağız ve mevcut sorunlar nelerdir? Bu problemlerin evrenin tamamen yeni bir anlayışına yol açması muhtemeldir.
Yerçekiminin gelişimi ve mükemmelliği
1687'de Newton, ilk çağlar arası tarihsel bir şaheserde evrensel çekim yapmayı önerdi, ancak o zaman insanlar iki kütle nesnesi arasında çekim olduğunu biliyorlardı.Bu, daha önce açıklayamadığımız şeyleri açıklıyor. Örneğin: Kepler, Newton'dan önce, güneş sisteminin gezegen hareketinin doğru bir teorik modelini ortaya koyan üç gezegen hareketi yasasını ortaya koydu, ancak Kepler, bu gezegenlerin neden güneşin etrafında döndüğünü, yerçekiminin keşfini bilmiyordu. Bu sorunu çözdü. Şimdiye kadar güneş sistemindeki gezegenlerin yörüngelerini çok iyi bir doğrulukla tahmin edebiliyoruz.
Dolayısıyla, 19. yüzyılın ortalarında, insanların Uranüs'ün yörüngesinin Newton'un öngörüleriyle tutarsız olduğunu, özellikle de Kepler'in ikinci yasasıyla tutarsız olduğunu buldukları açıktı: yörüngelerindeki gezegenler aynı anda aynı alanı taramalıdır. . Ancak Uranüs bu kuralı ihlal etti.Bir süre için, Uranüs tahmin edilenden daha hızlı hareket etti (taranan alan çok büyüktü) ve daha sonra tahmin edilenden daha yavaştı (taranan alan çok küçüktü).
John Couch Adams ve Urbain Le Verrier, Uranüs'ün sapmasının keşfedilmemiş bir gezegenin yerçekimi etkisinden kaynaklanabileceğine inanıyor. Bu bilinmeyen gezegenin olası yeri. Böylece insanlar 1846'da Neptün'ün varlığını keşfettiler. Newton'un yerçekimi bir felaketten bile kurtuldu.
1859'da Levier, Merkür'ün yörüngesinin ayrıntılı bir analizini yaptı ve aynı zamanda Newton'un yerçekimi tahmininden saptığını buldu. Bu yüzden insanlar Uranüs'ün problemini takip ediyor ve Merkür'ün yörüngesinde güneşe daha yakın bir gezegen olabileceğini tahmin ediyor, Vulcan deniyor. Bununla birlikte, bu tür arzulu düşünme pratik sorunları çözmedi.Aslında, Merkür'ün anomalisine Newton'un teorisinin eksikliğinden kaynaklanıyordu. 1915'te Albert Einstein, Merkür anomalisinin genel görelilik ile açıklanabileceğini kanıtladı. Sonunda yepyeni bir gezegen alamamış olsak da, evren hakkında yepyeni bir anlayışa sahibiz.
Newton yerçekiminin iyileştirilmesiyle, yörünge hareketine ilişkin ölçümümüz ve tahminimiz yıllar içinde çok doğru hale geldi, ancak yine de bazı tesadüfi anormallikler var. Belki de bunların en ünlüsü "Pioneer Anomalisi" dir.
Dedektör anormal çalışıyor
Pioneer 10, 1971'de yapım aşamasında.
"Pioneer 10" ve "Pioneer 11" sondaları 1970'lerin başında piyasaya sürüldü ve dış güneş sistemine giden ilk sondalardı. Uzaya girdikten sonra sondanın çalışma koşulları o sırada beklenenden daha iyi olmasına rağmen, uçuşu sırasında bir anormallik keşfedildi. Pioneer uzay aracı güneşten uzaklaştıkça yavaş yavaş yavaşladı.Bilim adamları bunun temel olarak güneşin yerçekimi etkisinden ve kısmen de güneş sistemindeki gaz ve tozun direncinden kaynaklanmasını bekliyorlardı. Ancak, tüm faktörlerimiz dikkate alındığında, Pioneer sondasının hızının beklenenden daha yavaş olduğunu gördük, bu da araştırmanın ilerlemesini engelleyen gizemli bir kuvvet olduğu anlamına gelir. Bu ek yavaşlama çok küçüktür, ancak Bir yıl içinde, dedektör tahmin edilen konumdan yaklaşık 400 kilometre sapacak.
Pioneerin anomalisi, bilim insanlarını bu fenomenin nedenlerini tartışmaya yöneltmiştir. Bazı insanlar bunun yeni fiziğin bir işareti olabileceğini düşünüyor. Bazı insanlar bu sorunun yerçekimi modelini değiştirerek çözülebileceğini düşünüyor. Diğerleri bunun karanlıkla ilgili olabileceğini düşünüyor. Enerji ile ilgili. 2012'de insanlar daha yaygın ve basit bir çözüm buldu.
Pioneer dedektörleri, bir radyoizotop termoelektrik jeneratör (RTG) aracılığıyla nükleer güç sağlar. RTG'ler ısıyı eşit olarak serbest bırakır ve bu radyasyon dedektörün probuna (yani öndeki büyük kap kapağı) yayılır ve termal geri tepmeye neden olur. Ama bu sadece bir tahmin.
Bir başka anormal uzay aracı operasyonu fenomeni "aşırı uçuş anomalisi" olarak adlandırılır. Uzay aracının derin boşluğuna girdiğimizde, uzay aracının diğer gezegenlerin yörüngesine girmesine izin vereceğiz ve ardından uzay aracını hızlandıracağız.Bu genellikle yerçekimsel sapma etkisi dediğimiz şeydir, ancak bu süreçte uzay aracının hızı ve teorisi ara sıra ortaya çıkacaktır. sapma.
Bu anormallik ilk olarak 1990'da Galileo'nun yakın geçişi sırasında gözlemlendi. O sırada hareketinin dikkatli bir şekilde ölçülmesi, uzay aracının uçuştan sonraki hızının beklenenden 4 mm / sn daha hızlı olduğunu ortaya çıkardı. Galileo, 1992'de ikinci kez dünya üzerinde uçtuğunda, herhangi bir anormallik bulunmadı. 1998'de NEAR dedektörün hızı 13 mm / s arttı. 1999'da Cassini herhangi bir anormallik göstermedi. Rosetta'nın 2005'teki uçuş sırasında bir anormalliği vardı, ancak sonraki aşırı uçuşlarda anormal değildi ve haberci detektörü anormal değildi.
Bu aralıklı anormallik çok garip. İnsanlar gezegenin dönüş sürükleme etkisini, yanal Doppler etkisini dışladılar, ancak standart fizik bu anormalliği açıklayamıyor, bu nedenle insanlar gelişmiş yerçekimi teorisi, gezegenlerin etrafında karanlık madde halesi ve hatta Ayrıca "Hubble ölçekli Casimir etkisi" adı verilen bir kuantum yerçekimi süreci de vardır.
Elbette uzay aracının uçuş anomalisini açıklamadaki zorluk, bu anomalinin bazen meydana gelmesi ve her seferinde olmaması ve tamamen farklı tasarımlara sahip bir uzay aracının anormallik verilerinin aynı olmamasıdır. Bu yüzden bilim adamları bu fenomeni incelemek için Avrupa Uzay Ajansı'nın uzay-zaman araştırmacısı ve kuantum eşdeğer prensibi uzay testi (st-quest) gibi bazı deneyler önerdiler.Bu deneyler atomların dünyanın eksantrik yörüngesine nasıl düştüğünü inceleyecek. Ancak şu ana kadar deney herhangi bir fon alamadı. Yani bu anormal fenomen hala açıklanamaz.
Ay yörüngesinin anormal eksantrikliği
Yerçekimi ölçümünün anormalliği uzay aracıyla sınırlı değildir. Ayımız bile beklediğimiz gibi hareket etmiyor. Apollo projesi sırasında astronotlar, Ay'a lazer menzilli bir reflektör yerleştirdiler. Ayın yörüngesinin son derece hassas ölçümlerini yapmak için lazer menzilini kullanabiliriz. Şu anda, ayın yörüngesi hakkında onlarca yıllık veri biriktirdik, bu da ayın yörüngesini anlamamızı, güneş sisteminde bilinen en doğru gök cismi yapar. Örneğin, yer değiştirme yoluyla, dünya ile ay arasındaki gelgit etkileşimi ile dünyanın dönmesinin açısal momentumunu aya aktaracağını, böylece ay ile dünya arasındaki ortalama mesafenin her yıl 3,8 santimetre artacağını biliyoruz.
Zamanla, gelgit hareketi, ay yörüngesinin şeklini, yani ay yörüngesinin eksantrikliğini de etkileyecektir. Ancak gelgit etkisini hesaba katsak bile açıklanamayan ek bir değişiklik var. Yani, ayın tepe noktası ile perigee arasındaki mesafe her yıl fazladan 3,5 milimetre değişiyor, şu anda nedenini bilmiyoruz!
sonuç olarak
Belki de dış güneş sisteminde hala bir gezegen olması mümkündür, buna Gezegen 9 diyoruz. Küçük yerçekimi çekimi yukarıdaki yörünge anomalilerine neden oldu Belki de dikkate almadığımız daha ince faktörler, belki aşktır. Stein'ın yerçekimi teorisinde bir kusur var mı?
Aslında bu küçük anomaliler, uzayı keşfetmemizde herhangi bir sorun yaratmayacaktır. Ama gelecekte bu anomalilerin de tarafımızdan açıklanması gerekiyor.Bilim ancak problemleri sürekli açıklama sürecinde mükemmelleşecek, bir gün sorun bulamazsak bilim durgunlaşacaktır.
Bilimde, bazen bilinmeyene kapıyı açan bu küçük, göze batmayan bulmacalardır.
Bu nedenle, yerçekiminin keşfettiğimiz ve tanımladığımız ilk şey olduğunu söylüyoruz, ancak anlamadığımız şey yerçekimi.
