Что произошло бы, если бы сила силы тяжести увеличилась с дистанцией?

Все те, кто вы изучили когда-нибудь немножко физики, у вас не будет слишком много проблемы в том, чтобы помнить так называемый закон универсальной гравитации, сформулированной Исаак Невтон более 300 лет назад и напечатанная в 1687 в его знаменитых Он "Начинается", может быть самая влиятельная научная работа истории человечества. Легенда, которую он сопровождает к этому закону (конечно, что с только дни уже не легенда, так как есть письменное постоянство, которого оно произошло действительно) рассказывает, что с Newton случилось пока он слушал шум яблока, когда бросилась в почву с ветви его дерева мать (заметьте себе вечеринку, снабжает ссылками в "Олицетворение"). Он осведомился, каковой могла быть сила, которая могла объяснять падение яблока и движение Луны около Земли. И он нашел ее. Простой, красивый закон. Выраженная кратко он заканчивал тем, что утверждал, что между двумя любыми телами вселенной существовала привлекательная сила, действие на расстоянии, которое увеличивалось пропорционально со стоимостью масс обоих тел, но которое, взамен, уменьшалось на обратный разум с квадратом дистанции, которая отделяла их.

У этой силы была та же природа, уже снаружи между яблоком и Землей или между этой и Луной. Все тела вселенной двигались продолжая орбиты, решенные в пользу закона универсальной гравитации. Именно сам Newton пришел к заключению, какими были бы геометрические формы орбит или траекторий, которые были бы должны описывать планеты, астероиды и кометы около Солнца или также яблоко, уронившее около земной поверхности, также как и если он бросал ее в него с различными импульсами с высоты горы. Вышеупомянутые траектории только могли быть три класса: параболы и гиперболы (открытые кривые) и эллипсы (закрытые кривые). Вышеупомянутое, а именно, что орбиты были эллиптическими в случае планет, и Солнце уже было недоимкой из-за Хоаннес Кеплер в 1609, когда он сформулировал первые два закона планетарного движения, которые приносят его имя, основываясь для его вывода на точных наблюдениях, осуществленных датским астрономом Тичо Брае. В первой их, Kepler устанавливал, что все планеты солнечной системы двигались около Солнца продолжая дороги с эллиптической формой, будучи всегда Солнце, расположенное в одном из двух фокусов вышеупомянутой кривой. Окружность была особенным случаем эллипса, тем, в котором оба фокуса совпадали в той же точке (центр окружности). Девять лет спустя, в 1618, Kepler завершил бы его работу с изложением третьего закона. Эта устанавливает, что время, которое использует каждую планету в давании законченного возвращения около Солнца, зависит от взаимной дистанции между ними. Более точно: квадрат периода ротации прямо пропорционален ведру самой большей полуоси орбиты. Так, продолжительность службы лет в других планетах, более отдаленных от Солнца, чем Земля всё больший по мере того, как его дистанция увеличивает нашу звезду. Взамен, Ртуть в (88 дней) и Венера в (225 дней) они имеют годы более короткие, чем земные.

Как уже мастер на все руки, Хоаннес Кеплер открыл его законы эмпирической формы, основанной на астрономических необыкновенно точных наблюдениях на той эпохе. Однако, у него не было даже идеи о какой эре глубокий разум, в котором они ставили его открытия, а именно, не знал математическую форму, у которой должна была быть сила взаимодействия между Солнцем и планетами. Так что в 1684 году он принял решение обратиться к Newton, который сообщил ему почти сразу, что загадочная сила, которую Kepler искал, проверяла знаменитый закон обратного квадрата. Он делал годы, что Newton поддерживал серию кислых дискуссий и философских сражений Роберт Ооке. Как кажется, последний предложил Newton идею об изменении силы с обратным квадрата дистанции и предложил ему решение математической проблемы. Newton никогда не признал стоимость и идеи Hooke.

Хотя я не знаю и (еще) не смог найти первоначальные источники, кажется, что первые идеи Hooke о конкретной форме закона гравитационной силы предполагали, что эта была сходной с осуществленной пружиной над телом, подверженным ему концом. Так, он представлял Землю, объединенную гигантской пружиной с Солнцем. В 1660, Hooke нашел, что вышеупомянутая эластичная сила была пропорциональна вытягиванию пружины. Как в случае планеты и Солнца вытягивание пружины было больше большее все, что оказывалось дистанцией между двумя звездами, сила тяжести увеличивалась с дистанцией вместо того, чтобы уменьшаться с квадратом этой, как мы знаем теперь.

Но может быть вы осведомились, как возможно, что кому-то может приходить в голову сходная идея, идея видимо сумасшедшая и появившаяся из самой смелой истории фантастики, его соизволяет самого творческого фильма типа в последние годы (отдельный, ясный Роланд Эммерич). Если вы были внимательными к датам, вы обратите внимание, что с 1609, даты первых двух законов Kepler, уже было известно очень, что планетарные орбиты были эллиптическими. Как тогда кто-то осмеливался предложить закон гравитации, такой отличной от newtoniana (еще не известная из-за тогда)? Так как разум был очень простым. Гравитационная эластичная сила, предложенная Hooke предсказывала также эллиптические орбиты для планет. Действительно, поскольку хорошо вы научитесь также в книгах основной физики, когда тело подвержено силе эластичного типа как данная законом Hooke, и каждый раз, когда движение было в единственном размере, траектория, продолженная вышеупомянутым телом будет прямой линией и движение получает имя гармонического просто. Взамен, если траектория, которая продолжает тело, является содержавшей в плоскости, как это случай Земли или любая другая планета около Солнца, тогда то, что имеется, является наложением двух гармонических простых движений, перпендикулярными обоими между собой. Когда договариваются эти два гармонических простых движения, появляется такой эллипс как траектория (существуют другие отличные известные комбинации как кривые Lissajous, но не приходят в рассказ сейчас). Вы считаете сейчас Hooke неразумным? Нет, правда? Хорошо, так как может быть, с которым я буду рассказывать вам позже ваше мнение, изменитесь.

Правда состоит в том, что закон гравитации, предложенный оригинально Hooke (уже я рассказал вам, что позже он сам исправил бы и предложил бы обратный закон Newton с квадратом дистанции) не является связным с законами Kepler больше, чем в эллиптическом характере орбит. Почему? По нескольким причинам. Первая состоит в том, что, когда решены уравнения движения, появляется первое противоречие и эта не является другой, что, в отличие от которого утверждал Kepler, сейчас Солнце уже не находится в одном из фокусов эллипса, а в центре той же самой. Вторая, и тяжелее, если он помещается, он имеет общее с третьим законом Kepler. Действительно, если когда-нибудь вы пришли к заключению об этом законе предполагая приближение круговой орбиты и используя закон универсальной гравитации вместе с выражением центростремительной силы, только вы должны осуществлять вычисление точно равно, но заменяя закон силы Newton на закон Hooke. Вы подтвердите немедленно, что сейчас время, что медлит планета с тем, чтобы описывать возвращение около Солнца, это всегда тот же самый, независимо от дистанции, которую он отделяет от звезды. Все планеты имели бы годы равной продолжительности службы.

И так, таким образом такая элегантная и эффективная работает наука. Наблюдается явление, испытывается (если могут), разрабатывается теоретическая - математическая модель, которая объясняла бы наблюдения, и предсказываются новые потенциально наблюдаемые явления. Если эти явления не объясняются с теоретической предложенной моделью, этот предается и ищется один, который бы это делал. Hooke был ученым тома и поясницы. Он предложил его теорию. Он увидел, что эта приспосабливалась к каким-то из наблюдений, но, взамен, противоречила другим, уже подтвержденным другими средствами (законы Kepler, в этом случае). Так, итак, он направил его усилия к другой более удачной модели и, следовательно, более близкий к правде. Какая-то добровольная псевдонаука, которая делала бы это лучше?

Watch Law & Order S20E16 Innocence online