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Universal Gravitation

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アイザック・ニュートン彗星

アイザック・ニュートンは、1642年のクリスマスの日に、イングランドのリンカンシャー、グランサムの近くのウールストホープ村で生まれた。 1661年に彼はトリニティカレッジ、ケンブリッジ大学(ウールストホープとロンドンの間の中間について)に入学し、そこで数学を学んだ。 1665年、ブラックペストがイングランドに向かってトリニティの閉鎖を強制し、ニュートンをウールストホープに1年か2年送り返した。 それは彼が二項定理、微分微積分、ベクトル加算、運動、求心加速度、光学、万有引力の法則を含む数学と物理学への彼の重要な貢献のほとんどを定式化し、こ ケンブリッジに戻ると、ニュートンは数学の教授となり、教授はまだこの日に何をすべきかを行うために進んだ—教え、公開します。 ニュートンが出版のために提出した論文のほとんどは、特に色の理論に関する光学に関するものでした。 その後、18年後の1684年に、エドモンドハレーは、彼がニュートンが解決することができるかもしれないと思った問題でニュートンに来ました。

彗星は、わずか一ヶ月かそこらのために独力で表示されている天体です。 彼らは警告なしに表示され、しばらくの間、空にたむろし、その後、再び見られることは決して消えてしまうように、彼らは初期の天文学者のための深刻な問題でした。 ハレーは彗星出現の歴史的記録を研究していたとき、ほぼ同じ軌道を持つ4つの彗星が約76年の時間で分離されていることに気づいた。 彼は、1456年、1531年、1607年、1682年の彗星は単一の彗星の目撃であり、この彗星は1758年の冬に再び現れるだろうと推論した。 彼の死から16年後に予測されたようになったとき、それはハレー彗星として知られるようになりました。 ハレーは彼の名前を冠する彗星を発見しなかったことに留意すべきである、彼は太陽の周りの軌道上で一定の期間を持つ天体としてそれを特定し ハレー彗星は、おそらく人間が最初に見上げ、彼らは空とそれがすべて働いた方法を疑問に思った文明の夜明け以来見られています。 インド、中国、日本の歴史的記録では、紀元前240年にまでさかのぼることが記録されています(1つの外観は記録されていません)。 その最も最近の出演は1833年、1909年、1985年であり、次は2061年になります。

ハレーはまた、彗星がケプラーの惑星運動の法則に従った太陽の周りの軌道を記述していること、すなわち、軌道は太陽を一つの焦点に持つ楕円(非常に細長いものであるが)であり、太陽系の別の惑星であるかのように調和法則(r3≤T2)に従っていることに気づいた。 ハレーは1684年にニュートンに、惑星とこの彗星がケプラーの法則に従った理由を知っているかどうか、つまり彼が責任のある力の性質を知っているかどうかを尋ねた。 ニュートンは、この問題と18年前の力学に関する「他の多くの問題」を実際に解決したと答えたが、それについて誰にも話していなかった。 彼はその後、疫病の年から彼のノートを探して周りかき回しに進んだが、それらを見つけることができませんでした。 ハレーはニュートンを説得し、力学について知っていたすべてのものをコンパイルし、彼のアイデアが出版されるように費用を支払うことを提案した。1687年、ニュートンは18ヶ月のノンストップ作業の後、Philosophişnaturalis Principia Mathematica(自然哲学の数学的原則)を出版しました。 おそらく物理学の単一の最も重要な本およびおそらく科学のすべての最も大きい本、それはほとんど常にちょうどPrincipiaとして知られている。 これには、これを含む後続のすべての物理学の教科書の力学に関する章で提示された概念の本質が含まれています。 おそらくそれが見逃している唯一の重要な概念はエネルギーですが、他のすべてがそこにあります: 力、質量、加速度、慣性、運動量、重量、ベクトル加算、発射体の動き、円運動、衛星の動き、重力、潮汐力、分点の歳差運動….

欠落しているテキスト

1684年にハレー博士がケンブリッジで彼を訪問するようになりました。 Srアイザックは、それが省略記号になることをすぐに答えた、医者は喜びで打た&驚きは、彼がそれを知っていた方法を彼に尋ねた、なぜ彼は私がそれを計算していると言う、そこで博士ハレーは、任意の遠くの遅延なしに彼の計算のために彼に尋ねた、Srアイザックは彼の論文の中を見たが、それを見つけることができませんでしたが、彼はそれを更新することを約束しました; &それを彼に送るために

Abraham de Moivre,1727

欠落しているテキスト

De motu corporum in gyrum(on the motion of bodies in orbit)は、1684年にエドモンド-ハレーに送られたアイザック-ニュートンによる原稿の(推定される)タイトルである。

法律

プリンシピアには、地上と天体の重力の統一が含まれています。 ガリレオによって記述された重力による加速とケプラーによって観測された惑星運動の法則は、同じことの異なる側面です。 地球には地上の重力はなく、惑星には天の重力はありませんが、むしろすべてのものには普遍的な重力があります。

  1. 宇宙のすべてのオブジェクトは、重力で宇宙の他のすべてのオブジェクトを引き付けます。
  2. 二つの物体の間の重力の大きさは…
    1. その質量の積に正比例し、
    2. その中心間の分離の二乗に反比例する

ニュートンの法則は、私たちが三次元の宇宙に住んでいるので機能します。 重力が宇宙に広がるにつれて、それはそれ自身をより薄く、より薄く広げ、源からの距離の二乗として拡大する領域をカバーする。 空間が三次元でなければ、ニュートンの法則は機能しません。スペースは三次元に見えますが、それがなければならない明白な理由はありません。

スペースは三次元に見えますが、それが必要な理由はあ まだまだ投機的な理論のようないくつかは、追加の空間的次元があるかもしれないことを示唆しています。 私たちがそれらを見ていない理由は、彼らがかなりしっかりとカールしているからです。 それらが存在するならば、非常に小さな距離でニュートンの逆二乗法則からの重力の偏差を見つけることが可能でなければならない。 これらの偏差のテストは非常に困難です。 最良の実験(2001年現在)では、逆二乗則が218μ m(2.18×10-4m)にまで保持されていることが示されている。 これらの隠された寸法の大きさは10-35mのオーダーであると考えられているので、私たちはまだ長い道のりを持っています。

地球と月の分離は、地球の半径の約六十倍です。 この距離での重力による加速度は、地球の表面での重力による加速度の13600です。

リンゴ

アイザック・ニュートンは1661年にケンブリッジ大学のトリニティ・カレッジに入学した。 彼は1665年に芸術学士号を取得し、大疫病がロンドンを席巻していた。 ケンブリッジ大学は予防措置として閉鎖され、ニュートンは北に90km(60マイル)のリンカンシャーにある家族の農場に逃げた。 1666年の夏に、ニュートンは万有引力の彼の理論の仕事を始めた。 20年以上後、最終的な理論は、彼の壮大なトメPhilosophić Naturalis Principia Mathematica(自然哲学の数学的原則)の一部として一般に公開されました。 リンゴは議論の一部ではありませんでした。

1726年に先にジャンプします。 アイザック-ニュートン卿は彼の人生の終わりに近づいている伝説だった。 彼は友人、ウィリアムStukeleyと夕食を持っていた、と彼らはその後、庭に座って、多くのことについて話しました。 ニュートンは当時83歳で、60年前に起こった出来事を思い出した。 これはStukeleyがそれを言うように物語である(彼の元のスペル、大文字、および句読点を使用して)。

15April1726私はサーアイザックに訪問しました,Orbels buildingsの彼の宿舎で,ケンジントン:彼と一緒にdin’d…夕食後,天気は暖かいです,私たちは庭に入りました,&&自分自身。 他の談話の中で、彼は私に言った、彼は以前、重力の概念が彼の心に入って来たときと同じ状況にあった。 “なぜそのリンゴは常に地面に垂直に下降する必要があり、”彼は自己に彼を考えた:彼は瞑想的な気分に座っていたように、リンゴの秋までにoccasion’d:”なぜそれ しかし、常に地球センターに? 確かに、その理由は、地球がそれを描くということです。 物質には描画力がなければなりません。 &地球の問題における描画パワーの合計は、地球のどの側でもなく、地球の中心になければなりません。 したがって、dosこのリンゴは垂直に、または中心に向かって落ちます。 このように物質が物質を描くならば; それはその量の割合でなければなりません。 したがって、リンゴは地球を描くだけでなく、地球はリンゴを描く。”

William Stukeley,1752

アップルの物語の別のバリエーションは、ニュートンの王立造幣局の助手(そして彼の義理の甥)、John Conduittによって記録されました。

年に彼は彼の母リンカンシャーに疫病のacctにケンブリッジから再び引退&彼は庭で黙想していた間、それは重力の同じ力(wchは木から地月が彼自身に言ったほど高くない&&&彼の理論に完全に同意できることがわかりました—

John Conduitt、ca。 1728

ニュートン自身はリンゴについて何も書いていません。 彼は彼の理論をテストするための手段として、月の動きにもっと興味がありました。

同じ年に私は月のオーブに伸びる重力を考え始め、球の中で回転する地球が球の表面を押す力を推定する方法を見つけました。彼らが回転する中心からの距離: そして、それによって、地球の表面で重力の力と彼女のオーブに月を維持するために必要な力を比較し、それらがかなり近い答えを見つけました。 このすべては、1665年と1666年の二つのペストの年にあった、当時のために私は発明のための私の年齢の全盛期にあった、と以来、いつでもよりも数学と哲学

アイザック*ニュートン、カリフォルニア州。 1715

ニュートンが万有引力の法則をどのように発見したかを尋ねられたとき、彼の答えは…

私がこのようにサービスを公開したのは、業界だけのためです&患者の考えでした。

Isaac Newton, 1692

the formula

Force

Fg = − Gm1m2
r2

Field

g = − Gm
r2
Gravitational field strength (acceleration due to gravity) ☞ The gravitational field strength for black ホールは、イベント地平線(シュワルツシルト半径)の表面上に計算されました。 イベントの地平線内の重力は無限大に近づく可能性があります。 また、ブラックホールの質量が増加すると、イベント地平線での重力場の強さが減少することに注意してください。/th>

質量(kg) 半径(km) g(m/s2) g(g)
半径(km) 半径(km) 半径(km) 半径(km) 半径(km) 半径(km) 半径(km) 半径(km) 半径(km) 半径(km) 半径(km) 半径(km) 半径(km)1.99×1030 696,000 270 28
水星 3.30 × 1023 2,440 3.7 0.38
Venus 4.87 × 1024 6,050 8.9 0.90
Earth 5.97 × 1024 6,380 9.8 1.0
Moon 7.36 × 1022 1,740 1.6 0.17
Mars 6.42 × 1023 3,400 3.7 0.38
Jupiter 1.90 × 1027 71,500 25 2.5
Saturn 5.69 × 1026 60,300 10 1.1
Uranus 8.68 × 1025 25,600 8.9 0.90
Neptune 1.02 × 1026 24,800 11 1.1
Pluto 1.31 × 1022 1,180 0.63 0.064
white dwarf star ~ 1 solar mass ~ 1 Earth radius ~ 3,000,000 ~ 300,000
neutron star 2 ~ 3 solar masses ~ 10 ~ 1013 ~ 1012
stellar black hole > 3 solar masses > 9 < 5 × 1012 < 5 × 1011
supermassive black hole 105 ~ 109 solar masses 105 ~ 109 108 ~ 104 107 ~103

定数

キャベンディッシュ実験

大ピラミッドは非常に巨大で、ピラミッドの近くでは鉛直線がまっすぐ下に垂れ下がることはありませんが、構造に向かってスイングします。 Cf. トンプキンス、大ピラミッドの秘密、pp。 84年から85年にかけて、トンプキンスはピアッツィ・スミスの測定値を議論し、「ピラミッドの巨大な大部分の引力によって垂直線から迂回させることなく、大ピラミッドの正しい緯度を得るために、スマイスは山頂から観測を行った。 トンプキンスピーター 大ピラミッドの秘密(ニューヨーク:ハーパー*コリンズ、1971)。

批評家

遠くでの行動。 これらの批判に対するニュートンの答えは、基本的には、”私は気にしない。 理論は働く。”

アカウントが、phúnomenisのこれらの重力特性はまだ私が起動することができました、&仮説非fingo。… そして、それは重力が本当に存在しないことで十分です,&私たちのexpositasの法律に従って行動します,&&私たちの感情の海私は現象から重力のそれらの特性の原因を発見することができなかった、と私は仮説をフレームしませんでした。… そして、私たちには、重力が本当に存在し、私たちが説明した法律に従って行動し、天体と私たちの海のすべての動きを説明するのに十分です。

それを超えて…

  • 誰かが重力場を発明しました。 単位:n/kgまたはm/s2
  • 慣性質量と重力質量の幸せな等価。
  • 間違いなく、ニュートンは神が彼に話を聞いたと思ったが、聖書は万有引力の法則に言及していません。
  • ニュートンは、おそらく水銀中毒のために、数年のために非常識になりました。
  • 彼は彼の物理的な分析よりも彼の聖書の分析の多くを考えました。
  • ニュートンは造幣局のマスターに任命されました—基本的には物理学における彼の業績のために彼に報酬を与えるための後援の位置。 そこにいる間、彼は当時イギリスで深刻な問題であったコインの”クリッピング”や”シェービング”を防ぐために鋸歯状のコインを実装しました。
  • ニュートンは、重さ、重症度、または権威のためのラテン語のgravitasから重力という言葉を造語しました。 重量のためのラテン語の単語は私達に重量の英語の単位を与えるpondus、である—ポンド(しかしinterstingly、ないポンドへの動詞または浮遊動物が保たれるポンド)。

重力場の新しいセクションを作成します

余分な次元

言い換えられる物理学の先生からの(変更された)引用。 “LHC(大型ハドロン衝突型加速器)でのブラックホール生成に不可欠な要素は、余分な次元の存在です。 ブラックホールは、私たちが私たちの日常の世界にある重力について観察するものに反している条件を作成する強烈な重力場の領域です。 余分な次元の存在は、ブラックホールを生成するために必要な重力の余分な強さを保証します。 陽子がLHCで衝突すると、それらは互いに非常に近くに来て、本質的に余分な次元(重力が強い場所)を「見る」ことができ、ブラックホールの形成が可能にな この場合、余分な寸法は-10-14mのサイズでなければなりません。 “

三次元空間