네 가지 기본 세력이 우주 내 모든 상호 작용을 지배합니다. 그것들은 약한 핵력, 강한 핵력, 전자기 및 중력입니다. 이 중 중력은 아마도 가장 신비한 것입니다. 이 물리 법칙이 태양계, 은하계 및 수퍼 클러스터를 지배하는 거시적 규모에서 어떻게 작동하는지는 한동안 이해되었지만, 다른 세 가지 기본 세력과 상호 작용하는 방식은 미스터리로 남아 있습니다.
당연히 인간은 옛날부터이 힘에 대한 기본적인 이해를 해왔습니다. 그리고 중력에 대한 우리의 현대적인 이해와 관련하여, 신용은 그 속성을 해독 한 사람과 그것이 크고 작은 모든 것, 즉 아이작 뉴턴 경을 지배하는 방법에 달려 있습니다. 이 17 세기 영국 물리학 자와 수학자 덕분에 우주에 대한 우리의 이해와 그것을 지배하는 법은 영원히 바뀌게 될 것입니다.
뉴턴의 중력에 관한 이론은 사과 나무 아래에 앉아 머리에 쓰러진 사람의 상징적 이미지에 대해 모두 잘 알고 있지만 수백 년에 걸친 축적 된 지식을 바탕으로 한 수년간의 연구 결과를 나타 냈습니다. 그는이 이론들을 자신의 매그넘 작품에 제시 할 것입니다. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ( "자연 철학의 수학 원리")는 1687 년에 처음 출판되었습니다.
이 책에서 뉴턴은 Johannes Kepler의 행성 운동의 법칙과 자신의 중력에 대한 수학적 설명에서 파생 된 3 가지 운동 법칙을 발표했습니다. 이 법칙은 고전 역학의 토대를 마련했으며 20 세기와 아인슈타인의 상대성 이론이 등장 할 때까지 수세기 동안 도전받지 않고 남아있었습니다.
17 세기 물리학 :
17 세기는 수학, 물리, 천문학, 생물학 및 화학 분야에서 획기적인 돌파구가 생겨 과학에있어 매우 상서로운 시간이었습니다. 이 시대의 가장 큰 발전 중 일부는 Nicolaus Copernicus에 의한 태양계의 태양 중심 모델의 개발, 갈릴레오 갈릴레이 (Galileo Galilei)의 망원경과 관측 천문학의 개척 작업 및 현대 광학의 개발을 포함합니다.
이 기간 동안 요하네스 케플러는 그의 행성 운동의 법칙을 개발했습니다. 1609 년에서 1619 년 사이에 공식화 된이 법칙은 태양 주위의 당시 알려진 행성 (수은, 금성, 지구, 화성, 목성 및 토성)의 움직임을 묘사했습니다. 그들은 다음과 같이 진술했다.
- 행성은 태양을 중심으로 타원으로 태양 주위를 움직입니다.
- 태양과 행성을 연결하는 선은 같은 시간에 같은 영역을 쓸어냅니다.
- 행성의 궤도주기의 제곱은 태양으로부터의 평균 거리 (또는 타원의 "반대 축"의 최소값의 절반)의 입방체 (3 차 거듭 제곱)에 비례합니다. 태양으로부터 가장 먼 거리).
이 법칙들은 코페르니쿠스의 헬리오 센 트릭 모델에 의해 제기 된 나머지 수학적 문제를 해결하여 그것이 우주의 올바른 모델이라는 의심을 제거했습니다. 이를 통해 Isaac Newton 경은 중력과 행성의 궤도에 미치는 영향을 고려하기 시작했습니다.
뉴턴의 세 가지 법칙 :
1678 년, 뉴턴은 과로와 동료 천문학 자 로버트 훅 (Robert Hooke)과의 불화로 완전한 신경 쇠약을 겪었습니다. 다음 몇 년 동안, 그는 다른 과학자들과의 통신에서 물러 났는데, 과학자들은 어디서 시작했는지를 제외하고는 역학과 천문학에 대한 관심을 새롭게했다. 1680-81 년 겨울, John Flamsteed (잉글랜드의 천문학 자 로얄)와 혜성이 등장하여 천문학에 대한 관심이 다시 생겼습니다.
케플러의 운동 법칙을 검토 한 후, 뉴턴은 타원 형태의 행성 궤도가 반경 벡터의 제곱에 반비례하는 구심력에 기인한다는 수학적 증거를 개발했습니다. 뉴턴은이 결과를 에드몬드 할리 ( "Haley 's Comet"발견 자)와 그의 왕립 학회에 전달했습니다. gyrum에있는 de motu corporum.
1684 년에 출판 된이 지역은 뉴턴이 자신의 매그넘 작품을 형성하기 위해 확장 할 씨앗을 담고있었습니다. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. 1687 년 7 월에 출판 된이 논문에는 뉴턴의 3 가지 운동 법칙이 포함되어 있습니다.
- 관성 기준 프레임에서 볼 때, 물체는 외력에 의해 영향을받지 않는 한 정지 상태로 유지되거나 일정한 속도로 계속 움직입니다.
- 물체에 대한 외력 (F)의 벡터 합은 질량 (미디엄) 객체의 가속도 벡터 (a)를 곱한 객체의 수학적 형태로, 이것은 다음과 같이 표현됩니다 : F =미디엄ㅏ
- 하나의 몸체가 제 2 몸체에 힘을 가할 때, 제 2 몸체는 동시에 제 1 몸체에 크기 및 방향이 반대 인 힘을가한다.
이 법들은 함께 어떤 물체, 그 물체에 작용하는 힘과 결과적인 운동 사이의 관계를 묘사하여 고전 역학의 토대를 마련했습니다. 법은 또한 뉴턴이 각 행성의 질량, 극에서 지구의 평 평화, 적도에서의 팽창을 계산하고 태양과 달의 중력이 지구의 조수를 어떻게 만드는지 계산할 수 있도록 허용했습니다.
같은 작업에서 Newton은 '첫 번째와 마지막 비율'을 사용하여 미적분학과 같은 기하학적 분석 방법을 제시하고 공기 중 음속 (Boyle의 법칙에 따라)을 계산했으며 춘분 행렬을 설명했습니다. 달의 지구에 대한 중력 적 매력의 결과)는 달의 움직임에서 불규칙성에 대한 중력 연구를 시작했으며 혜성의 궤도 결정에 대한 이론 등을 제공했습니다.
뉴턴과 "애플 사건":
사과가 머리에 쓰러지면서 만능 중력 이론을 제시 한 뉴턴의 이야기는 대중 문화의 필수품이되었습니다. 그리고 그 이야기가 묵시적이며 뉴턴이 그의 이론을 한 순간에 고안하지 않았다는 주장이 종종 있었지만, 뉴턴 자신은 그 이야기를 여러 번 말하고 사건이 그에게 영감을 주었다고 주장했다.
또한 영국 성직자, 골동품 수집가 및 왕립 학회의 회원 인 윌리엄 스투 클리 (William Stukeley)의 글이 그 이야기를 확인했습니다. 그러나 Stukeley는 그의 머리에 사과가 눈에 띄는 뉴턴의 코믹한 표현이 아니라 아이작 뉴턴 경의 회고록 (1752) 뉴턴이 사과의 추락을 보면서 중력의 본질을 숙고한다고 묘사 한 대화.
“… 우리는 정원으로 들어가서 사과 나무 그늘 아래에서 술을 마 셨습니다. 오직 그와 내 자아. 다른 담화 속에서도 그는 중력에 대한 개념이 떠 올랐을 때와 같은 상황에 처했다고 말했다. "그 사과는 왜 항상 땅에 수직으로 내려 가야합니까?" 사과가 넘어져서…”
Royal Mint (뉴욕 조카와 결혼 한)의 Newton 조수인 John Conduitt도 Newton의 삶에 대한 이야기를 들었습니다. Conduitt에 따르면,이 사건은 1666 년에 뉴턴이 링컨 셔에서 어머니를 만나러 여행 할 때 발생했습니다. 그는 정원에서 꼬부랑 거리면서 중력의 영향이 지구를 훨씬 뛰어 넘어 달의 궤도뿐만 아니라 사과가 떨어지는 원인을 고려했습니다.
마찬가지로, 볼테르는 그의 편지를 썼다 서사시 시편 (1727) 뉴턴은 그의 정원에서 걷고 사과가 나무에서 떨어지는 것을 보면서 중력 시스템을 처음으로 생각했다. 이것은 1660 년대의 뉴턴의 노트와 일치하는데, 그는 지구의 중력이 어떻게 반 제곱 비율로 달로 확장되는지에 대한 생각에 사로 잡 혔음을 보여줍니다.
그러나 자신의 이론을 완전히 발전시키는 데 20 년이 더 걸렸다. 공국. 그것이 완성되면, 그는 물체를 땅에 쓰러 뜨리는 것과 같은 힘이 다른 궤도 운동에 책임이 있다고 추론했다. 그러므로 그는 이것을“범용 중력”이라고 불렀습니다.
다양한 나무들이 뉴턴이 묘사 한“the”사과 나무라고 주장합니다. 그 랜덤 킹스 스쿨은 학교에서 원래 나무를 구입하여 뿌리를 뽑아 몇 년 후 교장 정원으로 옮겼다 고 주장합니다. 그러나 Newton이 자란 Woolsthorpe Manor를 신뢰하는 National Trust는 그 나무가 여전히 정원에 있다고 주장합니다. 원래 나무의 자손은 뉴턴이 그곳에서 공부했을 때 살았던 방 아래 캠브리지의 트리니티 대학 정문 밖에서 자라는 것을 볼 수 있습니다.
뉴턴의 연구는 과학에 중대한 영향을 미쳤으며 그 원리는 다음 200 년 동안 정식으로 남아있었습니다. 또한 현대 천문학의 주류가 된 보편적 인 중력의 개념을 알려 주었으며, 양자 역학의 발견과 아인슈타인의 일반 상대성 이론으로 20 세기까지 개정되지 않을 것이다.
우리는 여기서 Space Magazine에서 중력에 관한 많은 흥미로운 기사를 썼습니다. 아이작 뉴턴 경은 누구입니까?, 갈릴레오 갈릴레이는 누구입니까?, 중력의 힘은 무엇입니까?, 중력 상수는 무엇입니까?
천문학 캐스트에는이 주제에 관한 두 가지 좋은 에피소드가 있습니다. 에피소드 37 : 중력 렌즈, 에피소드 102 : 중력,
출처 :
- NASA – 뉴턴의 운동 법칙
- 물리 교실 – 뉴턴의 보편적 중력의 법칙
- BBC iWonder – 아이작 뉴턴
- Wikipedia – 아이작 뉴턴
