Ümumdünya cazibə qanunu

Ümumdünya cazibə qanunu – cisimlər arasındakı qravitasiya qarşılıqlı təsirini təsvir edən qanun. Bu qanuna görə iki maddi nöqtə arasındakı qarşılıqlı cazibə qüvvəsi onların kütlələri hasili ilə düz, aralarındakı məsafənin kvadratı ilə tərs mütənasib olub, onları birləşdirən düz xətt boyunca yönəlir:

Nyutonun ümumdünya cazibə qanunu

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

Burada G = 6,67 × 10 ⁻¹¹ m ³ ⋅ kq ⁻¹ ⋅ s ⁻² mütənasiblik əmsalı olub, qravitasiya sabiti adlanır.

Bu İsaak Nyutonun induktiv əsaslandırma adlandırdığı, empirik müşahidələrdən çıxarılan ümumi fiziki qanundur. Nyuton ilk dəfə 1687-ci ldə çap olunan fundamental əsəri olan Natural fəlsəfənin riyazi əsaslarında ümumdünya cazibə qanununu da vermişdir.

Ümumdünya cazibə qanununun laboratoriyadakı ilk sınağını 1798-ci ildə ingilis alimi Henri Kavendiş aparmış və ilk dəfə olaraq qravitasiya sabitinin qiymətini müəyyənləşdirmişdir. Bu Nyutonun Riyazi əsaslarının nəşrindən 111 il, ölümündən isə təxminən 71 il sonra baş vermişdir.

Nyutonun cazibə qanunu göy mexanikasının əsasını təşkil edir. Bu qanuna əsasən Ayın hərəkətində müşahidə edilən bəzi xüsusiyyətlər (variasiyalar, düyünlər, perigeyin hərəkəti və s.), Yerin qütblərdən basıq olması (burada Yerin öz oxu ətrafında fırlanması da nəzərə alınır), Günəş sistemi planetlərinin hərəkəti və s. məsələlər öz izahını tapmış, Neptun planeti kəşf olunmuşdur. Müstəsnalıq təşkil edən bir neçə effekt (məs., Merkuri, Venera və Marsın perihelisinin hərəkəti), həmçinin cazibə qüvvəsinin təbiəti Eynşteynin cazibə nəzəriyyəsinə əsasən izah edilir. Beləliklə, Eynşteyn nəzəriyyəsi kainatın fiziki mənzərəsini daha düzgün izah edir, lakin bu Nyuton nəzəriyyəsindən tamamilə imtina etmək anlamına gəlmir və qanun hələ də əksər tətbiqlərdə cazibə qüvvəsinin təsirlərinin ən yaxşı yaxınlaşması kimi istifadə olunmağa davam edir.

Tarix

Ümumdünya cazibə qanununun kəşfi tarixindən söhbət açarkən bəzən belə sadəlövh fikir irəli sürürlər ki, guya almanın ağacdan yerə düşməsinin müşahidəsi Nyutonun cazibə qanununu kəşf etməsinin əsasını təşkil edir. Şübhə yoxdur ki, təklikdə götürülmüş bu müşahidə ümumdünya cazibə qanununun kəşfinə gətirə bilməzdi. Almanın ağacdan yerə düşmə məsələsi cazibə qanununun əsasını təşkil etməyib, yalnız o qanunun kəşf olunmasına təkan vermişdir.

Planetlərə mərkəzəqaçma təcili verərək onları Günəş ətrafında fırlanmağa məcbur edən qüvvənin mənşəyi haqqında düşünən Nyuton bağda istirahət edərkən almanın ağacdan yerə düşdüyünü müşahidə edərkən belə bir mülahizə irəli sürmüşdür: almanın Yer səthinə tərəf təcillə hərəkət etməsinin səbəbi Yerin almanı cəzb etməsi ola bilər. Belədirsə, Yerlə alma arasında baş verən cazibə bütün cisimlərə, o cümlədən Göy cisimlərinə də aid olmalıdır. Yer Aya təsir edərək onu öz ətrafında fırlanmağa məcbur etdiyi kimi, Günəş də planetlərə təsir edərək onları öz ətrafında fırlada bilər.

Nyutona qədər göy cisimlərinin hərəkəti kifayət qədər öyrənilmiş, bu hərəkətin qanunauyğunluqları mükəmməl şəkildə müəyyənləşdirilmişdi. Həmin qanunauyğunluqlar Kepler tərəfindən dərin təhlil edilərək qanun şəklinə salınmışdı. Göy mexanikasında Keplerin birinci, ikinci və üçüncü qanunları adı ilə məşhur olan bu qanunauyğunluqlar o zaman planetlərin hansı səbəbdən məhz belə hərəkət etmələri sualına cavab vermirdi. Qəribə bir vəziyyət yaranmışdı - hərəkətin qanunauyğunluqları məlumdur, lakin onun məhz bu şəkildə baş vermə səbəbi aydın deyildir. Mexanika dilində desək, hərəkətin kinematikası məlum olduğu halda onun dinamikası məlum deyildir. Belə bir vəziyyətdə dinamikanın banisi olan Nyuton bu işlərə biganə qala bilməzdi və belə də oldu. O, planetlərin «qəribə» hərəkətlərinin səbəbini öyrənmək məqsədilə Kepler qanunlarını dərindən təhlil etmək qərarına gəlmişdir. O Kepler qanunlarını araşdırmaqla həmin qüvvənin bəzi xüsusiyyətləri haqqında müəyyən fikirə gəlmişdir.

Təxminən 1666-cı ildə İsaak Nyuton Kepler qanunlarının Ayın Yer ətrafındakı orbitinə, sonra isə Yerdəki bütün cisimlərə şamil edilməsi fikrini inkişaf etdirdi.

Nyuton ilkin nəticələrini 1684-cü ildə De Motu Corporum (Cisimlərin hərəkətinə dair) adı altında təqdim etmişdir.

Nəzəriyyənin tətbiq sərhədləri

Nyuton nəzəriyyəsi bir sıra çatışmazlıqlara malik idi. Bunlara əsasən aşağıdakılar daxildir:

1. İzaholunmaz uzağatəsir: cazibə qüvvəsi tamamilə boş mühitdən anlaşılmaz şəkildə və sonsuz sürətlə ötürülür.

2. Əgər kainat, o zaman fərz edildiyi kimi, evklidian və sonsuzdursa və eyni zamanda, içindəki maddənin orta sıxlığı sıfırdan fərqlidirsə, o zaman həll olunmayan cazibə paradoksu yaranır ki, bu da Nyuton nəzəriyyəsinin kosmoloji miqyasda tətbiq oluna biləcəyini şübhə altına alır.

3. 19-cu əsrin sonunda başqa bir problem kəşf edildi: Merkurinin perihelisinin nəzəri və müşahidə edilən yerdəyişməsi arasındakı uyğunsuzluq aşkarlandı.

18–19-cu əsrlərdə klassik cazibə nəzəriyyəsini dəyişdirmək və ya ümumiləşdirmək üçün dəfələrlə cəhdlər edildi — fiziklər Nyuton qanununun düsturunu dəyişdirdilər və cazibə mexanizmini efir hipotezi ilə izah etməyə çalışdılar. Nisbilik nəzəriyyəsinin prinsipləri həyata keçirildikcə cazibə nəzəriyyəsinin relyativistik ümumiləşdirilməsi yönündə cəhdlər başladı. Anri Puankare, Herman Minkovski, Lorents və başqaları bu yöndə fizika elminə mühüm töhfələr vermişdir. Görülən işlərin davamı olaraq Albert Eynşteyn elm tarixindəki inqilabi nəzəriyyəni – nisbilik nəzəriyyəsini yaratdı.