Ըստ լեգենդի, առաջին փորձը, որը ցույց է տալիս, որ բոլոր առարկաները ընկել են նույն տեմպերով, անկախ զանգվածից, իրականացրել է Գալիլեո Գալիլեյը Պիզայի նիհար աշտարակի վերևում: Ձգողական դաշտում ընկած ցանկացած երկու առարկա ՝ օդային դիմադրության բացակայության (կամ անտեսման) դեպքում, նույն արագությամբ արագանալու են գետնին: Այն հետագայում կոդավորվեց ՝ որպես Նյուտոնի հետաքննության մաս: (Getty Images)

Գիտնականները ընդունում են, որ անհարմար է, մենք չգիտենք, թե որքան ուժեղ է ծանրության ուժը

Յուրաքանչյուր ֆիզիկական տեսություն դրանում հաստատուն է: Ձգողականության կայունությունը զգալիորեն անորոշ է:

Երբ մենք առաջին անգամ սկսեցինք ձևավորել ֆիզիկական օրենքներ, մենք դա արեցինք էմպիրիկ կերպով ՝ փորձերի միջոցով: Մի գցեք գնդակը աշտարակից, ինչպես Գալիլեոն կարող էր անել, և դուք կարող եք չափել և թե որքանով է ընկնում, և որքան ժամանակ է հարկավոր գետնին խփելու համար: Թողարկեք ճոճանակ, և դուք կարող եք գտնել հարաբերություն ճոճանակի երկարության և տատանումների համար անհրաժեշտ ժամանակի միջև: Եթե ​​դա անեք մի շարք հեռավորությունների, երկարությունների և ժամանակների վրա, կտեսնեք, որ առաջանում է հարաբերություն. Ընկնելու առարկայի հեռավորությունը համաչափ է քառակուսի ժամանակին. ճոճանակի ժամանակահատվածը համաչափ է ճոճանակի երկարության քառակուսի արմատին:

Բայց այդ համամասնությունները հավասար նշանի վերածելու համար հարկավոր է այդ կայուն իրավունքը ստանալ:

Ներքին արևային համակարգում մոլորակների ուղեծրերը ճշգրտորեն շրջանաձև չեն, բայց դրանք բավականին մոտ են, ընդ որում ՝ Մերկուրին և Մարսն ունեն ամենամեծ հեռավորությունները և ամենամեծ էլիպսերը: 19-րդ դարի կեսերին գիտնականները սկսեցին Մերկուրիի շարժման շարժումները նկատել Նյուտոնյան ծանրության կանխատեսումներից, մի փոքր հեռացում, որը բացատրվում էր միայն 20-րդ դարում Ընդհանուր հարաբերականությամբ: Նույն գրավիտացիոն օրենքը և կայունը նկարագրում են ինքնահոս ազդեցությունը բոլոր մասշտաբների վրա ՝ Երկրից մինչև տիեզերք: (NASA / JPL)

Այս օրինակներում, ինչպես և շատ ուրիշների մոտ, այդ համաչափության կայունությունը կապված է G- ի ՝ գրավիտացիոն կայունության հետ: Լուսինը պտտվում է Երկրի վրա, մոլորակները պտտվում են Արեգակի շուրջը, լույսը թեքում է գրավիտացիոն ոսպնյակի պատճառով, և գիսաստղերը կորցնում են էներգիան, քանի որ նրանք փախչում են Արևային համակարգից բոլորը համամասնորեն Գ-ին: Նույնիսկ Նյուտոնի գալուց առաջ, 1640-4050-ական թվականներին, իտալացի գիտնականները Ֆրանչեսկո Գրիմալդին և ovովաննի Ռիչիոլին կատարեցին գրավիտացիոն կայունության առաջին հաշվարկները, այսինքն ՝ դա առաջին հիմնարար հաստատունն էր, որը երբևէ որոշվել է. Նույնիսկ նախքան Օլե Ռամերը որոշել էր լույսի արագությունը 1676 թվականին:

Նյուտոնի «Համընդհանուր ծանրության» օրենքը գերակշռել է Էյնշտեյնի ընդհանուր հարաբերականությանը, բայց ապավինել է հեռավորության վրա ակնթարթային գործողությունների (ուժի) հայեցակարգին և աներևակայելի պարզ է: Այս հավասարման մեջ գրավիտացիոն կայունությունը, G- ն, դեռևս համեմատաբար վատ հայտնի է: (ՎԻԿԻՄԵԴԻԱՆ ԿԱՐՈՂ Է ԴԻՆԻՍ ՆԻԼՍՍՈՆ)

Երբ տիեզերքում երկու զանգված եք վերցնում և դրանք միմյանց հարևանությամբ տեղադրում, դրանք գրավում են: Ըստ Նյուտոնի օրենքների, որոնք ուժի մեջ են բոլոր, բայց առավել ծայրահեղ զանգվածի (մեծ զանգվածների համար) և տարածության համար (փոքր հեռավորությունների համար) բոլոր բնույթով, գրավչության ուժը կապված է երկու զանգվածների, նրանց միջև տարանջատման և G- ի հետ: գրավիտացիոն կայունությունը: Դարերի ընթացքում մենք մեր չափագրումները կատարել ենք բազում հիմնարար կայունությունների հսկայական ճշգրտության: Լույսի արագությունը, գ, ճշգրիտ է հայտնի ՝ 299,792,458 մ / վ: Պլանկի հաստատուն ՝ ħ -ը, որը կառավարում է քվանտային փոխազդեցությունները, ունի 1.05457180 × 10 ^ -34 J values ​​արժեք, անորոշությամբ ՝ 0.000000013 10 ^ -34 J⋅s:

Բայց G? Դա ամբողջովին այլ պատմություն է:

Անկախ նրանից, թե ով է օգտագործում Նյուտոնի կամ Էյնշտեյնի ծանրության ձևակերպումը, ուժի ուժը որոշվում է մասամբ ըստ գրավիտացիոն կայունության, G- ի, որի արժեքը պետք է չափվի էմպիրիկ կերպով և չի կարող բխել այլ քանակությունից: (ESO / L. CALÇADA)

1930-ական թվականներին G- ն չափվում էր 6.67 × 10 ^ -11 N / kg²⋅m²- ով, որը հետագայում զտվեց 1940-ականներին մինչև 6.673 × 10 ^ -11 N / kg²⋅m both, և՛ գիտնական Փոլ Հեյլը: Ինչպես կարող եք ակնկալել, ժամանակի ընթացքում արժեքներն ավելի լավն ու լավացան, իսկ անորոշությունները նվազեցին 0,1% -ից մինչև 0,04%, մինչև 1990-ականների վերջին հասնելով 0,012% -ի, ինչը հիմնականում պայմանավորված էր NIST- ում Բարրի Թեյլորի աշխատանքով:

Փաստորեն, եթե դուք հանեք Մասնիկների տվյալների խմբի գրքույկի հին պատճենը, որտեղ դրանք տալիս են հիմնական հաստատունները, այնտեղ G- ի համար կարող եք գտնել մի արժեք, որը լավ տեսք ունի ՝ 6.67259 × 10 ^ -11 N / kg²⋅m², անորոշություն ընդամենը 0,00085 × 10 ^ -11 Ն / կգ²⋅մ²:

Հիմնական հաստատունների արժեքները, ինչպես հայտնի էին 1998-ին, և տպագրվել են «Մասնիկների տվյալների խմբի» 1998 թ. Բրոշյուրում: (PDG, 1998, BASED ON ER COHEN AND BN TAYLOR, REV. MOD. PHYS. 59, 1121 (1987))

Բայց հետո մի զավեշտալի բան պատահեց:

Նույն տարում ավելի ուշ կատարված փորձարկումները ցույց են տվել մի արժեք, որը ոչ այնքան հետևողականորեն բարձր է այդ արժեքների հետ. 6.674 × 10 ^ -11 N / kg²⋅m²: Բազմաթիվ թիմեր, օգտագործելով տարբեր մեթոդներ, ստանում էին արժեքներ G- ի համար, որոնք բախվում էին միմյանց հետ 0.15% մակարդակում, ավելի քան տաս անգամ ավելի վաղ հաղորդված անորոշություններից:

Ինչպե՞ս եղավ դա:

G- ի ճշգրիտ չափման սկզբնական փորձը, ինչպես մշակել և հրապարակել է Հենրի Քեյվենդիշը, հենվում է շրջադարձային հավասարակշռության սկզբունքի վրա, որը կզարգանա և կտեղափոխվի մոտակա, լավ չափված զանգվածի գրավիտացիոն գրավչության հիման վրա: (Հ. ԿԱՎԵՆԴԻՇ, ԼՈՆԴՈՆԻ ՌՈՅԱԼ ՀԱՆՐԱՊԵՏՈՒԹՅԱՆ ՓԻԼՍՍՈՂԱԿԱՆ ՓՈԽԱԴՐՈՒՄՆԵՐ, (Մաս II) 88 Պ .469–526 (17 ՀՈՒՆԻՍԻ 1798))

Ձգողական կայունության առաջին ճշգրիտ չափումը ՝ անկախ այլ անհայտություններից (ինչպիսին է Արևի զանգվածը կամ Երկրի զանգվածը), տեղի է ունեցել միայն 18-րդ դարի վերջին Անրի Քեյվենդիշի փորձերի հետ: Քեյվենդիշը մշակեց փորձարկում, որը հայտնի է որպես շրջադարձային հավասարակշռություն, որտեղ մանրանկարչության մի barbell կասեցվեց մետաղալարով, կատարյալ հավասարակշռված: Երկու ծայրերից զանգվածներից յուրաքանչյուրի մոտ երկու մեծ զանգված կար, որոնք գրավիտ կերպով գրավում էին փոքր զանգվածները: Այն պտտության քանակությունը, որը զգացել է մանրանկարչությամբ բարելը, այնքան ժամանակ, քանի դեռ հայտնի էին զանգվածներն ու հեռավորությունները, թույլ կտային մեզ չափել G- ն ՝ գրավիտացիոն կայուն, փորձարարականորեն:

Չնայած ֆիզիկայի բազմաթիվ առաջընթացներին վերջին 200+ տարիների ընթացքում, նույն սկզբունքը, որն օգտագործվել է Քավենիշի բուն փորձարկումում, այսօր էլ շարունակում է օգտագործվել Գ.-ի չափումներով: Գոյություն ունի, 2018-ի դրությամբ, չկա չափման տեխնիկա կամ փորձարարական կազմավորում, որը բերում է բարձրակարգ արդյունքներ: . (CHRIS BURKS (CHETVORNO) / WIKIMEDIA Commons)

Կասկածելիորեն կասկածվում է, որ խաղային գլխավոր գործոններից մեկը հաստատված կողմնակալության հայտնի հոգեբանական գործոնն էր: Եթե ​​ձեր բոլոր գործընկերները 6.67259 × 10 ^ -11 N / kg²⋅m² -ի նման չափումներ են ունենում, կարող եք ողջամտորեն ակնկալել 6.67224 × 10 ^ -11 N / kg²⋅m² կամ 6.67293 × 10 ^ -11 N / նման բաներ: kg²⋅m², բայց եթե դուք ունեք 6.67532 × 10 ^ -11 N / kg²⋅m²- ի նման մի բան, հավանաբար ենթադրում եք, որ սխալ եք արել:

Կփնտրեիք սխալի հավանական աղբյուրներ, քանի դեռ չեք գտել մեկը: Եվ դուք նորից ու նորից կկատարեք փորձը, մինչև որ ստացաք մի ողջամիտ բան. Մի բան, որը համենայն դեպս համապատասխանում էր 6.67259 × 10 ^ -11 N / kg²⋅m²- ին:

1997 թվականին Բագլիի և Լյութերի թիմը կատարեց շրջադարձային հավասարակշռության փորձ, որը բերեց 6.674 x 10 ^ -11 N / kg² / մ² արդյունքի, ինչը բավական լուրջ էր ընդունվել `կասկածի տակ առնելով Գ-ի որոշման նախկինում հաղորդված նշանակությունը: (DBACHMANN / WIKIMEDIA COMMONS)

Սա է պատճառը, որ դա այդպիսի ցնցում էր, 1998-ին, երբ շատ զգույշ թիմ ստացավ այնպիսի արդյունք, որը տարբերվում էր տպավորիչ 0,15% -ով նախորդ արդյունքներից, երբ այդ ավելի վաղ արդյունքների վերաբերյալ սխալները պնդում էին, որ ավելի քան տասը գործոն է: այդ տարբերությունը: NIST- ը պատասխանեց ՝ շպրտելով նախկինում նշված անորոշությունները, և արժեքները հանկարծ կրճատվեցին ՝ տալով առավելագույնը չորս նշանակալի թվանշան, որոնք կցված են շատ ավելի մեծ անորոշություններով:

Torsion հաշվեկշիռները և շրջադարձային ճոճանակները, երկուսն էլ ոգեշնչված Cavendish բնօրինակի փորձով, շարունակում են առաջնորդվել Գ չափումների ճանապարհով `գերազանցելով ատոմների միջերկրաչափական փորձերի ավելի ժամանակակից տեխնիկան: Փաստորեն, անցած շաբաթ Չինաստանից մի թիմ պնդում էր, որ G- ի առավելագույն ճշգրիտ չափումը ստացավ երկու անկախ չափումներից ՝ 6.674184 × 10 ^ -11 N / kg²⋅m² և 6.674484 × 10 ^ -11 N / kg²⋅m², յուրաքանչյուրի վրա ընդամենը 11 մաս-մեկ միլիոն անորոշություններով:

2018 թ.-ի օգոստոսի վերջին հրապարակված Փորձնական տեղադրման երկու եղանակ, Բնության մեջ, որոնք բերեցին G- ի առավել ճշգրիտ (պնդում) չափումները մինչ օրս: (Q. LIU ET AL., ԲՆԱԿԱՆ VOL. 560, 582-588 (2018))

Այս արժեքները կարող են միմյանց հետ համաձայն լինել երկու ստանդարտ շեղումների միջև, բայց դրանք համաձայն չեն վերջին 15 տարվա ընթացքում այլ թիմերի կողմից կատարված այլ չափումների հետ, որոնք տատանվում են մինչև 6.6757 × 10 ^ -11 N / kg²⋅m² և այնքան ցածր, որքան 6.6719 × 10 ^ -11 N / kg²⋅m²: Թեև մյուս հիմնական հաստատուններին հայտնի են 8-ից 14 նշանակալի թվանշանների ցանկացած վայրի ճշգրտությունները, անորոշությունները հազարավորից միլիարդավոր անգամներ ավելի մեծ են, երբ խոսքը վերաբերում է Գ-ին:

6S ուղեծրից ՝ Delta_f1- ի ատոմային անցումը այն անցումն է, որը սահմանում է մետրը, երկրորդը և լույսի արագությունը: Ուշադրություն դարձրեք, որ մեր տիեզերքը նկարագրող հիմնական քվանտային հաստատունները հայտնի են հազարավոր անգամներ գերազանցող ճշգրտությամբ, քան G- ն ՝ առաջին հաստատուն երբևէ չափված: (Ա. ՖԻՍՉԵՐ ԷԹ ԱԼ., ԱՄԵՐԻԿԱՅԻ ԱԿՍՏԻԿ ՀԱՄԱԼՍԱՐԱՆԻ ԺԱՄԱՆ (2013))

Տիեզերքի գրավիտացիոն կայունությունը ՝ G, առաջին հաստատունն էր, որը երբևէ չափվել է: Այնուամենայնիվ, մենք առաջին անգամ որոշեցինք դրա արժեքը ավելի քան 350 տարի անց, իսկապես ամոթալի է, թե որքանով է հայտնի այդ բոլոր մյուս հաստատունների համեմատ, այդ մեկի գիտելիքները: Մենք օգտագործում ենք այս կայունությունը չափումների և հաշվարկների ամբողջ ընթացքում `գրավիտացիոն ալիքներից մինչև զարկերակային ժամանակացույց մինչև տիեզերքի ընդլայնում: Այնուամենայնիվ, դա որոշելու մեր ունակությունը արմատավորված է Երկրի վրա հենց այստեղ կատարված փոքր չափումներով: Անորոշության ամենաթեժ աղբյուրները ՝ սկսած նյութերի խտությունից մինչև սեյսմիկ թրթռանքներ ամբողջ աշխարհում, կարող են իրենց ճանապարհը հյուսել այն որոշելու մեր փորձերի մեջ: Մինչև մենք կարողանանք ավելի լավը գործել, ցանկացած տեղ կարևոր կլինի գրավիչ երևույթը, որը տեղի է ունենում անկանխատեսելի, անհարմար մեծ անորոշության մեջ: 2018 թվականն է, և մենք դեռ չգիտենք, թե իրականում որքանով է ուժեղ ձգողականությունը:

Սկսվում է այն բանի հետ, որ Ֆորբսը այժմ գտնվում է Forbes- ում, իսկ Medium- ի վերահրատարակումը ՝ շնորհիվ մեր Patreon- ի աջակիցների: Ethan- ը հեղինակել է երկու գիրք ՝ «Beyond The Galaxy» և «Treknology». «The Star Trek Science» - ը «Tricords– ից մինչև Warp Drive»: