Гравитационное взаимодействие

Четвертое фундаментальное взаимодействие, существующее в природе - это гравитационное взаимодействие. Оно более изучено, чем остальные типы взаимодействий и является наислабейшим с относительной интенсивностью 10^-38. Гравитацию (тяготение), в полной мере осознали после открытия Ньютоном (1686г.) закона всемирного тяготения: F=Gּm₁ּm₂/r² или F=mּg (M, r), где g(M,r)=G ּ M/r² – гравитационное поле, G=6,67 ּ 10^-11Hм²/кг² – гравитационная постоянная, М – масса тела, создающая гравитационное поле, r – расстояние между телами. Релятивистскую теорию гравитации называют общей теорией относительности Эйнштейна, которая в области слабых гравитационных полей переходит в теорию тяготения Ньютона. Одна из основных особенностей гравитации - это ее малая интенсивность. Силы гравитационного притяжения в 10³⁶ раза меньше, чем силы электростатического отталкивания двух зарядов. Поэтому, гравитационное взаимодействие среды элементарных частиц обычно не учитывается, однако оно является господствующей силой во Вселенной. Это связано со второй удивительной чертой гравитации – ее универсальностью. Ничто во Вселенной не может избежать гравитации. Каждая частица испытывает на себе действие гравитации, и сама является источником гравитации, вызывает гравитационное притяжение. Мы ощущаем гравитацию потому, что все атомы Земли сообща притягивают нас.

Благодаря дальнему действию, гравитация не позволяет Вселенной развалиться на части. Она удерживает планеты на орбитах, звезды в галактиках, галактики в скоплениях, а скопления галактик в Метагалактике.

Теоретики предполагают, что носителем гравитации является частица, называемая гравитон. Она нейтральна, обладает нулевой массой покоя и спином s=2ћ. Квантованность гравитации свидетельствует о квантованности пространства-времени. Элементарная длина, т.е. квантовое пространство равно r≈10^-33cм, а элементарный временной интервал, т.е. квант времени равен τ≈10^-43с. Современная экспериментальная возможность физики и астрономии не позволяет зафиксировать квантовые эффекты гравитации, в силу их чрезвычайной слабости.

Вопросы для самоконтроля

1. Какой вид имеет закон всемирного тяготения?

2. Кто и когда открыл закон всемирного тяготения?

3. Какой вид имеет гравитационная постоянная величина?

4. Что является первой важной особенностью гравитационного взаимодействия?

5. Во сколько раз меньше сила гравитационного притяжения двух протонов, чем сила электромагнитного отталкивания?

6. Какая сила взаимодействия является господствующей силой во Вселенной?

7. Что является второй важной особенностью гравитационного взаимодействия?

8. Почему мы ощущаем гравитацию, т.е. имеем вес?

9. Почему Вселенная не развалится на части?

10. Какая частица является носителем гравитации?

11. Какие характеристики имеет гравитон?

12. В каком масштабе проявляется квантованность пространства?

13. В какой области времени проявляется квантованность времени?