คำอธิบายทางกลศาสตร์ของแรงโน้มถ่วง

คำอธิบายทางกลศาสตร์ของแรงโน้มถ่วง (หรือทฤษฎีจลนศาสตร์ของแรงโน้มถ่วง ) เป็นความพยายามที่จะอธิบายการกระทำของแรงโน้มถ่วงโดยใช้ กระบวนการ ทางกลศาสตร์ พื้นฐาน เช่นแรงกดดัน ที่เกิดจาก แรงผลักโดยไม่ใช้การกระทำใดๆ ในระยะไกลทฤษฎีเหล่านี้ได้รับการพัฒนาตั้งแต่ศตวรรษที่ 16 จนถึงศตวรรษที่ 19 โดยเกี่ยวข้องกับอีเธอร์อย่างไรก็ตาม แบบจำลองดังกล่าวไม่ถือเป็นทฤษฎีที่ใช้งานได้จริงในชุมชนวิทยาศาสตร์กระแสหลักอีกต่อไป และ ปัจจุบัน ทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปเป็นแบบจำลองมาตรฐานในการอธิบายแรงโน้มถ่วงโดยไม่ใช้การกระทำในระยะไกล สมมติฐาน " แรงโน้มถ่วงควอนตัม " สมัยใหม่พยายามอธิบายแรงโน้มถ่วงโดยใช้กระบวนการพื้นฐานมากขึ้น เช่น สนามอนุภาค แต่ไม่ได้อิงตามกลศาสตร์คลาสสิก

การคัดกรอง

ทฤษฎีนี้น่าจะเป็น[1]คำอธิบายทางกลศาสตร์ที่มีชื่อเสียงที่สุด และได้รับการพัฒนาเป็นครั้งแรกโดยNicolas Fatio de Duillierในปี ค.ศ. 1690 และได้รับการคิดค้นขึ้นใหม่โดยGeorges-Louis Le Sage (ค.ศ. 1748), Lord Kelvin (ค.ศ. 1872) และHendrik Lorentz (ค.ศ. 1900) รวมถึงได้รับการวิพากษ์วิจารณ์โดยJames Clerk Maxwell (ค.ศ. 1875) และHenri Poincaré (ค.ศ. 1908)

ทฤษฎีนี้ตั้งสมมติฐานว่าแรงโน้มถ่วงเป็นผลจากอนุภาค ขนาดเล็ก หรือคลื่นที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงในทุกทิศทางทั่วทั้งจักรวาลความเข้มข้นของการไหลของอนุภาคถือว่าเท่ากันในทุกทิศทาง ดังนั้น วัตถุ A ที่แยกตัวออกมาจึงถูกกระแทกอย่างเท่าเทียมกันจากทุกด้าน ส่งผลให้เกิดแรงกดดัน ที่มุ่งเข้าด้านในเท่านั้น แต่ไม่มีแรงในทิศทางสุทธิ อย่างไรก็ตาม เมื่อมีวัตถุ B อยู่ อนุภาคเพียงเศษเสี้ยวหนึ่งที่มิฉะนั้นจะกระทบ A จากทิศทาง B จะถูกสกัดกั้น ดังนั้น B จึงทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกัน กล่าวคือ จากทิศทาง B อนุภาค A จะถูกกระทบน้อยกว่าจากทิศทางตรงข้าม ในทำนองเดียวกัน อนุภาค B จะถูกกระทบน้อยกว่าจากทิศทาง A จากทิศทาง A จากทิศทางตรงข้าม อาจกล่าวได้ว่า A และ B กำลัง "สร้างเงา" ซึ่งกันและกัน และวัตถุทั้งสองจะถูกผลักเข้าหากันจากความไม่สมดุลของแรงที่เกิดขึ้น

P5: ความสามารถในการซึมผ่าน การลดทอน และความเป็นสัดส่วนของมวล

เงาดังกล่าวเป็นไปตามกฎกำลังสองผกผัน เนื่องจากความไม่สมดุลของการไหลของโมเมนตัมบนพื้นผิวทรงกลมทั้งหมดที่ล้อมรอบวัตถุนั้นไม่ขึ้นอยู่กับขนาดของทรงกลมที่ล้อมรอบ ในขณะที่พื้นที่ผิวของทรงกลมจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของรัศมีกำลังสอง เพื่อตอบสนองความต้องการในการแปรผันตามมวล ทฤษฎีนี้จึงตั้งสมมติฐานว่า ก) องค์ประกอบพื้นฐานของสสารมีขนาดเล็กมาก ดังนั้นสสารมวลรวมจึงประกอบด้วยพื้นที่ว่างเป็นส่วนใหญ่ และ ข) อนุภาคมีขนาดเล็กมาก จึงมีเพียงเศษเสี้ยวเล็กน้อยเท่านั้นที่สสารมวลรวมจะสกัดกั้นได้ ผลลัพธ์ก็คือ "เงา" ของวัตถุแต่ละชิ้นจะแปรผันตามพื้นผิวขององค์ประกอบแต่ละองค์ประกอบของสสาร

คำวิจารณ์ : ทฤษฎีนี้ถูกปฏิเสธด้วย เหตุผล ทางอุณหพลศาสตร์ เป็นหลัก เนื่องจากเงาจะปรากฏในแบบจำลองนี้เฉพาะในกรณีที่อนุภาคหรือคลื่นถูกดูดซับอย่างน้อยบางส่วน ซึ่งควรส่งผลให้วัตถุเกิดความร้อนสูง นอกจากนี้ แรงต้านซึ่งก็คือความต้านทานของกระแสอนุภาคในทิศทางการเคลื่อนที่ ก็เป็นปัญหาใหญ่เช่นกัน ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยสันนิษฐานถึงความเร็วที่เร็วกว่าแสง แต่คำตอบนี้ทำให้ปัญหาความร้อนเพิ่มขึ้นอย่างมาก และขัดแย้งกับทฤษฎีสัมพันธภาพพิเศษ [ 2] [3]

กระแสน้ำวน

กระแสน้ำวนอีเธอร์รอบ ๆ วัตถุท้องฟ้า

เนื่องจากความเชื่อทางปรัชญาของเขาเรอเน เดส์การ์ตเสนอในปี 1644 ว่าไม่มีพื้นที่ ว่างใด ที่สามารถดำรงอยู่ได้ และด้วยเหตุนี้พื้นที่จึงต้องถูกเติมเต็มด้วยสสารส่วนหนึ่งของสสารมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง แต่เนื่องจากอยู่ใกล้กัน จึงไม่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ ซึ่งตามคำกล่าวของเดส์การ์ต หมายความว่าทุกการเคลื่อนไหวเป็นวงกลม ดังนั้นอีเธอร์จึงเต็มไปด้วยกระแสน้ำวน เดส์การ์ตยังแยกแยะรูปแบบและขนาดต่างๆ ของสสาร ซึ่งสสารหยาบจะต้านทานการเคลื่อนไหวแบบวงกลมได้แรงกว่าสสารละเอียด เนื่องจากแรงเหวี่ยงสสารจึงโน้มไปทางขอบด้านนอกของกระแสน้ำวน ซึ่งทำให้สสารนี้ควบแน่นที่นั่น สสารหยาบไม่สามารถเคลื่อนที่ตามการเคลื่อนไหวนี้ได้เนื่องจากความเฉื่อย ที่มากกว่า ดังนั้น เนื่องจากแรงกดดันของสสารภายนอกที่ควบแน่น ส่วนเหล่านั้นจะถูกผลักไปที่ศูนย์กลางของกระแสน้ำวน ตามคำกล่าวของเดส์การ์ต แรงกดดันด้านในนี้ไม่ใช่สิ่งอื่นใดนอกจากแรงโน้มถ่วง เขาเปรียบเทียบกลไกนี้กับข้อเท็จจริงที่ว่าหากภาชนะที่หมุนและบรรจุของเหลวหยุดลง ของเหลวก็จะหมุนต่อไป ขณะนี้ หากเราหย่อนชิ้นส่วนเล็กๆ ของสสารเบา (เช่น ไม้) ลงไปในภาชนะ ชิ้นส่วนเหล่านั้นจะเคลื่อนที่ไปอยู่ตรงกลางภาชนะ[4] [5] [6]ความคิดเกี่ยวกับการก่อตัวของจักรวาลโดยกระแสน้ำวนของสสารนี้เกิดขึ้นก่อนแนวคิดของนักอะตอมยุคก่อนโสเครติกโบราณอย่าง ลู ซิปปัสและเดโมคริตัส[7]

ตามหลักการพื้นฐานของเดส์การ์ตส์คริสเตียน ฮอยเกนส์ได้ออกแบบแบบจำลองกระแสน้ำวนที่แม่นยำยิ่งขึ้นระหว่างปี ค.ศ. 1669 ถึง 1690 โดยยึดตามหลักการพื้นฐานของเดส์การ์ตส์ แบบจำลองนี้เป็นทฤษฎีแรงโน้มถ่วงแรกที่ถูกนำมาคำนวณทางคณิตศาสตร์ เขาสันนิษฐานว่าอนุภาคอีเธอร์กำลังเคลื่อนที่ไปทุกทิศทาง แต่ถูกเหวี่ยงกลับไปที่ขอบด้านนอกของกระแสน้ำวน ซึ่งทำให้มีการรวมตัวของสสารละเอียดที่ขอบด้านนอกมากขึ้น (เช่นเดียวกับกรณีของเดส์การ์ตส์) ดังนั้น ในแบบจำลองของเขา สสารละเอียดจึงดันสสารหยาบให้เข้าไปที่จุดศูนย์กลางของกระแสน้ำวน ฮอยเกนส์ยังพบอีกว่าแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางมีค่าเท่ากับแรงที่กระทำในทิศทางของจุดศูนย์กลางของกระแสน้ำวน ( แรงสู่ศูนย์กลาง ) นอกจากนี้ เขายังตั้งสมมติฐานว่าวัตถุต้องประกอบด้วยพื้นที่ว่างเป็นส่วนใหญ่ เพื่อให้อีเธอร์สามารถทะลุผ่านวัตถุได้อย่างง่ายดาย ซึ่งจำเป็นต่อความเป็นสัดส่วนของมวล นอกจากนี้ เขายังสรุปเพิ่มเติมว่าอีเธอร์เคลื่อนที่เร็วกว่าวัตถุที่ตกลงมามาก ในเวลานี้ นิวตันได้พัฒนาทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของเขาซึ่งมีพื้นฐานมาจากแรงดึงดูด และแม้ว่าฮอยเกนส์จะเห็นด้วยกับรูปแบบทางคณิตศาสตร์ แต่เขากล่าวว่าแบบจำลองนั้นไม่เพียงพอเนื่องจากขาดคำอธิบายทางกลของกฎแรง การค้นพบของนิวตันที่ว่าแรงโน้มถ่วงเป็นไปตามกฎกำลังสองผกผันทำให้ฮอยเกนส์ประหลาดใจ และเขาพยายามนำเรื่องนี้มาพิจารณาโดยสันนิษฐานว่าความเร็วของอีเธอร์จะน้อยลงเมื่ออยู่ห่างไกลออกไป[6] [8] [9]

คำวิจารณ์ : นิวตันคัดค้านทฤษฎีนี้เพราะแรงต้านจะต้องทำให้วงโคจรเบี่ยงเบนไปอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งไม่สามารถสังเกตได้[10]ปัญหาอีกประการหนึ่งก็คือดวงจันทร์มักจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่ต่างกัน ตรงข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของกระแสน้ำวน นอกจากนี้ คำอธิบายกฎกำลังสองผกผันของฮอยเกนส์ก็เป็นแบบวงกลมเพราะนั่นหมายความว่าอีเธอร์เป็นไปตามกฎข้อที่สามของเคปเลอร์แต่ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงจะต้องอธิบายกฎเหล่านั้นได้ และจะต้องไม่ตั้งสมมติฐานไว้ล่วงหน้า[6] [10]

นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษหลายคนได้พัฒนาทฤษฎีกระแสน้ำวนของอะตอมในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 อย่างไรก็ตาม นักฟิสิกส์วิลเลียม ทอมสัน บารอนเคลวินที่ 1ได้พัฒนาแนวทางที่ค่อนข้างแตกต่าง ในขณะที่เดส์การ์ตได้สรุปสสารไว้ 3 ชนิด ซึ่งแต่ละชนิดมีความเกี่ยวข้องกับการแผ่รังสี การส่งผ่าน และการสะท้อนของแสง ทอมสันได้พัฒนาทฤษฎีที่อิงตามความต่อเนื่องเชิงเอกภาพ[11]

ลำธาร

ในจดหมายถึงเฮนรี โอลเดนเบิร์ก ในปี ค.ศ. 1675 และต่อมาถึงโรเบิร์ต บอยล์นิวตันเขียนดังนี้: [แรงโน้มถ่วงเป็นผลจาก] “การควบแน่นทำให้เกิดการไหลของอีเธอร์ โดยความหนาแน่นของอีเธอร์จะบางลงตามไปด้วย ซึ่งสัมพันธ์กับความเร็วของการไหลที่เพิ่มขึ้น” เขายังยืนยันด้วยว่ากระบวนการดังกล่าวสอดคล้องกับงานอื่นๆ ทั้งหมดของเขาและกฎการเคลื่อนที่ของเคปเลอร์[12]แนวคิดของนิวตันเกี่ยวกับความดันลดลงซึ่งสัมพันธ์กับความเร็วของการไหลที่เพิ่มขึ้นนั้นเป็นทางการทางคณิตศาสตร์ในฐานะหลักการของเบอร์นูลลีที่ตีพิมพ์ในหนังสือHydrodynamica ของแดเนียล เบอร์นูลลี ในปี ค.ศ. 1738

อย่างไรก็ตาม แม้ว่าในเวลาต่อมาเขาจะเสนอคำอธิบายที่สอง (ดูหัวข้อด้านล่าง) แต่ความเห็นของนิวตันต่อคำถามนั้นยังคงคลุมเครือ ในจดหมายฉบับที่สามถึงเบนท์ลีย์ในปี ค.ศ. 1692 เขาเขียนว่า: [13]

เป็นเรื่องที่ไม่อาจเข้าใจได้ที่สสารที่ไม่มีชีวิตจะกระทำการกับสสารอื่นและส่งผลต่อสสารอื่นโดยไม่ต้องสัมผัสกัน เหมือนกับว่าแรงโน้มถ่วงตามความหมายของเอพิคิวรัสมีความสำคัญและมีอยู่โดยธรรมชาติในสสารนั้น และนี่คือเหตุผลหนึ่งที่ฉันไม่อยากให้คุณกล่าวหาฉันว่า "แรงโน้มถ่วงโดยกำเนิด" แรงโน้มถ่วงควรเป็นสิ่งที่มีมาแต่กำเนิด มีอยู่โดยธรรมชาติ และจำเป็นสำหรับสสาร เพื่อให้วัตถุหนึ่งสามารถกระทำกับวัตถุอื่นในระยะไกล ผ่านสุญญากาศ โดยไม่ต้องอาศัยตัวกลางอื่นใด เพื่อที่การกระทำและแรงของวัตถุเหล่านั้นจะถ่ายทอดจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่งได้ สำหรับฉันแล้ว เป็นเรื่องไร้สาระอย่างยิ่ง ฉันจึงเชื่อว่าไม่มีผู้ใดที่มีความสามารถในการคิดที่ดีในเชิงปรัชญาจะสามารถตกอยู่ในสภาวะนี้ได้ แรงโน้มถ่วงต้องเกิดจากตัวการที่กระทำตามกฎบางอย่างอย่างต่อเนื่อง แต่ไม่ว่าตัวการนี้จะเป็นวัตถุหรือไม่มีวัตถุ ฉันก็ปล่อยให้ผู้อ่านพิจารณาเอง

ในทางกลับกัน นิวตันยังเป็นที่รู้จักกันดีจากวลีHypotheses non fingoซึ่งเขียนขึ้นในปี ค.ศ. 1713: [14]

ข้าพเจ้ายังไม่สามารถค้นพบเหตุผลของคุณสมบัติแรงโน้มถ่วงเหล่านี้จากปรากฏการณ์ได้ และข้าพเจ้าไม่แสร้งทำเป็นสมมติฐาน เพราะสิ่งใดก็ตามที่ไม่ได้สรุปจากปรากฏการณ์นั้นจะต้องเรียกว่าสมมติฐาน และสมมติฐาน ไม่ว่าจะเป็นเชิงอภิปรัชญาหรือเชิงกายภาพ หรือเชิงคุณสมบัติลึกลับ หรือเชิงกลไก ก็ไม่อยู่ในปรัชญาเชิงทดลอง ในปรัชญานี้ ข้อเสนอแนะเฉพาะบางอย่างได้รับการอนุมานจากปรากฏการณ์ และภายหลังจึงทำให้กลายเป็นทั่วไปโดยการเหนี่ยวนำ

และตามคำให้การของเพื่อนบางคนของเขา เช่นNicolas Fatio de DuillierหรือDavid Gregoryนิวตันคิดว่าแรงโน้มถ่วงขึ้นอยู่กับอิทธิพลของพระเจ้าโดยตรง[9]

คล้ายกับนิวตัน แต่ในเชิงคณิตศาสตร์มีรายละเอียดมากกว่าเบิร์นฮาร์ด รีมันน์สันนิษฐานในปี 1853 ว่าอีเธอร์แรงโน้มถ่วงเป็นของเหลวที่ไม่สามารถบีบอัดได้และสสารปกติเป็นตัวแทนที่จมอยู่ในอีเธอร์นี้ ดังนั้น หากอีเธอร์ถูกทำลายหรือดูดซับตามสัดส่วนของมวลภายในวัตถุ กระแสน้ำจะเกิดขึ้นและพาวัตถุโดยรอบทั้งหมดไปในทิศทางของมวลส่วนกลาง รีมันน์สันนิษฐานว่าอีเธอร์ที่ดูดซับจะถูกถ่ายโอนไปยังโลกหรือมิติอื่น[15]

ความพยายามอีกครั้งหนึ่งในการแก้ปัญหาพลังงานนั้นทำโดยIvan Osipovich Yarkovskyในปี พ.ศ. 2431 โดยอิงจากแบบจำลองกระแสอีเธอร์ของเขาซึ่งคล้ายกับแบบจำลองของ Riemann เขาโต้แย้งว่าอีเธอร์ที่ดูดซับอาจถูกแปลงเป็นสสารใหม่ ส่งผลให้มวลของวัตถุท้องฟ้าเพิ่มขึ้น[16]

คำติชม : เช่นเดียวกับกรณีของทฤษฎีของเลอ ซาจ การหายไปของพลังงานโดยไม่มีคำอธิบายถือเป็นการละเมิดกฎการอนุรักษ์พลังงานนอกจากนี้ แรงต้านบางอย่างจะต้องเกิดขึ้น และไม่ทราบกระบวนการใดที่นำไปสู่การสร้างสสาร

แรงดันสถิตย์

นิวตันได้ปรับปรุงฉบับพิมพ์ครั้งที่สองของOptics (1717) ด้วยทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของอีเธอร์เชิงกลอีกทฤษฎีหนึ่ง ซึ่งแตกต่างจากคำอธิบายแรกของเขา (1675 – ดู Streams) เขาเสนออีเธอร์คงที่ซึ่งบางลงเรื่อยๆ ใกล้กับวัตถุท้องฟ้า โดยเปรียบเทียบกับ แรง ยก แรงที่เกิดขึ้นจะผลักวัตถุทั้งหมดไปที่มวลส่วนกลาง เขาลดแรงต้านโดยระบุความหนาแน่นที่ต่ำมากของอีเธอร์แรงโน้มถ่วง

เช่นเดียวกับนิวตันเลออนฮาร์ด ออยเลอร์ได้สันนิษฐานไว้ในปี ค.ศ. 1760 ว่าอีเธอร์แรงโน้มถ่วงสูญเสียความหนาแน่นตามกฎกำลังสองผกผัน เช่นเดียวกับคนอื่นๆ ออยเลอร์ยังได้สันนิษฐานว่าเพื่อรักษาความเป็นสัดส่วนของมวล สสารส่วนใหญ่ประกอบด้วยอวกาศว่างเปล่า[17]

คำวิจารณ์ : ทั้งนิวตันและออยเลอร์ไม่ได้ให้เหตุผลว่าทำไมความหนาแน่นของอีเธอร์สถิตจึงควรเปลี่ยนไป นอกจากนี้เจมส์ คลาร์ก แมกซ์เวลล์ยังชี้ให้เห็นว่าในแบบจำลอง "ไฮโดรสแตติก" นี้ " สภาวะของความเครียด... ซึ่งเราต้องสันนิษฐานว่ามีอยู่ในตัวกลางที่มองไม่เห็นนั้น มีค่ามากกว่าสภาวะที่เหล็กที่แข็งแกร่งที่สุดสามารถรองรับได้ถึง 3,000 เท่า " [18]

คลื่น

โรเบิร์ต ฮุกสันนิษฐานในปี ค.ศ. 1671 ว่าแรงโน้มถ่วงเป็นผลมาจากวัตถุทุกชนิดที่ปล่อยคลื่นออกไปในทุกทิศทางผ่านอีเธอร์ วัตถุอื่นที่โต้ตอบกับคลื่นเหล่านี้จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางของแหล่งกำเนิดคลื่น ฮุกมองเห็นความคล้ายคลึงกับข้อเท็จจริงที่ว่าวัตถุขนาดเล็กบนพื้นผิวน้ำที่ถูกรบกวนจะเคลื่อนที่ไปยังจุดศูนย์กลางของการรบกวน[19]

ทฤษฎีที่คล้ายกันนี้ได้รับการคิดค้นทางคณิตศาสตร์โดยเจมส์ ชาลลิสระหว่างปี ค.ศ. 1859 ถึง 1876 เขาคำนวณว่าแรงดึงดูดจะเกิดขึ้นหากความยาวคลื่นมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับระยะห่างระหว่างวัตถุที่มีแรงดึงดูด หากความยาวคลื่นมีขนาดเล็ก วัตถุทั้งสองจะผลักกันเอง โดยการใช้ผลเหล่านี้ร่วมกัน เขายังพยายามอธิบายแรงอื่นๆ ทั้งหมดอีกด้วย[20]

คำวิจารณ์ : แมกซ์เวลล์คัดค้านว่าทฤษฎีนี้ต้องการการผลิตคลื่นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งต้องมาพร้อมกับการใช้พลังงานอย่างไม่มีที่สิ้นสุด[21] ชาลลิสเองก็ยอมรับว่าเขาไม่ได้บรรลุผลลัพธ์ที่ชัดเจนเนื่องจากกระบวนการมีความซับซ้อน[19]

การเต้นของชีพจร

ลอร์ดเคลวิน (ค.ศ. 1871) และคาร์ล แอนตัน เบียรก์เนส (ค.ศ. 1871) สันนิษฐานว่าวัตถุทั้งหมดเต้นเป็นจังหวะในอากาศธาตุ ซึ่งเป็นการเปรียบเทียบกับข้อเท็จจริงที่ว่า หากการเต้นเป็นจังหวะของทรงกลมสองลูกในของเหลวอยู่ในเฟสเดียวกัน ทรงกลมทั้งสองจะดึงดูดกัน และหากการเต้นเป็นจังหวะของทรงกลมสองลูกไม่ อยู่ ในเฟสเดียวกัน ทรงกลมทั้งสองจะผลักกัน กลไกนี้ยังใช้ในการอธิบายลักษณะของประจุไฟฟ้าอีกด้วย สมมติฐานนี้ยังได้รับการตรวจสอบโดยจอร์จ กาเบรียล สโตกส์และโวลเดอมาร์ วอยต์ ในบรรดาสมมติฐานอื่น ๆ[22]

คำวิจารณ์  : เพื่ออธิบายแรงโน้มถ่วงสากล เราต้องสันนิษฐานว่าการเต้นของชีพจรทั้งหมดในจักรวาลนั้นอยู่ในเฟสเดียวกัน ซึ่งดูไม่น่าเชื่อเลย นอกจากนี้ อีเธอร์ควรจะไม่สามารถบีบอัดได้เพื่อให้แน่ใจว่าแรงดึงดูดจะเกิดขึ้นในระยะไกลขึ้นด้วย[22]และแมกซ์เวลล์โต้แย้งว่ากระบวนการนี้จะต้องมาพร้อมกับการผลิตและการทำลายอีเธอร์แบบใหม่ถาวร[18]

การคาดเดาทางประวัติศาสตร์อื่น ๆ

ในปี ค.ศ. 1690 ปิแอร์ วาริญงสันนิษฐานว่าวัตถุทุกชิ้นถูกผลักโดยอนุภาคอีเธอร์จากทุกทิศทาง และมีข้อจำกัดบางประการที่ระยะห่างจากพื้นผิวโลกซึ่งอนุภาคไม่สามารถผ่านได้ เขาสันนิษฐานว่าหากวัตถุอยู่ใกล้โลกมากกว่าขอบเขตข้อจำกัด วัตถุจะประสบกับแรงผลักที่มากกว่าจากด้านบนมากกว่าด้านล่าง ทำให้วัตถุตกลงสู่พื้นโลก[23]

ในปี ค.ศ. 1748 มิคาอิล โลโมโนซอฟสันนิษฐานว่าผลของอีเธอร์นั้นแปรผันตามพื้นผิวทั้งหมดขององค์ประกอบพื้นฐานที่ประกอบเป็นสสาร (คล้ายกับที่ฮอยเกนส์และฟาติโอทำไว้ก่อนหน้าเขา) นอกจากนี้ เขายังสันนิษฐานว่าวัตถุต่างๆ สามารถทะลุทะลวงได้อย่างมหาศาล อย่างไรก็ตาม เขาไม่ได้ให้คำอธิบายที่ชัดเจนว่าอีเธอร์โต้ตอบกับสสารอย่างไรกันแน่เพื่อให้เกิดกฎแรงโน้มถ่วง[24]

ในปี พ.ศ. 2364 จอห์น เฮราพาธพยายามใช้แบบจำลองที่เขาพัฒนาร่วมกันเกี่ยวกับทฤษฎีจลนศาสตร์ของก๊าซที่มีต่อแรงโน้มถ่วง เขาสันนิษฐานว่าอีเธอร์ได้รับความร้อนจากวัตถุและสูญเสียความหนาแน่น ทำให้วัตถุอื่นถูกผลักไปยังบริเวณที่มีความหนาแน่นต่ำกว่า[25] อย่างไรก็ตาม เทย์เลอร์ได้แสดงให้เห็นว่าความหนาแน่นที่ลดลงเนื่องจากการขยายตัวเนื่องจากความร้อนนั้นได้รับการชดเชยด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นของอนุภาคที่ได้รับความร้อน ดังนั้น จึงไม่มีแรงดึงดูดเกิดขึ้น[19]

ทฤษฎีล่าสุด

คำอธิบายทางกลศาสตร์เหล่านี้สำหรับแรงโน้มถ่วงไม่เคยได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลาย แม้ว่านักฟิสิกส์จะยังคงศึกษาแนวคิดดังกล่าวเป็นครั้งคราวจนถึงต้นศตวรรษที่ 20 ซึ่งในเวลานั้นโดยทั่วไปถือว่าแนวคิดดังกล่าวไม่น่าเชื่อถือ อย่างไรก็ตาม นักวิจัยบางส่วนนอกกระแสหลักของวิทยาศาสตร์ยังคงพยายามหาผลที่ตามมาของทฤษฎีเหล่านี้

ทฤษฎีของ Le Sage ได้รับการศึกษาโดย Radzievskii และ Kagalnikova (1960), [26] Shneiderov (1961), [27] Buonomano และ Engels (1976), [28] Adamut (1982), [29]และ Edwards (2014) [30]

แรงโน้มถ่วงอันเนื่องมาจากแรงดันสถิตได้รับการศึกษาโดย Arminjon เมื่อไม่นานนี้[31] [32]

ดูเพิ่มเติม

อ้างอิง

  1. ^ เทย์เลอร์ (1876), เพ็ค (1903), แหล่งข้อมูลรอง
  2. ^ ปวงกาเร (1908), แหล่งข้อมูลรอง
  3. ^ แมกซ์เวลล์ (1875, อะตอม), แหล่งข้อมูลรอง
  4. ↑ Descartes, R. (1824–1826), Cousin, V. (ed.), "Les principes de la philosophie (1644)", Oeuvres de Descartes , 3 , ปารีส: F.-G. เลฟโรลท์
  5. ↑ เดการ์ตส์, 1644; เซเฮ 1980 หน้า 65–70; ฟาน ลันเทเรน,พี. 47
  6. ^ abc Zehe (1980), แหล่งข้อมูลรอง
  7. ^ Andrew, Gregory (2013-10-01). "Leucippus and Democritus on Like to Like and ou mallon" (PDF) . Apeiron . 46 (4): 446–468. doi :10.1515/apeiron-2013-0021. ISSN  2156-7093
  8. ↑ Huygens, C. (1944), Société Hollaise des Sciences (ed.), "Discours de la Cause de la Pesanteur (1690)", Oeuvres Complètes de Christiaan Huygens , 21 , Den Haag: 443–488
  9. ↑ ab Van Lunteren (2002), แหล่งข้อมูลทุติยภูมิ
  10. ^ ab นิวตัน, ไอ. (1846), ปรินซิเปียของนิวตัน: หลักการทางคณิตศาสตร์ของปรัชญาธรรมชาติ (1687), นิวยอร์ก: แดเนียล อาดี
  11. ↑ คราห์, เฮลเก (2002) "The Vortex Atom: ทฤษฎีวิคตอเรียนของทุกสิ่ง" เซนทอร์44 (1–2): 32–114. ดอย :10.1034/j.1600-0498.2002.440102.x. ISSN  0008-8994 . สืบค้นเมื่อ9 มีนาคม 2019 .
  12. ^ I. Newton จดหมายที่อ้างถึงโดยละเอียดใน The Metaphysical Foundations of Modern Physical Science โดย Edwin Arthur Burtt, Double day Anchor Books
  13. ^ http://www.newtonproject.ox.ac.uk/view/texts/normalized/THEM00258 นิวตัน 1692 จดหมายฉบับที่ 4 ถึงเบนท์ลีย์
  14. ↑ ไอแซก นิวตัน (1726) Philosophiae Naturalis Principia Mathematica , General Scholium. ฉบับพิมพ์ครั้งที่สาม หน้า 943 ของ งานแปลของ I. Bernard Cohenและ Anne Whitman ในปี 1999 สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ISBN 0-520-08817-4 , 974 หน้า 
  15. ↑ รีมันน์ บี. (1876), เดเดไคนด์, อาร์.; Weber, W. (บรรณาธิการ), "Neue mathematische Prinzipien der Naturphilosophie", Bernhard Riemanns Werke und Gesammelter Nachlass , ไลพ์ซิก: 528–538
  16. ↑ ยาร์คอฟสกี้, IO (1888), สมมุติฐาน cinetique de la Gravitation Universelle et connexion avec la formation des element chimiques , มอสโก{{citation}}: CS1 maint: ตำแหน่งขาดผู้จัดพิมพ์ ( ลิงค์ )
  17. ↑ ออยเลอร์, แอล. (1776), Briefe an eine deutsche Prinzessin, Nr. 50, 30 สิงหาคม 1760 ไลพ์ซิก หน้า 173–176, ISBN 9785875783876
  18. ^ ab แม็กซ์เวลล์ (1875, Attraction), แหล่งข้อมูลรอง
  19. ^ abc เทย์เลอร์ (1876), แหล่งข้อมูลรอง
  20. ^ Challis, J. (1869), บันทึกหลักการคำนวณบริสุทธิ์และประยุกต์, เคมบริดจ์{{citation}}: CS1 maint: ตำแหน่งขาดผู้จัดพิมพ์ ( ลิงค์ )
  21. ^ แม็กซ์เวลล์ (1875), แหล่งข้อมูลรอง
  22. ^ ab Zenneck (1903), แหล่งข้อมูลรอง
  23. ↑ Varignon, P. (1690), Nouvelles conjectures sur la Pesanteur, ปารีส
  24. ^ Lomonosow, M. (1970), Henry M. Leicester (ed.), "On the Relation of the Amount of Material and Weight (1758)", Mikhail Vasil'evich Lomonosov on the Corpuscular Theory , เคมบริดจ์: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด: 224–233
  25. ^ Herapath, J. (1821), "เกี่ยวกับสาเหตุ กฎ และปรากฏการณ์ของความร้อน ก๊าซ แรงโน้มถ่วง", วารสารปรัชญา , 9 , ปารีส: 273–293
  26. ↑ Radzievskii, VV & Kagalnikova, II (1960), "ธรรมชาติของแรงโน้มถ่วง", Vsesoyuz ดาราศาสตร์.-จีโอเดซิช. ออบช์. บยอล. , 26 (33): 3–14คำแปลภาษาอังกฤษแบบคร่าวๆ ปรากฏในรายงานทางเทคนิคของรัฐบาลสหรัฐอเมริกา: FTD TT64 323; TT 64 11801 (1964), Foreign Tech. Div., Air Force Systems Command, Wright-Patterson AFB, Ohio (พิมพ์ซ้ำในPushing Gravity )
  27. ↑ Shneiderov, AJ (1961), "เกี่ยวกับอุณหภูมิภายในของโลก", Bollettino di Geofisica Teorica ed Applicata , 3 : 137–159
  28. ^ Buonomano, V. & Engel, E. (1976), "การคาดเดาบางประการเกี่ยวกับการรวมกันแบบเหตุเป็นผลของสัมพัทธภาพ แรงโน้มถ่วง และกลศาสตร์ควอนตัม" Int. J. Theor. Phys. , 15 (3): 231–246, Bibcode :1976IJTP...15..231B, doi :10.1007/BF01807095, S2CID  124895055
  29. ^ Adamut, IA (1982), "The screen effect of the earth in the TETG. Theory of a screening experiment of a sample body at the equator using the earth as a screen", Nuovo Cimento C , 5 (2): 189–208, Bibcode :1982NCimC...5..189A, doi :10.1007/BF02509010, S2CID  117039637
  30. ^ Matthew R. Edwards (2014). "แรงโน้มถ่วงจากการหักเหของโฟตอน CMB โดยใช้การเปรียบเทียบเชิงแสง-กลศาสตร์ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป" Astrophysics and Space Science . 351 (2): 401–406. Bibcode :2014Ap&SS.351..401E. doi :10.1007/s10509-014-1864-4. S2CID  254255947.
  31. ^ Mayeul Arminjon (11 พฤศจิกายน 2004), "แรงโน้มถ่วงเป็นแรงขับของอาร์คิมิดีสและการแยกสาขาในทฤษฎีนั้น", Foundations of Physics , 34 (11): 1703–1724, arXiv : physics/0404103 , Bibcode :2004FoPh...34.1703A, doi :10.1007/s10701-004-1312-3, S2CID  14421710
  32. ^ Mayeul Arminjon (2006). "หลักการไอโซทรอปีของอวกาศและความสมดุลที่อ่อนแอในทฤษฎีสเกลาร์ของแรงโน้มถ่วง". วารสารฟิสิกส์บราซิล . 36 (1B): 177–189. arXiv : gr-qc/0412085 . Bibcode :2006BrJPh..36..177A. doi :10.1590/S0103-97332006000200010. S2CID  6415412.

แหล่งที่มา

วิกิซอร์ซมีข้อความต้นฉบับหลายฉบับที่เกี่ยวข้องกับ แรงโน้มถ่วงจลน์
  • Aiton, EJ (1969), "สมมติฐานกระแสอีเธอร์ของนิวตันและกฎแรงโน้มถ่วงกำลังสองผกผัน", Annals of Science , 25 (3): 255–260, doi :10.1080/00033796900200151
  • คาร์ริงตัน เฮอริเวิร์ด (1913), ซักเดน เชอร์วูด เจ. บี (บรรณาธิการ), "Earlier Theories of Gravity", The Monist , 23 (3): 445–458, doi :10.5840/monist19132332
  • Drude, Paul (1897), "Ueber Fernewirkungen", Annalen der Physik , 298 (12): I–XLIX, Bibcode :1897AnP...298D...1D, doi :10.1002/andp.18972981220
  • Helm, Georg (1881), "Ueber die Vermittelung der Fernewirkungen durch den Aether", Annalen der Physik , 250 (9): 149–176, Bibcode :1881AnP...250..149H, doi :10.1002/andp.18812500912
  • Isenkrahe, Caspar (1892), "Über die Rückführung der Schwere auf Absorption und die daraus abgeleiteten Gesetze", Abhandlungen zur Geschichte der Mathematik , เล่ม 1 6, ไลพ์ซิก, หน้า 161–204{{citation}}: CS1 maint: ตำแหน่งขาดผู้จัดพิมพ์ ( ลิงค์ )
  • แม็กซ์เวลล์, เจมส์ คลาร์ก (1878), "อะตอม"  , ใน Baynes, TS (ed.), Encyclopædia Britannica , เล่ม 3 (พิมพ์ครั้งที่ 9), นิวยอร์ก: Charles Scribner's Sons, หน้า 36–49
  • Peck, JW (1903), "ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของอนุภาค"  , Proceedings of the Royal Philosophical Society of Glasgow , 34 : 17–44
  • Poincaré, Henri (1914) [1908], "ทฤษฎีของ Lesage"  , Science and Method , ลอนดอน, นิวยอร์ก: Nelson & Sons, หน้า 246–253
  • เพรสตัน, ซามูเอล โทลเวอร์ (พ.ศ. 2438), "การทบทวนเชิงเปรียบเทียบทฤษฎีไดนามิกบางประการเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วง" นิตยสารPhilosophicalฉบับที่ 5 ฉบับที่39 (237): 145–159, doi :10.1080/14786449508620698
  • เทย์เลอร์, วิลเลียม โบเวอร์ (1876), "ทฤษฎีจลนศาสตร์ของแรงโน้มถ่วง" รายงานสมิธโซเนียน : 205–282
  • Van Lunteren, F. (2002), "Nicolas Fatio de Duillier on the mechanical cause of Gravitation", ใน Edwards, MR (ed.), Pushing Gravity: New Perspectives on Le Sage's Theory of Gravitation , Montreal: C. Roy Keys Inc., หน้า 41–59
ดึงข้อมูลจาก "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=คำอธิบายทางกลของแรงโน้มถ่วง&oldid=1241148831"