गुरुत्वाकर्षण की यांत्रिक व्याख्या

गुरुत्वाकर्षण (या गुरुत्वाकर्षण के गतिज सिद्धांत) की यांत्रिक व्याख्या बुनियादी शास्त्रीय यांत्रिकी प्रक्रियाओं की सहायता से गुरुत्वाकर्षण की क्रिया को समझाने का प्रयास है, जैसे कि आवेग (भौतिकी) के कारण दबाव बल, दूरी पर किसी भी क्रिया (भौतिकी) के उपयोग के बिना. ये सिद्धांत 16वीं से 19वीं शताब्दी तक ईथर सिद्धांतों के संबंध में विकसित किए गए थे। हालांकि, ऐसे मॉडलों को अब मुख्यधारा के वैज्ञानिक समुदाय के भीतर व्यवहार्य सिद्धांतों के रूप में नहीं माना जाता है और सामान्य सापेक्षता अब दूरी पर क्रियाओं के उपयोग के बिना गुरुत्वाकर्षण का वर्णन करने के लिए मानक मॉडल है। आधुनिक क्वांटम गुरुत्व परिकल्पना कण क्षेत्र जैसे अधिक मौलिक प्रक्रियाओं द्वारा गुरुत्वाकर्षण का वर्णन करने का भी प्रयास करती है, लेकिन वे शास्त्रीय यांत्रिकी पर आधारित नहीं हैं।

स्क्रीनिंग
यह सिद्धांत शायद है सबसे प्रसिद्ध यांत्रिक व्याख्या, और पहली बार 1690 में निकोलस फतियो डी डुइलियर द्वारा विकसित की गई थी, और जॉर्जेस-लुई ले सेज (1748), लॉर्ड केल्विन (1872), और हेंड्रिक लोरेंत्ज़ (1872) द्वारा दूसरों के बीच फिर से आविष्कार किया गया था। 1900), और जेम्स क्लर्क मैक्सवेल (1875), और हेनरी पोंकारे (1908) द्वारा आलोचना की गई।

सिद्धांत मानता है कि गुरुत्वाकर्षण बल पूरे ब्रह्मांड में सभी दिशाओं में छोटे उपपरमाण्विक कणों या तरंगों के उच्च गति से चलने का परिणाम है। कणों के प्रवाह की तीव्रता को सभी दिशाओं में समान माना जाता है, इसलिए एक पृथक वस्तु A को सभी तरफ से समान रूप से मारा जाता है, जिसके परिणामस्वरूप केवल एक आवक-निर्देशित दबाव होता है लेकिन कोई शुद्ध दिशात्मक बल नहीं होता है। दूसरी वस्तु B के साथ, हालांकि, कणों का एक अंश जो अन्यथा A को B की दिशा से टकराता है, इंटरसेप्ट किया जाता है, इसलिए B एक ढाल के रूप में काम करता है, इसलिए बोलने के लिए- यानी B की दिशा से, A विपरीत दिशा से कम कणों से टकराएगा। इसी तरह, विपरीत दिशा की तुलना में A की दिशा से B कम कणों से टकराएगा। कोई कह सकता है कि ए और बी एक दूसरे को छाया कर रहे हैं, और दो निकायों को बलों के परिणामी असंतुलन से एक दूसरे की ओर धकेल दिया जाता है। यह छाया व्युत्क्रम वर्ग नियम का पालन करती है, क्योंकि वस्तु को घेरने वाली संपूर्ण गोलाकार सतह पर संवेग प्रवाह का असंतुलन घेरने वाले गोले के आकार से स्वतंत्र होता है, जबकि गोले का सतह क्षेत्र त्रिज्या के वर्ग के अनुपात में बढ़ता है। द्रव्यमान आनुपातिकता की आवश्यकता को पूरा करने के लिए, सिद्धांत मानता है कि ए) पदार्थ के मूल तत्व बहुत छोटे हैं ताकि सकल पदार्थ में अधिकतर खाली स्थान हो, और बी) कि कण इतने छोटे होते हैं कि उनमें से केवल एक छोटा सा अंश स्थूल पदार्थ द्वारा बाधित होना। इसका परिणाम यह होता है कि प्रत्येक पिंड की छाया पदार्थ के प्रत्येक तत्व की सतह के समानुपाती होती है।

आलोचना: इस सिद्धांत को मुख्य रूप से ऊष्मप्रवैगिकी कारणों से अस्वीकार कर दिया गया था क्योंकि इस मॉडल में एक छाया केवल तभी दिखाई देती है जब कण या तरंगें कम से कम आंशिक रूप से अवशोषित होती हैं, जिससे पिंडों का अत्यधिक ताप होता है। साथ ही ड्रैग, यानी गति की दिशा में कण प्रवाह का प्रतिरोध भी एक बड़ी समस्या है। सुपरल्यूमिनल गति मानकर इस समस्या को हल किया जा सकता है, लेकिन यह समाधान काफी हद तक थर्मल समस्याओं को बढ़ाता है और विशेष सापेक्षता का खंडन करता है।

भंवर सिद्धांत
अपने दार्शनिक विश्वासों के कारण, रेने डेसकार्टेस ने 1644 में प्रस्तावित किया कि कोई रिक्त स्थान मौजूद नहीं हो सकता है और उस स्थान को पदार्थ से भरना चाहिए। इस मामले के हिस्से सीधे रास्ते में चलते हैं, लेकिन क्योंकि वे एक साथ झूठ बोलते हैं, वे स्वतंत्र रूप से आगे नहीं बढ़ सकते हैं, जो डेसकार्टेस के अनुसार दर्शाता है कि हर गति गोलाकार है, इसलिए एथर सिद्धांत भंवर से भरा हुआ है। डेसकार्टेस पदार्थ के विभिन्न रूपों और आकारों के बीच भी अंतर करता है जिसमें खुरदरा पदार्थ सूक्ष्म पदार्थ की तुलना में वृत्ताकार गति का अधिक मजबूती से विरोध करता है। केन्द्रापसारक बल के कारण पदार्थ भंवर के बाहरी किनारों की ओर झुक जाता है, जिससे वहां इस पदार्थ का संघनन हो जाता है। खुरदरा पदार्थ अपनी अधिक जड़ता के कारण इस गति का अनुसरण नहीं कर सकता है - इसलिए संघनित बाहरी पदार्थ के दबाव के कारण उन भागों को भंवर के केंद्र में धकेल दिया जाएगा। डेसकार्टेस के अनुसार, यह आंतरिक दबाव गुरुत्वाकर्षण के अलावा और कुछ नहीं है। उन्होंने इस क्रियाविधि की तुलना इस तथ्य से की कि यदि एक घूमते हुए, द्रव से भरे बर्तन को रोक दिया जाए, तो द्रव घूमता रहता है। अब, यदि कोई हल्के पदार्थ के छोटे टुकड़े (जैसे लकड़ी) बर्तन में गिराता है, तो टुकड़े बर्तन के बीच में चले जाते हैं। डेसकार्टेस के मूल परिसर के बाद, क्रिस्टियान ह्यूजेंस ने 1669 और 1690 के बीच एक अधिक सटीक भंवर मॉडल तैयार किया। यह मॉडल गुरुत्वाकर्षण का पहला सिद्धांत था जिसे गणितीय रूप से तैयार किया गया था। उन्होंने माना कि एथर कण हर दिशा में आगे बढ़ रहे हैं, लेकिन भंवर की बाहरी सीमाओं पर वापस फेंक दिए गए थे और इसके कारण (डेसकार्टेस के मामले में) बाहरी सीमाओं पर महीन पदार्थ की अधिक सांद्रता थी। इसलिए उनके मॉडल में भी महीन पदार्थ खुरदरे पदार्थ को भंवर के केंद्र में दबा देता है। ह्यूजेंस ने यह भी पाया कि केन्द्रापसारक बल उस बल के बराबर है, जो भंवर के केंद्र की दिशा में कार्य करता है। उन्होंने यह भी कहा कि निकायों में अधिकतर खाली स्थान होना चाहिए ताकि ईथर शरीर में आसानी से प्रवेश कर सके, जो द्रव्यमान आनुपातिकता के लिए आवश्यक है। उन्होंने आगे निष्कर्ष निकाला कि ईथर गिरने वाले पिंडों की तुलना में बहुत तेज चलता है। इस समय, न्यूटन ने गुरुत्वाकर्षण के अपने सिद्धांत को विकसित किया जो आकर्षण पर आधारित है, और हालांकि ह्यूजेंस गणितीय औपचारिकता से सहमत थे, उन्होंने कहा कि बल कानून की यांत्रिक व्याख्या की कमी के कारण मॉडल अपर्याप्त था। न्यूटन की खोज कि गुरुत्वाकर्षण व्युत्क्रम वर्ग नियम का पालन करता है, ने ह्यूजेंस को आश्चर्यचकित कर दिया और उन्होंने यह मानकर इसे ध्यान में रखने की कोशिश की कि अधिक दूरी में ईथर की गति कम होती है। आलोचना: आइजैक न्यूटन ने सिद्धांत पर आपत्ति जताई क्योंकि ड्रैग (भौतिकी) को कक्षाओं के ध्यान देने योग्य विचलन का कारण बनना चाहिए जो कि नहीं देखे गए थे। एक और समस्या यह थी कि प्राकृतिक उपग्रह अक्सर भंवर गति की दिशा के विपरीत अलग-अलग दिशाओं में चलते हैं। उन्होंने फिलोसोफी%C3%A6_Naturalis_Principia_Mathematica#Book_2,_part_2_of_De_motu_corporum की अधिकांश पुस्तक II को Descarteś भंवर सिद्धांत के खंडन के लिए समर्पित किया। साथ ही, व्युत्क्रम वर्ग नियम की ह्यूजेंस की व्याख्या एक सवाल उठा रही है, क्योंकि इसका मतलब है कि एथर केप्लर के ग्रहों की गति के नियमों का पालन करता है। केप्लर का तीसरा नियम। लेकिन गुरुत्वाकर्षण के एक सिद्धांत को उन कानूनों की व्याख्या करनी चाहिए और उन्हें पहले से नहीं मानना ​​चाहिए।

उन्नीसवीं शताब्दी के अंत में कई ब्रिटिश भौतिकविदों ने भंवर परमाणु सिद्धांत विकसित किया। हालांकि, भौतिक विज्ञानी विलियम थॉमसन, प्रथम बैरन केल्विन ने एक बिल्कुल अलग दृष्टिकोण विकसित किया। जबकि डेसकार्टेस ने पदार्थ की तीन प्रजातियों को रेखांकित किया था - प्रत्येक क्रमशः उत्सर्जन, संचरण और प्रकाश के प्रतिबिंब से जुड़ा हुआ था - थॉमसन ने एकात्मक सातत्य पर आधारित एक सिद्धांत विकसित किया। कार्तीय भंवर सिद्धांत ने कोपर्निकन हेलिओसेंट्रिज्म में और एक ब्रह्मांड में विश्वास में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जहां सूर्य जैसे सितारों की बहुलता मौजूद है, जो उनके चारों ओर घूमते हुए कई ग्रहों से घिरा हुआ है।

स्ट्रीम
1675 में हेनरी ओल्डेनबर्ग और बाद में रॉबर्ट बॉयल को लिखे पत्र में, न्यूटन ने निम्नलिखित लिखा: [गुरुत्वाकर्षण का परिणाम है] "एक संघनन के कारण ईथर का प्रवाह होता है, जो प्रवाह के बढ़े हुए वेग से जुड़े ईथर घनत्व के तदनुरूपी पतलेपन के साथ होता है। ” उन्होंने यह भी दावा किया कि ऐसी प्रक्रिया उनके सभी अन्य कार्यों और केप्लर के गति के नियमों के अनुरूप थी। 1738 में डैनियल बर्नौली की पुस्तक हाइड्रोडायनामिका में प्रकाशित बर्नौली के सिद्धांत के रूप में प्रवाह के बढ़े हुए वेग से जुड़े दबाव ड्रॉप के न्यूटन के विचार को गणितीय रूप से औपचारिक रूप दिया गया था।

हालांकि, हालांकि बाद में उन्होंने दूसरी व्याख्या प्रस्तावित की (नीचे अनुभाग देखें), उस प्रश्न पर न्यूटन की टिप्पणियां अस्पष्ट रहीं। 1692 में बेंटले को लिखे तीसरे पत्र में उन्होंने लिखा: "यह अकल्पनीय है कि निर्जीव पाशविक पदार्थ, किसी और चीज की मध्यस्थता के बिना, जो कि भौतिक नहीं है, आपसी संपर्क के बिना, दूसरे मामले पर काम करना चाहिए और प्रभावित करना चाहिए, जैसा कि एपिकुरस के अर्थ में गुरुत्वाकर्षण आवश्यक और अंतर्निहित होना चाहिए। यह। और यही एक कारण है कि मैं चाहता था कि आप मेरे लिए 'सहज गुरुत्वाकर्षण' का आरोप न लगाएं। वह गुरुत्वाकर्षण पदार्थ के लिए सहज, अंतर्निहित और आवश्यक होना चाहिए, ताकि एक शरीर दूसरे पर एक निर्वात के माध्यम से, किसी और की मध्यस्थता के बिना, और जिसके माध्यम से उनकी क्रिया और बल को एक से दूसरे तक पहुँचाया जा सके, पर कार्य कर सके। दूसरा, मेरे लिए इतनी बड़ी बेतुकी बात है, कि मेरा मानना ​​है कि कोई भी व्यक्ति जिसके पास दार्शनिक मामलों में सोचने की सक्षम क्षमता है, वह कभी भी इसमें नहीं पड़ सकता है। गुरुत्वाकर्षण निश्चित कानूनों के अनुसार लगातार कार्य करने वाले एक एजेंट के कारण होना चाहिए; लेकिन चाहे यह एजेंट भौतिक हो या अभौतिक, मैंने अपने पाठकों के विचार पर छोड़ दिया है।"

दूसरी ओर, न्यूटन 1713 में लिखी गई मैं परिकल्पना नहीं बनाता वाक्यांश के लिए भी प्रसिद्ध है: "मैं अभी तक घटना से गुरुत्वाकर्षण के इन गुणों के कारण की खोज नहीं कर पाया हूं, और मैं परिकल्पना नहीं करता हूं। जो कुछ भी परिघटना से नहीं निकला है उसे एक परिकल्पना कहा जाना चाहिए; और परिकल्पना, चाहे आध्यात्मिक या भौतिक, या गुप्त गुणों के आधार पर, या यांत्रिक, प्रायोगिक दर्शन में कोई स्थान नहीं है। इस दर्शन में घटना से विशेष प्रस्तावों का अनुमान लगाया जाता है, और बाद में आगमन द्वारा सामान्य रूप से प्रस्तुत किया जाता है।"

और उनके कुछ दोस्तों की गवाही के अनुसार, जैसे निकोलस फतियो डी डुइलियर या डेविड ग्रेगोरी (गणितज्ञ), न्यूटन ने सोचा था कि गुरुत्वाकर्षण सीधे दैवीय प्रभाव पर आधारित है।

न्यूटन के समान, लेकिन गणितीय रूप से अधिक विस्तार से, बर्नहार्ड रीमैन ने 1853 में माना कि गुरुत्वाकर्षण ईथर एक असंपीड्य प्रवाह है और सामान्य पदार्थ इस एथर में सिंक का प्रतिनिधित्व करता है। इसलिए यदि ईथर नष्ट हो जाता है या शरीर के भीतर द्रव्यमान के अनुपात में अवशोषित हो जाता है, तो एक धारा उत्पन्न होती है और सभी आसपास के निकायों को केंद्रीय द्रव्यमान की दिशा में ले जाती है। रीमैन ने अनुमान लगाया कि अवशोषित एथर को दूसरी दुनिया या आयाम में स्थानांतरित किया जाता है। ऊर्जा की समस्या को हल करने का एक और प्रयास 1888 में इवान ओसिपोविच यार्कोवस्की द्वारा किया गया था। अपने एथर स्ट्रीम मॉडल के आधार पर, जो रीमैन के समान था, उन्होंने तर्क दिया कि अवशोषित एथर को नए मामले में परिवर्तित किया जा सकता है, जिससे बड़े पैमाने पर वृद्धि हो सकती है। खगोलीय पिंड। आलोचना: ले सेज के सिद्धांत के मामले में, स्पष्टीकरण के बिना ऊर्जा का गायब होना ऊर्जा संरक्षण कानून का उल्लंघन करता है। साथ ही कुछ खिंचाव उत्पन्न होना चाहिए, और कोई भी प्रक्रिया जो पदार्थ के निर्माण की ओर ले जाती है, ज्ञात नहीं है।

स्थैतिक दबाव
न्यूटन ने प्रकाशिकी (1717) के दूसरे संस्करण को गुरुत्वाकर्षण के एक अन्य यांत्रिक-ईथर सिद्धांत के साथ अद्यतन किया। अपनी पहली व्याख्या के विपरीत (1675 - धाराएँ देखें), उन्होंने एक स्थिर ईथर का प्रस्ताव रखा जो आकाशीय पिंडों के पास पतला और पतला होता जाता है। लिफ्ट (बल) की सादृश्यता पर, एक बल उत्पन्न होता है, जो सभी पिंडों को केंद्रीय द्रव्यमान की ओर धकेलता है। उन्होंने गुरुत्वाकर्षण ईथर के बेहद कम घनत्व को बताते हुए ड्रैग को कम किया।

न्यूटन की तरह, लियोनहार्ड यूलर ने 1760 में अनुमान लगाया था कि गुरुत्वाकर्षण ईथर व्युत्क्रम वर्ग कानून के अनुसार घनत्व खो देता है। दूसरों की तरह, यूलर ने भी माना कि बड़े पैमाने पर आनुपातिकता बनाए रखने के लिए, पदार्थ में ज्यादातर खाली जगह होती है। आलोचना: न्यूटन और यूलर दोनों ने कोई कारण नहीं बताया कि स्थिर ईथर का घनत्व क्यों बदलना चाहिए। इसके अलावा, जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने बताया कि इस हाइड्रोस्टैटिक मॉडल में तनाव की स्थिति ... जिसे हमें अदृश्य माध्यम में मौजूद होना चाहिए, वह उससे 3000 गुना अधिक है जो सबसे मजबूत स्टील का समर्थन कर सकता है।

लहरें
रॉबर्ट हुक ने 1671 में अनुमान लगाया था कि गुरुत्वाकर्षण ईथर के माध्यम से सभी दिशाओं में तरंगों का उत्सर्जन करने वाले सभी पिंडों का परिणाम है। अन्य निकाय, जो इन तरंगों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, तरंगों के स्रोत की दिशा में गति करते हैं। हुक ने इस तथ्य के लिए एक सादृश्य देखा कि पानी की अशांत सतह पर छोटी वस्तुएँ विक्षोभ के केंद्र में चली जाती हैं। 1859 से 1876 तक जेम्स चालिस  द्वारा गणितीय रूप से इसी तरह के सिद्धांत पर काम किया गया था। उन्होंने गणना की कि गुरुत्वाकर्षण निकायों के बीच की दूरी की तुलना में तरंग दैर्ध्य बड़ा होने पर आकर्षण का मामला होता है। यदि तरंग दैर्ध्य छोटा है, तो पिंड एक दूसरे को पीछे हटाते हैं। इन प्रभावों के संयोजन से, उन्होंने अन्य सभी बलों को समझाने का भी प्रयास किया। आलोचना: मैक्सवेल ने आपत्ति जताई कि इस सिद्धांत के लिए तरंगों के एक स्थिर उत्पादन की आवश्यकता होती है, जिसके साथ ऊर्जा की अनंत खपत होनी चाहिए। खुद चैलिस ने स्वीकार किया कि प्रक्रियाओं की जटिलता के कारण वह एक निश्चित परिणाम तक नहीं पहुंचे थे।

स्पंदन
विलियम थॉमसन, प्रथम बैरन केल्विन (1871) और कार्ल एंटोन बजेर्कनेस (1871) ने माना कि सभी शरीर ईथर में स्पंदित होते हैं। यह इस तथ्य के अनुरूप था कि, यदि किसी द्रव में दो गोलों का स्पंदन कला में हो, तो वे एक दूसरे को आकर्षित करेंगे; और यदि दो गोलों का स्पंदन कला में नहीं है, तो वे एक दूसरे को पीछे हटा देंगे। इस तंत्र का उपयोग विद्युत आवेशों की प्रकृति की व्याख्या करने के लिए भी किया गया था। दूसरों के बीच, इस परिकल्पना की जांच सर जॉर्ज स्टोक्स, प्रथम बैरोनेट और वोल्डेमर वोइगट ने भी की है। आलोचना: सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण की व्याख्या करने के लिए, किसी को यह मानने के लिए मजबूर किया जाता है कि ब्रह्मांड में सभी स्पंदन चरण में हैं - जो बहुत ही असंभव प्रतीत होता है। इसके अलावा, ईथर को यह सुनिश्चित करने के लिए असम्पीडित होना चाहिए कि आकर्षण अधिक दूरी पर भी उत्पन्न हो। और मैक्सवेल ने तर्क दिया कि इस प्रक्रिया के साथ एक स्थायी नया उत्पादन और ईथर का विनाश होना चाहिए।

अन्य ऐतिहासिक अनुमान
1690 में, पियरे वैरिग्नन ने माना कि सभी निकायों को सभी दिशाओं से ईथर कणों द्वारा धक्का दिया जाता है, और यह कि पृथ्वी की सतह से एक निश्चित दूरी पर कुछ सीमा होती है जो कणों द्वारा पार नहीं की जा सकती। उन्होंने माना कि यदि कोई पिंड सीमा सीमा की तुलना में पृथ्वी के करीब है, तो शरीर नीचे से ऊपर से अधिक धक्का का अनुभव करेगा, जिससे वह पृथ्वी की ओर गिरेगा। 1748 में, मिखाइल लोमोनोसोव ने माना कि एथर का प्रभाव प्राथमिक घटकों की पूरी सतह के समानुपाती होता है, जिसमें पदार्थ होते हैं (उसके पहले ह्यूजेंस और फैटियो के समान)। उन्होंने निकायों की एक विशाल मर्मज्ञता भी ग्रहण की। हालांकि, उनके द्वारा इस बात का कोई स्पष्ट विवरण नहीं दिया गया था कि वास्तव में एथर पदार्थ के साथ कैसे संपर्क करता है जिससे गुरुत्वाकर्षण का नियम उत्पन्न होता है। 1821 में, जॉन हेरापथ ने गुरुत्वाकर्षण पर गैसों के गैसों के गतिज सिद्धांत के अपने सह-विकसित मॉडल को लागू करने की कोशिश की। उन्होंने माना कि ईथर पिंडों द्वारा गर्म किया जाता है और घनत्व खो देता है जिससे अन्य पिंड कम घनत्व वाले इन क्षेत्रों में धकेल दिए जाते हैं। हालांकि, टेलर द्वारा यह दिखाया गया था कि थर्मल विस्तार के कारण घटी हुई घनत्व को गर्म कणों की बढ़ी हुई गति से मुआवजा दिया जाता है; इसलिए, कोई आकर्षण उत्पन्न नहीं होता है।

हालिया सिद्धांत
गुरुत्वाकर्षण के लिए इन यांत्रिक स्पष्टीकरणों को कभी भी व्यापक स्वीकृति नहीं मिली, हालांकि बीसवीं शताब्दी की शुरुआत तक भौतिकविदों द्वारा इस तरह के विचारों का कभी-कभी अध्ययन किया जाता रहा, उस समय तक इसे आम तौर पर निर्णायक रूप से बदनाम माना जाता था। हालांकि, वैज्ञानिक मुख्यधारा के बाहर के कुछ शोधकर्ता अभी भी उन सिद्धांतों के कुछ परिणामों पर काम करने की कोशिश कर रहे हैं।

स्थैतिक दबाव के कारण गुरुत्वाकर्षण का हाल ही में अरमिनजोन द्वारा अध्ययन किया गया था।
 * 1) स्क्रीनिंग| ले सेज के सिद्धांत का अध्ययन रैडज़िएव्स्की और कागलनिकोवा (1960) द्वारा किया गया था, श्नाइडेरोव (1961), बुओनोमानो और एंगेल्स (1976), आदमुत (1982), जाक्कोला (1996), टॉम वैन फ्लैंडर्न (1999), और एडवर्ड्स (2007)। एडवर्ड्स, एट अल में विभिन्न प्रकार के ले सेज मॉडल और संबंधित विषयों पर चर्चा की गई है।

स्रोत






























श्रेणी:गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत श्रेणी:एथर सिद्धांत श्रेणी:प्राकृतिक दर्शन श्रेणी:भौतिकी में अप्रचलित सिद्धांत