Кіріспе
Гравитацияның кинетикалық теориясы – Ле Саждың гравитация теориясы, бұл гравитацияның кинетикалық теориясы, алғаш рет 1690 жылы Николас Фацио де Дюилье, ал кейін 1748 жылы Жорж Луи Ле Саж ұсынған. Теория Ньютонның гравитациялық күшін механикалық тұрғыдан түсіндіріп, көзге көрінбейтін ұсақ бөлшектердің (Ле Саж оларды "ультрадүниелік денелер" деп атады) барлық материалдық заттарға барлық бағыттан соққы беруі арқылы түсіндіреді. Осы модельге сәйкес, кез келген екі материалдық дене бір-бірін соққы беретін бөлшектерден ішінара қорғайды, нәтижесінде денелерге соққы тигізген бөлшектердің қысымындағы тепе-теңдік бұзылады, бұл денелерді бір-біріне тартуға бейімдейді. Бұл механикалық түсіндірме кеңінен қабылданған емес.
Le Sage's theory of gravitation is a kinetic theory of gravity originally proposed by Nicolas Fatio de Duillier in 1690 and later by Georges Louis Le Sage in 1748. The theory proposed a mechanical explanation for Newton's gravitational force in terms of streams of tiny unseen particles (which Le Sage called ultra mundane corpuscles) impacting all material objects from all directions. According to this model, any two material bodies partially shield each other from the impinging corpuscles, resulting in a net imbalance in the pressure exerted by the impact of corpuscles on the bodies, tending to drive the bodies together. This mechanical explanation for gravity never gained widespread acceptance.
Қалқа
Николас Фацио өзінің гравитация туралы ойларын 1690 жылдың көктемінде Кристиан Гюйгенске жазған хатында алғаш рет ұсынды. Екі күннен кейін Фацио Лондондағы Корольдік қоғам алдында хаттың мазмұнын оқыды. Келесі жылдары Фацио өзінің маңызды еңбегі De la Cause de la Pesanteur-дің бірнеше қолжазба жобасын жасады, бірақ оның өмірінде ешқайсысы жарияланбады. 1731 жылы Фацио өзінің теориясын Лукреций стилінде латын поэмасы түрінде Париж ғылым академиясына жіберді, бірақ ол қабылданбады. Кейіннен осы қолжазбалардың бір бөлігі мен поэманың көшірмелерін Le Sage сатып алды, бірақ Фационың еңбектерін басып шығаруға баспагер таба алмады. 1929 жылға дейін осылай жалғасты, содан кейін Фационың қолжазбасының жалғыз толық көшірмесін Карл Бопп жариялады, ал 1949 жылы Гагнебин Le Sage-тің иелігіндегі жиналған үзінділерді пайдаланып, еңбекті қайта құрды. Гагнебин басылымына Фационың 1743 жылы, Бопп басылымының негізі болған жобаны жазғаннан кейін қырық жыл өткен соң енгізген түзетулері де кірді. Дегенмен, Бопп басылымының екінші жартысында Фацио теориясының математикалық тұрғыдан ең жетілген бөлімдері бар, оларды Гагнебин өз басылымына қоспады. Фационың еңбегін толық талдау және Бопп пен Гагнебин басылымдарын салыстыру үшін Zehe-ге жүгініңіз. Келесі сипаттама негізінен Бопп басылымына сүйенеді.
Фацио теориясының қабылдануы
Фацио өз заманының ең белгілі ғалымдарымен байланыста болды. Исаак Ньютон мен Фатио арасында 1690-1693 жылдары берік қарым-қатынас болды. Ньютонның Фатио теориясына қатысты пікірлері әртүрлі болды. Мысалы, гравитацияны механикалық түрде түсіндіру үшін қажетті шарттарды сипаттағаннан кейін, ол 1692 жылы Principia-ның өзінің баспа нұсқасындағы (жарияланбаған) жазбасында былай деп жазды: "Гравитацияны түсіндіре алатын бірегей гипотеза осыған ұқсас, және оны ең тапқыр геометр, Н. Фацио мырза алғаш ұсынды." Одан кейін Фатионың теориясына өте ұқсас теорияның эскизі келтірілді – материяның торлы құрылымы, жарыққа аналогия, көлеңкелендіру сияқты элементтер бар, бірақ Фатионың аты аталмады. Фацио Креймердің өзінің негізгі еңбегінің көшірмесіне қол жеткізгенін білгендіктен, оны теорияны түсінбестен қайталауда айыптады. Сондай-ақ, 1749 жылы Ле Сейджті Фатионың теориясымен таныстырған Креймер болды. 1736 жылы неміс дәрігері Франц Альберт Редекер де ұқсас теория жариялады. Редекер мен Фатионың арасындағы байланыс белгісіз.
Саналы
Оның теориясының алғашқы баяндамасы, "Essai sur l'origine des forces mortes" деп аталатын еңбегі, 1748 жылы Ле Сейдж Париждегі Ғылым академиясына жіберілді, бірақ ол жарияланбады. 1758 жылы ол "Химияның механикалық сынағы" атты толыққанды баяндамасын Руандағы Ғылым академиясының конкурсына жіберді. Осы еңбегінде ол гравитацияның және химиялық байланыстардың табиғатын түсіндіруге тырысты. Теорияның кеңіректегі көпшілікке қолжетімді болған баяндамасы – "Лукреция Ньютони" (1784) еңбегі, онда Лукрецийдің идеяларымен толық сәйкестік көрсетілді. Ле Сейджтің жазбаларынан Пьер Превост 1818 жылы оның өлімінен кейін теорияның тағы бір тұжырымдамасын жариялады.
Гравитациялық қалқандау
Материяның Fatio–Le Sage теориясында өте сирек болуы болжанып отырғанымен, ол толығымен мөлдір бола алмайды, себебі бұл жағдайда гравитациялық күш болмас еді. Дегенмен, толық мөлдірліктің болмауы проблемаларға алып келеді: жеткілікті массасы бар екі материяның бөлігінен туындайтын көлеңке мөлшері, олардың көлеңкелерінің үстіне түсуі салдарынан, әрқайсысы жеке-жеке тудыратын көлеңкелердің қосындысынан кем болады (P10, жоғарыда). Бұл гипотетикалық эффект, гравитациялық қалқан деп аталады, материяның қосылуы гравитациялық массаның тікелей пропорционалды өсуіне әкелмейтінін білдіреді. Сондықтан, теорияның дұрыс болуы үшін Фатио мен Ле Саж қалқандау эффектінің анықтауға мүмкін емесдей шағын болуын болжады, бұл материяның өзара әрекеттесу қимасының өте кішкентай болуын талап етеді (P10, төменде). Бұл байқалатын гравитация күшінің пайда болуына қажетті ағын қарқындылығына өте жоғары шектеу қояды. Гравитациялық қалқанның кез келген түрі эквиваленттік принципін бұзуды білдіреді және Этвёс эксперименті мен оның нәтижелерінде алынған өте дәл нәтижелерге қайшы келеді, олардың барлығы жалпы салыстырмалылық теориясы болжаған белсенді және пассивті гравитациялық массаның инерциялық массамен дәл эквиваленттілігін растады. Гравитациялық қалқан мен Ле Саж гравитациясы арасындағы байланыс туралы толыққанды тарихи ақпаратты Martins және Borzeszkowski et al. еңбектерінен табуға болады. Isenkrahe-нің тығыздық, температура және салмақ арасындағы байланыс туралы ұсынысы, материалдың тығыздығының өзгеруінен күтілетін әсерлерге ғана негізделгендіктен және температура берілген тығыздықта жоғарылатынымен немесе төмендетілерімен байланысты болғандықтан, Isenkrahe-нің пікірлері температура мен гравитация арасындағы ешқандай негізгі байланысты білдірмейді. (Шындығында температура мен гравитация, сондай-ақ байланысу энергиясы мен гравитация арасында байланыс бар, бірақ бұл нақты эффекттер Isenkrahe-нің ұсынысымен ешқандай қатысы жоқ. "Энергиямен байланысу" бөлімін қараңыз.) Гравитация мен тығыздық арасындағы байланысты болжауға қатысты барлық тәжірибелік деректер мұндай байланыс жоқ екенін көрсетеді.
Салмақтылық диапазоны
Келвин моделі сияқты көптеген бөлшек моделінде, гравитацияның әсер ету радиусы бөлшектердің бір-бірімен өзара әрекеттесу табиғатына байланысты шектеледі. Бұл радиус, іс жүзінде, бөлшектердің ұсынылған ішкі режимдері материя арқылы өте келе пайда болатын импульс кемшіліктерін (көлеңкелерді) қаншалықты жылдам жоя алатынымен анықталады. Гравитацияның тиімді радиусы туралы болжамдар әртүрлі болады және бөлшектердің өзара әрекеттесуі кезінде қол жетімді өзара әрекеттесу режимдеріне қатысты нақты ерекшеліктер мен болжамдарға байланысты. Дегенмен, осы модельдер класы үшін ғарыштын байқалатын ірі масштабты құрылымы мұндай таралуды орасан зор гравитациялық құрылымдардың қалыптасуына мүмкіндік беретін деңгейде ғана шектейді.
Абсорбция
Тарихи бөлімде айтылғандай, Le Sage модельдерінің басты мәселесі – энергия және жылу. Максвелл мен Пуанкаре көрсеткендей, серпімсіз соқтығысулар нәтижесінде материя бір секундтың үлесінде буланып кетеді, ал ұсынылған шешімдер көндіре алмайды. Мысалы, Аронсонның массалық жинақталу және Жердің кеңеюі теориясы қазіргі таңдағы бағытты ғылымдар тарапынан қолдау таппайды. Бұған себеп, басқа факторлармен қатар, масса-энергия эквиваленттілігі принципі бойынша, егер Жер байқалатын гравитация күшін тудыру үшін қажетті деңгейде (яғни Пуанкаре есептеген шамаларды пайдалану арқылы) жоғарыдан келетін ағынның энергиясын сіңіріп алса, оның массасы әр секундтың үлесінде екі есеге артады.
Энергиямен байланысу
Байқау деректеріне сүйенсек, қазір гравитацияның тек массамен ғана емес, энергияның барлық түрлерімен өзара әрекеттесетіндігі белгілі. Ядроның электростатикалық байланысу энергиясы, ядродағы әлсіз өзара әрекеттесу энергиясы және атомдардағы электрондардың кинетикалық энергиясы – атомның гравитациялық массасына үлеседі, бұл Этвёс түріндегі тәжірибелерде жоғары дәлдікпен расталған. Бұл, мысалы, газдың белгілі бір мөлшерінің атомдары жылдам қозғалғанда, сол газдың гравитациясы артады дегенді білдіреді. Сонымен қатар, Айға лазер сәулесімен қашықтық өлшеу эксперименттері гравитациялық байланысу энергиясының өзі де гравитациялық тартылысқа ие екенін көрсетті, бұл күш эквиваленттілік принципімен жоғары дәлдікпен сәйкес келеді, және гравитацияның кез келген сәтті теориясы сызықтық емес және өзін-өзі байланысты болуы керек екенін дәлелдейді. Ле Садж теориясы жоғарыда аталған эффекттердің ешқайсысын болжамайды, сондай-ақ Ле Садж теориясының белгілі түрлері де болжамайды.
Соңғы іс-әрекет
19-ғасырда Ле Саж теориясын қайта қарау, теориямен тығыз байланысты бірнеше мәселені анықтады. Бұл мәселелер – шамадан тыс қызу, үйкеліс, қорғаныш және гравитациялық аберрацияға қатысты. Осы мәселелерді мойындау, сонымен қатар механикалық негізделген теориялардан жалпы бас тарту, Ле Саж теориясына деген қызығушылықтың бірте-бірте төмендеуіне әкелді. Нәтижесінде, 20-ғасырда Ле Саж теориясы Эйнштейннің жалпы салыстырмалылық теориясымен ығыстырылды. 1965 жылы Ричард Фейнман Фацио/Лезаж механизмін зерттеді, негізінен "күрделі" физикалық заңды (осы жағдайда Ньютонның гравитацияның кері квадрат заңы) күрделі математика қолданбай, қарапайым бастапқы операциялар арқылы түсіндіруге жасалған әрекеттің мысалы ретінде, сондай-ақ сәтсіз теорияның мысалы ретінде қарастырды. Ол "соқтығысатын бөлшектердің" механизмі кері квадрат күш заңын қайта жасайтынын және "математикалық қатынастың ерекшелігі айтарлықтай төмендейтінін" атап өтті, бірақ содан кейін схеманың "жұмыс істемейтінін" айтты, себебі ол қозғалатын денелерге түсетін үйкелісті болжайды. Негізгі ағымнан тыс теорияны қайта жаңғыртуға жасалған әрекеттер бар, олардың ішінде Радзевский мен Кагальникова (1960), Шнайдеров (1961), Буономано мен Энгельс (1976), Адамут (1982), Попеску (1982), Яаккола (1996), Том Ван Фландерн (1999) және Эдвардс (2014) есімдері бар. Ле Саж модельдерінің әртүрлі түрлері және осыған байланысты тақырыптар Эдвардс және басқалардың еңбектерінде талқыланады.
Екіншілік көздер
Prévost (1805) ағылшын тіліндегі қысқаша мазмұны.