Grabitazio: berrikuspenen arteko aldeak

Ezabatutako edukia Gehitutako edukia
No edit summary
Etiketa: 2017 wikitestu editorearekin
t Estilo-orrazketa batzuk, testu-zati baten leku-aldaketa, eta formulen ortotipografia normalizatzea
12. lerroa:
 
=== Iraultza zientifikoa ===
16.XVI eta 17XVII. mendeetan [[Galileo Galilei]] izan zen grabitazioaren inguruan lehen lan modernoak egin zituen lehen zientzialaria. Azelerazio grabitatorioa gorputz guztietarako berdina zela erakutsi zuen, [[Pisako dorrea|Pisako dorretik]] objektuak erortzen utziz egindako esperimentu famatuaz lehendabizi (nahiz eta ez dagoen inongo ebidentziarik Galileok esperimetu hori egin izanaren inongo ebidentziarikizanaz), eta plano inklinatuekin egindako esperimentu zehatzagoez ondoren. Galileoren lanak bidea erraztu zion Newton-i bere grabitazioaren teoria formulatzeko.
[[Fitxategi:Apollo 15 feather and hammer drop.ogv|thumb|
Mailua eta lumaren erorketa: David Scott astronauta (Apollo 15 misioan) ilargian, Galileoren esperimentua errepikatu eta baliokidetasun-printzipioa frogatzen.
]]
16. eta 17. mendeetan [[Galileo Galilei]] izan zen grabitazioaren inguruan lehen lan modernoak egin zituen lehen zientzialaria. Azelerazio grabitatorioa gorputz guztietarako berdina zela erakutsi zuen, [[Pisako dorrea|Pisako dorretik]] objektuak erortzen utziz egindako esperimentu famatuaz lehendabizi (nahiz eta ez dagoen Galileok esperimetu hori egin izanaren inongo ebidentziarik), eta plano inklinatuekin egindako esperimentu zehatzagoez ondoren. Galileoren lanak bidea erraztu zion Newton-i bere grabitazioaren teoria formulatzeko.
 
=== Newtonen grabitazio unibertsalaren legea ===
1687an [[Isaac Newton]] fisikari ingelesak ''[[Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica|Principia]]'' lan ospetsua argitaratu zuen, grabitazio unibertsalaren alderantzizko karratuen ekuazioa hipotetizatuz. Ekuazioa honakoaBi dapartikularen kasua (1 eta 2 partikulak) honelaxe idatz ditzakegu bakoitzak bestearen eraginez jasaten duen indar grabitatorioak:
 
[[Fitxategi:Universal_gravitation.svg|link=https://eu.wikipedia.org/wiki/Fitxategi:Universal_gravitation.svg|thumb|352x352px|Masa ezberdineko bi esferaren arteko kontrako indarrak irudikatuta.]]<math display="block">\boldsymbol F_{12}=-G\frac {m_1 m_2}{r^2} \boldsymbol u_{12},</math><math display="block">\boldsymbol F_{21}=-G\frac {m_1 m_2}{r^2} \boldsymbol u_{21},</math>
<math>\vec{F}=-G\frac{m_1 m_2}{r^2}\hat{u}</math> ,
 
non <math>\vecboldsymbol F_{F12}</math>delakoa 1 partikulak 2 partikularen eraginez jasaten indarduen erakarpen-bektoreaindarra den (bektorea), <math>G</math> [[grabitazio unibertsalaren konstantea]], <math>m_1</math> eta <math>m_2</math> bi gorputzen masak, <math>r</math> bi masen arteko distantzia eta masa puntualen arteko <math>\hatboldsymbol u_{u12}</math> bektore= unitarioa.\frac Ekuazio{\boldsymbol horretatikr_1 erraz ondoriozta daiteke grabitate-indarrak irismen\boldsymbol infinitua duen arren oso urrun dauden objektuek ez dutela ia euren arteko elkarrekintzarik jasaten.r_2}
{\mid {\boldsymbol r_1 - \boldsymbol r_2} \mid}</math> bektore unitarioa; zeinu negatiboak indarra erakarlea dela adierazten du, alegia, <math>\boldsymbol F_{12}</math> eta <math>\boldsymbol u_{12}</math> bektoreek aurkako noranzkoa dutela; eta berdintsu bigarren adierazpenari dagokionez. Ekuazio horietatik erraz ondoriozta daiteke grabitate-indarrak irismen infinitua duen arren oso urrun dauden objektuek ez dutela ia euren arteko elkarrekintzarik jasaten, masa izugarri handiak izan ezean.
 
Newtonen teoria gai izan zen [[Neptuno]] planetaren existentzia aurresateko, zeren, [[Urano|Uranoren]] higidura aztertuzaztertzean, planeta horren ibilbidea ezin baitzen azaldu beste planeta batek eragingobaten ezeragin balioezean.
 
Hala ere, [[Merkurio (planeta)|Merkurioren]] [[Orbita|orbitak]] erakusten zuen desadostasun batek zalantzan jarri zuen Newton-en teoria. Izan ere, teoria horrekin ezin zen orbitaren [[Perihelio|perihelioak]] erakusten zuen [[Prezesio|prezesioa]] azaldu. Geroago, 1915-ean1915ean, Albert Einstein-ek argitaratu zuen ''Erlatibitate orokorraren teoria''rekin fenomeno hori zehaztazun osoz ebatzi ahal izan zen.
 
=== Baliokidetasun-printzipioa ===
[[Fitxategi:Apollo 15 feather and hammer drop.ogv|thumb|
[[Baliokidetasun printzipioa|Baliokidetasun-printzipioaren]] arabera objektu guztiak era berean erortzen dira, azelerazio berarekin, eta hainbat aspektutan grabitatearen efektuak bereiztezinak dira azelerazio edo dezelerazio batetik. Printzipio hori aztertu duten zientzialari ospetsuenen artean Galileo Galilei, [[Loránd Eötvös]] eta Albert Einstein daude. Baliokidetasun printzipioa frogatzeko modu errazena masa ezberdineko bi objektu hutsean erortzen utzi, eta lurrera batera heltzen diren ikustea da. Horrelako esperimentu batek frogatzen du objektu guztiak era berean erortzen direla beste indarrik (airearen marruskadura edo efektu elektromagnetikoak, adibidez) ageri ez denean. Esperimentu sofistikatuagoek Eötvös-ek asmatutako tortrsio-balantzak erabiltzen dituzte. Satelite-testak ere egin izan dira (STEP, ''Satellite Test of the Equivalence Principle'') doitasun handiagoa lortzeko, eta laserren bidez egindako esperimentu baten (''Quantum Test of the Universality of Free Fall'', Leibniz University Hannover, Alemania, 2014) baliokidetasun-printzipioa maila kuantikoan ere zuzena dela frogatu zuen.
Mailua eta lumaren erorketa: David Scott astronauta (Apollo 15 misioan) ilargian, Galileoren esperimentua errepikatu eta baliokidetasun-printzipioa frogatzen.
]]
[[Baliokidetasun printzipioa|Baliokidetasun-printzipioaren]] arabera objektu guztiak era berean erortzen dira, azelerazio berarekin, eta hainbat aspektutan grabitatearen efektuak bereiztezinak dira azelerazio edo dezelerazio batetik. Printzipio hori aztertu duten zientzialari ospetsuenen artean Galileo Galilei, [[Loránd Eötvös]] eta Albert Einstein daude. Baliokidetasun -printzipioa frogatzeko modu errazena masa ezberdineko bi objektu hutsean erortzen utzi,utziz etagero lurrerazolura batera heltzen diren ikustea da. Horrelako esperimentu batek frogatzen du objektu guztiak era berean erortzen direla beste indarrik (airearen marruskadura edo efektu elektromagnetikoak, adibidez) ageri ez denean. Esperimentu sofistikatuagoek Eötvös-ek asmatutako tortrsio-balantzak erabiltzen dituzte. Satelite-testak ere egin izan dira (STEP, ''Satellite Test of the Equivalence Principle'') doitasun handiagoa lortzeko, eta laserren bidez egindako esperimentu batenbatek frogatu zuen baliokidetasun-printzipioa maila kuantikoan ere zuzena dela (''Quantum Test of the Universality of Free Fall'', Leibniz University Hannover, Alemania, 2014) baliokidetasun-printzipioa maila kuantikoan ere zuzena dela frogatu zuen.
 
=== Erlatibitate orokorra ===
1915ean Albert Einstein-ekEinsteinek [[Erlatibitate orokorra|Erlatibitatearen teoria orokorra]] argitaratu zuen 1915ean, [[Erlatibitate berezia|Erlatibitate bereziaren]] teoria orokortuorokortuz eta bertan grabitatearen eragina kontuan hartuz. Orokortze horretan Einsteinek zenbait printzipio berri sartu zituen: baliokidetasunaren -printzipioa, [[Espazio-denbora|espazio-denboraren]] kurbadura, eta kobariantzaren printzipioa. Teoria horretan grabitate-indarren efektuak espazio-denboraren kurbadura bezalagisa deskribatu zituen, oinarrizko indar bezalamodura azaldu beharreanordez.
 
Einstein-enEinsteinen teoriaren arabera, edozein masadun gorputzek espazio-denbora kurbatzen du, eta erorketa-librean higitzen den edozein gorputz mugituko da espazio-denbora kurboan lokalki zuzenak diren ibilbideetan. Ibilbide zuzen horiei [[geodesika]] deritze. Newton-enNewtonen lehenengo legearen pareko, Einstein-enEinsteinen teoriak ondokoa dio: objektu baten gainean indar bat aplikatzen dugunean, honenberaren ibilbidea geodesikatik aldenduko da.
 
=== Grabitazio kuantikoa ===
40 ⟶ 41 lerroa:
 
== Mekanika klasikoa ==
Isaac Newton-ekNewtonek proposatutako [[Grabitazio unibertsalaren legea|''Grabitazio unibertsalaren legeak'']] ondokoa dio: masadun partikula puntual batek beste masadun partikula baten gainean eragiten duen indarra bi masen biderkadurarekiko proportzionala eta euren arteko distantziaren karratuarekiko alderantziz proportzionala da. HauGorago daaipatu dugunez, partikula bakoitzak besteari egiten dion indarraren balioa honelaxe adieraz daiteke era matmatikoan:
[[Fitxategi:Universal_gravitation.svg|link=https://eu.wikipedia.org/wiki/Fitxategi:Universal_gravitation.svg|thumb|352x352px|Masa ezberdineko bi esferaren arteko kontrako indarrak irudikatuta.]]
Isaac Newton-ek proposatutako [[Grabitazio unibertsalaren legea|''Grabitazio unibertsalaren legeak'']] ondokoa dio: masadun partikula puntual batek beste masadun partikula baten gainean eragiten duen indarra bi masen biderkadurarekiko proportzionala eta euren arteko distantziaren karratuarekiko alderantziz proportzionala da. Hau da,
 
<math display="block">\vec{boldsymbol F_{21}12} = -G \frac {m_1 m_2} {{\left \vert \vec{boldsymbol r_2} - \vec{boldsymbol r_1} \right \vert}^2}\hat{u}_{21}</math> ,
\boldsymbol u_{12},</math>
 
grabitazio unibertsalaren konstantearen balioa <math>G = 6,674 \cdot 10^{-11} \text { N·m}^2 / \text {kg}^2</math>izanik, gutxi gorabehera.
non <math>\hat{u}_{21}</math> 1. partikulatik 2.era zuzendutako bektore unitarioa den, eta G grabitazio unibertsalaren konstantea, bere balioa 6,674 × 10<sup>−11</sup> N·m²/kg²-ekoa izanik, gutxi gorabehera.
 
Lege enpiriko horrek ondoko ondorio garrantzitsuak dakartza:
53 ⟶ 54 lerroa:
* Distantzia handitu ahala, txikiagoa izango da erakarpen-indarra eta, distantzia txikitu ahala, handiagoa.
* Lehenengo gorputzak bigarrenari eragiten dion indarra bigarrenak lehenengoari eragindako indarraren berdina izango da moduluz eta norabidez, baina kontrako noranzkoa izango du.
 
Gaur egun ere, gorputz astronomikoen mugimendua aztertzerakoanaztertzean, lege hau erabiltzen jarraitzen da, nahiz eta fenomenoa bere osotasunean aztertu ahal izateko beharrezkoa litzatekeen erlatibitate orokorraren teoria erabiltzea.
 
=== Bi gorputzen problema ===
[[Fitxategi:Orbit5.gif|link=https://eu.wikipedia.org/wiki/Fitxategi:Orbit5.gif|thumb|353x353px|Bi gorputzen higidura- eliptikoa masa-zentruarenzentroaren inguruan.]]
Newtonen legea bi gorputzeko sistema batean aplikatuz eta erreferentzia sistema inertzialtzat masa -zentroa hartuz, horien ibilbidea konikoa izango dela ikusiko dugu: eliptikoa, parabolikoa edo hiperbolikoa. Gainera, sistemaren energia osoa (energia potentziala eta energia zinetikoa barnebatera kontuan hartzen dituena) negatiboa bada, ibilbideak eliptikoak izango dira derrigorrean. Horretaz baliatuz ondorioztatu zuten lehenengo aldiz planetek, hurbilketa on batean, orbita eliptikoak jarraitzen dituztela. Eta orbita horiek deskribatzeko Keplerren legeez balia gaitezke.
 
=== Hiru gorputzen problema ===
Bestalde, gure sistema hiru gorputzez osatuta dagoenean (Eguzkia-Lurra-Ilargia, esaterako) ebatzi beharreko problema konplexuago bihurtzen da. Gorputz bakoitzaren gaineko indarra beste biek eragindako indarraren batuketabatura bektoriala baino ez denez, erraz idatz ditzakegu higidura-ekuazioak. Baina, ekuazio horiek linealak ez direnez linealak, ez dira ebazteko errazak: hiru gorputzeko sistemaren dinamika kaotikoa da, eta ez da soluzio analitiko orokor bat existitzen hori deskribatzen duenik. Ondorioz, problema hau ebazteko metodo numerikoak erabili beharko ditugu.
 
== Mekanika erlatibista ==
[[Fitxategi:Spacetime_curvature.png|link=https://eu.wikipedia.org/wiki/Fitxategi:Spacetime_curvature.png|thumb|356x356px|Lurrak eragindako espazio-denboraren kurbadura, bi dimentsiotan irudikatuta.]]
{{Esan-kaxa|quote=<math>R_{\mu\nu}-\frac{1}{2}Rg_{\mu\nu}+\Lambda g_{\mu\nu}=\frac{8\pi G}{c^4}T_{\mu\nu}</math>|title=Einsteinen eremu ekuazioak}}Lehenago aipatu dugun moduan, 1915. urtean Albert Einstein fisikariak Erlatibitate Orokorraren Teoria argitaratu zuen, elkarrekintza grabitatorioa espazio-denboraren geometriaren deformaziotzat hartuz,; planteamendu horrek grabitazio-indarra ulertzeko modua eraldatu zuenazuen. Deformazio horrenDeformazioaren arrazoia gorputz ororen masa da, eta masak berak definituko du deformazioaren magnitudea ere.
 
Teoria honen arabera, grabitate -indarra ez da existitzen, irudipen bat da, eta benetan unibertsoaren geometriaren eraginondorio zuzena baino ez da. Horrela, Lurrak gure inguruko espazio-denbora deformatuko du, eta geometriak berak bultzatuko gaitu gu zentrorantz.
 
Deformazio geometriko hori tentsore baten bidez karakterizatuta dago, zeinak Einsteinen eremu-ekuazioak betetzen dituen.
73 ⟶ 75 lerroa:
 
== Mekanika kuantikoa ==
Gaurdaino ez gara gai izan grabitazioa kuantikoki ulertzeko; kuantikakomekanika kuantikoaren arauak betetzen dituen eta eskala handietan erlatibitate orokorrarekin bat egiten duen teoria bat sortzeko egin diren saiakera guztiek porrot egin dute.
 
Hala ere, ikertzaile askok dihardute honenlanean inguruanhorren laneaninguruan, eta badaude gai honekinhorrekin lotutako ikuspuntu interesgarriak: [[kiribilen grabitate kuantikoa]], supersoken teoria, twistore-entwistoreen teoria… HalaDena ereden, horiek ez dute iragarpen nahiko zehatzik ematen eredu oso bat osatzeko.
 
Teoria bateratu bat sortzearen zailtasunen zergatiak ondokoak dira:
* Eremuen teoria kuantikoetan, espazio-denboraren egitura finkoa eta materiarekiko independentea izan ohi da. Kasu honetan, aldiz, espazio-denboraren eta materiaren artean elkarrekintza dago.
 
* EremuPrintzipio grabitatoriokuantikoak bete ahal izateko, eremu grabitatorioak kuantutan banatuta (bosoiez''bosoi''ez osatua) egon beharko luke, printzipio kuantikoak bete ahal izateko. Partikula haueihoriei ''grabitoiak'' deitu ohi zaie, baina ikertzaileek ez dute oraindik horien existentziaren ebidentziarik aurkitu.
 
== Bibliografia ==