Khối lượng hấp dẫn

17

Khối lượng hấp dẫn
D. Borodin

Các nhà vật lý nghiên cứu hai khối lượng - quán tính và hấp dẫn. Cái đầu tiên được đưa vào định luật chuyển động của Newton, cái thứ hai - trong định luật vạn vật hấp dẫn.

Theo định luật vạn vật hấp dẫn, độ lớn lực căng giữa hai chất điểm bằng

$$F = \gamma \frac{m_1 m_2}{r^2},$$

(1)

trong đó $\gamma$ là hằng số hấp dẫn $^*$), $m_1$ và $m_2$ là khối lượng của các vật liệu điểm, $r$ là khoảng cách giữa chúng. Các khối lượng $m_1$ và $m_2$ có trong công thức này giống với các đại lượng xuất hiện trong định luật thứ hai của Newton

$$F = ma,$$

(2)

lực liên kết và gia tốc của vật.

Vai trò của khối lượng trong công thức (1) và (2) là hoàn toàn khác nhau. Trong biểu thức (2) nó xác định độ trơ của vật liệu của một điểm và trong biểu thức (1) nó mô tả trường hấp dẫn mà một điểm vật chất tạo ra và lực mà trường này tác dụng lên một điểm/điểm vật chất khác. Lưu ý rằng, theo định luật thứ ba của Newton, chúng ta không quan tâm khối lượng nào ($m_1$ hoặc $m_2$) được coi là đang tạo ra trường và khối lượng nào được coi là nằm trong trường này: hành động bằng phản lực. Cái đó,

$$\gamma = 6,6732 \cdot 10^{-11} \frac{hm^2}{kc^2}$$

(dấu ngoặc đơn có thể được đọc không chính xác ở hai ký tự cuối cùng).

rằng khối lượng bao gồm trong định luật hấp dẫn (1) - nó được gọi là khối lượng hấp dẫn (hoặc hấp dẫn) - hóa ra giống như khối lượng quán tính có trong công thức (2), có một định luật lớn về trọng lực.

Nó được gọi là nguyên lý thể hiện của khối lượng hấp dẫn và quán tính.

Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta đã quá quen với nguyên tắc này nên không để ý đến nó. Trong khi đó, chúng ta sử dụng nó khi xác định khối lượng của một vật thể bằng cách cân nó trên cân; Thực hiện thao tác này, chúng ta, không cần nghĩ đến vật lý, có thể dễ dàng cho rằng lực căng đối với mặt đất tỷ lệ thuận với khối lượng quán tính của vật này. Chúng tôi đã nói “tỷ lệ thuận”. Trên thực tế, trong thực tế, cả hai khối lượng – trọng lực và quán tính – đều thay đổi cùng đơn vị và bằng nhau về mặt số lượng. Do đó, chúng tôi không bao giờ nghĩ về loại khối lượng nào được vật lý hóa trong trường hợp này hay trường hợp kia. Đơn vị thay đổi khối lượng phải được chọn sao cho không có hệ số nào trong định luật thứ hai của Newton; thì hệ số $\gamma$ xuất hiện trong định luật vạn vật hấp dẫn. Tất nhiên, có thể đưa ra một đơn vị mới cho khối lượng hấp dẫn sao cho $m' = \sqrt{\gamma m}$; thì trong công thức (1) hệ số $\gamma$ biến mất, nhưng $m'$ xuất hiện. Bằng cách này, có thể nhấn mạnh sự phát triển vật lý của khối lượng quán tính và hấp dẫn; tuy nhiên, trong thực tế điều này sẽ rất bất tiện.