Newton txoj Kev Sib Txheeb Ze: Kev Nkag Siab Thaum Ntxov Txog Kev Txav Mus Los thiab Lub Zog Nqus
Pendahuluuan
Isaac Newton, yog ib tug kws tshawb fawb muaj hwj chim tshaj plaws hauv keeb kwm, tau tsim cov kev xav uas tau hloov pauv peb txoj kev nkag siab txog lub ntiaj teb. Nws cov haujlwm tseem ceeb, "Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica," luam tawm xyoo 1687, tau qhia txog cov cai ntawm kev txav mus los thiab txoj cai ntawm lub ntiajteb txawj nqus. Txawm hais tias lub tswv yim ntawm kev sib piv, raws li nws paub ntau dua niaj hnub no, feem ntau yog los ntawm Albert Einstein, lub tswv yim ntawm kev sib piv tau raug tsim thawj zaug hauv cov ntsiab lus ntawm cov txheej txheem qub los ntawm Newton. Tsab xov xwm no yuav tshuaj xyuas Newton cov ntsiab cai ntawm kev sib piv, lawv cov kev cuam tshuam rau kev nkag siab txog kev txav mus los thiab lub ntiajteb txawj nqus, thiab cov tswv yim no tau hloov pauv li cas mus txog rau lub sijhawm ntawm Einstein qhov kev sib piv.
Cov Cai ntawm Newton ntawm Kev Txav Mus Los
Newton txoj cai ntawm kev txav mus los yog lub hauv paus ntawm kev kho tshuab qub thiab muaj peb txoj cai uas txhais txog kev sib raug zoo ntawm kev txav mus los ntawm ib yam khoom thiab cov zog ua rau nws. Peb txoj cai no yog:
1. Txoj Cai Thawj Zaug ntawm Newton (Txoj Cai ntawm Inertia):
Txhua yam khoom yuav nyob twj ywm lossis txav mus los ntawm qhov ceev tas li hauv ib txoj kab ncaj nraim tshwj tsis yog tias muaj lub zog sab nraud ua rau hloov qhov xwm txheej ntawd.
Txoj cai no hais txog qhov tseem ceeb ntawm inertia, uas yog qhov uas ib yam khoom yuav tswj nws txoj kev txav mus los. Hauv qhov xwm txheej ntawm kev sib piv, qhov no txhais tau tias kev txav mus los ntawm ob yam khoom yuav tsis hloov pauv tshwj tsis yog tias muaj lub zog siv.
2. Txoj Cai Thib Ob ntawm Newton:
"Qhov kev nrawm ntawm ib yam khoom yog sib npaug ncaj qha rau lub zog uas ua rau nws thiab sib npaug rov qab rau nws qhov hnyav. Hauv lej, qhov no yog qhia ua F = ma."
Ntawm no, lub zog (F) yog qhov khoom ntawm qhov hnyav (m) thiab kev nrawm (a). Txoj cai no qhia txog yuav ua li cas ib yam khoom txoj kev txav mus los tuaj yeem hloov pauv los ntawm kev siv lub zog. Hauv cov ntsiab lus ntawm kev sib piv, qhov no txhais tau tias lub zog ua rau ib yam khoom yuav hloov nws txoj kev txav mus los.
3. Txoj Cai Thib Peb ntawm Newton:
Txhua qhov kev ua yuav tsim kom muaj kev sib npaug thiab sib txawv.
Txoj cai no piav qhia tias cov zog yeej ib txwm tshwm sim ua khub. Yog tias yam khoom A siv zog rau yam khoom B, ces yam khoom B yuav siv zog sib npaug tab sis sib txawv rau yam khoom A. Qhov no tseem ceeb heev rau kev nkag siab txog kev sib cuam tshuam ntawm cov khoom hauv lub kaw lus kaw.
Txoj Cai Lij Choj ntawm Newton ntawm Kev Ntshai Thoob Ntiaj Teb
Txoj cai lij choj ntawm lub ntiajteb txawj nqus ntawm Newton hais tias txhua lub khoom me me hauv lub ntiaj teb rub txhua lub khoom me me nrog lub zog uas yog sib npaug rau cov khoom ntawm cov pawg ntawm ob lub khoom me me thiab sib npaug rau lub xwmfab ntawm qhov deb ntawm lawv. Hauv lej, txoj cai lij choj no tau hais li no:
\[ F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} \]
Qhov twg:
- \( F \) yog lub zog gravitational ntawm ob lub khoom me me.
- \( G \) yog qhov tsis hloov pauv ntawm lub ntiajteb txawj nqus.
- \( m_1 \) thiab \( m_2 \) yog cov pawg ntawm ob lub khoom me me.
- \( r \) yog qhov deb ntawm cov chaw ntawm pawg ntawm ob lub khoom me me.
Txoj cai lij choj ntawm lub ntiajteb txawj nqus ntawm Newton muab lub hauv paus rau kev nkag siab txog tej yam xws li kev ncig lub ntiajteb thiab kev txav ntawm cov khoom ntawm lub ntiajteb. Nws kuj tseem ua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv Newton lub tswv yim ntawm kev sib piv, vim tias lub ntiajteb txawj nqus yog lub zog uas cuam tshuam rau kev txav ntawm cov khoom hauv lub ntiajteb txawj nqus.
Newton txoj kev sib raug zoo
Newtonian relativity, lossis kom meej dua, Newton txoj cai ntawm relativity, yog lub tswv yim tias cov kev cai ntawm physics uas siv rau hauv ib lub thav duab inertial kuj siv rau hauv txhua lwm lub thav duab inertial. Qhov no txhais tau tias tsis muaj lub thav duab inertial tshwj xeeb; txhua txoj cai ntawm kev txav mus los siv tau sib npaug zos hauv txhua lub thav duab uas txav mus los ntawm qhov ceev tas li nrog rau ib leeg.
Lub Ntsiab Cai ntawm Classical Relativity
Newton txoj cai ntawm kev sib piv tuaj yeem sau ua ke raws li hauv qab no:
– Galilean kev hloov pauv: Cov qauv ntawm kev txav mus los hauv lub thav duab inertial tuaj yeem hloov pauv los ntawm ib lub thav duab mus rau lwm lub thav duab txav mus rau thawj zaug nrog qhov ceev tas li yam tsis hloov pauv daim ntawv ntawm cov qauv.
Cov kev hloov pauv Galilean piav qhia txog qhov sib koom ua ke ntawm qhov chaw thiab lub sijhawm hloov pauv ntawm ob lub thav duab inertial. Xav tias muaj ob lub thav duab inertial, S thiab S', qhov twg S' txav mus nrog qhov ceev tas li \( v \) piv rau S. Yog tias \( (x, y, z, t) \) yog cov sib koom ua ke hauv thav duab S thiab \( (x', y', z', t') \) yog cov sib koom ua ke hauv thav duab S', ces cov kev hloov pauv Galilean tuaj yeem qhia tau tias:
\[ x' = x – vt \]
\[ y' = y\]
\[ z' = z \]
\[ t' = t \]
Qhov kev hloov pauv no qhia tau hais tias lub sijhawm yog qhov tseeb thiab zoo ib yam hauv txhua lub thav duab inertial, uas yog lub tswv yim tseem ceeb hauv kev kho tshuab classical.
Cov Kev Cuam Tshuam ntawm Newton's Relativity
Newton txoj kev sib raug zoo muaj ntau yam tseem ceeb hauv kev kawm txog physics:
1. Kev tsis txav chaw thiab kev txav mus los sib piv:
Ib yam khoom uas txav mus los ntawm qhov ceev tas li hauv ib lub inertial frame of reference yuav tseem txav mus los ntawm qhov ceev tas li hauv lwm lub inertial frame of reference, raws li Newton txoj cai ntawm inertia. Qhov no txhais tau hais tias qhov kev txav mus los ntawm ob yam khoom tsis hloov pauv tshwj tsis yog tias muaj lub zog ua rau lawv.
2. Kev Txuag Lub Zog:
Hauv ib lub qauv inertial ntawm kev siv, tag nrho lub zog ntawm lub kaw lus kaw tseem nyob ruaj khov yog tias tsis muaj lub zog sab nraud ua rau lub kaw lus. Lub hauv paus ntsiab lus no yog lub hauv paus ntawm txoj cai ntawm kev txuag lub zog, uas yog qhov tseem ceeb hauv kev nkag siab txog kev sib tsoo thiab kev sib cuam tshuam ntawm cov khoom.
3. Lub ntiajteb txawj nqus thiab kev txav mus los hauv lub voj voog:
Txoj cai lij choj ntawm lub ntiajteb txawj nqus ntawm Newton tso cai rau peb kwv yees qhov kev txav mus los ntawm cov ntiaj teb thiab lwm lub cev saum ntuj ceeb tsheej. Hauv cov ntsiab lus ntawm Newtonian relativity, txhua lub ntiaj teb ua raws li tib txoj cai lij choj ntawm lub ntiajteb txawj nqus thiab ua raws li Newton txoj cai lij choj ntawm kev txav mus los hauv lawv cov thav duab inertial ntawm kev siv.
Kev Hloov Mus Rau Einstein Txoj Kev Sib Txheeb Ze
Txawm hais tias Newtonian relativity tau muab lub hauv paus ruaj khov rau kev nkag siab txog kev txav mus los thiab lub ntiajteb txawj nqus, nws muaj kev txwv. Qee qhov xwm txheej, xws li qhov ceev ntawm lub teeb tas li thiab cov teebmeem relativistic ntawm qhov ceev siab, tsis tuaj yeem piav qhia los ntawm Newtonian mechanics. Qhov no ua rau muaj kev txhim kho ntawm Albert Einstein cov kev xav ntawm kev sib raug zoo tshwj xeeb thiab dav dav thaum ntxov xyoo pua 20th.
Kev Sib Txheeb Tshwj Xeeb
Einstein txoj kev xav tshwj xeeb ntawm kev sib piv, uas tau qhia tawm xyoo 1905, tau kho dua ntau qhov kev xav tseem ceeb ntawm Newtonian mechanics. Ib qho ntawm nws cov lus pom tseem ceeb yog tias qhov ceev ntawm lub teeb hauv lub tshuab nqus tsev yog qhov tsis hloov pauv thiab tsis cuam tshuam rau qhov ceev ntawm tus neeg saib. Qhov no tsis sib haum nrog Newton txoj kev xav txog lub sijhawm tag nrho thiab ua rau muaj cov tswv yim ntawm kev nthuav dav lub sijhawm thiab kev sib piv ntev ntawm qhov ceev.
Kev Sib Txuas Lus Dav Dav
Kev sib piv dav dav, uas Einstein tau luam tawm xyoo 1915, tau hloov Newton txoj cai ntawm lub ntiajteb txawj nqus nrog lub tswv yim tias lub ntiajteb txawj nqus yog qhov nkhaus ntawm qhov chaw-lub sijhawm uas tshwm sim los ntawm pawg thiab lub zog. Txoj kev xav no piav qhia meej dua txog cov xwm txheej ntawm lub ntiajteb txawj nqus, xws li lub voj voog ntawm lub ntiaj teb Mercury thiab cov qhov dub, uas Newton txoj cai ntawm lub ntiajteb txawj nqus tsis tuaj yeem piav qhia.
Xaus
Newton txoj kev xav txog kev sib piv, nrog rau nws cov kev cai lij choj ntawm kev txav mus los thiab kev sib nqus thoob ntiaj teb, yog lub hauv paus tseem ceeb ntawm cov khoom siv physics uas tau hloov peb txoj kev nkag siab txog lub ntiaj teb. Newton txoj kev xav txog kev sib piv muab kev pom zoo sib xws ntawm kev txav mus los thiab kev sib cuam tshuam hauv cov thav ntawv inertial. Txawm hais tias thaum kawg tau hloov los ntawm Einstein txoj kev xav txog kev sib piv, Newton txoj kev qub txeeg qub teg tseem yog lub hauv paus muaj zog rau kev kawm thiab nkag siab txog cov xwm txheej ntuj tsim, los ntawm kev txav mus los ntawm lub ntiaj teb mus rau kev ua haujlwm txhua hnub.
