Казалось бы, науке уже известно, что гравитация – это притяжение...

Зеркало МираНаука

Гравитация – это притяжение или отталкивание?

Андрей Орлов

photoby.ru

На первый взгляд кажется, что это глупый вопрос, потому что давно было выяснено, что массивные тела притягивают друг друга, и про закон притяжения Ньютона нам всем рассказывают в школе. Земля вращается вокруг Солнца, Луна вокруг Земли, множество спутников... и все это вращается под действием силы гравитационного притяжения. До какого-то момента это устраивало всех, но когда появились новые наблюдения, то физики Ньютона стало не хватать для их объяснения и в дело вступила Теория относительности Альберта Эйнштейна.

Старина Эйнштейн

Эйнштейн решил добавить к понятию трехмерного евклидова пространства четвертое измерение – время, назвал все это пространством-временем, и в результате обычное и всем нам привычное трехмерное евклидово пространство стало метрикой Минковского (Лоренца), а сила гравитационного притяжения переросла в изменение геометрии этой метрики под действием гравитационных объектов.

В метрике Минковского нет ничего сложного – это такое же трехмерное пространство, которое всем известно со школы, но к которому в качестве еще одной координаты добавили время. Формулы при этом сильно усложнились, но мы не будем тут вдаваться в высшую математику, а скажем только, что это позволило искривляться самому пространству. Все мы много раз видели модель этого изменения под названием «гравитационная воронка».

С одной стороны, это позволило объяснить некоторые явления, которые не могла объяснить теория Ньютона, например, отклонение света, у которого нет массы покоя, гравитационным полем массивных объектов.

С другой – устранило неразрешимое физическое противоречие, возникающее при объяснении гравитации как силы, т.к. сила подразумевает расход энергии, а никакая энергия тела не тратится на притяжение других тел.

В Теории относительности тела в гравитационном поле стали двигаться по прямой, но по искривленному пространству – по его геодезическим линиям, которые отмечают искривление пространства, а при прямолинейном движении по инерции нет ускорения, и энергия не затрачивается, оставаясь постоянной.

Казалось бы, теперь «все в шоколаде» – ничего не понятно, но вроде работает. Однако не тут-то было. Для описания определенных случаев пришлось модифицировать метрику, и в итоге сейчас мы имеем минимум три (!) общепринятых метрики пространства Минковского, метрику Шварцшильда и еще множество специальных вариантов описания одного и того же пространства. Все эти метрики отличаются только математическим описанием и наличием или отсутствием каких-либо констант. При этом ни одно математическое описание ни одной из метрик не является полным и не может описать поведение всех объектов в пространстве, поэтому каждый случай нужно рассматривать отдельно, подбирать соответствующие формулы и стараться не замечать влияние других объектов на результаты вычислений. Все это больше похоже на гадание и шаманство, чем на научный подход. Удивительнее всего во всем этом бардаке то, что он считается нормальным состоянием науки! По идее то, что нет единой модели, описывающей все возможные варианты поведения объектов в пространстве, говорит о том, что все это множество математической шелухи неверно, и чтобы это наглядно показать, предлагаю подойти к вопросу метрик и искривления пространства с другой стороны.

Наглядная модель гравитационной воронки, создаваемой гравитационным объектом, и движение спутника в ней. i.natgeofe.com

Так что же такое гравитация в представлении современных ученых?

Конечно, умными словами с путаными объяснениями можно спрятать любую чушь за стену высшей математики, и никто еще долго этого не разоблачит, но если последовательно задавать правильные вопросы, то можно обнаружить эту чушь, хоть при этом и есть риск получить в спину букварем со словами «невежда». Но когда настоящего исследователя это останавливало?

Начнем, пожалуй, с уточнения, каким именно образом движутся тела в гравитационном поле, по современным представлениям:

«В стандартном подходе Общей теории относительности (ОТО) гравитация рассматривается изначально не как силовое взаимодействие, а как проявление искривления пространства-времени. Таким образом, в ОТО гравитация интерпретируется как геометрический эффект, причем пространство-время рассматривается в рамках неевклидовой римановой (точнее псевдо-римановой) геометрии. Гравитационное поле (обобщение ньютоновского гравитационного потенциала), иногда называемое также полем тяготения, в ОТО отождествляется с тензорным метрическим полем – метрикой четырехмерного пространства-времени, а напряженность гравитационного поля – с аффинной связностью пространства-времени, определяемой метрикой».

Мало что понятно, но зато как звучит: в ОТО (гравитация) отождествляется с тензорным метрическим полем – метрикой четырехмерного пространства-времени, а напряженность гравитационного поля – с аффинной связностью пространства-времени, определяемой метрикой! Прямо симфония какая-то! И это только в «стандартном подходе». Я даже боюсь спрашивать, что будет в нестандартном...

График траекторий спутников относительно Земли. Андрей Орлов

Это цитата из Википедии, и она приведена тут именно для того, чтобы показать, насколько все в физике пытаются запутать и усложнить, чтоб только специалисты могли понять, о чем тут написано, а все остальные верили на слово и не спорили с общепринятым авторитетным мнением.

Для простого обывателя существует и более простое объяснение. Можете представить себе воронку? Так вот Солнце создает вокруг себя такую же воронку в пространстве, а планеты просто летают по ее стенкам по геодезическим линиям, прямо как на рисунке выше. И еще пример с батутом постоянно приводят, в центр которого кладут камень и кидают шарики, которые кружатся в воронке, а потом падают в нее. В этих примерах все наглядно и понятно, что сам камень шарики не притягивает, но так ли верны эти модели и примеры для объяснения гравитации?

Давайте попробуем рассмотреть такую модель чуть подробнее. Возьмем эту воронку с ее геодезическими линиями и распрямим, чтобы нам было лучше видно и понятно, как именно движутся объекты в ней. Нарисуем небольшой график: по оси Х находится уровень Земли, а по оси У откладываем высоту над поверхностью Земли. Линии – это траектории спутников на разных высотах и скоростях над Землей.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Алгебра гармонии Алгебра гармонии

«Тайная вечеря» Дали — картина, построенная на пропорциях мировой гармонии

Вокруг света
Создан ракетный двигатель, который сжигает себя как топливо Создан ракетный двигатель, который сжигает себя как топливо

Инженеры построили и запустили первый самосжигающий ракетный двигатель

ТехИнсайдер
«Если ты используешь оценку, то принимаешь решения лучше и помогаешь людям больше» |“If You Use Evaluation You Make Better Decisions and Help People More” «Если ты используешь оценку, то принимаешь решения лучше и помогаешь людям больше» |“If You Use Evaluation You Make Better Decisions and Help People More”

О взглядах на профессию оценщика, импакте и трендах развития сферы оценки

Позитивные изменения
Археологи нашли «Небесный календарь»: им пользовались в Китае 2000 лет назад! Археологи нашли «Небесный календарь»: им пользовались в Китае 2000 лет назад!

Археологи в Китае раскопали загадочный набор прямоугольных деревянных пластин

ТехИнсайдер
Крадущийся тигр, возбудившийся дракон Крадущийся тигр, возбудившийся дракон

Рассказываем, какую роль играет секс в Японии и Китае

СНОБ
Вопрос психологу: почему люди коллекционируют? Вопрос психологу: почему люди коллекционируют?

Всегда ли страсть к коллекционированию может считаться нормой?

Правила жизни
Как родители портят детям психику: 5 основных направлений Как родители портят детям психику: 5 основных направлений

Удовлетворялись ли ваши психологические и эмоциональные потребности в детстве?

Psychologies
«Оголяешь грудь — и все сходят с ума»: почему грудное вскармливание так злит людей «Оголяешь грудь — и все сходят с ума»: почему грудное вскармливание так злит людей

В соцсетях вновь подняли тему кормления грудью в общественных местах

Psychologies
Мозг обрабатывает необычные ситуации с помощью специальных нейронов Мозг обрабатывает необычные ситуации с помощью специальных нейронов

Как клетки-канделябры в мозгу «обращают» наше внимание на перемены

ТехИнсайдер
Как Беккенбауэр менял футбол, брал трофеи, играл на забытой позиции и помогал Яшину Как Беккенбауэр менял футбол, брал трофеи, играл на забытой позиции и помогал Яшину

Как «кайзер Франц» стал олицетворением того, чего больше не существует

Forbes
Кто такой «каблук» и как мужчина им становится: 3 сценария Кто такой «каблук» и как мужчина им становится: 3 сценария

Когда быть мужчиной-«подкаблучником» — (не) плохо?

Psychologies
«Непрерывная война с собой и другими»: 2 ошибки, которые допускают все на пути изменений «Непрерывная война с собой и другими»: 2 ошибки, которые допускают все на пути изменений

Правда ли добиться жизненных перемен можно, только если все время ломать себя?

Psychologies
Пакуйте чемоданы: 10 хороших фильмов, после которых захочется отправиться в путешествие Пакуйте чемоданы: 10 хороших фильмов, после которых захочется отправиться в путешествие

Фильмы, которые подскажут, где провести отпуск

Правила жизни
Как почистить скороварку и мультиварку без лишних хлопот: полезные советы Как почистить скороварку и мультиварку без лишних хлопот: полезные советы

Методы очистки загрязнений, которые не навредят ни мультиварке, ни скороварке

ТехИнсайдер
Как выбрать качественный чемодан: 7 проверенных рекомендаций Как выбрать качественный чемодан: 7 проверенных рекомендаций

На что обратить внимание, выбирая чемодан для предстоящих поездок?

ТехИнсайдер
О чем расскажет дом: 5 неочевидных аспектов, которые раскрывают личность хозяина О чем расскажет дом: 5 неочевидных аспектов, которые раскрывают личность хозяина

Как дом характеризует нас в глазах окружающих?

Psychologies
Дорогой Джонни: 10 лучших ролей Джонни Деппа Дорогой Джонни: 10 лучших ролей Джонни Деппа

Вспоминаем фильмографию и лучшие роли Джонни Деппа

Правила жизни
«Двести третий день зимы». Антиутопия Ольги Птицевой «Двести третий день зимы». Антиутопия Ольги Птицевой

Глава из романа-антиутопии, который осмысляет нашу реальность

СНОБ
Никакого эспрессо: лекарства, после которых нельзя пить кофе Никакого эспрессо: лекарства, после которых нельзя пить кофе

Какие препараты входят в список лекарств, несовместимых с кофе

VOICE
И стол, и дом: зачем торговые сети открывают кафе и рестораны И стол, и дом: зачем торговые сети открывают кафе и рестораны

Зачем ретейлеры отъедают рынок у ресторанного бизнеса?

Forbes
Почему бывает так грустно в праздники: две актуальные причины Почему бывает так грустно в праздники: две актуальные причины

Какие вопросы и ответы мешают беззаботному отдыху в праздники?

Psychologies
Сало: польза и вред для организма, рецепты Сало: польза и вред для организма, рецепты

Почему возобновился интерес к салу и зачем его есть?

РБК
Как спасти лицо, если филлер мигрировал: твоя полезная бьюти-памятка от врача Как спасти лицо, если филлер мигрировал: твоя полезная бьюти-памятка от врача

Почему филлеры могут встать не на то место, и что делать, если это произошло

VOICE
Научный способ решения любых проблем Научный способ решения любых проблем

Статья, которая упрощает любое дело в жизни

Maxim
Унитазная магия и гипноз водой: мы знаем, почему ваша кошка ломится за вами в ванную Унитазная магия и гипноз водой: мы знаем, почему ваша кошка ломится за вами в ванную

Если кошки боятся воды, то зачем просятся в ванную?

ТехИнсайдер
Бивень рассказал о миграциях жившего 14 тысяч лет назад мамонта Бивень рассказал о миграциях жившего 14 тысяч лет назад мамонта

Останки мамонта рассказали о его жизни

N+1
Лёня Немодный: Велосипед для мертвеца Лёня Немодный: Велосипед для мертвеца

Есть такое химическое соединение — угарный газ

4x4 Club
Давай похрустим! Давай похрустим!

Польза квашеной капусты и кому ее есть нельзя

Лиза
Как накопить деньги: таблицы, округление баланса, схема 50-20-30 и еще 7 проверенных советов Как накопить деньги: таблицы, округление баланса, схема 50-20-30 и еще 7 проверенных советов

Как правильно экономить и при этом практически ни в чем себе не отказывать

ТехИнсайдер
Как хранить специи: 10 отличных идей Как хранить специи: 10 отличных идей

Для того, чтобы организовать хранение специй, не нужно тратить много денег

VOICE
Открыть в приложении