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

Чудеса системы Сатурна: два безумных океана Чудеса системы Сатурна: два безумных океана

Система Сатурна – настоящее собрание диковин и чудес

Наука и техника
«Хорошая сестра»: почему отношения между женщинами в семье могут быть такими сложными «Хорошая сестра»: почему отношения между женщинами в семье могут быть такими сложными

Отрывок из романа Салли Хэпвортс «Хорошая сестра» о сестрах-близнецах

Forbes
Хибины. Таинственное чудо Севера Хибины. Таинственное чудо Севера

Красоты и тайны Хибин, расположенных на Кольском полуострове

Зеркало Мира
Как устроены безвтыковые поршни: все, что вы хотели знать. Без сложных терминов Как устроены безвтыковые поршни: все, что вы хотели знать. Без сложных терминов

Почему от безвтыковых поршней отказались и как они функционировали?

ТехИнсайдер
О чем рассказали древние речные русла? О чем рассказали древние речные русла?

Как выглядела наша планета 14–18 тыс. лет назад

Наука и техника
Палеонтологи описали второй вид тираннозавров Палеонтологи описали второй вид тираннозавров

Второй вид тираннозавров жил на 5-7 миллионов лет раньше первого

N+1
Нужно ли в квартире ставить розетки с заземлением? Нужно ли в квартире ставить розетки с заземлением?

Можно ли пользоваться по старинке розетками без заземления?

CHIP
Тонкая линия Тонкая линия

Как избавиться от келоидных рубцов

Лиза
Авантюрист и детектив: как директор Русского музея покупал запрещенных художников Авантюрист и детектив: как директор Русского музея покупал запрещенных художников

Глава из книги «Правильной дорогой в обход. Василий Пушкарев»

Forbes
Простые самодельные игрушки для кошек, перед которыми не устоит ни один питомец Простые самодельные игрушки для кошек, перед которыми не устоит ни один питомец

Как сделать дразнилки для котенка своими руками из подручных средств

ТехИнсайдер
«Будущее как на ладони» «Будущее как на ладони»

«Эта вывеска привлекла мое внимание своей наглостью...» – рассказ Игоря Харичева

Знание – сила
Быстрее, выше, моднее: как меняется спортивная инфраструктура в России Быстрее, выше, моднее: как меняется спортивная инфраструктура в России

Как эволюционировала спортивная инфраструктура за последние 20 с лишним лет

Правила жизни
Посторонние звуки на кухне: почему холодильник гудит и как это исправить Посторонние звуки на кухне: почему холодильник гудит и как это исправить

Как устранить посторонний шум из холодильника?

ТехИнсайдер
5 правил, которые помогут вернуться к здоровому режиму питания 5 правил, которые помогут вернуться к здоровому режиму питания

С окончанием каникул самое время вернуться и к нормальному режиму питания

Psychologies
Бальзаковский возраст: когда наступает и чего ждать Бальзаковский возраст: когда наступает и чего ждать

Бальзаковский возраст: один из самых интересных периодов в жизни женщин

Psychologies
Такая чувствительная Такая чувствительная

С чем приходится сталкиваться обладательницам чувствительной кожи?

Лиза
Лайфхаки для хозяйки Лайфхаки для хозяйки

Как быстро и легко все отмыть, отчистить, отстирать и приготовить

Лиза
Время реакции водителя: что это в ПДД, какое среднее, от чего зависит Время реакции водителя: что это в ПДД, какое среднее, от чего зависит

На что влияет время реакции водителя?

РБК
Как не спать всю ночь, если очень надо, а кофе уже не лезет Как не спать всю ночь, если очень надо, а кофе уже не лезет

Можно ли договориться с организмом и выпросить у него всего одну бессонную ночь

ТехИнсайдер
Свеча горела Свеча горела

Как правильно выбрать ароматизированные свечи?

Лиза
12 мифов об одиночках, которые ужасно бесят 12 мифов об одиночках, которые ужасно бесят

Одинокие люди в повседневной жизни постоянно сталкиваются со стигматизацией

Psychologies
Storymining Storymining

Как истории помогают в оценке и чем они еще полезны в социальном проектировании

Позитивные изменения
Тест Роршаха | The Rorschach Test: Тест Роршаха | The Rorschach Test:

О роли знаний и практиках управления ими в филантропических организациях

Позитивные изменения
В 2000-летних останках из Бразилии нашли ДНК бледной трепонемы В 2000-летних останках из Бразилии нашли ДНК бледной трепонемы

Ученые исследовали останки древних людей из памятника Жаботикаба-II

N+1
Вы поразитесь! Как в Китае снесли город-крепость Коулун: фото и история Вы поразитесь! Как в Китае снесли город-крепость Коулун: фото и история

«Город тьмы», окруженный стеной, был практически неуправляемым

ТехИнсайдер
Как правильно краситься после 50 лет: 7 гениальных лайфхаков, которые изменят твою жизнь Как правильно краситься после 50 лет: 7 гениальных лайфхаков, которые изменят твою жизнь

Трюки возрастного макияжа, которые придадут твоему лицу свежий и подтянутый вид

VOICE
Спорт вне политики: 10 фильмов, доказывающих обратное Спорт вне политики: 10 фильмов, доказывающих обратное

Фильмы, в которых политика влияет на спорт, спорт — на политику

Forbes
Маски шоу: история легендарных советских художников Кукрыниксов Маски шоу: история легендарных советских художников Кукрыниксов

Как Кукрыниксы стали легендарными художниками?

Правила жизни
Ностальгия по 1990-м: чем интересна редкая «одиннадцатая» «Волга» Ностальгия по 1990-м: чем интересна редкая «одиннадцатая» «Волга»

ГАЗ-3111 — редкая «Волга» со слабыми ездовыми качествами

ТехИнсайдер
5 захватывающих книг с зимним настроением 5 захватывающих книг с зимним настроением

Книги, которые чутко отражают уникальную зимнюю атмосферу

Maxim
Открыть в приложении