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

Теория суперструн Теория суперструн

Ученые нашли теорию, которая раскрывает все неразрешимые загадки Вселенной

Зеркало Мира
Лайфхаки, которые работают: как сделать так, чтобы очки на холоде не запотевали? Лайфхаки, которые работают: как сделать так, чтобы очки на холоде не запотевали?

Почему запотевают очки, можно ли с этим что-то сделать?

ТехИнсайдер
Судан: великое прошлое и трагическое настоящее Судан: великое прошлое и трагическое настоящее

Судан, наверное, самая нетуристическая страна Африки

Зеркало Мира
Обманул первого президента США! История доктора-шарлатана Элиша Перкинса Обманул первого президента США! История доктора-шарлатана Элиша Перкинса

Даже известные личности и мыслители попадались на удочку обманщиков

ТехИнсайдер
Нобелевские премии по физике в контексте истории Нобелевские премии по физике в контексте истории

Как Карл Озеен сделал все, чтобы Эйнштейн получил заслуженную Нобелевскую премию

Наука и жизнь
Кто виноват? Евреи! Кто виноват? Евреи!

Студенческие забастовки стали одним из характерных явлений на сломе XIX–XX веков

Дилетант
Палеоантропологи описали новый подвид южноафриканских парантропов Палеоантропологи описали новый подвид южноафриканских парантропов

Палеоантропологи предложили пересмотреть систематику гоминин

N+1
Высокочувствительным людям: как оставаться спокойными в конфликте Высокочувствительным людям: как оставаться спокойными в конфликте

Глава из книги Элейн Эйрон «Высокочувствительная личность в любви»

Psychologies
В каком возрасте В каком возрасте

Существует ли идеальный возраст для вступления в брак?

ТехИнсайдер
«Лучше бы не знала» «Лучше бы не знала»

Истории людей, которым стали случайно известны чужие тайны

Лиза
Почему люди, которые работают в сверхурочное время, оказываются менее продуктивными Почему люди, которые работают в сверхурочное время, оказываются менее продуктивными

Люди, которые стремятся работать сверхурочно, как правило, менее продуктивны

Forbes
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
Прекратите врать! Вот как ложь снижает вашу самооценку: интересные факты Прекратите врать! Вот как ложь снижает вашу самооценку: интересные факты

Даже запоминание лжи имеет негативные последствия для нашей психики

ТехИнсайдер
Сергей Горшков: «Снимать дикую природу за деньги не получится» Сергей Горшков: «Снимать дикую природу за деньги не получится»

«Именно камчатские медведи разожгли во мне искру страсти к съемке дикой природы»

Y Magazine
Видеоигры провоцируют на жестокость в реальной жизни? Ученые дали ответ! Видеоигры провоцируют на жестокость в реальной жизни? Ученые дали ответ!

Играет ли насилие в видеоиграх какую-либо роль в эмпатии людей в реальности?

ТехИнсайдер
Надо ли мчаться смотреть фильм «Большая гонка. „Лянча“ против „Ауди“» Надо ли мчаться смотреть фильм «Большая гонка. „Лянча“ против „Ауди“»

Насколько хорош «Большая гонка. „Лянча“ против „Ауди“» и стоило ли его снимать?

Maxim
Экстремалы в природе, или о пределах выносливости Экстремалы в природе, или о пределах выносливости

Они выбрали себе жизнь, какой не позавидуешь, и везде сумели освоиться

Наука и жизнь
Можно ли мыть стекло и хрусталь в посудомоечной машине: неожиданный ответ на волнующий вопрос Можно ли мыть стекло и хрусталь в посудомоечной машине: неожиданный ответ на волнующий вопрос

На самом деле стеклянную и хрустальную посуду можно загружать в посудомойку!

ТехИнсайдер
Палеогенетики нашли предков ямников на Среднем Дону Палеогенетики нашли предков ямников на Среднем Дону

Один из результатов исследования 317 древних геномов предков ямников

N+1
Дольмены. Неразгаданная тайна древней цивилизации Дольмены. Неразгаданная тайна древней цивилизации

Для чего дольмены строили наши древние предки, в чем заключалась их роль?

Зеркало Мира
Что твой любимый цвет одежды говорит о твоем характере Что твой любимый цвет одежды говорит о твоем характере

Назови свой любимый цвет – и мы догадаемся, какой у тебя характер!

VOICE
Стрижки-табу для женщин 50+: 3 самых опасных варианта и их лучшие альтернативы Стрижки-табу для женщин 50+: 3 самых опасных варианта и их лучшие альтернативы

Хочешь замаскировать естественное поредение волос, связанное с возрастом?

VOICE
«Не добегаешь 50 метров — штраф 500 долларов»: как выглядят самые жесткие тренировки «Не добегаешь 50 метров — штраф 500 долларов»: как выглядят самые жесткие тренировки

Чаще всего эти тренировки сравнивают с армейской подготовкой

Maxim
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
Что есть до и после разных типов тренировок: советы диетолога Что есть до и после разных типов тренировок: советы диетолога

Какого рациона придерживаться, чтобы занятия фитнесом были эффективными?

VOICE
Универсальный интерфейс поможет конструировать живые нейронные сети Универсальный интерфейс поможет конструировать живые нейронные сети

Платформа с гибкими настройками для интерфейса с живыми нейронами

N+1
Ошибка или предательство: как на самом деле погибла Жанна Д’Арк Ошибка или предательство: как на самом деле погибла Жанна Д’Арк

Глава из книги «Дева со знаменем» — как в образе Жанны Д’Арк отражена Франция

Forbes
Автомобильное завтра: 5 самых безумных технологических трендов, увидевших свет в 2023 году Автомобильное завтра: 5 самых безумных технологических трендов, увидевших свет в 2023 году

Кресла с вибратором и грузовики с руками: безумные автомобильные тренды 2023

ТехИнсайдер
Антиматерия, антивещество, античастицы… Антиматерия, антивещество, античастицы…

Структура антивещества должна быть идентична структуре обычного вещества

Зеркало Мира
Ирландский фрик, бандит и Джокер: кто такой Барри Кеоган и какие фильмы с ним смотреть Ирландский фрик, бандит и Джокер: кто такой Барри Кеоган и какие фильмы с ним смотреть

Почему за Барри Кеоганом стоит следить и какие фильмы с его участием посмотреть

Правила жизни
Открыть в приложении