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

Вездесущий клещ Вездесущий клещ

Нина Тикунова поделилась своим видением клещевой проблемы в России и в мире

Наука
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
Supernovae: «Вышли мы все из сверхновых» Supernovae: «Вышли мы все из сверхновых»

«Если звезды зажигают – значит – это кому-нибудь нужно?» Но как они зажигаются?

Знание – сила
Какие животные будут первыми на Луне и Марсе Какие животные будут первыми на Луне и Марсе

Найдется ли в колониях на Масре и Луне место животным?

ТехИнсайдер
Крадущийся тигр, возбудившийся дракон Крадущийся тигр, возбудившийся дракон

Рассказываем, какую роль играет секс в Японии и Китае

СНОБ
Как «серийные убийцы» кошек во Франции становятся символами социальных проблем Как «серийные убийцы» кошек во Франции становятся символами социальных проблем

Великое кошачье побоище — часть французской культуры

Forbes
Саранча как двигатель прогресса… Саранча как двигатель прогресса…

Как работает искусственный интеллект на основе «роевого интеллекта» насекомых?

Знание – сила
Компьютеры всегда совершали ошибки, ИИ делает ситуацию критически опасной, но закон на стороне машин Компьютеры всегда совершали ошибки, ИИ делает ситуацию критически опасной, но закон на стороне машин

Можно ли сегодня защитить себя от компьютерных ошибок?

ТехИнсайдер
В мире Булгакова В мире Булгакова

О скромности, с которой Юлия Снигирь оценивает себя, риске и скорости

OK!
Угрозы Земле. Градации апокалипсиса Угрозы Земле. Градации апокалипсиса

В мифологических представлениях особое место занимают учения о конце света

Зеркало Мира
Зоя Федорова говорила: «Я всю жизнь любила только одного человека» Зоя Федорова говорила: «Я всю жизнь любила только одного человека»

Актриса Зоя Федорова прожила две жизни: взлет и когда Федорова вышла на свободу

Коллекция. Караван историй
«Он был послан с небес»: история женщины, избавившей сына от задержки психоречевого развития «Он был послан с небес»: история женщины, избавившей сына от задержки психоречевого развития

У слова «задержка» много определений и много личных историй

Psychologies
Химики увидели в метеоритном веществе аминокислоты и другие строительные блоки жизни Химики увидели в метеоритном веществе аминокислоты и другие строительные блоки жизни

Ученые проанализировали состав метеорита Винчкомб и нашли в нем соединения азота

ТехИнсайдер
Авианосцы постройки Великобритании и Франции. Часть 1. Великобритания Авианосцы постройки Великобритании и Франции. Часть 1. Великобритания

Королева Элизабет и её свита

Наука и техника
8 вещей, которые не стоит себе позволять, если женат 8 вещей, которые не стоит себе позволять, если женат

Некоторые нюансы не стоит упускать из виду, чтобы не испортить отношения с женой

Maxim
Идеальная фигура или низкий голос: что делает вас сексуально привлекательными в чужих глазах? Идеальная фигура или низкий голос: что делает вас сексуально привлекательными в чужих глазах?

Что заставляет нас считать определенных людей сексуально привлекательными?

Psychologies
«Юг Руси» слил масло «Юг Руси» слил масло

Одна из крупнейших сделок последних лет в АПК — продажа бизнеса «Юга Руси»

Агроинвестор
Время поэзии и политики: 6 самых важных книг Льва Рубинштейна Время поэзии и политики: 6 самых важных книг Льва Рубинштейна

Книги Льва Рубенштейна, на которые стоит обратить внимание в первую очередь

Правила жизни
Женский синдром. ПМС: можно ли обмануть организм и как облегчить состояние в этот период Женский синдром. ПМС: можно ли обмануть организм и как облегчить состояние в этот период

ПМС – это не просто плохое настроение, а множество серьезных сигналов организма

Лиза
«Гарри Поттер» на повторе и подводка для глаз в виде пера: как зумеры романтизируют учебу «Гарри Поттер» на повторе и подводка для глаз в виде пера: как зумеры романтизируют учебу

Как появился тренд «темная академия», который полюбили за рубежом и в России

Правила жизни
Телевизоры 55 дюймов: какой выбрать в 2024 году? Телевизоры 55 дюймов: какой выбрать в 2024 году?

Хотите большой телевизор для гостиной? Подобрали бюджетные и премиальные модели

CHIP
9 правил здоровых отношений 9 правил здоровых отношений

В чем секрет долгих и крепких отношений?

Psychologies
Петербург будущего Петербург будущего

Васильевский остров возвращает к жизни важнейшие памятники архитектуры

Собака.ru
Кто и как придумал «Смешариков». Отрывок из книги Кто и как придумал «Смешариков». Отрывок из книги

Глава из книги «Смешарики» о том, как происходила работа над культовым проектом

СНОБ
«Будущее как на ладони» «Будущее как на ладони»

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

Знание – сила
Русский человек на rendez-vous: мужская версия. Отрывок из книги Русский человек на rendez-vous: мужская версия. Отрывок из книги

Какие они, наши русские мужи? Ищем ответ в отрывке антологии Игоря Сухих

СНОБ
Свинец и кальций указали на возраст и историю использования папируса Свинец и кальций указали на возраст и историю использования папируса

Ученые смогли по составу чернил различить папирусы разного возраста

N+1
Аннелиза Мишель: вся правда о первом в мире задокументированном случае изгнания дьявола Аннелиза Мишель: вся правда о первом в мире задокументированном случае изгнания дьявола

Аннелиза сражалась с демонами большую часть своей жизни

ТехИнсайдер
От поражения до победы От поражения до победы

Йом-кипур в Израиле отмечают практически все, даже не очень верующие люди

Дилетант
Как быстро высушить всё белье из стиральной машины: 8 простых способов Как быстро высушить всё белье из стиральной машины: 8 простых способов

Ты постирала много вещей, и теперь у тебя проблема: не в чем выйти из дома?

VOICE
Открыть в приложении