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

К чему может привести изменение магнитных полюсов Земли? К чему может привести изменение магнитных полюсов Земли?

Ученые подсчитали, что вот-вот может произойти новый сдвиг магнитных полюсов

Зеркало Мира
Кто такой Макс Ферстаппен. История и победы Кто такой Макс Ферстаппен. История и победы

Autonews.ru рассказал историю гонщика Макса Ферстаппена

РБК
Михаил Пиотровский: «Заставляем людей думать» Михаил Пиотровский: «Заставляем людей думать»

Как принималось решение, касающееся эрмитажного экспоната? Чем живёт Эрмитаж?

Дилетант
5 цитат Оливера Сакса, которые раскроют пользу музыки 5 цитат Оливера Сакса, которые раскроют пользу музыки

Оливер Сакс исследует силу музыкального воздействия на музыкантов пациентов

Psychologies
Судан: великое прошлое и трагическое настоящее Судан: великое прошлое и трагическое настоящее

Судан, наверное, самая нетуристическая страна Африки

Зеркало Мира
Когда можно игнорировать надпись на этикетке «только ручная стирка»: советы экспертов Когда можно игнорировать надпись на этикетке «только ручная стирка»: советы экспертов

Хочешь исключить из своей жизни ручную стирку?

VOICE
«Славное море, священный Байкал» «Славное море, священный Байкал»

Удивительное озеро Байкал, самое глубокое и самое древнее на планете Земля

Зеркало Мира
Софи Эллис-Бекстор ярко сияет после «Солтберна», но все равно заслужила большего. Вот ее история Софи Эллис-Бекстор ярко сияет после «Солтберна», но все равно заслужила большего. Вот ее история

Софи Эллис-Бекстор — самая недооцененной поп-певица поколения начала 2000-х

Правила жизни
Совсем другая игра: как женщины совершили революцию на рынке кроссовок Совсем другая игра: как женщины совершили революцию на рынке кроссовок

В мире производства спортивной обуви наступает новая, женская, эра

Forbes
На эти автомобили жалуются реже всего. Список моделей На эти автомобили жалуются реже всего. Список моделей

Найдены самые надежные автомобили по итогам 2023 года

РБК
Денис Джонсон: «Дымовое древо». Отрывок из романа Денис Джонсон: «Дымовое древо». Отрывок из романа

Отрывок из мощной, маскулинной прозе об ужасах войны во Вьетнаме

СНОБ
Вложиться в квадраты. Что нужно знать тем, кто планирует купить жилье в Дубае Вложиться в квадраты. Что нужно знать тем, кто планирует купить жилье в Дубае

Как правильно инвестировать в недвижимость в Дубае

СНОБ
Не добивайте жертву: 5 запретных фраз Не добивайте жертву: 5 запретных фраз

Никогда не произносите эти фразы людям, которые столкнулись с насилием

Psychologies
Почему мы всегда спим на определенной стороне кровати: догадки ученых Почему мы всегда спим на определенной стороне кровати: догадки ученых

Как мы выбираем любимую сторону кровати?

ТехИнсайдер
Детский суицид: как мировой рынок психического здоровья реагирует на рост числа самоубийств среди молодежи Детский суицид: как мировой рынок психического здоровья реагирует на рост числа самоубийств среди молодежи

Почему количество самоубийств среди молодежи растет по всему миру?

Inc.
Семь продуктов, в которых содержится много йода: список Семь продуктов, в которых содержится много йода: список

Какие продукты надо есть, чтобы держать йод в организме в норме

РБК
100 лет «Мосфильму»: главные картины самой известной киностудии страны 100 лет «Мосфильму»: главные картины самой известной киностудии страны

Знаковые картины, которые определили кинематограф СССР и России

Forbes
Теория бессмысленных работ: когда сотрудники чувствуют себя ненужными и как им помочь Теория бессмысленных работ: когда сотрудники чувствуют себя ненужными и как им помочь

Что заставляет сотрудников чувствовать себя бесполезными?

Forbes
Как фитнес-приложения могут навредить психике и какие принесут пользу Как фитнес-приложения могут навредить психике и какие принесут пользу

Приложения для здоровья могут привести к ухудшению физического состояния

РБК
Что такое резонатор в машине, для чего нужен и как устроен Что такое резонатор в машине, для чего нужен и как устроен

Все о резонаторе: где стоит, для чего нужен, можно ли починить

РБК
«Росли через асфальт»: как появлялись первые благотворительные фонды в России «Росли через асфальт»: как появлялись первые благотворительные фонды в России

Как на самом деле развивалась благотворительность в стране и как она изменилась

Forbes
Что такое «режимы движения», и как они могут вам помочь? Что такое «режимы движения», и как они могут вам помочь?

Что это за волшебная шайба на центральном тоннеле у внедорожников и кроссоверов?

4x4 Club
«Темная психология»: как нами манипулируют, используя «умные» термины «Темная психология»: как нами манипулируют, используя «умные» термины

Каким образом психологические термины превращаются в способ насилия над другими

Psychologies
Слово пацана Слово пацана

Будет ли ренессанс «Ленфильма»? Станет ли квартал в центре модным районом?

Собака.ru
Обитатели пояса Койпера Обитатели пояса Койпера

Готовы отправиться в фантастическое космическое путешествие?

Наука и жизнь
Пары жуков сизифов эффективнее одиночек перенесли навозные шарики через препятствия Пары жуков сизифов эффективнее одиночек перенесли навозные шарики через препятствия

Перемещать навозный шарик вдвоем оказалось проще и быстрее

N+1
Кто такой Никита Кологривый, который осуждает всех подряд Кто такой Никита Кологривый, который осуждает всех подряд

Как и о ком высказывался скандально известный Никита Кологривый

Maxim
Хуа Мулань Хуа Мулань

В Китае история Мулан не ограничивается мультиком и имеет многовековой стаж

Дилетант
Как открыть примерзшую крышку багажника: 2 проблемы и 14 способов решения Как открыть примерзшую крышку багажника: 2 проблемы и 14 способов решения

Как бережно и быстро освободить багажник ото льда?

ТехИнсайдер
Почему в блокадном Ленинграде не ловили рыбу, хотя город окружен водоемами? Почему в блокадном Ленинграде не ловили рыбу, хотя город окружен водоемами?

Рыбалка на финском заливе была равна собиранию свекольной ботвы на минном поле

ТехИнсайдер
Открыть в приложении