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
Развитие эмбриона человека зависит от вирусной инфекцией возрастом 500 миллионов лет Развитие эмбриона человека зависит от вирусной инфекцией возрастом 500 миллионов лет

Почему без вирусов человека и вовсе не было бы?

ТехИнсайдер
Скорпионы и лавры: говорящие детали Скорпионы и лавры: говорящие детали

10 портретов-ребусов эпохи Возрождения

Вокруг света
Галерея истории древней живописи Галерея истории древней живописи

5 (17) февраля 1852 года состоялась церемония открытия Императорского Эрмитажа

Дилетант
Первый император Японии Первый император Японии

Почему историчность первого императора Японии Дзимму подвергается сомнению?

Дилетант
5 приложений, которые помогут начать питаться осознанно: подборка от нейропсихолога 5 приложений, которые помогут начать питаться осознанно: подборка от нейропсихолога

Приложения для тренировки сознательного пищевого поведения

Psychologies
«Одним меньше стало» «Одним меньше стало»

Какую палитру мнений вызвала кончина главы советского правительства?

Дилетант
Чем полезна гвоздика: 5 свойств, ценность для организма Чем полезна гвоздика: 5 свойств, ценность для организма

Гвоздику добавляют в разные блюда для аромата и вкуса, но есть ли от неё польза?

РБК
Тестостерон оказался ответственен за чувствительность к общей анестезии Тестостерон оказался ответственен за чувствительность к общей анестезии

Чувствительность к общей анестезии модулируется тестостероном

N+1
Что у креатина может быть общего с христианином? Вы удивитесь, когда узнаете происхождение слова “кретин” Что у креатина может быть общего с христианином? Вы удивитесь, когда узнаете происхождение слова “кретин”

Поговорим сегодня про кретинов с их нелегкой судьбой

ТехИнсайдер
«Ты точно вырвешься». Фрагмент из книги Даши Благовой «Течения» «Ты точно вырвешься». Фрагмент из книги Даши Благовой «Течения»

Отрывок из романа о становлении провинциалки в столице России

СНОБ
7 главных ошибок при хранении продуктов в морозильной камере: их допускает каждый второй 7 главных ошибок при хранении продуктов в морозильной камере: их допускает каждый второй

Как хранить замороженные овощи и мясо, чтобы они не испортились?

ТехИнсайдер
Стесняюсь спросить: все, что вы хотели знать о жире в организме Стесняюсь спросить: все, что вы хотели знать о жире в организме

Для чего нужен жир в организме и можно ли от него избавиться навсегда?

Правила жизни
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
Человек-сканер Человек-сканер

Профайлер: чем он занимается, сколько зарабатывает и как им стать

Лиза
Без труда Без труда

Шесть убедительных аргументов, доказывающих, что лень – это прекрасно

Лиза
ТОП-10 самых счастливых стран в мире: новый отчет за 2023 год ТОП-10 самых счастливых стран в мире: новый отчет за 2023 год

Центр Гэллапа оценил, какие страны являются самыми счастливыми в мире

ТехИнсайдер
Взгляд из прошлого: как Forbes описывал революцию, которую устроили Фил Найт и Nike Взгляд из прошлого: как Forbes описывал революцию, которую устроили Фил Найт и Nike

Как воспринимались первые успехи создателей Nike четыре десятилетия назад

Forbes
Приказано снижать! Приказано снижать!

Температура без симптомов болезни: возможные причины

Лиза
Диета при панкреатите: правила, меню, список продуктов Диета при панкреатите: правила, меню, список продуктов

Какой должна быть диета при панкреатите и холецистите?

VOICE
Перинатальную депрессию связали с повышенным риском смерти Перинатальную депрессию связали с повышенным риском смерти

Перинатальная депрессия может серьезно угрожать жизни женщины

N+1
Девушка ходила на свидания 6 раз в неделю и сэкономила 15 тыс долларов за два года! Девушка ходила на свидания 6 раз в неделю и сэкономила 15 тыс долларов за два года!

Как блогерша с помощью свиданий экономила на еде

ТехИнсайдер
Duster и Qashqai попали в список самых надежных недорогих авто. Все плюсы Duster и Qashqai попали в список самых надежных недорогих авто. Все плюсы

Эксперты составили рейтинг одних из самых лучших доступных кроссоверов

РБК
Тихоход королевы Тихоход королевы

«Иные»: супергерои в Ленинграде рубежа 1930–‍1940-‍х

Weekend
На месте замри На месте замри

12 способов развить усидчивость и внимание у взрослых

Лиза
Планетологи впервые нашли пещеры на комете Планетологи впервые нашли пещеры на комете

Планетологи впервые однозначно обнаружили пещеры на ядре кометы

N+1
Африканская чума погубила бородатых свиней на Борнео Африканская чума погубила бородатых свиней на Борнео

Бородатые свиньи всего за несколько лет они почти полностью исчезли на Борнео

N+1
Вредные рецепты Вредные рецепты

Домашние маски, которые не принесут пользу или сделают даже хуже

Лиза
Вы не можете скрыть свою неуверенность из-за языка тела! Вот что нужно знать Вы не можете скрыть свою неуверенность из-за языка тела! Вот что нужно знать

Как тело выдает наши искренние эмоции?

ТехИнсайдер
Ныть — хорошо и полезно: 5 аргументов «за» Ныть — хорошо и полезно: 5 аргументов «за»

Почему всем нам иногда нужно хорошенько поныть?

Psychologies
Открыть в приложении