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
Топ-10 сериалов, которые помогут выучить английский язык Топ-10 сериалов, которые помогут выучить английский язык

Просмотр этих сериалов поможет здорово подтянуть уровень иностранного языка

ТехИнсайдер
Сила пустоты: новые тайны черных дыр Сила пустоты: новые тайны черных дыр

Несколько новых научных фактов о самом загадочном астрономическом объекте

СНОБ
Подблюдные гадания на Старый Новый год: как наши прапрабабушки узнавали будущее Подблюдные гадания на Старый Новый год: как наши прапрабабушки узнавали будущее

Наши предки верили, что в Старый Новый год можно узнать свое будущее

VOICE
Самые большие паровозы Самые большие паровозы

Среди паровозов были просто гиганты, тянувшие огромное количество вагонов

Зеркало Мира
9 способов вывести себя из апатии 9 способов вывести себя из апатии

Риск апатии в осенне-зимний период вырастает, однако поддаваться унынию не стоит

Psychologies
Сало: польза и вред для организма, рецепты Сало: польза и вред для организма, рецепты

Почему возобновился интерес к салу и зачем его есть?

РБК
Познакомьтесь с музыкантом Onative, который перепевает русские хиты на английском языке Познакомьтесь с музыкантом Onative, который перепевает русские хиты на английском языке

Onative: почему обратился к нетленкам нулевых и какую музыку записывает?

Правила жизни
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
Сравнительный анализ характеристик комитета по устойчивому развитию и качества ESG-отчетности в Нигерии и Южной Африке Сравнительный анализ характеристик комитета по устойчивому развитию и качества ESG-отчетности в Нигерии и Южной Африке

Как оценивают качество устойчивого развития в Нигерии и Южной Африке?

Позитивные изменения
Одно из крупнейших землетрясений в истории США: катастрофа 1906 года в Сан-Франциско Одно из крупнейших землетрясений в истории США: катастрофа 1906 года в Сан-Франциско

Рассказываем об одном из самых страшных и разрушительных землетрясений в США

ТехИнсайдер
10+ вещей, которые нельзя делать со своими шкафами: мнение сотрудников клининговых служб 10+ вещей, которые нельзя делать со своими шкафами: мнение сотрудников клининговых служб

Уход за шкафами и ошибки в обращении с ними

VOICE
После тренировки После тренировки

Что съесть после занятий, чтобы похудеть: 8 лучших продуктов

Лиза
Чем вдохновлялись и как себя разрушали творцы: 7 историй гениев и их психических расстройств Чем вдохновлялись и как себя разрушали творцы: 7 историй гениев и их психических расстройств

Похоже, большой талант неотделим от выраженного личного своеобразия

Psychologies
Как открыть файл PDF: 7 полезных программ для ПК и смартфона Как открыть файл PDF: 7 полезных программ для ПК и смартфона

Чем открыть PDF файл на Windows, macOS, Android и других платформах

CHIP
Индексы скорости и нагрузки шин: что они означают? Расшифровка Индексы скорости и нагрузки шин: что они означают? Расшифровка

Индекс скорости и нагрузки шин — что это за параметры, почему их нужно учитывать

РБК
Как стирать кашемировую и шерстяную одежду, чтобы она выглядела как новая Как стирать кашемировую и шерстяную одежду, чтобы она выглядела как новая

Как правильно ухаживать за шерстяными и кашемировыми вещами

ТехИнсайдер
Вирус Зика эффективен при лечении детского рака мозга Вирус Зика эффективен при лечении детского рака мозга

Инъекции вируса Зика в нейробластомные опухоли уменьшают их

ТехИнсайдер
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
Геоархеологи отследили миграцию исчезнувшего нильского рукава на восток от плато Гиза Геоархеологи отследили миграцию исчезнувшего нильского рукава на восток от плато Гиза

Как изменялcя гидрологический режим в районе «озера Хуфу»

N+1
Без труда Без труда

Шесть убедительных аргументов, доказывающих, что лень – это прекрасно

Лиза
С хмелем сумеем? С хмелем сумеем?

В стране нужно активнее развивать хмелеводство для импортонезависимости

Агроинвестор
Крупнейших приматов в истории погубило изменение климата Крупнейших приматов в истории погубило изменение климата

Гигантопитеки не смогли приспособиться к более сухому и сезонному климату

N+1
Секс по женскому сценарию: какой он и чем отличается от «мужского» Секс по женскому сценарию: какой он и чем отличается от «мужского»

Какому плану следовать, чтобы женщина испытала оргазм?

Psychologies
Передайте за проезд: как развивается общественный транспорт в России Передайте за проезд: как развивается общественный транспорт в России

Что нужно знать о современных тенденциях в развитии городского транспорта?

Правила жизни
Почему ваша собака все грызет и нужно ли ей это запрещать: мнение кинологов Почему ваша собака все грызет и нужно ли ей это запрещать: мнение кинологов

Скука и гигиена: для чего собаки грызут вещи?

Psychologies
Храните стрит-арт в Севкабель Порту Храните стрит-арт в Севкабель Порту

В 2023 году в «Севкабель Порту» получила прописку «Стрит-арт хранение»

Собака.ru
Тональная система Джона Нистрома Тональная система Джона Нистрома

Проект новой системы арифметики, веса, меры и монет Джона Нистрома

Наука и жизнь
У человека существует инстинктивное восприятие музыки У человека существует инстинктивное восприятие музыки

Как наш мозг воспринимает музыку?

ТехИнсайдер
«Оголяешь грудь — и все сходят с ума»: почему грудное вскармливание так злит людей «Оголяешь грудь — и все сходят с ума»: почему грудное вскармливание так злит людей

В соцсетях вновь подняли тему кормления грудью в общественных местах

Psychologies
Открыть в приложении