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

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

Структура антивещества должна быть идентична структуре обычного вещества

Зеркало Мира
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
Уродливая Вселенная Уродливая Вселенная

Как концепция «прекрасного мироздания» вредит науке

Вокруг света
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
Во глубину сибирских руд Во глубину сибирских руд

По следам декабристов на каторгу в Сибирь

Вокруг света
Вы поразитесь! Как в Китае снесли город-крепость Коулун: фото и история Вы поразитесь! Как в Китае снесли город-крепость Коулун: фото и история

«Город тьмы», окруженный стеной, был практически неуправляемым

ТехИнсайдер
Ушла за мамонтом: как антропологи доказывают, что женщины прошлого тоже охотились Ушла за мамонтом: как антропологи доказывают, что женщины прошлого тоже охотились

Как ученые опровергают гендерные стереотипы о каменном веке и современности

Forbes
Инженеры разобрались с искривлением морковки в холодильнике Инженеры разобрались с искривлением морковки в холодильнике

Морковка в холодильнике изгибается из-за потери влаги

N+1
Ошибочные машинные переводы забивают интернет словесным мусором Ошибочные машинные переводы забивают интернет словесным мусором

Как машинные переводы влияют на Интернет и пользователей?

ТехИнсайдер
Лёня Немодный: Велосипед для мертвеца Лёня Немодный: Велосипед для мертвеца

Есть такое химическое соединение — угарный газ

4x4 Club
Как перестать волноваться о чем бы то ни было: 9 способов Как перестать волноваться о чем бы то ни было: 9 способов

Научно доказанные способы, которые помогут перестать беспокоиться

Psychologies
Покаяние к применению Покаяние к применению

Как Тенгиз Абуладзе оказался в самой гуще событий

Weekend
9 вещей, которые нас убивают в квартирах и офисах 9 вещей, которые нас убивают в квартирах и офисах

Хищные вещи человека, которые притворяются безвредными, но могут стать опасными

Maxim
Переселение устойчивых к грибку особей спасло два вида желтоногих лягушек из Калифорнии Переселение устойчивых к грибку особей спасло два вида желтоногих лягушек из Калифорнии

Реинтродуцированные популяции желтоногих лягушек просуществуют не менее 50 лет

N+1
Индийская космическая программа Индийская космическая программа

Планы, которые строит Индийская организация космических исследований ISRO

Наука и техника
Дело доктора Франкенштейна Дело доктора Франкенштейна

Реально ли создать идеального человека, а не монстра?

Вокруг света
Математика в аграрной практике Математика в аграрной практике

Как разработать стратегию цепочек поставок в АПК

Агроинвестор
Блумерсы, Коко Шанель и «Работница»: как и когда женщины стали носить брюки Блумерсы, Коко Шанель и «Работница»: как и когда женщины стали носить брюки

Как и когда у представительниц женского пола появилась возможность носить брюки

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
Ключи от зазеркалья: как химики ищут среди отражений будущее фармакологии Ключи от зазеркалья: как химики ищут среди отражений будущее фармакологии

Синтез «зеркальных» молекул может дать новый толчок фармакологии

Forbes
Будущее в кубе Будущее в кубе

В каких зданиях будет жить и работать человечество в ближайшие сто лет

Вокруг света
Дуб курчавенький и кокос. Как делают японский виски Дуб курчавенький и кокос. Как делают японский виски

Чем японский виски отличается от шотландского и зачем его пьют с горячей водой

СНОБ
«Да все вы одинаковые!»: откуда берется мужская обида на женщин «Да все вы одинаковые!»: откуда берется мужская обида на женщин

Кто и как наносит мужчинам обиду на женщин?

Psychologies
Перед премьерой Перед премьерой

Итальянская Cranchi Yachts — одна из старейших яхтенных верфей в мире

Y Magazine
Шикарная шевелюра за пару месяцев: как быстро отрастить волосы Шикарная шевелюра за пару месяцев: как быстро отрастить волосы

Как ускорить рост волос в домашних условиях?

ТехИнсайдер
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
Как понять, что вы тот самый токсичный человек, которого все избегают: 12 признаков Как понять, что вы тот самый токсичный человек, которого все избегают: 12 признаков

Как понять, что вы — тот, кто обесценивает слова и поступки окружающих?

Psychologies
Как письмо римского императора помогло найти руины древнего храма в Италии Как письмо римского императора помогло найти руины древнего храма в Италии

Небольшой археологический артефакт может указать на целый храм

ТехИнсайдер
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
«Утренний секс — секрет успеха в жизни»: 5 аргументов, чтобы пересмотреть распорядок дня «Утренний секс — секрет успеха в жизни»: 5 аргументов, чтобы пересмотреть распорядок дня

Сексолог рассказывает о преимуществах и роли утреннего секса в жизни партнеров

Psychologies
Открыть в приложении