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

Был ли аншлюс ГДР? Был ли аншлюс ГДР?

Читаем новый единый учебник всеобщей истории для 11 класса

Дилетант
Что можно сделать из старой занавески для душа: 10+ отличных идей Что можно сделать из старой занавески для душа: 10+ отличных идей

Необычные способы вторично использовать старую занавеску для душа

VOICE
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
Не вешать нос: 8 отличных фильмов на случай, если вам хочется погрустить Не вешать нос: 8 отличных фильмов на случай, если вам хочется погрустить

Трогательные киноистории о любви, семье и поиске себя

Правила жизни
Вопрос-ответ Вопрос-ответ

Реальна ли лебединая верность, как обучается нейросеть и другие вопросы

Вокруг света
«Эхо»: как сериал Marvel рассказывает историю неслышащей супергероини «Эхо»: как сериал Marvel рассказывает историю неслышащей супергероини

«Эхо»: сериал от Marvel об инклюзии, женской эмансипации и поиске себя

Forbes
И любимая подпись — «Ильич» И любимая подпись — «Ильич»

Маргарита Фофанова — одна из любимейших женщин Ленина

Дилетант
«Седой развод»: почему пожилые люди стали чаще расторгать браки «Седой развод»: почему пожилые люди стали чаще расторгать браки

Почему браки в позднем возрасте становятся обыденным явлением?

Forbes
Маски шоу: история легендарных советских художников Кукрыниксов Маски шоу: история легендарных советских художников Кукрыниксов

Как Кукрыниксы стали легендарными художниками?

Правила жизни
Первая женщина — военный пилот: почему турецкий аэропорт назван именем Сабихи Гёкчен Первая женщина — военный пилот: почему турецкий аэропорт назван именем Сабихи Гёкчен

Сабиха Гёкчен связала свою жизнь с авиацией и стала первой военной летчицей

Forbes
10 фильмов, которые должен посмотреть каждый, кто увлекается психологией 10 фильмов, которые должен посмотреть каждый, кто увлекается психологией

10 кинокартин, которые важны для любителей психологии

Psychologies
Дольмены. Неразгаданная тайна древней цивилизации Дольмены. Неразгаданная тайна древней цивилизации

Для чего дольмены строили наши древние предки, в чем заключалась их роль?

Зеркало Мира
На 5000-летней керамике нашли остатки растительной пищи На 5000-летней керамике нашли остатки растительной пищи

Археологи исследовали 21 фрагмент керамической посуды

N+1
Социальное тревожное расстройство: что это такое и как его выявить — 4 признака Социальное тревожное расстройство: что это такое и как его выявить — 4 признака

Чем социальное тревожное расстройство отличается от интроверсии?

Psychologies
В каких продуктах содержится цинк и с чем он усваивается В каких продуктах содержится цинк и с чем он усваивается

В каких продуктах больше всего цинка и что мешает его усвоению?

РБК
Как вырастить из ИИ человека* Как вырастить из ИИ человека*

Перспективы развития искусственного интеллекта и его влияние на нашу жизнь

Монокль
«Анатомия падения»: гендерная сегрегация на рынке труда как повод для сюжета «Анатомия падения»: гендерная сегрегация на рынке труда как повод для сюжета

История семьи, в которой каждый из супругов вынужден идти на жертвы

Монокль
Как воспитывать «обычного» ребенка рядом с вундеркиндом Как воспитывать «обычного» ребенка рядом с вундеркиндом

Проблема воспитания одаренных детей — тема множества дискуссий

СНОБ
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
Пристрастие к корму для скота удлинило клюв североамериканских скворцов Пристрастие к корму для скота удлинило клюв североамериканских скворцов

За 130 лет скворцы стали мельче, но при этом обзавелись более длинным клювом

N+1
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
Научный ответ на вопрос: почему нам нравится запах метро, краски и бензина Научный ответ на вопрос: почему нам нравится запах метро, краски и бензина

Что заставляет сделать глубокий вдох, запах бензина, краски или лака для ногтей?

ТехИнсайдер
Сумчатые муравьеды перегрелись после десяти минут охоты на термитов в жару Сумчатые муравьеды перегрелись после десяти минут охоты на термитов в жару

Намбаты уязвимы перед глобальным потеплением

N+1
Дыра на месте Дыра на месте

Что снимки телескопа показали в галактике M87 спустя год после первых наблюдений

N+1
Какой чай выпить, чтобы избавиться от вздутия живота: 10 лучших вариантов Какой чай выпить, чтобы избавиться от вздутия живота: 10 лучших вариантов

Как насчет того, чтобы избавиться от неприятных ощущениях за чашечкой чая?

VOICE
Как расставить всё по кухонным шкафам, чтобы готовить быстро и в свое удовольствие Как расставить всё по кухонным шкафам, чтобы готовить быстро и в свое удовольствие

Как сделать кухню амбассадором порядка и пространственной логики

VOICE
Мегаполис внутри Мегаполис внутри

Стиль этих апартаментов продиктовали архитектура небоскребов и столичный ритм

SALON-Interior
Зачем вино выдерживают в бочках Зачем вино выдерживают в бочках

Почему белые вина выдерживают в дубовых бочках реже красных?

СНОБ
На что уходит меньше воды: на мытье посуды руками или в посудомоечной машине? На что уходит меньше воды: на мытье посуды руками или в посудомоечной машине?

Посудомойка тратит слишком много воды. Но так ли это на самом деле?

ТехИнсайдер
Кипит суп – котелок друг, стук-бряк – котелок враг! Кипит суп – котелок друг, стук-бряк – котелок враг!

Думаете, котел – банальная штука? Думаете, он только для похода и рыбалки?

Зеркало Мира
Открыть в приложении