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

Подпоручик, маршал, палач, жертва Подпоручик, маршал, палач, жертва

Как самонадеянность привела Тухачевского к гибели

Дилетант
8 поступков мужчины, которые говорят о том, что он не ценит ваш брак 8 поступков мужчины, которые говорят о том, что он не ценит ваш брак

Если мужчина позволяет себе подобное, значит ему как семьянину грош цена

Psychologies
Скорпионы и лавры: говорящие детали Скорпионы и лавры: говорящие детали

10 портретов-ребусов эпохи Возрождения

Вокруг света
Хуа Мулань Хуа Мулань

В Китае история Мулан не ограничивается мультиком и имеет многовековой стаж

Дилетант
Генерал Франко и его мятеж Генерал Франко и его мятеж

На марке Испанского Марокко всего лишь скромная надпечатка: 18 июля 1936 года

Дилетант
«Настоящий мужчина»: 5 советов, как найти общий язык с партнером «Настоящий мужчина»: 5 советов, как найти общий язык с партнером

Как научиться видеть и принимать мужчину таким, какой он есть?

Psychologies
Сладкая жизнь Сладкая жизнь

Белок – но сладкий. Может ли такое быть? Да!

ТехИнсайдер
Художник Дмитрий Кавка — о свободе, недоступности и трюках Художник Дмитрий Кавка — о свободе, недоступности и трюках

Художник Дмитрий Кавка — как важно порой отпустить не кого-нибудь, а самого себя

РБК
Евгений Хапов: Как найти автомобильного «сверчка»? Евгений Хапов: Как найти автомобильного «сверчка»?

Скрипы могут вызывать и более серьёзные проблемы, чем просто раздражение

4x4 Club
10 малоизвестных и забытых фактов о советских самолетах 10 малоизвестных и забытых фактов о советских самолетах

Мы собрали некоторые интересные факты о советских самолетах и «Аэрофлоте»

Maxim
И у взрослых бывает И у взрослых бывает

Симптомы кори у взрослых и как быстро ее вылечить

Лиза
«Мир поздней античности: 150-750 гг. н.э.» «Мир поздней античности: 150-750 гг. н.э.»

Жизнь Константинополя после падения Рима

N+1
Пластика скорби: как сформировалась культура плакальщиц. Отрывок из книги Пластика скорби: как сформировалась культура плакальщиц. Отрывок из книги

Отрывок из сборника исследований об эмоциональной культуре «Сквозь слезы»

СНОБ
Нужно ли вашей машине малозольное масло: простой ответ на сложный вопрос Нужно ли вашей машине малозольное масло: простой ответ на сложный вопрос

Зачем придумали малозольные масла, в чем их минусы и плюсы?

ТехИнсайдер
Встраиваемая бытовая техника: за и против Встраиваемая бытовая техника: за и против

Встраиваемая техника выглядит современно и красиво, но стоит ли она своих денег?

CHIP
В пазырыкском могильнике нашли монголоидную женщину В пазырыкском могильнике нашли монголоидную женщину

Палеоантрополог исследовал останки из памятника Берел

N+1
О пользе секса и вреде (некоторых) гормонов: отрывок из книги «Все о груди» онколога Владимира Ивашкова О пользе секса и вреде (некоторых) гормонов: отрывок из книги «Все о груди» онколога Владимира Ивашкова

Как на молочную железу влияют секс, спорт и гормональные препараты?

Правила жизни
Хорошее отношение к туалетам Хорошее отношение к туалетам

«Идеальные дни»: тихая повесть о человеке, который видит свет

Weekend
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
Со скольких лет можно сдавать на права и когда их можно получить Со скольких лет можно сдавать на права и когда их можно получить

С какого возраста разрешено учиться в автошколе и во сколько лет выдают ВУ

РБК
Как наладить сексуальную жизнь после утраты мобильности: 4 совета людям с инвалидностью Как наладить сексуальную жизнь после утраты мобильности: 4 совета людям с инвалидностью

Что нужно знать о сексуальной жизни людей с ограничением подвижности?

Psychologies
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
5 недорогих альтернатив психотерапии 5 недорогих альтернатив психотерапии

Можно ли заменить психотерапию?

Psychologies
Станьте лучшей версией себя! Как улучшить интуицию, согласно науке Станьте лучшей версией себя! Как улучшить интуицию, согласно науке

Интуицию можно "отточить" путем настройки или осознания сигналов вокруг

ТехИнсайдер
5 причин, почему «Клан Сопрано» — великий сериал, изменивший современное телевидение 5 причин, почему «Клан Сопрано» — великий сериал, изменивший современное телевидение

Чему современные сериалы научились у «Клана Сопрано», в чем не смогли превзойти

Правила жизни
Все по-взрослому: как прошел тест-драйв китайских Jetour в снегах Карелии Все по-взрослому: как прошел тест-драйв китайских Jetour в снегах Карелии

Как ведут себя китайские кроссоверы Jetour в реальной жизни?

Forbes
Миллионер и звезда шоу Netflix Рамит Сетхи: 3 способа добиться финансовых целей Миллионер и звезда шоу Netflix Рамит Сетхи: 3 способа добиться финансовых целей

Как сформировать новые финансовые привычки

Inc.
Колумб золотых россыпей России Колумб золотых россыпей России

Лев Брусницын совершил технологический прорыв, самый настоящий научный подвиг

Зеркало Мира
Можно ли заниматься спортом, если ты простужена: «правило шеи», которое следует знать Можно ли заниматься спортом, если ты простужена: «правило шеи», которое следует знать

Принцип, позволяющий определить, допустимы ли занятия спортом при простуде

VOICE
Нехватка питьевой воды: как бороться с проблемой и почему она касается не только бедных стран Нехватка питьевой воды: как бороться с проблемой и почему она касается не только бедных стран

Какие технологии получения воды существуют сейчас и какие появятся в будущем?

СНОБ
Открыть в приложении