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

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

10 портретов-ребусов эпохи Возрождения

Вокруг света
Надо ли мчаться смотреть фильм «Большая гонка. „Лянча“ против „Ауди“» Надо ли мчаться смотреть фильм «Большая гонка. „Лянча“ против „Ауди“»

Насколько хорош «Большая гонка. „Лянча“ против „Ауди“» и стоило ли его снимать?

Maxim
Чудеса системы Сатурна: два безумных океана Чудеса системы Сатурна: два безумных океана

Система Сатурна – настоящее собрание диковин и чудес

Наука и техника
Хореограф Денис Тагинцев: Танец дарит радость и заряд эйфории Хореограф Денис Тагинцев: Танец дарит радость и заряд эйфории

Интервью с Денисом Тагинцевым: как успешно совмещать задачи продюсера и артиста

СНОБ
Ленинская муза Ленинская муза

«Цветок? — Роза». «Поэт? — Пушкин». «Писатель? — Толстой». «Инесса? — Арманд»

Дилетант
5 захватывающих книг с зимним настроением 5 захватывающих книг с зимним настроением

Книги, которые чутко отражают уникальную зимнюю атмосферу

Maxim
Книжная Маргарита Книжная Маргарита

Александр Дюма — мастер жонглирования событиями прошлых лет

Дилетант
5 лайфхаков с сухим шампунем, которые точно вам пригодятся — он способен на многое! 5 лайфхаков с сухим шампунем, которые точно вам пригодятся — он способен на многое!

Сухой шампунь можно использовать и в быту!

ТехИнсайдер
Партнёры-соперники Партнёры-соперники

Как ни готовься к войне, она практически всегда наступает внезапно

Дилетант
Опять 25. Какая еда помогает не стареть Опять 25. Какая еда помогает не стареть

Cоветы по антивозрастному питанию, к которым точно стоит прислушаться

Лиза
В ядре Меркурия идет железный снег В ядре Меркурия идет железный снег

Магнитное поле Меркурия формирует железный снег, выпадающий из мантии на ядро

ТехИнсайдер
Леонид Роберман: Спектакль — это всегда встреча, взаимоотношения и взаимовлияние Леонид Роберман: Спектакль — это всегда встреча, взаимоотношения и взаимовлияние

Продюсер Леонид Роберман — о вызовах современной театральной индустрии

СНОБ
Металлический привкус во рту: что вызывает это странное ощущение Металлический привкус во рту: что вызывает это странное ощущение

Чувствуете на языке вкус металла? Вот почему он может возникать

ТехИнсайдер
Что твой любимый цвет одежды говорит о твоем характере Что твой любимый цвет одежды говорит о твоем характере

Назови свой любимый цвет – и мы догадаемся, какой у тебя характер!

VOICE
Хищное чудо из Ориноко Хищное чудо из Ориноко

Необычная экзотическая внешность и любовь аквариумистов – черепаха мата-мата

Знание – сила
Японский модуль SLIM совершил самую точную посадку на Луну за всю историю. Но перевернулся Японский модуль SLIM совершил самую точную посадку на Луну за всю историю. Но перевернулся

Япония — пятая страна, совершившая мягкую посадку космического корабля на Луну

ТехИнсайдер
В пазырыкском могильнике нашли монголоидную женщину В пазырыкском могильнике нашли монголоидную женщину

Палеоантрополог исследовал останки из памятника Берел

N+1
Японский беспилотный вертолет поднял 200 килограмм груза на тросе Японский беспилотный вертолет поднял 200 килограмм груза на тросе

Японская компания провела испытания беспилотного вертолета K-Racer-X2

N+1
О чем расскажет дом: 5 неочевидных аспектов, которые раскрывают личность хозяина О чем расскажет дом: 5 неочевидных аспектов, которые раскрывают личность хозяина

Как дом характеризует нас в глазах окружающих?

Psychologies
Как не угробить свой телефон на морозе: инструкция по применению Как не угробить свой телефон на морозе: инструкция по применению

Рекомендации, чтобы телефон смог работать при сильном морозе

ТехИнсайдер
Что такое вязкость моторного масла и как она расшифровывается Что такое вязкость моторного масла и как она расшифровывается

Все о вязкости масла: что это такое, как измеряется, как выбрать

РБК
«Я не черствый человек: я переживаю, обижаюсь, страдаю» «Я не черствый человек: я переживаю, обижаюсь, страдаю»

Наталья Земцова завершила прошлый год одной премьерой, а начала новый — с другой

OK!
«С какой целью мы сюда приехали»: как в СССР преследовали иностранных коммунистов «С какой целью мы сюда приехали»: как в СССР преследовали иностранных коммунистов

Как складывались судьбы иностранцев, которые приезжали в СССР строить коммунизм?

Forbes
6 уроков долголетия от 93-летнего бизнесмена и 4-кратного чемпиона по гребле. У него здоровье как у 30-летнего мужчины 6 уроков долголетия от 93-летнего бизнесмена и 4-кратного чемпиона по гребле. У него здоровье как у 30-летнего мужчины

Какие научно обоснованные способы позволяют продлить жизнь и оставаться в форме

Inc.
«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
После тренировки После тренировки

Что съесть после занятий, чтобы похудеть: 8 лучших продуктов

Лиза
Любовь по правилам: как эволюционировал жанр романтических комедий Любовь по правилам: как эволюционировал жанр романтических комедий

Ключевые этапы эволюции жанра американских ромкомов

Forbes
Вcе плюсы и минусы Suzuki Jimny Вcе плюсы и минусы Suzuki Jimny

Рассказываем много интересного о Suzuki Jimny на МКП

Maxim
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
Кто виноват? Евреи! Кто виноват? Евреи!

Студенческие забастовки стали одним из характерных явлений на сломе XIX–XX веков

Дилетант
Открыть в приложении