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

Почитатели стихий Почитатели стихий

Как «лишний» первоэлемент меняет весь мир

Вокруг света
Визуализация целей: пошаговая инструкция для скептиков Визуализация целей: пошаговая инструкция для скептиков

Как человеку с рациональным мышлением эффективно визуализировать свои цели?

Psychologies
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
Как хранить новогодние украшения: 8 советов организаторов пространства Как хранить новогодние украшения: 8 советов организаторов пространства

Как создать удобную систему для хранения новогодних украшений

VOICE
Ефремовы Ефремовы

Чета Ефремовых: от основателя «Современника» до звёзд сегодняшнего дня

Караван историй
5 захватывающих книг с зимним настроением 5 захватывающих книг с зимним настроением

Книги, которые чутко отражают уникальную зимнюю атмосферу

Maxim
Загадочные и грозные посланцы облаков Загадочные и грозные посланцы облаков

Издавна ученые пытались докопаться до сути этого стихийного явления — молнии

Наука и техника
Упущенные возможности и страх переговоров о зарплате: о чём чаще всего жалеют на работе Упущенные возможности и страх переговоров о зарплате: о чём чаще всего жалеют на работе

О чем мужчины и женщины жалеют на своей работе?

VC.RU
Ферруччо Ламборгини: биография человека-легенды Ферруччо Ламборгини: биография человека-легенды

Ферруччо Ламборгини упорно шел к цели и достиг головокружительных высот

РБК
Русский человек на rendez-vous: мужская версия. Отрывок из книги Русский человек на rendez-vous: мужская версия. Отрывок из книги

Какие они, наши русские мужи? Ищем ответ в отрывке антологии Игоря Сухих

СНОБ
12 мифов об одиночках, которые ужасно бесят 12 мифов об одиночках, которые ужасно бесят

Одинокие люди в повседневной жизни постоянно сталкиваются со стигматизацией

Psychologies
Кинофестиваль для дебютантов: как «Санденс» уже 40 лет открывает новые имена Кинофестиваль для дебютантов: как «Санденс» уже 40 лет открывает новые имена

Почему кинофестиваль «Санденс» все еще притягивает зрителей и режиссеров?

Forbes
Не рискуйте здоровьем! Вот почему не стоит пить воду из-под крана в самолете Не рискуйте здоровьем! Вот почему не стоит пить воду из-под крана в самолете

Даже не думайте наполнять пустую бутылку водой из-под крана в туалете самолета

ТехИнсайдер
«Экспаты»: как сериал с Николь Кидман рассказывает о проблемах женщин в эмиграции «Экспаты»: как сериал с Николь Кидман рассказывает о проблемах женщин в эмиграции

Как сериал «Экспаты» приглашает зрителя на важный, но неприятный разговор

Forbes
Галерея истории древней живописи Галерея истории древней живописи

5 (17) февраля 1852 года состоялась церемония открытия Императорского Эрмитажа

Дилетант
Топ-10 лучших бизнес-книг 2023 года: выбор Forbes Топ-10 лучших бизнес-книг 2023 года: выбор Forbes

Лучшие бизнес-книги, которые будут интересны не только предпринимателям

Forbes
Хит-парад самых чудовищных провалов больших корпораций Хит-парад самых чудовищных провалов больших корпораций

Феноменальные фиаско крупных брендов

Maxim
Ученые выпустили миллиарды зараженных комаров, чтобы победить болезнь денге Ученые выпустили миллиарды зараженных комаров, чтобы победить болезнь денге

Всемирный проект по борьбе с комарами стремится искоренить лихорадку денге

ТехИнсайдер
Когда можно игнорировать надпись на этикетке «только ручная стирка»: советы экспертов Когда можно игнорировать надпись на этикетке «только ручная стирка»: советы экспертов

Хочешь исключить из своей жизни ручную стирку?

VOICE
Замечен из-за станка Замечен из-за станка

В отечественном машиностроении разворачивается мощный рост производства

Монокль
«Я помню музыку Прованса»: как через дневники восстанавливается семейная история «Я помню музыку Прованса»: как через дневники восстанавливается семейная история

Отрывок из романа о любви и надежде Анн Гаэль «Я помню музыку Прованса»

Forbes
Романтизация психических заболеваний: почему нам хочется быть безумными? Романтизация психических заболеваний: почему нам хочется быть безумными?

Как вплетены ментальные расстройства в образы великих творцов и их героев?

Psychologies
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
Покупка пятого поколения Subaru Outback (2014-2019) Покупка пятого поколения Subaru Outback (2014-2019)

На что обратить внимание, покупая Subaru Outback (2014-2019)?

4x4 Club
Скотчтерьеры курильщиков столкнулись с повышенным риском рака мочевого пузыря Скотчтерьеры курильщиков столкнулись с повышенным риском рака мочевого пузыря

Какие факторы риска влияют на развитие рака мочевого пузыря у скотчтерьеров

N+1
Куда заливать гель для стирки в машине-автомат Куда заливать гель для стирки в машине-автомат

Куда заливать гель для стирки в машинку, а куда засыпать сухой порошок?

CHIP
Почему мы любим прокрастинировать Почему мы любим прокрастинировать

Почему люди медлят, и можем ли мы что-то сделать, чтобы уменьшить эту тенденцию?

ТехИнсайдер
Долететь до горизонта Долететь до горизонта

Иногда кажется, будто быстроходные яхты летят между поверхностью воды и небом

Y Magazine
От поражения до победы От поражения до победы

Йом-кипур в Израиле отмечают практически все, даже не очень верующие люди

Дилетант
Грязь, потертости и заломы: как восстановить замшевую обувь Грязь, потертости и заломы: как восстановить замшевую обувь

Как без труда вернуть замшевой обуви былой внешний вид в домашних условиях

ТехИнсайдер
Открыть в приложении