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

45 лет апартеида 45 лет апартеида

Что такое апартеид? Как он работал в Южно-Африканском Союзе?

Дилетант
10 лучших триллеров последних лет, которые стоит посмотреть 10 лучших триллеров последних лет, которые стоит посмотреть

Триллеры с харизматичными героями, которым хочется сопереживать

Правила жизни
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
9 вещей, о которых можно врать детям и не стыдиться 9 вещей, о которых можно врать детям и не стыдиться

Что делать, если маленький человек еще не готов к правде? Врать!

Maxim
Китай, нам надо культурно поговорить Китай, нам надо культурно поговорить

Что объединяет современных россиян и граждан КНР?

СНОБ
Сын арабского принца. Как сепарироваться от родителей Сын арабского принца. Как сепарироваться от родителей

Может ли 17-летний юноша оставить свою довольно необычную мать?

СНОБ
Бей, молись, беги Бей, молись, беги

Игры с мячом и битой – древнейшие развлечения человечества

Вокруг света
«Лицо не соответствует душе»: как распознать серийного маньяка — 10 признаков «Лицо не соответствует душе»: как распознать серийного маньяка — 10 признаков

Глава из книги Антуана Касса и Ирины Капитановой «Феномен российских маньяков»

Psychologies
Как женщине поверить в себя и начать свое дело? 7 мыслей для вдохновения Как женщине поверить в себя и начать свое дело? 7 мыслей для вдохновения

Как женщине справиться с неуверенностью в себе в начале карьерного пути?

Psychologies
Внедорожники становятся всё шире, не помещаясь на городских дорогах Внедорожники становятся всё шире, не помещаясь на городских дорогах

Почему внедорожники и пикапы становятся такими же широкими, как автобусы

4x4 Club
«Юг Руси» слил масло «Юг Руси» слил масло

Одна из крупнейших сделок последних лет в АПК — продажа бизнеса «Юга Руси»

Агроинвестор
Тает на глазах Тает на глазах

Как создать словно тающее медитативное пространство йога-студии

SALON-Interior
Разум толпы: как коллективное сознательное помогает принимать наилучшие решения Разум толпы: как коллективное сознательное помогает принимать наилучшие решения

Усредненный прогноз группы может быть более точным, чем суждения специалистов

ТехИнсайдер
«Почему она не ушла?»: 3 причины, заставляющие держаться за токсичные отношения «Почему она не ушла?»: 3 причины, заставляющие держаться за токсичные отношения

Почему так сложно выйти из абьюзивных отношений?

Psychologies
Николь Кидман. Семь гномов австралийской Белоснежки Николь Кидман. Семь гномов австралийской Белоснежки

Похоже, она нашла в жизни то, что всегда искала — в сказках, в мечтах, в кино

Караван историй
«Крестоносцы: Полная история» «Крестоносцы: Полная история»

Почему Антиохия оказалась не готова к осаде в 1097 году

N+1
От Натали Портман до Наоми Осаки: как женщины вкладываются и развивают женский спорт От Натали Портман до Наоми Осаки: как женщины вкладываются и развивают женский спорт

О женщинах, которые активно инвестируют в женский спорт

Forbes
«Утро пчеловода» «Утро пчеловода»

8 непростительных ошибок, из-за которых ты встаешь с утра с отеками

Лиза
Ирэна Бородзюля Ирэна Бородзюля

Ирэна Адамовна родилась в 1933 году и всю блокаду оставалась в родном Ленинграде

Собака.ru
10 цитат Джозефа Кэмпбелла, которые сделают вас главным героем собственной жизни 10 цитат Джозефа Кэмпбелла, которые сделают вас главным героем собственной жизни

Цитаты Джозефа Кэмпбелла, которые помогут поверить в себя

Psychologies
Грибы начали синтезировать псилоцибин во время вымирания динозавров Грибы начали синтезировать псилоцибин во время вымирания динозавров

Биологи построили филогенетическое дерево рода Psilocybe

N+1
Чем вдохновлялись и как себя разрушали творцы: 7 историй гениев и их психических расстройств Чем вдохновлялись и как себя разрушали творцы: 7 историй гениев и их психических расстройств

Похоже, большой талант неотделим от выраженного личного своеобразия

Psychologies
Почему бывает так грустно в праздники: две актуальные причины Почему бывает так грустно в праздники: две актуальные причины

Какие вопросы и ответы мешают беззаботному отдыху в праздники?

Psychologies
Что такое карданный вал в автомобиле и для чего он нужен Что такое карданный вал в автомобиле и для чего он нужен

Все про карданный вал: устройство, диагностика, ремонт

РБК
Что такое гибридный цвет волос и как он помогает маскировать появление седины Что такое гибридный цвет волос и как он помогает маскировать появление седины

Как скрыть серебряные пряди в общем объеме волос?

VOICE
Green Day остаются молодыми: как новый альбом группы возвращает их музыку к панк-року Green Day остаются молодыми: как новый альбом группы возвращает их музыку к панк-року

Как появилась одна из самых популярных панк-рок-групп Green Day

Forbes
Пенсия с 18 лет и два океана: кто и зачем переезжает в Панаму и как там живется Пенсия с 18 лет и два океана: кто и зачем переезжает в Панаму и как там живется

Рассказываем, как россияне осваиваются в Панаме и что их туда привело

Forbes
5 правил, которые помогут вернуться к здоровому режиму питания 5 правил, которые помогут вернуться к здоровому режиму питания

С окончанием каникул самое время вернуться и к нормальному режиму питания

Psychologies
«Росли через асфальт»: как появлялись первые благотворительные фонды в России «Росли через асфальт»: как появлялись первые благотворительные фонды в России

Как на самом деле развивалась благотворительность в стране и как она изменилась

Forbes
Тестостерон оказался ответственен за чувствительность к общей анестезии Тестостерон оказался ответственен за чувствительность к общей анестезии

Чувствительность к общей анестезии модулируется тестостероном

N+1
Открыть в приложении