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

Ядерная энергетика. От истоков к перспективам Ядерная энергетика. От истоков к перспективам

Прошлое, настоящее и будущее ядерной энергетики

Наука и техника
Живые игрушки. Часть вторая Живые игрушки. Часть вторая

Что делать родителям, если ребенок угрожает самоубийством

СНОБ
Помпеи — сундук с сокровищами, который никогда не перестанет удивлять Помпеи — сундук с сокровищами, который никогда не перестанет удивлять

В Инсуле 10 был обнаружен триклиний, украшенный невероятной красоты фресками

Наука
Директор-основатель Cosmoscow Маргарита Пушкина: Мы должны верить в силу таланта современных российских художников Директор-основатель Cosmoscow Маргарита Пушкина: Мы должны верить в силу таланта современных российских художников

В чем секрет популярности современного африканского искусства?

СНОБ
Стратегия вместо стиля Стратегия вместо стиля

Притцкеровскую премию 2025 года получил Лю Цзякунь

Weekend
Нас больше не сломаешь! Нас больше не сломаешь!

Остеопороз: проверь, находишься ли ты в группе риска

Лиза
Оценка проектов развития территорий | Assessing Territorial Development Projects Оценка проектов развития территорий | Assessing Territorial Development Projects

Кейс Фонда целевого капитала «Наш Норильск»

Позитивные изменения
На 5000-летней керамике нашли остатки растительной пищи На 5000-летней керамике нашли остатки растительной пищи

Археологи исследовали 21 фрагмент керамической посуды

N+1
Как поднять настроение: 11 способов, советы психолога Как поднять настроение: 11 способов, советы психолога

Как быстро и надолго поднять себе настроение, а какие способы нерабочие?

РБК
Я — сноб: актриса Елена Подкаминская Я — сноб: актриса Елена Подкаминская

Актриса Елена Подкаминская — о новых проектах и «блеске чешуей» в профессии

СНОБ
Из «сбитого летчика» в новаторы: как Диана фон Фюрстенберг вернулась в моду Из «сбитого летчика» в новаторы: как Диана фон Фюрстенберг вернулась в моду

Глава из автобиографии фон Фюрстенберг «Женщина, которой я хотела стать»

Forbes
Авантюрист и детектив: как директор Русского музея покупал запрещенных художников Авантюрист и детектив: как директор Русского музея покупал запрещенных художников

Глава из книги «Правильной дорогой в обход. Василий Пушкарев»

Forbes
Можно ли мыть стекло и хрусталь в посудомоечной машине: неожиданный ответ на волнующий вопрос Можно ли мыть стекло и хрусталь в посудомоечной машине: неожиданный ответ на волнующий вопрос

На самом деле стеклянную и хрустальную посуду можно загружать в посудомойку!

ТехИнсайдер
«Хорошая сестра»: почему отношения между женщинами в семье могут быть такими сложными «Хорошая сестра»: почему отношения между женщинами в семье могут быть такими сложными

Отрывок из романа Салли Хэпвортс «Хорошая сестра» о сестрах-близнецах

Forbes
Ирландский фрик, бандит и Джокер: кто такой Барри Кеоган и какие фильмы с ним смотреть Ирландский фрик, бандит и Джокер: кто такой Барри Кеоган и какие фильмы с ним смотреть

Почему за Барри Кеоганом стоит следить и какие фильмы с его участием посмотреть

Правила жизни
Это вредит здоровью! Вода в бутылках содержит до 370 тыс частиц нанопластика Это вредит здоровью! Вода в бутылках содержит до 370 тыс частиц нанопластика

Пластик из воды в бутылках настолько мал, что может попасть в кровоток человека

ТехИнсайдер
Японцы создали биогибридный двуногий шагоход на основе клеток крысиных мышц Японцы создали биогибридный двуногий шагоход на основе клеток крысиных мышц

Японские биоинженеры разработали миниатюрного двуногого шагающего робота

N+1
Интересный факт! Вот почему прогресс не сделал людей счастливее: мнение эксперта Интересный факт! Вот почему прогресс не сделал людей счастливее: мнение эксперта

Почему, несмотря на позитивные изменения в мире, люди чувствуют себя подавленно?

ТехИнсайдер
4 причины чаще заниматься сексом 4 причины чаще заниматься сексом

Почему для здоровья важно регулярно заниматься сексом?

Psychologies
От юбок из занавески до гигантских сумок на улицах Парижа: что стоит знать о дизайнере Симоне Порте Жакмюсе От юбок из занавески до гигантских сумок на улицах Парижа: что стоит знать о дизайнере Симоне Порте Жакмюсе

Начавший с самодельных вещей, теперь он заправляет самым почитаемым брендом

Правила жизни
Неприкосновенный запас: зачем Путин запретил арестовывать счета иностранцев в России Неприкосновенный запас: зачем Путин запретил арестовывать счета иностранцев в России

Запрет на взыскание со счетов нерезидентов типа «С» и «И». К чему такая спешка?

Forbes
Правила этикета: почему мужчины никогда не должны застегивать пиджак на нижнюю пуговицу Правила этикета: почему мужчины никогда не должны застегивать пиджак на нижнюю пуговицу

Как зароилось правило, что мужчины не должны застегивать нижнюю пуговицу пиджака

ТехИнсайдер
«В постели с абьюзером»: глава из книги и рецензия «В постели с абьюзером»: глава из книги и рецензия

«В постели с абьюзером» — «маст-рид» для тех, кто сталкивался с таким лично

Psychologies
«Электрическое полотенце»: как появилась сушилка для рук «Электрическое полотенце»: как появилась сушилка для рук

Даже у такой незамысловатой технологии, как сушилка для рук, есть своя история

ТехИнсайдер
«Мне хотелось не видеть его совсем»: история одной школьной травли глазами буллера «Мне хотелось не видеть его совсем»: история одной школьной травли глазами буллера

Почему буллеры не могут остановиться? Ищем ответ в рассказе «По парте»

Psychologies
Замечен из-за станка Замечен из-за станка

В отечественном машиностроении разворачивается мощный рост производства

Монокль
Долететь до горизонта Долететь до горизонта

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

Y Magazine
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
Искусственное мясо вырастили в среде без факторов роста Искусственное мясо вырастили в среде без факторов роста

Стволовые клетки мышц быка можно выращивать в среде без факторов роста

N+1
Секреты бальзамирования: как ученым удалось сохранить тело Ленина на целый век Секреты бальзамирования: как ученым удалось сохранить тело Ленина на целый век

Бальзамирование тела Ленина — величайший эксперимент в анатомии и биохимии

ТехИнсайдер
Открыть в приложении