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
Как воспитывать «обычного» ребенка рядом с вундеркиндом Как воспитывать «обычного» ребенка рядом с вундеркиндом

Проблема воспитания одаренных детей — тема множества дискуссий

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

10 портретов-ребусов эпохи Возрождения

Вокруг света
ТОП-10 самых счастливых стран в мире: новый отчет за 2023 год ТОП-10 самых счастливых стран в мире: новый отчет за 2023 год

Центр Гэллапа оценил, какие страны являются самыми счастливыми в мире

ТехИнсайдер
Цифровая паутина «Черного квадрата» Цифровая паутина «Черного квадрата»

Как манифест Малевича переосмысливают современные художники

Вокруг света
Частое посещение пальмовых плантаций увеличило детскую смертность свинохвостых макаков Частое посещение пальмовых плантаций увеличило детскую смертность свинохвостых макаков

Смертность макак выше, если дети больше времени проводят на пальмовых плантациях

N+1
Между войной и Великой депрессией Между войной и Великой депрессией

Мир после Первой мировой войны продолжал меняться с непривычной людям скоростью

Вокруг света
5 шагов на пути к настоящей любви 5 шагов на пути к настоящей любви

Чтобы впустить любовь в свою жизнь, надо просто быть к ней готовым

Psychologies
Что будет, если надолго отказаться от душа: 7 отвратительных последствий Что будет, если надолго отказаться от душа: 7 отвратительных последствий

Как изменится ваш организм, если долго не принимать душ?

ТехИнсайдер
Полеты в кино и наяву: как снимали драму «Воздух» Полеты в кино и наяву: как снимали драму «Воздух»

Фильм «Воздух»: как снимали воздушные бои и создавали спецэффекты

ТехИнсайдер
В чем феномен Елены Блиновской: большой разбор с психологом В чем феномен Елены Блиновской: большой разбор с психологом

Почему личность Елены Блиновской так сильно привлекает наше внимание?

Psychologies
«Ценнее коровы»: как индийские спортсменки борются за равенство «Ценнее коровы»: как индийские спортсменки борются за равенство

Спортивная школа Altius в Индии борется за изменения в патриархальном обществе

Forbes
Как выявить настоящую психологическую травму: 4 критерия Как выявить настоящую психологическую травму: 4 критерия

Как прожить травмирующие события и превратить их в точку роста? Глава из книги

Psychologies
Как быстро высушить всё белье из стиральной машины: 8 простых способов Как быстро высушить всё белье из стиральной машины: 8 простых способов

Ты постирала много вещей, и теперь у тебя проблема: не в чем выйти из дома?

VOICE
«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
Успеть за 15 минут: какие места на кухне достаточно убрать, чтобы она выглядела чистой Успеть за 15 минут: какие места на кухне достаточно убрать, чтобы она выглядела чистой

Гости прибудут с минуты на минуту? Вот как быстро убрать кухню!

VOICE
Что такое МКПП и как она устроена Что такое МКПП и как она устроена

Все о МКПП (механике): как устроена, как ездить, частые поломки

РБК
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
Как избежать цифровой усталости и выгорания после работы: 5 способов Как избежать цифровой усталости и выгорания после работы: 5 способов

Снизить негативное воздействие экранов компьютеров, телефонов не так уж и сложно

РБК
Семь продуктов, в которых содержится много йода: список Семь продуктов, в которых содержится много йода: список

Какие продукты надо есть, чтобы держать йод в организме в норме

РБК
Кащей из «Слова пацана» грозит «уничтожить» звезд Голливуда: что стоит за дерзкими высказываниями актера Кащей из «Слова пацана» грозит «уничтожить» звезд Голливуда: что стоит за дерзкими высказываниями актера

Что скандальное поведение может говорить о Никите Кологривом?

Psychologies
Воры времени: как вести себя с людьми, которые могут разговаривать часами напролет Воры времени: как вести себя с людьми, которые могут разговаривать часами напролет

Как отстоять границы в общении с ворами времени?

Psychologies
Феномен Анатолия Кашпировского: почему люди верили советскому «целителю» Феномен Анатолия Кашпировского: почему люди верили советскому «целителю»

Как и почему «самая читающая в мире страна» поверила в шарлатанство гипнотизера?

ТехИнсайдер
Он не признает ребенка Он не признает ребенка

Как быть, если ты беременна или родила, а он не хочет признавать отцовство

Лиза
Любовь и шизофрения: 2 истории непростых отношений Любовь и шизофрения: 2 истории непростых отношений

Как наладить жизнь в семье, где есть родственник с диагнозом «шизофрения»?

Psychologies
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
Как я пережила отопительный коллапс в Климовске: личная история и советы эксперта Как я пережила отопительный коллапс в Климовске: личная история и советы эксперта

Как себя вести, если события в жизни заставляют чувствовать себя жертвой?

Psychologies
Ударить подушку, обнять питомца, облиться водой: 22 способа справиться с гневом Ударить подушку, обнять питомца, облиться водой: 22 способа справиться с гневом

Как просто, но эффективно бороться с гневом

Inc.
Лайфхаки для хозяйки Лайфхаки для хозяйки

Как быстро и легко все отмыть, отчистить, отстирать и приготовить

Лиза
Сумчатые муравьеды перегрелись после десяти минут охоты на термитов в жару Сумчатые муравьеды перегрелись после десяти минут охоты на термитов в жару

Намбаты уязвимы перед глобальным потеплением

N+1
Открыть в приложении