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

К чему может привести изменение магнитных полюсов Земли? К чему может привести изменение магнитных полюсов Земли?

Ученые подсчитали, что вот-вот может произойти новый сдвиг магнитных полюсов

Зеркало Мира
Местечковая застава: почему не получилось заселить Приамурье евреями Местечковая застава: почему не получилось заселить Приамурье евреями

Почему евреев в СССР переселяли на Дальний Восток и что из этого вышло?

Forbes
Рынку ГКО — 30 лет Рынку ГКО — 30 лет

Как внутренний долг менял российскую финансовую систему

Деньги
Индийская космическая программа Индийская космическая программа

Планы, которые строит Индийская организация космических исследований ISRO

Наука и техника
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
Почему возле каждого барбершопа висят трехцветные столбики: история Barber’s pole Почему возле каждого барбершопа висят трехцветные столбики: история Barber’s pole

Это не обычная декорация, а символ парикмахерских, появившийся в средние века

ТехИнсайдер
Отнять и отомстить: как бывшие супруги спорят из-за детей и зачем нужны медиаторы Отнять и отомстить: как бывшие супруги спорят из-за детей и зачем нужны медиаторы

Как уберечь ребенка от тяжелых судебных процедур при разводе?

Forbes
Дуб курчавенький и кокос. Как делают японский виски Дуб курчавенький и кокос. Как делают японский виски

Чем японский виски отличается от шотландского и зачем его пьют с горячей водой

СНОБ
Каждая личинка — индивидуальность Каждая личинка — индивидуальность

Эти небольшие червячки красного цвета — объект пристального внимания биологов

Наука и жизнь
В каких продуктах содержится цинк и с чем он усваивается В каких продуктах содержится цинк и с чем он усваивается

В каких продуктах больше всего цинка и что мешает его усвоению?

РБК
«Джеймс Уэбб» рассмотрел «кошачий хвост» обломочного диска вокруг Беты Живописца «Джеймс Уэбб» рассмотрел «кошачий хвост» обломочного диска вокруг Беты Живописца

«Джеймс Уэбб» рассмотрел наклонный вторичный обломочный диск у Бета Живописца

N+1
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
Жизнь без любимого: правда ли, что романтическая любовь умерла, а моногамия больше не в моде? Разбираемся с экспертами Жизнь без любимого: правда ли, что романтическая любовь умерла, а моногамия больше не в моде? Разбираемся с экспертами

Действительно ли любовь умерла и если да, то что пришло ей на смену

Правила жизни
Герой прорыва Герой прорыва

Одним из главных героев Войны Судного дня стал израильский генерал Ариэль Шарон

Дилетант
«Лучший день в моей жизни наступил в тюрьме»: что мы узнали из новой документалки о Джипси Роуз Бланшар «Лучший день в моей жизни наступил в тюрьме»: что мы узнали из новой документалки о Джипси Роуз Бланшар

Стоит ли внимания документальный фильм «Тюремные признания Джипси Роуз Бланшар»?

Правила жизни
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
Ностальгия по 1990-м: чем интересна редкая «одиннадцатая» «Волга» Ностальгия по 1990-м: чем интересна редкая «одиннадцатая» «Волга»

ГАЗ-3111 — редкая «Волга» со слабыми ездовыми качествами

ТехИнсайдер
9 шагов, которые помогут справиться с одиночеством после разрыва отношений 9 шагов, которые помогут справиться с одиночеством после разрыва отношений

Какие действия помогают обрести психологическую стабильность после расставания

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
Нужно ли мыть рис перед приготовлением: вот что об этом говорит наука Нужно ли мыть рис перед приготовлением: вот что об этом говорит наука

С точки зрения науки эффекты мытья риса не такие, какими мы их себе представляем

VOICE
Москвичи остались дома: как модные магазины проиграли битву с Ozon и Wildberries Москвичи остались дома: как модные магазины проиграли битву с Ozon и Wildberries

Москвичи по итогам 2023 года стали реже посещать торговые центры

Forbes
Как работает проекционный дисплей – и 3 вещи, которые вы о нем не знали Как работает проекционный дисплей – и 3 вещи, которые вы о нем не знали

Какой проекционный дисплей выбрать и нужна ли вам вообще эта опция?

ТехИнсайдер
Планетологи впервые нашли пещеры на комете Планетологи впервые нашли пещеры на комете

Планетологи впервые однозначно обнаружили пещеры на ядре кометы

N+1
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
Интересный факт! Вот почему вы не найдете в магазинах индюшиные яйца Интересный факт! Вот почему вы не найдете в магазинах индюшиные яйца

Почему в магазинах нет индюшиных яиц и почему их продажа нецелесообразна

ТехИнсайдер
Красные линии Красного моря Красные линии Красного моря

Зачем хуситы обрушили мировую торговлю и как на это смотрит арабский мир

Монокль
«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
Какой пробег подержанного автомобиля можно считать приемлемым? Какой пробег подержанного автомобиля можно считать приемлемым?

Сколько тысяч на одометре можно считать приемлемыми? Семьдесят это много?

4x4 Club
3 верных признака фальшивой улыбки 3 верных признака фальшивой улыбки

Может ли быть улыбка неискренней и, если да, как это понять?

Psychologies
Реальный факт или ход маркетологов: действительно ли запеченные чипсы полезнее жареных? Реальный факт или ход маркетологов: действительно ли запеченные чипсы полезнее жареных?

Отличаются ли чем-то запеченные чипсы от жареных?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении