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

Антиматерия, антивещество, античастицы… Антиматерия, антивещество, античастицы…

Структура антивещества должна быть идентична структуре обычного вещества

Зеркало Мира
Плюсы и минусы оппозитных двигателей Плюсы и минусы оппозитных двигателей

Что такое оппозитные двигатели и почему их до сих пор используют в Subaru?

4x4 Club
Оттенки неба Оттенки неба

Существует ли преломление воздуха? Откуда ночью синева и даже желтые оттенки?

Знание – сила
«Темная психология»: как нами манипулируют, используя «умные» термины «Темная психология»: как нами манипулируют, используя «умные» термины

Каким образом психологические термины превращаются в способ насилия над другими

Psychologies
О чем рассказали древние речные русла? О чем рассказали древние речные русла?

Как выглядела наша планета 14–18 тыс. лет назад

Наука и техника
Первая жена Владимира Высоцкого: «Таким его знала только я!» Первая жена Владимира Высоцкого: «Таким его знала только я!»

Он со мной! Всегда рядом. Потому что это моя радость, моя беда

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

Книги, которые чутко отражают уникальную зимнюю атмосферу

Maxim
«Сама виновата?»: о чем рассказывает сериал, снятый по истории Маргариты Грачевой «Сама виновата?»: о чем рассказывает сериал, снятый по истории Маргариты Грачевой

Почему нужно постоянно напоминать о недопустимости виктимблейминга?

Psychologies
Остров фортов Остров фортов

После пяти лет в Кронштадте команда «Острова фортов» выходит в режим фортиссимо

Собака.ru
Сказать и не обидеть: 4 важные темы для разговора с партнером о сексе Сказать и не обидеть: 4 важные темы для разговора с партнером о сексе

Если не знаете, как начать разговор о сексе с партнером, используйте эти 4 темы

Psychologies
Без труда Без труда

Шесть убедительных аргументов, доказывающих, что лень – это прекрасно

Лиза
Развод, университет, справедливость: о чем мечтают героини иранского кино Развод, университет, справедливость: о чем мечтают героини иранского кино

Остросоциальные фильмы Ирана, которые дают голос самым разным героиням

Forbes
Персональный «врач» у вас в кармане Персональный «врач» у вас в кармане

Новые портативные приборы помогут врачам выявлять скрытые патологии

Монокль
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
«Лучше бы не знала» «Лучше бы не знала»

Истории людей, которым стали случайно известны чужие тайны

Лиза
Почему посадка на Луну сегодня сложнее, чем в прошлом Почему посадка на Луну сегодня сложнее, чем в прошлом

Добраться до поверхности Луны все еще остается далеко не простым делом!

ТехИнсайдер
Как правильно ссориться и мириться с мужчиной: 7 важных нюансов Как правильно ссориться и мириться с мужчиной: 7 важных нюансов

В чем главный секрет долгих и крепких взаимоотношений между мужчиной и женщиной?

Psychologies
Александр Куприн: «Надо любить жизнь, но надо и покоряться ей» Александр Куприн: «Надо любить жизнь, но надо и покоряться ей»

Почему писатель Александр Куприн эмигрировал и почему вернулся?

Караван историй
«Айлин»: ретро-триллер о нереализованных амбициях с Энн Хэтэуэй и Томасин Маккензи «Айлин»: ретро-триллер о нереализованных амбициях с Энн Хэтэуэй и Томасин Маккензи

Почему «Айлин» нельзя назвать успешной экранизацией?

Forbes
Новые рубежи российского агроэкспорта Новые рубежи российского агроэкспорта

Стоимостной объем отгруженного за рубеж продовольствия превысит $45 млрд

Агроинвестор
Что такое AGM аккумуляторы и как их правильно заряжать Что такое AGM аккумуляторы и как их правильно заряжать

Все о AGM аккумуляторах: отличия, как заряжать, плюсы и минусы

РБК
10 фильмов, которые должен посмотреть каждый, кто увлекается психологией 10 фильмов, которые должен посмотреть каждый, кто увлекается психологией

10 кинокартин, которые важны для любителей психологии

Psychologies
От заявления до свидетельства: все, что нужно знать о процедуре развода От заявления до свидетельства: все, что нужно знать о процедуре развода

Как расторгнуть брак «своими силами»?

Forbes
«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
Тихоход королевы Тихоход королевы

«Иные»: супергерои в Ленинграде рубежа 1930–‍1940-‍х

Weekend
«Оголяешь грудь — и все сходят с ума»: почему грудное вскармливание так злит людей «Оголяешь грудь — и все сходят с ума»: почему грудное вскармливание так злит людей

В соцсетях вновь подняли тему кормления грудью в общественных местах

Psychologies
Кто виноват? Евреи! Кто виноват? Евреи!

Студенческие забастовки стали одним из характерных явлений на сломе XIX–XX веков

Дилетант
Слышали о проблемах нейродивергентов? Эксперт рассказал о страхе быть отвергнутым! Слышали о проблемах нейродивергентов? Эксперт рассказал о страхе быть отвергнутым!

Почему нейродивергентные личности подвергаются неоправданному уровню критики

ТехИнсайдер
«На свое открытие я потратила пять минут». Как историк Марина Сорокина раскрыла личность автора «Романа с кокаином» «На свое открытие я потратила пять минут». Как историк Марина Сорокина раскрыла личность автора «Романа с кокаином»

«Роман с кокаином»: как роман стал сенсацией за рубежом и кто его написал?

СНОБ
Любовь по правилам: как эволюционировал жанр романтических комедий Любовь по правилам: как эволюционировал жанр романтических комедий

Ключевые этапы эволюции жанра американских ромкомов

Forbes
Открыть в приложении