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

Почитатели стихий Почитатели стихий

Как «лишний» первоэлемент меняет весь мир

Вокруг света
Для достижения высот нет никаких барьеров: история слепого альпиниста, покорившего Эверест Для достижения высот нет никаких барьеров: история слепого альпиниста, покорившего Эверест

Эрик Вейенмайер — живой пример того, что для человека нет ничего невозможного

ТехИнсайдер
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
Пределы геометрической проходимости и правильное использование колёс Пределы геометрической проходимости и правильное использование колёс

Как заметно увеличить проходимость внедорожника, в полной мере используя шины

4x4 Club
Римские скрепы Римские скрепы

Через 12 лет после гибели Клеопатры Октавиан Август занялся семейными ценностями

Дилетант
Приключения Робота в мире животных Приключения Робота в мире животных

«Мечты Робота»: веселая и печальная история о борьбе с одиночеством

Weekend
Больно с детства. Что с этим делать сейчас? Больно с детства. Что с этим делать сейчас?

Что делать, если эмоциональный взрыв или конфликт случились в раннем детстве?

Psychologies
Дерматиломания: как угомонить руки Дерматиломания: как угомонить руки

Почему некоторые люди расчесывают и повреждают кожу, как справиться с проблемой?

Psychologies
«Крестоносцы: Полная история» «Крестоносцы: Полная история»

Почему Антиохия оказалась не готова к осаде в 1097 году

N+1
Новый тренд: как короткая стрижка вновь стала популярной у женщин Новый тренд: как короткая стрижка вновь стала популярной у женщин

Почему на смену длинным волосам у женщин вновь приходит короткая стрижка

Psychologies
Автомобильное завтра: 5 самых безумных технологических трендов, увидевших свет в 2023 году Автомобильное завтра: 5 самых безумных технологических трендов, увидевших свет в 2023 году

Кресла с вибратором и грузовики с руками: безумные автомобильные тренды 2023

ТехИнсайдер
Если не хочешь умереть, не трогай треугольник смерти, который убил Александра Скрябина! Если не хочешь умереть, не трогай треугольник смерти, который убил Александра Скрябина!

Как можно умереть от выдавливания прыщей на лице

ТехИнсайдер
Развитие эмбриона человека зависит от вирусной инфекцией возрастом 500 миллионов лет Развитие эмбриона человека зависит от вирусной инфекцией возрастом 500 миллионов лет

Почему без вирусов человека и вовсе не было бы?

ТехИнсайдер
Как стать счастливым: 12 простых способов и 7 действенных техник Как стать счастливым: 12 простых способов и 7 действенных техник

У каждого свой путь к счастью, но есть общие методики, эффективные для каждого

РБК
1,75 миллиарда лет назад фотосинтез уже был на Земле 1,75 миллиарда лет назад фотосинтез уже был на Земле

Фотосинтез уже был на Земле 1,75 миллиарда лет назад

ТехИнсайдер
Разборный или неразборный бак в стиральных машинах: какой лучше? Разборный или неразборный бак в стиральных машинах: какой лучше?

Так какой бак для стиральной машины лучше, разборный или неразборный?

CHIP
Ваш организм не скажет вам «спасибо»: топ самых вредных продуктов в мире, которые давно пора отправить в мусор Ваш организм не скажет вам «спасибо»: топ самых вредных продуктов в мире, которые давно пора отправить в мусор

Продукты, которые в миг загубят ваше здоровье

ТехИнсайдер
Мршавко Штапич: «Устойчивое развитие». Отрывок из второго романа автора «Плейлиста волонтера» Мршавко Штапич: «Устойчивое развитие». Отрывок из второго романа автора «Плейлиста волонтера»

Отрывок из книги «Устойчивое развитие», вышедшей в издательстве «Городец»

СНОБ
Полина и Эюб Полина и Эюб

Полина Рафеева и Эюб Фараджев — молодые артисты Театра имени Вахтангова

OK!
Когда менять смартфон? Пять признаков, что нужно идти в магазин за новым Когда менять смартфон? Пять признаков, что нужно идти в магазин за новым

Как понять, что пришло время обновить гаджет

РБК
5 лайфхаков с сухим шампунем, которые точно вам пригодятся — он способен на многое! 5 лайфхаков с сухим шампунем, которые точно вам пригодятся — он способен на многое!

Сухой шампунь можно использовать и в быту!

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
Кого боялся Пабло Эскобар: история легендарной наркобаронессы в сериале «Грисельда» Кого боялся Пабло Эскобар: история легендарной наркобаронессы в сериале «Грисельда»

«Грисельда»: увлекательный сериал о женщине, создавшей свою наркоимперию

Forbes
Никита Благово Никита Благово

Директор музея истории школы Карла Мая был принят в экс-гимназию в 1945-м

Собака.ru
Что такое контрактный двигатель и нужно ли оформлять замену в ГИБДД Что такое контрактный двигатель и нужно ли оформлять замену в ГИБДД

Все о контрактном двигателе: плюсы, минусы, как оформить

РБК
Замещающая терапия: что вывело рынок корпоративных бондов на максимум Замещающая терапия: что вывело рынок корпоративных бондов на максимум

Частные инвесторы значительно увеличили вложения в корпоративные облигации

Forbes
Правда ли, что вариатор менее надежен, чем автомат: простой вопрос и неочевидный ответ Правда ли, что вариатор менее надежен, чем автомат: простой вопрос и неочевидный ответ

Какие проблемы у вариаторов все же существуют?

ТехИнсайдер
«Сложная болезнь»: как психотерапевты помогают алкоголикам — 4 ключевых шага «Сложная болезнь»: как психотерапевты помогают алкоголикам — 4 ключевых шага

Из каких этапов состоит работа над алкоголизмом вместе с психотерапевтом?

Psychologies
Взлет и падение Микки-Мауса Взлет и падение Микки-Мауса

Краткая биография главного диснеевского героя

Weekend
3 самые странные и необычные профессии на железной дороге: спорим, вы засмеетесь 3 самые странные и необычные профессии на железной дороге: спорим, вы засмеетесь

Нужно ли учиться, чтобы стать заталкивателем пассажиров?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении