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
Походка и психосоматика: как диагностировать болезни по типу шагов Походка и психосоматика: как диагностировать болезни по типу шагов

Когда мы чувствуем себя хорошо, мы естественным образом идем прямо. А если нет?

Psychologies
Азбучные неистины Азбучные неистины

Перечислим несколько «азбучных истин» из учебников, опровергнутых временем

Вокруг света
Как работает уникальная защита днища Tesla: деталь, которая удивляет многих Как работает уникальная защита днища Tesla: деталь, которая удивляет многих

Что самое удивительное в машинах Tesla, о чем никто не знает?

ТехИнсайдер
Мы — дети голубой галактики Мы — дети голубой галактики

Ольга Сильченко: галактиками я занимаюсь всю жизнь, начиная с третьего курса

Наука и жизнь
Тайна одной профессии. Кто такие заклинатели червей и чем они напоминают охотников на вампиров Тайна одной профессии. Кто такие заклинатели червей и чем они напоминают охотников на вампиров

Глава из книги-расследования о природе поведения разных живых существ

СНОБ
Duster и Qashqai попали в список самых надежных недорогих авто. Все плюсы Duster и Qashqai попали в список самых надежных недорогих авто. Все плюсы

Эксперты составили рейтинг одних из самых лучших доступных кроссоверов

РБК
Как женщине поверить в себя и начать свое дело? 7 мыслей для вдохновения Как женщине поверить в себя и начать свое дело? 7 мыслей для вдохновения

Как женщине справиться с неуверенностью в себе в начале карьерного пути?

Psychologies
От Оруэлла до «Мастера и Маргариты»: 7 книг, которые запрещали в СССР От Оруэлла до «Мастера и Маргариты»: 7 книг, которые запрещали в СССР

Запрещенные книги из СССР, которые заслуженно стали классикой

Правила жизни
Полина и Эюб Полина и Эюб

Полина Рафеева и Эюб Фараджев — молодые артисты Театра имени Вахтангова

OK!
«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
Станьте лучшей версией себя! Как улучшить интуицию, согласно науке Станьте лучшей версией себя! Как улучшить интуицию, согласно науке

Интуицию можно "отточить" путем настройки или осознания сигналов вокруг

ТехИнсайдер
Ученые создали чрезвычайно многообещающее средство для похудения на дрожжах Ученые создали чрезвычайно многообещающее средство для похудения на дрожжах

Ядовитая виноградная лоза может стать мощным средством против ожирения

ТехИнсайдер
Турне за океан Турне за океан

Что же это за яхта, которую британская верфь не стала показывать в Каннах?

Y Magazine
Искусственный интеллект для физики белка Искусственный интеллект для физики белка

Что искусственный интеллект AlphaFold «знает» о физике белка?

Наука и жизнь
Дело доктора Франкенштейна Дело доктора Франкенштейна

Реально ли создать идеального человека, а не монстра?

Вокруг света
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
В Венгрии нашли пять пострадавших от туберкулеза сарматов В Венгрии нашли пять пострадавших от туберкулеза сарматов

Палеопатологи исследовали останки людей из сарматских памятников,

N+1
«С какой целью мы сюда приехали»: как в СССР преследовали иностранных коммунистов «С какой целью мы сюда приехали»: как в СССР преследовали иностранных коммунистов

Как складывались судьбы иностранцев, которые приезжали в СССР строить коммунизм?

Forbes
5 армянских модных марок, за которыми стоит следить 5 армянских модных марок, за которыми стоит следить

Рассказываем о пяти уникальных дизайнерах маленькой горной страны

Правила жизни
Кремлевский паризьен Кремлевский паризьен

Светлый интерьер во французском стиле, дополненный местоположением квартиры

SALON-Interior
История одной вещи: игральные карты, которые запрещали, монополизировали и превращали в искусство История одной вещи: игральные карты, которые запрещали, монополизировали и превращали в искусство

Карты — глубоко пустивший корни элемент культурного кода

Правила жизни
Чувствую холод. Криотерапия: какие болезни можно вылечить холодом Чувствую холод. Криотерапия: какие болезни можно вылечить холодом

Холодом можно и лечить – для этого существует криотерапия

Лиза
Ненастоящий полковник: как Николай Павленко создал фиктивную воинскую часть и разбогател на аферах Ненастоящий полковник: как Николай Павленко создал фиктивную воинскую часть и разбогател на аферах

Николай Павленко — советский аферист, который водил за нос власти12 лет

ТехИнсайдер
Как работает умный дом и чем он может быть полезен Как работает умный дом и чем он может быть полезен

Устройств для умного дома становится все больше, но как работает эта система?

CHIP
Тайная жизнь манекенов Тайная жизнь манекенов

Манекены в интерьерных и дизайнерских решениях — бизнес семьи Густавсон

Монокль
Почему мы всегда спим на определенной стороне кровати: догадки ученых Почему мы всегда спим на определенной стороне кровати: догадки ученых

Как мы выбираем любимую сторону кровати?

ТехИнсайдер
«Не добегаешь 50 метров — штраф 500 долларов»: как выглядят самые жесткие тренировки «Не добегаешь 50 метров — штраф 500 долларов»: как выглядят самые жесткие тренировки

Чаще всего эти тренировки сравнивают с армейской подготовкой

Maxim
Есть ли личная жизнь после рождения ребенка: история от первого лица Есть ли личная жизнь после рождения ребенка: история от первого лица

Как пережить первые месяцы после рождения ребенка, когда привычный мир рушится

Psychologies
Ученые развеяли мифы о похмелье: 5 главных фактов Ученые развеяли мифы о похмелье: 5 главных фактов

Как избежать похмелья?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении