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

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
Садат и Асад Садат и Асад

Война Судного дня планировалась властями Сирии и Египта как реванш

Дилетант
Аква инкогнита Аква инкогнита

Как вода нарушает правила жидкостей

Вокруг света
Каждая личинка — индивидуальность Каждая личинка — индивидуальность

Эти небольшие червячки красного цвета — объект пристального внимания биологов

Наука и жизнь
Система Юпитера: есть ли жизнь в подледном океане Европы? Система Юпитера: есть ли жизнь в подледном океане Европы?

Почему спутник Юпитера Европа — перспективный объект исследования?

Наука и техника
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
«Крики усиливают наслаждение?»: обязательно ли стонать во время секса «Крики усиливают наслаждение?»: обязательно ли стонать во время секса

Неужели нам приходится издавать крики, чтобы достичь вершин удовольствия?

Psychologies
Влюбиться в оппу и сделать эгье: разбираемся в корейских терминах и традициях Влюбиться в оппу и сделать эгье: разбираемся в корейских терминах и традициях

Какие культурные обычаи Южной Кореи могут вас удивить?

Psychologies
Сергей Горшков: «Снимать дикую природу за деньги не получится» Сергей Горшков: «Снимать дикую природу за деньги не получится»

«Именно камчатские медведи разожгли во мне искру страсти к съемке дикой природы»

Y Magazine
Нужно ли в квартире ставить розетки с заземлением? Нужно ли в квартире ставить розетки с заземлением?

Можно ли пользоваться по старинке розетками без заземления?

CHIP
Хищное чудо из Ориноко Хищное чудо из Ориноко

Необычная экзотическая внешность и любовь аквариумистов – черепаха мата-мата

Знание – сила
Почему ваша собака все грызет и нужно ли ей это запрещать: мнение кинологов Почему ваша собака все грызет и нужно ли ей это запрещать: мнение кинологов

Скука и гигиена: для чего собаки грызут вещи?

Psychologies
Блумерсы, Коко Шанель и «Работница»: как и когда женщины стали носить брюки Блумерсы, Коко Шанель и «Работница»: как и когда женщины стали носить брюки

Как и когда у представительниц женского пола появилась возможность носить брюки

ТехИнсайдер
10 фактов об Эдгаре Алане По 10 фактов об Эдгаре Алане По

Самые необычные факты из жизни мистика Эдгара Алана По

Maxim
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
«Природа советской власти: Экологическая история Арктики» «Природа советской власти: Экологическая история Арктики»

Как строились ГЭС на Кольском полуострове

N+1
Спорт вне политики: 10 фильмов, доказывающих обратное Спорт вне политики: 10 фильмов, доказывающих обратное

Фильмы, в которых политика влияет на спорт, спорт — на политику

Forbes
Месть матери: громкое дело Марианне Бахмайер, отомстившей убийце своего ребенка прямо в зале суда Месть матери: громкое дело Марианне Бахмайер, отомстившей убийце своего ребенка прямо в зале суда

Марианне Бахмайер застрелила в прямо в зале суда соседа, и это была месть

VOICE
Диета при панкреатите: правила, меню, список продуктов Диета при панкреатите: правила, меню, список продуктов

Какой должна быть диета при панкреатите и холецистите?

VOICE
Русские суперфуды: уникальные традиционные продукты, о пользе которых мы забыли Русские суперфуды: уникальные традиционные продукты, о пользе которых мы забыли

Совершенно потрясающие и полезные для здоровья продукты из России

VOICE
Кто еще в опасности? Вот как цифровые медиа влияют на тревогу у подростков Кто еще в опасности? Вот как цифровые медиа влияют на тревогу у подростков

Почему использование цифровых медиа связано с симптомами тревоги?

ТехИнсайдер
Неожиданные лайфхаки для дома с выдохшимся вином: используем то, что пить уже нельзя Неожиданные лайфхаки для дома с выдохшимся вином: используем то, что пить уже нельзя

Как использовать остатки вина с пользой для дома?

ТехИнсайдер
Все Пресли только о любви Все Пресли только о любви

«Присцилла: Элвис и я»: София Коппола экранизирует мемуары Присциллы Пресли

Weekend
Юки-онна: как героиня японской мифологии вдохновляет создателей аниме и покемонов Юки-онна: как героиня японской мифологии вдохновляет создателей аниме и покемонов

Почему японская Снежная королева не подчиняется патриархальным традициям?

Forbes
Взгляд из прошлого: как Forbes описывал революцию, которую устроили Фил Найт и Nike Взгляд из прошлого: как Forbes описывал революцию, которую устроили Фил Найт и Nike

Как воспринимались первые успехи создателей Nike четыре десятилетия назад

Forbes
Установка соединения Установка соединения

Зачем сращивать мозг с компьютером?

Вокруг света
Вы поразитесь! Как в Китае снесли город-крепость Коулун: фото и история Вы поразитесь! Как в Китае снесли город-крепость Коулун: фото и история

«Город тьмы», окруженный стеной, был практически неуправляемым

ТехИнсайдер
Грибы начали синтезировать псилоцибин во время вымирания динозавров Грибы начали синтезировать псилоцибин во время вымирания динозавров

Биологи построили филогенетическое дерево рода Psilocybe

N+1
Покупка пятого поколения Subaru Outback (2014-2019) Покупка пятого поколения Subaru Outback (2014-2019)

На что обратить внимание, покупая Subaru Outback (2014-2019)?

4x4 Club
7 главных ошибок при хранении продуктов в морозильной камере: их допускает каждый второй 7 главных ошибок при хранении продуктов в морозильной камере: их допускает каждый второй

Как хранить замороженные овощи и мясо, чтобы они не испортились?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении