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

Миллион цветных деталей Миллион цветных деталей

Весь мир играет в конструкторы «Лего» семьдесят лет и не наигрался до сих пор

Вокруг света
Создан ракетный двигатель, который сжигает себя как топливо Создан ракетный двигатель, который сжигает себя как топливо

Инженеры построили и запустили первый самосжигающий ракетный двигатель

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
Без глютена Без глютена

Мифы о безглютеновой диете, которые давно пора развеять

Лиза
Зачем мы отправляем друг другу откровенные фото Зачем мы отправляем друг другу откровенные фото

Что побуждает заниматься этим женщин и какие мотивы у мужчин?

Psychologies
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
Все течет, все меняется Все течет, все меняется

Плавучие школы и больницы, плантации суперфудов – как живут в Амазонии

Вокруг света
О пользе секса и вреде (некоторых) гормонов: отрывок из книги «Все о груди» онколога Владимира Ивашкова О пользе секса и вреде (некоторых) гормонов: отрывок из книги «Все о груди» онколога Владимира Ивашкова

Как на молочную железу влияют секс, спорт и гормональные препараты?

Правила жизни
«Месье Спейд»: стильный сериал с Клайвом Оуэном в роли культового детектива «Месье Спейд»: стильный сериал с Клайвом Оуэном в роли культового детектива

«Месье Спейд»: по-хорошему старомодное кино в формате сериала

Forbes
Внутренний покой: как сохранять равновесие дома, на работе и в дороге Внутренний покой: как сохранять равновесие дома, на работе и в дороге

Что может сделать каждый, кто хочет улучшить свое состояние?

Psychologies
Простой ответ эксперта! Вот почему мышцы легче наращивать зимой Простой ответ эксперта! Вот почему мышцы легче наращивать зимой

Если ваша цель — большая фигура, то наращивать мышцы стоит зимой

ТехИнсайдер
Поразительный факт! Кошки тоже могут ревновать: вот как распознать это Поразительный факт! Кошки тоже могут ревновать: вот как распознать это

Непредсказуемое кошачье поведение одновременно завораживает и озадачивает

ТехИнсайдер
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
То самое чувство моря То самое чувство моря

Элегантная яхта с корпусом из стали и надстройкой из легкого сплава

Y Magazine
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
Археологи нашли «Небесный календарь»: им пользовались в Китае 2000 лет назад! Археологи нашли «Небесный календарь»: им пользовались в Китае 2000 лет назад!

Археологи в Китае раскопали загадочный набор прямоугольных деревянных пластин

ТехИнсайдер
Как быстро высушить всё белье из стиральной машины: 8 простых способов Как быстро высушить всё белье из стиральной машины: 8 простых способов

Ты постирала много вещей, и теперь у тебя проблема: не в чем выйти из дома?

VOICE
Вопрос психологу: почему люди коллекционируют? Вопрос психологу: почему люди коллекционируют?

Всегда ли страсть к коллекционированию может считаться нормой?

Правила жизни
«Мне без кофеина, пожалуйста». Что такое декаф и как его получают «Мне без кофеина, пожалуйста». Что такое декаф и как его получают

Как делают кофе без кофеина? Как выбрать самый вкусный декаф?

РБК
Крупнейших приматов в истории погубило изменение климата Крупнейших приматов в истории погубило изменение климата

Гигантопитеки не смогли приспособиться к более сухому и сезонному климату

N+1
Магнитные бури Магнитные бури

Чем они на самом деле опасны для здоровья

Лиза
Какие места в самолете самые безопасные: мнение экспертов Какие места в самолете самые безопасные: мнение экспертов

Какие места в самолете лучше выбирать?

VOICE
Когда буква была бизоном Когда буква была бизоном

Наскальное искусство каменного века

Знание – сила
Инструменты семенного продвижения Инструменты семенного продвижения

Доля российских семян может быть существенно больше при грамотном маркетинге

Агроинвестор
«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
Пристрастие к корму для скота удлинило клюв североамериканских скворцов Пристрастие к корму для скота удлинило клюв североамериканских скворцов

За 130 лет скворцы стали мельче, но при этом обзавелись более длинным клювом

N+1
Нас больше не сломаешь! Нас больше не сломаешь!

Остеопороз: проверь, находишься ли ты в группе риска

Лиза
Городские огороды обвинили в повышенных выбросах углекислого газа Городские огороды обвинили в повышенных выбросах углекислого газа

Огороды в городе стали причиной повышенного выброса углекислого газа

N+1
Полина и Эюб Полина и Эюб

Полина Рафеева и Эюб Фараджев — молодые артисты Театра имени Вахтангова

OK!
Обманул первого президента США! История доктора-шарлатана Элиша Перкинса Обманул первого президента США! История доктора-шарлатана Элиша Перкинса

Даже известные личности и мыслители попадались на удочку обманщиков

ТехИнсайдер
Открыть в приложении