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

Ядерная энергетика. От истоков к перспективам Ядерная энергетика. От истоков к перспективам

Прошлое, настоящее и будущее ядерной энергетики

Наука и техника
Вредные рецепты Вредные рецепты

Домашние маски, которые не принесут пользу или сделают даже хуже

Лиза
Нибиру — таинственная планета, или Сестра Солнца в двойной системе Нибиру — таинственная планета, или Сестра Солнца в двойной системе

Нибиру — таинственная планета упоминаемая шумерами

Зеркало Мира
Тайны межзвездного пространства (блуждающие планеты и коричневые карлики) Тайны межзвездного пространства (блуждающие планеты и коричневые карлики)

В пространстве Млечного Пути астрономы нашли триллионы «блуждающих» планет

Зеркало Мира
Аква инкогнита Аква инкогнита

Как вода нарушает правила жидкостей

Вокруг света
Детский суицид: как мировой рынок психического здоровья реагирует на рост числа самоубийств среди молодежи Детский суицид: как мировой рынок психического здоровья реагирует на рост числа самоубийств среди молодежи

Почему количество самоубийств среди молодежи растет по всему миру?

Inc.
Это вредит здоровью! Вода в бутылках содержит до 370 тыс частиц нанопластика Это вредит здоровью! Вода в бутылках содержит до 370 тыс частиц нанопластика

Пластик из воды в бутылках настолько мал, что может попасть в кровоток человека

ТехИнсайдер
Ударить подушку, обнять питомца, облиться водой: 22 способа справиться с гневом Ударить подушку, обнять питомца, облиться водой: 22 способа справиться с гневом

Как просто, но эффективно бороться с гневом

Inc.
Африканская чума погубила бородатых свиней на Борнео Африканская чума погубила бородатых свиней на Борнео

Бородатые свиньи всего за несколько лет они почти полностью исчезли на Борнео

N+1
Время поэзии и политики: 6 самых важных книг Льва Рубинштейна Время поэзии и политики: 6 самых важных книг Льва Рубинштейна

Книги Льва Рубенштейна, на которые стоит обратить внимание в первую очередь

Правила жизни
Чем лучше снимать стресс: водкой, вином или пивом? Чем лучше снимать стресс: водкой, вином или пивом?

Какие процессы происходят в организме после употребления алкогольных напитков?

Psychologies
Австралийский орех макадамия Австралийский орех макадамия

Макадамия: что мы знаем об этом удивительном орехе?

Наука и жизнь
В каком возрасте появляется «запах старушки» и как это предотвратить В каком возрасте появляется «запах старушки» и как это предотвратить

Почему же возникает запах старости и действительно ли это связано с возрастом?

VOICE
Познакомьтесь с музыкантом Onative, который перепевает русские хиты на английском языке Познакомьтесь с музыкантом Onative, который перепевает русские хиты на английском языке

Onative: почему обратился к нетленкам нулевых и какую музыку записывает?

Правила жизни
Стоит ли чистить язык специальным скребком Стоит ли чистить язык специальным скребком

Есть ли польза от скребка для языка или можно чистить язык простой щеткой?

ТехИнсайдер
Зачем вино выдерживают в бочках Зачем вино выдерживают в бочках

Почему белые вина выдерживают в дубовых бочках реже красных?

СНОБ
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
Вы не можете скрыть свою неуверенность из-за языка тела! Вот что нужно знать Вы не можете скрыть свою неуверенность из-за языка тела! Вот что нужно знать

Как тело выдает наши искренние эмоции?

ТехИнсайдер
«Танцуй, селедка!»: как комедия с Сашей Бортич исследует травму брошенной дочери «Танцуй, селедка!»: как комедия с Сашей Бортич исследует травму брошенной дочери

«Танцуй, селедка!»: по-хорошему странное, но терапевтическое кино

Forbes
Тестостерон оказался ответственен за чувствительность к общей анестезии Тестостерон оказался ответственен за чувствительность к общей анестезии

Чувствительность к общей анестезии модулируется тестостероном

N+1
Как держать аскезу, чтобы твое желание точно сбылось Как держать аскезу, чтобы твое желание точно сбылось

Что такое аскеза и зачем она нужна?

VOICE
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
Компьютеры всегда совершали ошибки, ИИ делает ситуацию критически опасной, но закон на стороне машин Компьютеры всегда совершали ошибки, ИИ делает ситуацию критически опасной, но закон на стороне машин

Можно ли сегодня защитить себя от компьютерных ошибок?

ТехИнсайдер
«Да все вы одинаковые!»: откуда берется мужская обида на женщин «Да все вы одинаковые!»: откуда берется мужская обида на женщин

Кто и как наносит мужчинам обиду на женщин?

Psychologies
В поисках равновесной посадки В поисках равновесной посадки

Приборы, отвечающий за живучесть аварийного корабля

Наука и техника
Мириам, сестра пророка Моисея Мириам, сестра пророка Моисея

Удивительная, неординарная личность, чья судьба неотделима от подвигов братьев

Знание – сила
Шляпа, твистер или данетки: 10 игр для компании, которые спасут любую вечеринку Шляпа, твистер или данетки: 10 игр для компании, которые спасут любую вечеринку

Простые игры, которые сделают любую посиделку запоминающейся

ТехИнсайдер
В тесноте, да не в обиде В тесноте, да не в обиде

Что учесть в дизайне квартиры, если в доме живут три поколения семьи

Лиза
В доме Лорки В доме Лорки

Гарсиа Лорка: необычная судьба, ранняя смерть и музей памяти поэта

Знание – сила
ИИ против эксклюзива: как нейросети отбирают самое главное у порноактеров ИИ против эксклюзива: как нейросети отбирают самое главное у порноактеров

Как искусственный интеллект может навредить людям в интимной сфере

Forbes
Открыть в приложении