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

Алгебра гармонии Алгебра гармонии

«Тайная вечеря» Дали — картина, построенная на пропорциях мировой гармонии

Вокруг света
Вдыхаемые наносенсоры помогут определить рак легких на ранней стадии Вдыхаемые наносенсоры помогут определить рак легких на ранней стадии

Ученые разработали систему скрининговой диагностики рака легких

N+1
«Немой учитель» «Немой учитель»

Тысячелетняя история книги: от глиняных табличек до электронных ридеров

Зеркало Мира
«Расстались, но живем вместе»: 6 советов бывшим партнерам «Расстались, но живем вместе»: 6 советов бывшим партнерам

После развода вы вынуждены делить кров с бывшим партнером. Как пережить это?

Psychologies
Много шума — и ничего Много шума — и ничего

Антирейтинг — топ-7 наиболее значимых технологических провалов нашего времени

РБК
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
Людмила Гришина Людмила Гришина

Людмила Ивановна провела в Ленинграде самую страшную первую зиму блокады

Собака.ru
Что такое IP-адрес. Объясняем простыми словами Что такое IP-адрес. Объясняем простыми словами

Об IP-адресе, задачах, которые он выполняет, принципе его работы

Цифровой океан
Опять 25. Какая еда помогает не стареть Опять 25. Какая еда помогает не стареть

Cоветы по антивозрастному питанию, к которым точно стоит прислушаться

Лиза
Семь продуктов, в которых содержится много йода: список Семь продуктов, в которых содержится много йода: список

Какие продукты надо есть, чтобы держать йод в организме в норме

РБК
Владимир Зотов, ГК «Агро-Белогорье»: «Чем больше мы занимаемся социальными проектами, тем лучше у нас дела в агробизнесе» Владимир Зотов, ГК «Агро-Белогорье»: «Чем больше мы занимаемся социальными проектами, тем лучше у нас дела в агробизнесе»

После завершения инвестиционного периода ставка делается на социальную сферу

Агроинвестор
«Ты точно вырвешься». Фрагмент из книги Даши Благовой «Течения» «Ты точно вырвешься». Фрагмент из книги Даши Благовой «Течения»

Отрывок из романа о становлении провинциалки в столице России

СНОБ
12 российских сериалов последних лет, которые и вправду можно смотреть 12 российских сериалов последних лет, которые и вправду можно смотреть

Работники отечественного сериалостроения научились лучше писать и снимать

Maxim
Со скольких лет можно сдавать на права и когда их можно получить Со скольких лет можно сдавать на права и когда их можно получить

С какого возраста разрешено учиться в автошколе и во сколько лет выдают ВУ

РБК
Видеоигры провоцируют на жестокость в реальной жизни? Ученые дали ответ! Видеоигры провоцируют на жестокость в реальной жизни? Ученые дали ответ!

Играет ли насилие в видеоиграх какую-либо роль в эмпатии людей в реальности?

ТехИнсайдер
«Что значит мыслить?»: как отвечает на этот вопрос философ Александр Афродисийский «Что значит мыслить?»: как отвечает на этот вопрос философ Александр Афродисийский

Отрывок из книги «Что значит мыслить? Арабо-латинский ответ» Жана-Батиста Брене

Forbes
Михаил Боярский: «Нужна только любовь, больше ничего» Михаил Боярский: «Нужна только любовь, больше ничего»

«Есть у вас слизняки, змеи, тарантулы?» — «Михаил Сергеевич, уже приготовили»

Коллекция. Караван историй
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
Почему яйца канонизированы в футболе Почему яйца канонизированы в футболе

Фраза «У них нет яиц» постоянно звучит от спортсменов

Maxim
Как ухаживать за кашемиром: правила стирки и выбора одежды Как ухаживать за кашемиром: правила стирки и выбора одежды

Советы, которые сэкономят деньги и нервы, если ты решишь купить кашемир

VOICE
Карман Генри: кто такой Генри и зачем он пришил кармашки к кошачьим ушам? Карман Генри: кто такой Генри и зачем он пришил кармашки к кошачьим ушам?

Зачем кошкам "второе" ушко?

ТехИнсайдер
Фарминдустрия жмет тяжелый вес Фарминдустрия жмет тяжелый вес

Как новые «эликсиры стройности» работают с точки зрения науки?

Монокль
Саммит «Большой двадцатки» и не только: импакт-инсайты из Индии | G20 and Beyond: Impact Insights from India Саммит «Большой двадцатки» и не только: импакт-инсайты из Индии | G20 and Beyond: Impact Insights from India

Интервью с Нехой Бхатнагар, Совет импакт-инвесторов Индии

Позитивные изменения
Прекратите врать! Вот как ложь снижает вашу самооценку: интересные факты Прекратите врать! Вот как ложь снижает вашу самооценку: интересные факты

Даже запоминание лжи имеет негативные последствия для нашей психики

ТехИнсайдер
Вымирание тасманского дьявола привело к изменению генетики совсем другого хищника — маленького кволла Вымирание тасманского дьявола привело к изменению генетики совсем другого хищника — маленького кволла

Сокращение численности тасманского дьявола влияет на генетику кволла

ТехИнсайдер
Как избежать цифровой усталости и выгорания после работы: 5 способов Как избежать цифровой усталости и выгорания после работы: 5 способов

Снизить негативное воздействие экранов компьютеров, телефонов не так уж и сложно

РБК
Какой тип шин подходит для путешествий? Какой тип шин подходит для путешествий?

Какие шины подходят именно вам, и какие задачи вы перед ними ставите?

4x4 Club
«Царь дефицита»: как и за что судили директора «Елисеевского» гастронома «Царь дефицита»: как и за что судили директора «Елисеевского» гастронома

На судебном заседании по делу Гастронома №1 собрались сотрудники КГБ...

ТехИнсайдер
Доступность пищи позволила орангутанам-мигрантам больше учиться у местных Доступность пищи позволила орангутанам-мигрантам больше учиться у местных

От чего зависит социальное обучение у орангутанов-мигрантов?

N+1
Сказать и не обидеть: 4 важные темы для разговора с партнером о сексе Сказать и не обидеть: 4 важные темы для разговора с партнером о сексе

Если не знаете, как начать разговор о сексе с партнером, используйте эти 4 темы

Psychologies
Открыть в приложении