Как на самом деле работает гравитация

Прежде всего: «Как на самом деле работает гравитация» — это глубокий вопрос, и любой серьезный ученый быстро признал бы, что все, что у нас есть, — это неполная рабочая модель. Вы наверняка слышали об общей теории относительности ; первое изображение на странице — это ваш батут.

Наша рабочая модель, Общая теория относительности, работает , потому что она очень хорошо объясняет многие наблюдения. (Осторожно, вот еще один глубокий вопрос: «Объясняет» означает, что мы можем предсказать некоторые наблюдения на основе других наблюдений с помощью модели гравитации, которая у нас в уме. Это не обязательно означает, что мы понимаем «реальную природу» лежащей в основе вопросы.) Но мы очень уверены, что модель работает в широком диапазоне наблюдений. Одним из последних «первоначальных» наблюдений, которые последовали за предсказаниями и, таким образом, придали нам больше уверенности в модели, было недавнее столкновение двух черных дыр. За последнее время? Ну, миллиарды лет назад. Мы только недавно узнали об этом. Вот ссылка на статью в New York Times с впечатляющим видео. (Я думаю, что все еще можно прочитать ограниченное количество статей в Times бесплатно, так что попробуйте.)

Наша модель гравитации неполна , потому что она плохо согласуется с моделью природы, которую мы имеем для других вещей (элементарные частицы, квантовая физика). Некоторое время (примерно 70 лет или около того) он вообще не подключался; Самому Эйнштейну совершенно не удалось соединить точки, что, вероятно, не обнадеживало, поскольку он получил Нобелевскую премию за то, что заложил одно из основ квантовой физики , и был очевидным авторитетом в области гравитации. Если он не мог этого сделать, то кто мог?

Если я не ошибаюсь, физики сегодня медленно продвигаются вперед. Эта связь между квантовой физикой и гравитацией является одной из главных нерешенных проблем современной физики.

Наконец, позвольте мне обратиться к вашему беспокойству по поводу планет, вращающихся по спирали к Солнцу. Я полагаю, что эта идея, вероятно, исходит от реальных мячей на настоящем батуте, которые крутятся по спирали. Вы, наверное, знаете, что мячи теряют скорость из-за трения, примерно так же, как вы замедляетесь на своем велосипеде, когда перестаете крутить педали. Часть кинетической энергии превращается в тепло.

И знаешь, что? Ты прав. Если бы прошло достаточно времени, планеты в конечном итоге упали бы на Солнце.Низко летящие спутники через несколько лет падают обратно на Землю, потому что там все еще есть следы атмосферы, замедляющей их. Причина в том, что во всех крупномасштабных процессах во Вселенной присутствует «трение» в более широком смысле. На самом деле это один из фундаментальных физических принципов, составляющих известный нам мир. Просто почти вакуум между планетами не обеспечивает такого большого трения, а планеты представляют собой достаточно массивные тела с огромной массой и кинетической энергией. Им потребуется много времени, чтобы потерять достаточно энергии, чтобы они оказались так близко, что коснулись солнца. (Возможно, слишком долго, чтобы вообще произойти.) На самом деле, на протяжении человеческой жизни планеты, луны и прочее являются почти идеальными примерами движения без трения. Но в астрономическом масштабе времени-- миллиарды лет -- трение , безусловно, есть. Например, Луна всегда показывает нам одну и ту же сторону, потому что трение замедлило ее вращение, так что вращение теперь «заперто» с ее орбитой.

Итог: идея о том, что гравитация искривляет пространство и время, «объясняет» все крупномасштабные наблюдения до сих пор; «батут» — хорошая модель двумерного «пространства», т. е. поверхности, если пренебречь трением.

Почему объекты не убегают ?

Рассмотрим сначала объект со скоростью и без гравитации в действии:

Затем этот синий объект будет становиться все более и более отдаленным, если он будет продолжать двигаться в том же направлении.

Но это не продолжается в том же направлении, через некоторое время гравитация большого черного объекта изменила свое направление:

Это повторяется снова и снова и снова:

Ваш вопрос: почему объект не закручивается? Возможно, вы думаете, что по мере приближения гравитация становится сильнее, и поэтому объект вынужден подходить еще ближе.

Но когда он падает ближе, его скорость увеличивается. Как мы видели, скорость объектов пытается заставить их уйти. Поэтому, когда он ближе, у него больше скорости, чтобы противодействовать усилению гравитации.

Редактировать: На всякий случай более буквальной интерпретации вашего вопроса, батут в исходной аналогии вызывает трение и, следовательно, спиральное движение, но пространство - это вакуум.

Аналогия с батутом полезна, если вы понимаете гравитацию в рамках общей теории относительности. Концептуальная проблема здесь в том, что на самом деле пространство-время завернуто в 4, а не в 3 измерения, т.е. включая время.

На самом деле, когда Земля вращается вокруг Солнца, она теряет очень небольшое количество энергии в виде гравитационных волн. Итак, Земля движется по спирали к Солнцу. Дело в том, что это излучение гравитационных волн настолько мало, что к тому времени, когда мы наблюдаем сколько-нибудь значительное спиралевидное движение, Земля и Солнце уже бы прекратили свое существование. Задолго до этого Солнечная система становится нестабильной из-за хаотических эффектов, уже содержащихся в классической ньютоновской механике.

Отличный вопрос!

Вы слышали о первом законе Ньютона? Он гласит, что движущийся объект продолжает двигаться с той же скоростью и в том же направлении , если на него не действует сила .

Когда мы катим мяч по земле, он в конце концов останавливается. До Ньютона многие считали, что все замедляется само по себе. По мнению Ньютона, это неправда, и на самом деле единственная причина, по которой катящийся мяч замедляется, заключается в том, что земля и воздух трутся или толкают мяч, чтобы замедлить его.

На батуте мяч будет тереться о материал батута и о воздух, что замедляет его. Это единственная причина, по которой мяч в конечном итоге движется по спирали к центру.

Когда нет ничего, что могло бы замедлить объект, он не будет двигаться по спирали к середине, а будет продолжать вращаться бесконечно. В космосе (почти) ничто не замедляет объект.

Если вам трудно в это поверить, вы можете написать компьютерную программу для выполнения всех расчетов и посмотреть, что произойдет! Я сделал пример моделирования для вас. Вы увидите, что без трения планета будет в конечном итоге там, где она начала каждый раз, когда она обращается вокруг Солнца. Если вы измените начальную скорость планеты с 20 до 40, а затем нажмете «Выполнить» вверху, вы увидите более круглую орбиту. Вы можете изменить другие вещи и посмотреть, что произойдет. Я надеюсь, что вы найдете это полезным!

Индукция-преломление нейтринной струны является причиной гравитации. Кто-то скажет, что нейтрино ничтожны, но Дирак, Хокинг и Тайсон думают иначе и большинство не принимает во внимание эффект заряженной частицы, движущейся со скоростью света. Имейте в виду, что никто не может и не доказал, что масса является свойством материи, а скорее эффектом.

Зайдите на www.themechanismofreality.com, этот сайт объясняет, как именно работает гравитация. Каждый физик, исследующий это, соглашается, что это верно. От ЦЕРН до физического факультета Пекинского университета соглашаются, что это «фантастическая связь между физикой гравитона и теорией струн»! Это также было косвенно подтверждено LIGO и объявлением о гравитационных волнах. Наслаждайтесь!