Что заставляет тела падать в воронки в пространстве-времени?
В комментариях к моей статье "почему гравитация не сила" в блоге однажды прозвучал очень интересный вопрос о причине появления гравитации. Давайте обсудим его.
Мы выяснили, что по одной из теорий, которую активно отстаивал Эйнштейн, гравитация не является силой поскольку представляет собой следствие падения объекта в искажение пространства.
Сразу вспоминается лунка параболической формы на ровной поверхности и, например, мяч для гольфа. Очевидно, что мяч для гольфа скатится в такую лунку. Вот только сделает он это благодаря тому, что на Земле работает гравитация. Как быть с лункой в пространстве, которая и порождает гравитацию?
В своём вопросе комментатор размышляет как же тогда объекты проваливаются в искажения пространства, если нет ни гравитации, ни какой другой силы, подталкивающей объекты в эти неровности?
Про основы теории относительности
Начать размышления тут стоит, собственно говоря, с основ теории относительности.
Главное положение - два тела, которые перемещаются друг относительно друга с равными скоростями, будут казаться неподвижными друг для друга.
Если два поезда едут с одинаковыми скоростями друг относительно друга, то и пассажиры, глядя в окно, будут видеть неподвижные поезда. Отправьте такие поезда в темный тоннель, чтобы не было видно движения относительно поверхности планеты, и сказать про перемещение в пространстве будет невозможно. Значит, самое важное здесь относительно какого объекта мы оцениваем движение.
Эти размышления неизбежно приводят к интересной мысли. Вероятно все тела в пространстве на самом деле постоянно перемещаются. Только мы не ощущаем этого движения. Вот сидишь за компьютером на стуле, а на самом деле перемещаешься. Зато относительно Земли и стола ты неподвижен!
Согласно теории перемещающиеся (читай как "все") тела имеют некоторую энергию-массу, описываемую известной формулой.
Энергия вызывает искажения пространства-времени, причём чем больше масса тела, тем больше искажается пространство вокруг него при его движении. Само пространство уместно рассматривать как некоторые направляющие для движения или рельсы, поэтому когда более массивное тело уже исказило пространство, то менее массивное устремится за ним по этим рельсам. Так и появляется гравитация, пропорциональная массам и не являющаяся силой.
Воронка да, но что подталкивает туда тело?
Вот только на главный вопрос мы не ответили. Боюсь, что пока уместно говорить об этом не совсем научно. Просто вот так вот всё вокруг работает :)!
Сам Эйнштейн, как я понял из изученных материалов, не дал ответа на вопрос "почему".
Он отметил, что пространство-время деформируется под действием энергии-массы. Это приводит к изменению траектории движения постоянно перемещающихся тел (а мы помним, что это всё тела).
Причём пространство и время искажаются не совсем равномерно, что позволяет вместо линий наблюдать причудливые направления движения.
Хотя и правильнее будет сказать, что мы так воспринимаем искажение пространства-времени, так как не способны нанести четвертое измерение ни на одну координатную плоскость.
Сама же природа постоянного движения пока, как я понял, остаётся за гранью объяснения. Это примерно как про движение частиц, о котором мы говорили в одной из статей. Только там хотя бы можно было оправдать движение тем, что частица уже появляется движущейся как и планета в космосе рождается уже вращающейся.
Касательно же пространства мы просто принимаем как факт движение всего и вся. Мы все как будто бесконечно едем на поезде непонятно куда и даже сложно сказать зачем.
Соответственно, ответ на поставленный вопрос про то, какая именно сила подталкивает тело для того, чтобы оно падало в воронку в пространстве, упирается в базовое понимание Эйнштейновской теории. Это сводится к работе с постоянным неизбежным движением любых тел и искажениями, которые направляют менее массивные тела за более массивными.
При этом пространство становится этакими рельсами, а искажения прекрасно иллюстрирует поведение света в пространстве.
Ну и не забывайте подписываться на телегу проекта, если вам нравятся мои заметки.