Рубрика «гравитация»

Спросите Итана: могут ли потери на излучение звёзд объяснить тёмную энергию? - 1
Представление художника о тех временах Вселенной, в которые формировались первые звёзды. Из-за их света и слияний они будут испускать излучение, как электромагнитное, так и гравитационное. Но способно ли преобразование материи в энергию создавать антигравитацию?

На пути нашего познания Вселенной встречаются загадки, ответ на которых пока никому не известен. Тёмная материя, тёмная энергия, космическая инфляция – все эти идеи неполны, и мы не знаем, какого типа частицы или поля отвечают за них. Вполне возможно, хотя большая часть профессионалов считает это маловероятным, что одна или несколько из этих загадок могут иметь нестандартное решение, которое никто из нас не ожидает.

Впервые в истории колонки «Спросите Итана» я получил вопрос от нобелевского лауреатаДжона Кромвелла Мазера – который хочет знать, не могут ли звёзды, преобразуя массу в энергию, отвечать за эффекты, приписываемые тёмной энергии:

Что происходит с гравитацией, которую оказывает исчезающая масса, в процессе преобразования её в свет и нейтрино путём ядерных реакций, происходящих в звёздах, или когда масса собирается в чёрную дыру, или когда она превращается в гравитационные волны? Иначе говоря, являются ли гравитационные волны, электромагнитные волны и нейтрино источником гравитации, точно совпадающим с существовавшей до этого массой, которая в них превратилась, или нет?

Потрясающая идея. Давайте разбираться, почему.
Читать полностью »

Спросите Итана: если масса искривляет пространство-время, как оно распрямляется обратно? - 1
Кривизна пространства-времени вблизи любого массивного объекта определяется комбинацией массы и расстояния до центра масс. Необходимо учесть и другие параметры, такие, как скорость, ускорение и другие источники энергии.

Материя сообщает пространству, как искривляться, а искривлённое пространство сообщает материи, как двигаться. Это основной принцип ОТО Эйнштейна, впервые связавшей такое явление, как гравитация, с пространством-временем и относительностью. Поместите массу в любой точке Вселенной, и пространство вокруг неё отреагирует искривлением. Но если убрать массу или передвинуть её, что заставляет пространство-время «вставать на место», принимая неискривлённое положение? Такой вопрос задаёт наш читатель:

Нас учат, что масса деформирует пространство-время, а кривизна пространства-времени вокруг массы объясняет гравитацию – к примеру, объект на орбите вокруг Земли на самом деле движется по прямой, лежащей в искривлённом пространстве-времени. Допустим, это имеет смысл, но когда масса (вроде Земли) двигается через пространство-время и искривляет его, почему пространство-время не остаётся искривлённым? Какой механизм распрямляет этот участок пространства-времени, когда масса двигается дальше?

С этим вопросом связано много интересного, и ответ на самом деле может помочь вам понять, как работает гравитация.
Читать полностью »

Спросите Итана: почему орбиты комет отличаются от орбит планет? - 1
Номинальная траектория межзвёздного астероида 1I/Оумуамуа (он же A/2017 U1). Расчёт основан на наблюдениях, начиная с 19 октября 2017 года. Заметьте, как отличаются орбиты планет (вращающихся быстро и по кругу), объектов пояса Койпера (эллиптические, почти копланарные) и орбита этого межзвёздного астероида.

Правильный ответ на вопрос о том, как планеты движутся по орбитам в нашей Солнечной системе, был дан уже несколько сотен лет назад: сначала Кеплером, чьи законы движения их описывали, а затем Ньютоном, чьи законы всемирного тяготения позволяли вывести первые. Но кометы, как происходящие из Солнечной системы, так и залетевшие издалека, не двигаются по тем же самым, почти круговым, эллипсам. Почему так происходит? Наш читатель хочет узнать:

Почему кометы движутся вокруг Солнца по параболическим путям, в отличие от планет, движущихся по эллиптическим орбитам? Откуда у комет берётся энергия на пролёт такого большого расстояния, от облака Оорта до Солнца и обратно? И как межзвёздные кометы и астероиды вылетают из своих планетных систем и посещают другие?

На этот вопрос можно ответить, однако существует более общий вопрос: почему вообще объекты двигаются по орбитам именно так?
Читать полностью »

Почему космонавтам недоступна искусственная гравитация? - 1
В космосе, хотя все массы во Вселенной подчиняются силе гравитации, как обычно, не ощущается «верха» и «низа», как на Земле, поскольку космический корабль и всё, что у него на борту, ускоряется гравитацией с одинаковой скоростью.

Если поместить человека в космос, подальше от гравитационных воздействий, испытываемых им на поверхности Земли, он испытает невесомость. Хотя все массы Вселенной продолжат притягивать его, они продолжат притягивать и космический корабль, поэтому человек будет «плавать» внутри. В сериалах и фильмах типа «Звёздный путь», «Звёздные войны», «Боевой крейсер „Галактика“ и множестве других нам всегда показывают, как члены команды стабильно стоят на полу корабля вне зависимости от прочих условий. Это потребовало бы возможности создания искусственной гравитации – но с учётом законов физики в том виде, в котором мы их знаем сегодня, это слишком трудная задача.
Читать полностью »

Эфиродинамика — современное естественнонаучное мировоззрение - 1

Русским учёным Владимиром Акимовичем Ацюковским сделано открытие в области физики (правильнее сказать — естествознания), масштаб которого сложно переоценить. Оно повлияет на все сферы человеческой жизни. Данная статья написана по мотивам некоторых книг В.А. Ацюковского [1, 2, 3] и является попыткой изложить суть открытия наиболее кратко и убедительно для неспециалиста.Читать полностью »

В этой статье я хочу обсудить основные свойства известных нам взаимодействий – четырёх наблюдаемых и пятого – нового – о чьём существовании мы делаем вывод из открытия частицы Хиггса.

Конкретно я хочу обсудить, что имеют в виду специалисты по физике частиц, описывая взаимодействия, как слабые или сильные. Такую терминологию вы можете встречать часто, но если её никто вам не объяснял, невозможно догадаться, что она означает. Так что вот вам объяснение – хоть и длинное, но, надеюсь, оно откроет вам глаза на то, как работает природа, а также поднимет много новых вопросов, на которые я надеюсь ответить позже.

«Слабые» против «сильных»

Что означают эти термины? В обычной жизни мы представляли бы, что сильное взаимодействие может поднять нас в воздух, а со слабым мы можем справиться, немного напрягши мускулы. Но специалисты по физике частиц имеют в виду вовсе не это.

Говоря о сильных и слабых, физики не имеют в виду абсолютную силу или слабость взаимодействия. Речь не идёт о том, сможет ли взаимодействие разбить окно или удержать золотой слиток. В этом контексте термины «сильный» и «слабый» не совсем абсолютные, в том смысле, в котором мы используем их в повседневной жизни или даже в начальных классах по физике. Эта терминология появилась благодаря глубокому пониманию квантовой теории поля, современного математического языка, используемого для описания известных элементарных частиц и сил. Но он фундаментален для современного обсуждения этих проблем физиками. Так что я начну с обоснования причин появления таких терминов.
Читать полностью »

image
Самолёт уменьшенной гравитации НАСА, который официально называют «невесомым чудом», а неофициально – «рвотной кометой» [Vomit Comet]. На фото – модифицированный вариант модели Douglas DC-9

Говорят, что космонавты в космосе, летающие за пределами атмосферы Земли, испытывают нулевое притяжение – настоящее отсутствие веса. Однако же их всё-таки притягивает Земля, Луна, Солнце и все остальные массы во Вселенной. Так как же работает нулевая гравитация, и бывает ли она? Такой вопрос задал нам один из читателей:

Я слышу об экспериментах, проводимых на МКС в условиях нулевой гравитации, а также об изучении людей, существующих в нулевой гравитации. Но бывает ли нулевая гравитация?

Очень хороший вопрос, при том, что это ощущение вы можете испытать не только в космосе.
Читать полностью »

Прорываясь сквозь дебри квантовой физики, меня не покидало ощущение, что меня где-то наобманывают. К счастью ОТО я тогда не читал, иначе этой статьи бы не получилось.

Вот вы никогда не задумывались, почему свет может распространяться? Почему магнитное поле мгновенно и кто же его распространяет? Ну и гравитация и его недавно открытые волны. Волны чего? Из чего они состоят? Для меня понятие поля чисто абстрактное. Им очень легко объяснять, ничего не объясняя.

Тогда мы тоже построим свою теорию единого поля с гравитацией и черными дырами.

image
Читать полностью »

image
Объединение двух чёрных дыр, особенно на финальных стадиях, приводит к излучению огромного количества гравитационных волн

Возможно, величайшим открытием 2016 года стало непосредственное обнаружение гравитационных волн. Хотя общая теория относительности Эйнштейна предсказала их за 101 год до этого события, для их обнаружения потребовалось создать лазерный интерферометр, чувствительный к искривлениям пространства, сдвигающего зеркала, расположенных в нескольких километрах друг от друга, на расстояние не более 1019 м, или на 1/10000 диаметра протона. Это, наконец, случилось во время обработки данных LIGO в 2015 году, и два настоящих объединения чёрных дыр недвусмысленно нашлись среди полученных данных. Но как это допускают законы физики? Наш читатель хочет узнать:

Этот вопрос занимал меня очень долго. В статьях об открытии, сделанном на LIGO, пишут, что часть массы при слиянии чёрных дыр была излучена, из-за чего результирующая чёрная дыра получилась меньше, чем сумма двух изначальных. Однако же считается, что из чёрной дыры убежать нельзя. Как же энергия излучалась при слиянии чёрных дыр?

Довольно глубокий вопрос, относящийся к самой сути физики чёрных дыр и ОТО.
Читать полностью »

image
Искажение пространства-времени гравитационными массами

С тех пор, как Ньютон впервые выдвинул свою теорию всемирной гравитации, было принято считать, что силы, управляющие гравитацией здесь, на Земле, также управляют движением и формированием планет, звёзд, галактик и крупномасштабных структур Вселенной. С улучшением научного знания ньютоновскую гравитацию заменили эйнштейновской Общей теорией относительности, и ожидается, что её в свою очередь заменит полная, квантовая теория гравитации. Пока что квантовать гравитацию никому не удавалось. Но что, если гравитация – это не фундаментальное взаимодействие, из-за чего её попытки квантования и провалились? Многие читатели сразу прислали вопросы о новой научной работе Эрика Верлинде: "Производная гравитация и Тёмная Вселенная". Давайте разбираться.
Читать полностью »