Рубрика «гравитация» - 5

Мы знаем, что общая теория относительности Эйнштейна заменила ньютоновскую теорию гравитации, но где именно ошибся Ньютон?

Для меня никогда не было более высокой чести или признания, чем те, что связаны с развитием науки.
— Исаак Ньютон

Каждую неделю вы присылаете мне ваши вопросы и предложения для еженедельной колонки «спросите Итана». Иногда это спекулятивные вопросы о будущем, иногда это вопросы о крупномасштабных структурах Вселенной или самых мелких частицах. Иногда это вопросы о космосе или границах нашего знания. На этой неделе меня заинтересовал вопрос Франсуа Зинсерлинга о дольше всех существовавшей физической теории и о её провале:

Эйнштейновская общая теория относительности стоит выше законов Ньютона. Это мы поняли. Что мне хотелось бы узнать: с подходом Ньютона получается несоответствие прецессии орбиты Меркурия. А что мы наблюдаем? Согласно Ньютону получается больше или меньше гравитации? Или проблема лежит где-то ещё?

Спросите Итана №106: где конкретно ошибся Ньютон? - 1
Читать полностью »

Существует пятое измерение, за пределами известных человеку. Это измерение огромно, как космос, и безвременно, как бесконечность. Это нейтральная территория для света и тьмы, для науки и суеверий.
Род Серлинг

Мы вполне привыкли к трём пространственным измерениям нашей Вселенной, к длине, ширине и глубине. Мы можем представить, как выглядят вещи в меньших измерениях – на двумерной плоскости или на одномерной линии – но с высшими измерениями всё не так просто, поскольку мы не можем представить себе движение в направлении, не описываемом нашим привычным пространством. Во Вселенной есть и четвёртое измерение (время), и только три пространственных. Но среди вопросов на этой неделе я увидел выдающийся вопрос из серии «что, если» от писателя Келли Люк:

Что для людей означало бы, если бы количество измерений в нашем мире менялось бы как времена года? Например, половина года у нас три измерения, а половина – четыре.

Представьте, по возможности, что у вас есть способность двигаться в одном дополнительном направлении – не входящем в обычный набор вверх-вниз, север-юг и запад-восток. Представьте, что такая способность есть только у вас.

Спросите Итана №104: что, если бы у нас было четыре пространственных измерения? - 1
Читать полностью »

Наша Стандартная модель элементарных частиц и взаимодействий не так давно стала настолько полной, насколько вообще можно было желать. Все до единой элементарные частицы – во всех их возможных видах – создали в лаборатории, измерили, и для всех определили свойства. Дольше всех державшиеся верхний кварк, антикварк, тан-нейтрино и антинейтрино, и, наконец, бозон Хиггса, пали жертвами наших возможностей.

А последняя – бозон Хиггса – ещё и решила старую задачу физики: наконец, мы можем продемонстрировать, откуда элементарные частицы берут свою массу!

Величайшая нерешённая задача современной физики: почему гравитация такая слабая? - 1

Это всё круто, но наука-то не заканчивается в момент окончания решения этой загадки. Наоборот, она поднимает важные вопросы, и один из них, это «а что дальше?». Насчёт Стандартной модели можно сказать, что мы ещё не всё знаем. И для большинства физиков один из вопросов особенно важен – для его описания давайте сначала рассмотрим следующее свойство Стандартной модели.
Читать полностью »

Недостающая часть: почему физики вынуждены искать квантовую теорию гравитации - 1

Математику, используемую в науке вообще и в физике в частности, часто сравнивают с языком – а это создаёт впечатление, что в основном она служит секретным кодом для отпугивания чужаков и что это больше неудобство, чем необходимость. И хотя я поддерживаю и высоко ценю популяризацию науки, аккуратное избегание технических терминов и уравнений приводит к тому, что математика воспринимается как нечто необязательное, в лучшем случае – скоропись, а в худшем – инструмент пыток. Но математика – это гораздо большее.

Математика в первую очередь – это дисциплина мыслей. Она очищена от неопределённости языка и служит инструментом вывода последствий из предположений. Она не подвержена человеческим слабостям, не знает жалости и стоит на страже объективности.

Недостающая часть: почему физики вынуждены искать квантовую теорию гравитации - 2

Современная теоретическая физика работает, создавая теории на основе набора предположений или аксиом, хотя они не обязательно должны быть чётко установлены и иногда задаются лишь неявно. Тем не менее, будучи сформулированным в математических терминах, эти предположения приводят к гораздо большему набору заключений, навязываемых физикам. Чтобы теория стала допустимой в смысле её применимости ко Вселенной, все эти выводы должны быть как внутренне непротиворечивыми, то есть не порождать противоречий, так и совпадать с наблюдениями.
Читать полностью »

Спасёт ли вас прочный трос, или ваша участь предрешена?

Спросите Итана №81: можно ли выползти из чёрной дыры - 1

Никто ещё не смог, и не сможет избежать последствий своих решений.
— Альфред А. Монтаперт

Отправлять свои вопросы и предложения в мою колонку могут все, но получить ответ на них посчастливится лишь избранным. На этой неделе честь достаётся юзеру klooloola, который хочет уточнить существование возможностей бегства из чёрной дыры. Фотон, конечно, не сможет из неё вырваться, но может быть, сможет что-то другое, если мы устроим всё следующим образом:

Мне интересно, возможно ли выползти из чёрной дыры. Не разгоняясь до скорости убегания, а используя некий гипотетический лифт. Тогда вам не придётся лететь быстрее света. Вам ведь не приходится преодолевать первую космическую скорость, поднимаясь на лифте. Большой корабль снаружи горизонта событий большой чёрной дыры с маленькими приливными силами мог бы подвесить человечка на тросе, опустить его за горизонт событий, а затем вытянуть обратно.

Интересная идея. Посмотрим, возможна ли она, или любой другой метод.
Читать полностью »

Что будет, если отломить кусочек от нейтронной звезды?
Спросите Итана №79: самая маленькая нейтронная звезда - 1

Представьте, каково это, заснуть и не проснуться… А теперь представьте, каково это, проснуться, если ты не засыпал.
— Алан Уоттс

Иногда самые интересные эксперименты в физике можно проделывать только в своём воображении. Несмотря на физические ограничения, не позволяющие нам отправиться куда угодно, разрезать и детально изучить любой интересующий нас объект Вселенной, наше понимание материи – во всех её проявлениях – и законов, управляющих ею, продвинулось достаточно далеко.

Спросите Итана №79: самая маленькая нейтронная звезда - 2

На этой неделе мне сложно было выбрать самый интересный вопрос, но я остановился на этом взрывающем мозг вопросе от Руи Карвалхо, который звучит так:

Если бы мы отломили кусочек нейтронной звезды (кубический сантиметр) и удалили бы его от неё, что бы с ним случилось?

Что же это за звёзды такие – нейтронные?
Читать полностью »

Предлагаю поразмыслить о космологическом и гравитационном покраснении фотонов. Нет ли между этими явлениями чего-то общего, что уже отражается в их названии? Пусть они давно изучены, и причины у них разные, но попробуем посмотреть на них по-новому, иначе, чем описано в учебниках. Ведь расширение пространства и гравитация – ещё не до конца изученные явления. Поэтому мы имеем право на шаг в сторону от курса, ведущего к проблемам с космологической постоянной и квантовой гравитацией.

Мы можем уйти в сторону от ныне существующих теорий, но не от фактов. Основным для наших суждений является факт красного смещения в спектрах удалённых галактик. Чем дальше от нас галактика, тем больше это смещение. Как будто все они улетают от нас за горизонт событий, который окружает наш объём Хаббла – видимую нами часть Вселенной.

На самом деле все скопления галактик разлетаются друг от друга из-за расширения между ними энергетически плотного вакуума. Но для наблюдателя в любой галактике все другие скопления галактик разлетаются именно от него, от его измерительных инструментов, фиксирующих разное по величине красное смещение.
Читать полностью »

Свет и звук – это известные нам волны. Но волны бывают и гравитационными.

Следовательно, пространству самому по себе и времени самому по себе суждено исчезнуть в тенях, и только лишь объединение их двоих сохранится в роли независимой реальности.
— Герман Минковский

Когда Эйнштейн предложил свою общую теорию относительности, она не просто потрясла основы физики, но и полностью разрушила их, чтобы построить новые. Вместо материи, существующей в точках пространства и моментах времени, она предположила, что у пространства и времени есть свои собственные измерения в четырёхмерной структуре пространства-времени, и эта структура меняется из-за присутствия и взаимодействия всей находящейся в ней материи и энергии. Её подтвердило несколько удивительных предсказаний, от гравитационного красного смещения, до изгибания звёздного света из-за присутствия материи.

Спросите Итана №74: гравитационные волны - 1

Выбранный сегодня из присланных вами вопрос стал самым коротким за всю историю наших статей, и принадлежит Адаму Рабангу, который спрашивает:

Дорогой Итан,
Что, чёрт возьми, такое гравитационные волны?
Спасибо,
Адам.

Начнём с обсуждения другого типа волн, с которым вы можете быть знакомы: водных волн.
Читать полностью »

Несмотря на репутацию силы с бесконечной дальностью действия, реальная ситуация во Вселенной накладывает на неё ограничения.

В моих снах и видениях я вижу линию, на другой стороне которой зелёные поля, красивые цветы, прекрасные белые дамы, простирающие свои руки ко мне через эту линию, но я не могу до них достать. Я всегда падаю прежде, чем добираюсь до линии.
— Гарриет Табмен

И снова конец недели, а это значит, что я выбираю вопросы из присланных вами. Один из моих читателей, следивший за моими публикациями аж с 2008 года, когда я начал этот блог, Фрэнк Бардж, спрашивает:

Если Вселенная не бесконечна, что можно сказать о дальности действия гравитационной и электромагнитной сил?

Очень сложный вопрос, если подумать. Давайте сначала рассмотрим, что мы знаем о гравитации и электромагнетизме.

Спросите Итана №61: как далеко достаёт гравитация? - 1

Рассмотрим не величину сил, или природу притяжения/отталкивания, а тот факт, что на дальних расстояниях эти силы изменяются согласно закону обратных квадратов, то есть при удвоении расстояния между двумя объектами, сила их взаимодействия падает в 4 раза. Это особенное отношение, которому подчиняются не только гравитация и электромагнетизм, но и другие важные физические свойства – такие, как свет, звук и излучение.

Чем же оно такое особенное? Рассмотрим, как любые из физических свойств – например, свет звезды – распространяются по мере удаления от источника.
Читать полностью »

Сегодня научная коллаборация LIGO-Virgo объявила об обнаружении гравитационных волн от второго источника и обнародовала результаты первого научного цикла наблюдений (всего три события за четыре месяца наблюдений). Статья опубликована в Physical Review Letters.

На заре гравитационно-волновой астрономии: второе наблюдение слияния черных дыр - 1

Читать полностью »


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js