Астрономия и космосПопулярная наука

Везде ли действует гравитация?

Если вы посмотрите на закон всемирного тяготения Ньютона, то увидите, что сила притяжения одной массы за счет другой массы зависит от расстояния между ними r по зависимости 1/ r 2 .

По мере удаления от гравитационного тела, такого как Солнце или Земля (т. е. по мере увеличения расстояния r ), его гравитационное воздействие ослабевает, но никогда не исчезает полностью; по крайней мере, согласно закону всемирного тяготения Ньютона. Однако закон всемирного тяготения Ньютона здесь неверен.

Наиболее правильной теорией гравитации в настоящее время является не закон Ньютона, а общая теория относительности Эйнштейна с включенной космологической постоянной.

Общая теория относительности описывает, что гравитация на самом деле не является прямой классической силой. Скорее эффект, который мы называем гравитацией, — это просто то, как объекты движутся в искривленном пространстве-времени.

Масса, такая как Солнце, не выбрасывает силовые линии гравитационного поля. Скорее, масса искажает пространство и время, и когда объект движется по прямой через искривленное пространство-время, кажется, что на объект действует какая-то сила.

Общая теория относительности не только объясняет традиционное гравитационное притяжение. Она также объясняет другие способы поведения пространства-времени. Поведение пространства-времени зависит от того, сколько массы и энергии присутствует, как они распределяются и как они движутся.

Гравитационные поля от массивных объектов
Гравитационные поля от массивных объектов, таких как планеты, могут быть достаточно сильными, чтобы на самом деле искривлять свет, как увеличительное стекло © Jan Skowron/Astronomical Observatory, University of Warsaw

В масштабах групп галактик и меньше, локализованной массы достаточно, чтобы пространство-время действовало как традиционная гравитация.

Другими словами, в масштабах насекомых, людей, планет, планетных систем, галактик и групп галактик пространство-время ведет себя таким образом, что кажется, что одна масса гравитационно притягивает другую массу.

В этих масштабах Общая теория относительности почти точно воспроизводит старый и менее точный ньютоновский закон всемирного тяготения. (Однако даже в этих масштабах существуют измеримые различия между неправильными предсказаниями закона Ньютона и правильными предсказаниями общей теории относительности, но различия обычно настолько малы, что для их обнаружения требуется чувствительное оборудование.) Грубо говоря, на всех масштабах, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, пространство-время действует в основном как старая добрая гравитация.

Гравитационные эффекты являются результатом искривления пространства-времени

В масштабах, больших, чем группы галактик, масса звезд, планет, их спутников и космической пыли становится в среднем слишком разреженной и слишком нелокализованной, чтобы пространство-время продолжало действовать как традиционная гравитация.

В этих масштабах пространство-время выглядит в основном пустым, в основном однородным и в основном плоским. Согласно общей теории относительности с включенной космологической постоянной две далекие галактики в таком пространстве-времени больше не движутся навстречу друг другу. Они отдаляются друг от друга.

Дело не в том, что две галактики активно отталкивают друг друга. Скорее, природа пространства-времени такова, что когда оно по большей части пусто, однородно и плоско, оно расширяется. Между далекими галактиками постоянно создается новое пространство, так что расстояние между галактиками в разных группах галактик постоянно увеличивается.

Кроме того, природа пространства-времени такова, что в больших масштабах это расширение ускоряется во времени. Галактики в разных группах не только удаляются друг от друга, они также удаляются друг от друга с возрастающей скоростью.

Местная группа галактик
Местная группа галактик: область размером примерно 7,5 на 4,5 миллиона световых лет.

Ученые называют такое поведение пространства-времени в больших масштабах «космическое расширение» или расширение Вселенной. Такое расширение неоднократно подтверждалось экспериментально с использованием самых разных подходов.

Ключевой концепцией здесь является то, что ускоряющееся расширение Вселенной является свойством самого пространства-времени в масштабах, где пространство-время больше не действует как традиционная гравитация.

Таким образом, влияние гравитации распространяется только на край каждой гравитационной группы. Кроме того, пространство-время больше не ведет себя как гравитация.

Дело не в том, что гравитационное притяжение звезды просто становится слишком слабым, чтобы его можно было заметить, когда вы покидаете ее группу галактик. Скорее гравитационное притяжение полностью исчезает за пределами группы галактик.

местная группа
На этом трехмерном изображении Местной группы показаны три крупнейшие галактики и их взаимное расположение в космосе: Андромеда (M31), Млечный Путь и Треугольник (M33). И Андромеда, и Треугольник видны невооруженным человеческим глазом, как и Большое и Малое Магеллановы облака. В течение следующих нескольких миллиардов лет эти галактики будут взаимодействовать и сливаться, поскольку вся наша Местная группа гравитационно связана. Все остальные группы и скопления галактик из-за присутствия темной энергии будут оттеснены.

Объект в Солнечной системе, находящийся в состоянии покоя относительно Солнца, падает на Солнце. Объект, находящийся в состоянии покоя в другой галактике, но в той же группе галактик, что и наше Солнце, также будет двигаться к Солнцу (в дополнение к движению к другим, более близким массам).

Напротив, объект в другой группе галактик вообще не движется к Солнцу. Он, наоборот, уходит от Солнца, и он удаляется с ускорением.

На самом деле гипотетический далекий объект удаляется от всей нашей местной группы галактик с нарастающей скоростью. Пространство-время просто не ведет себя как притягивающая гравитация в космических масштабах. По этой причине гравитация принципиально не выходит за пределы гравитационно связанных групп галактик.

Подводя итог, можно сказать, что на самом деле гравитация действует не везде во Вселенной. Сила притяжения, называемая гравитацией, не распространяется за пределы групп галактик.

Предыдущая версия этой статьи была опубликована в июне 2022 года.

Поделиться в соцсетях
Показать больше
Подписаться
Уведомление о
guest
11 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Bong
Участник
8 дней назад

Не везде. Только с тем что есть в мироздании в виде вещества. Там где нет вещества нет и гравитационных взаимодействий. За краем мироздания нет гравитационных взаимодействий — взаимодействовать не с чем.
Удивительно, что проявление гравитационных взаимодействий так мягко скажем странно воспринимают.

Роман Рыбкин
Роман Рыбкин
Гость
8 дней назад

Если мы говорим «везде-ли действует гравитация», то здесь вряд-ли стоит акцентировать внимание на теориях относительности. Существуют условия в которых гравитация подвержена «изоляции» — это «дефект массы». И важным является пристальное рассмотрение такой позиции на «ткани пространства-времени». Я бы мог сказать здесь своё умозаключение по этому аспекту, но оно скорее всего поддержки не получит. Большинство считают что энергия в своей природе сама по себе является фактором гравитации. Но масса это инерция — которая сопротивляется не только гравитационному взаимодействию но и любому другому. И когда тратится энергия на удержание например нуклонов в ядре атомов, то эта энергия в гравитационном взаимодействии — не… Подробнее »

Bong
Участник
Ответить на  Роман Рыбкин
7 дней назад

«Большинство считают что энергия в своей природе сама по себе является фактором гравитации.» — на гравитационные взаимодействия энергия не расходуется. В том виде, в котором человек это понимает. Она попросту не нужна для этого. И тем не менее при гравитационных взаимодействиях работа выполняется. Гравитационные взаимодействия этот тот самый вечный двигатель, который почему-то найти не могут, хотя он перед носом у каждого. Эйнштейн об этом помалкивал. «Но масса это инерция — которая сопротивляется не только гравитационному взаимодействию но и любому другому.» — инерция это момент преодоления прямолинейного вектора гравитационного воздействия под воздействием гравитационных взаимодействий. Ну то есть инерция и есть проявление… Подробнее »

Роман Рыбкин
Роман Рыбкин
Гость
Ответить на  Bong
7 дней назад

«…инерция и есть проявление гравитационных взаимодействий» — очень сомневаюсь! Как мне кажется, и я в этом практически уверен — инерция одинакова для любого взаимодействия. Попробуем копнуть ещё глубже. Масса появляется в «поле Хиггса», это поле никак от гравитации не зависит. Про инерцию есть ролик в ютьбе, совсем новый. Вернее там про массу, но как раз и объясняется в чём отличие «инертной массы». Если взять в сумме то «поле Хиггса» создаёт массу в частице, и масса проявляет себя как мера инертности тела не зависимо от действующей силы, будь то это гравитация или любое другое взаимодействие. https://youtu.be/pvlsE1kQX8k Даже здесь в статье указано,… Подробнее »

Последний раз редактировалось 7 дней назад, - Роман Рыбкин
Bong
Участник
Ответить на  Роман Рыбкин
7 дней назад

Мне кажется вы не на те ступеньки опираетесь. Что бы разобраться в гравитационных взаимодействиях и инерционных эффектах (да-да, именно так, лишь эффекты), можно в голове покрутить как взаимодействуют три тела. Та самая задача трех тел.

Последний раз редактировалось 7 дней назад, - Bong
Роман Рыбкин
Роман Рыбкин
Гость
Ответить на  Bong
7 дней назад

По принципу энтропии — причина должна быть всегда меньше чем следствие.

Размерность у гравитации больше, чем у инертности.

Может правильнее тогда считать наоборот?

Bong
Участник
Ответить на  Роман Рыбкин
7 дней назад

По принципу порядка Хаоса не совсем так. Есть общий порядок Хаоса и есть упорядоченности в хаосе, так вот упорядоченности как правило подчинённые общему порядку. Они вторичны. Первичен общий порядок Хаоса, как бы нам это не нравилось. События на Земле это упорядоченности в общем порядке. Но тем не менее если человечество сможет преобразовать неживую материю в мироздании в живую, то эта упорядоченность станет общим порядком. Так что концепция энтропии мне совсем не близка. Ну… собственно как и большинство официальных. Это уже очевидно.))

Геннадий Григорьевич
Геннадий Григорьевич
Гость
7 дней назад

А существует ли так называемая гравитация? Например, чем дальше планета от солнца, тем меньше ее орбитальная скорость. Чем больше диаметр планеты, тем больше скорость ее суточного вращения. Как будто некая среда, вращаемая Солнцем, оказывает давление на планеты

Роман Рыбкин
Роман Рыбкин
Гость
Ответить на  Геннадий Григорьевич
7 дней назад

Я думаю вы правы.

Похоже, что гравитация это лишь эффект — инертности. Если взвесить все за и против.

Так как гравитация тесно связана с массой, а масса это мера инертности, и ещё по многим другим основаниям, например по «принципу энтропии» — где причина всегда меньше чем следствие, а у гравитации размерность больше чем размерность инерции.
Кроме того гравитация не распространяется бесконечно.

Но сам эффект вполне себе даже существует.

Bong
Участник
Ответить на  Геннадий Григорьевич
7 дней назад

Чем дальше и чем массивнее планета тем больше на нее влияют внешние гравитирующие объекты. Кроме этого как бы далеко не оказалась эта планета она не отрывается и продолжает путешествовать вместе с Солнцем по солнечной галактической траектории. На скорости 200 км\сек. Так что траектория движения этой планеты куда сложнее, как и ее общий контур гравитационных взаимодействий.

Bechmet
Bechmet
Гость
7 дней назад

Продолжу, залез муровей на верхушку дерева и уху ел, от увиденного только мозги сработали по естеству…. солнышко скроется муровейник закроется… и он помрет молодым, все это домыслы из за ограниченности нашего разума

Back to top button