Семь вероятных объяснений гравитации

Но если заглянуть чуть глубже в изучение явления, то обязательно появится вопрос — откуда гравитация берется и почему она есть?

Понятно, что во многих случаях нам просто достаточно сказать о наличии гравитации и учесть её в расчётах. Но в идеальном варианте было бы полезно найти причину существования гравитации как таковой. Это помогло бы строить новые виды транспорта и перемещаться без излишних затрат энергии для борьбы с гравитацией. Вот только объяснения как такового не существует до сих пор!

На канале я много раз выкладывал статьи про те или иные варианты объяснения гравитации. Ну а эта статья будет этаким мануалом по существующим гипотезам. Соберем самые известные теории. Прошу тут не кидаться помидорами. Если вы не согласны с той или иной гипотезой, то это не значит, что можно не уважать научную мысль и работу автора теории. Повествование попробуем вести понятным научно-популярным языком без особого углубления в теории. Ну и рассмотрим самые известные варианты. Ведь на практике теорий гравитации существовало и существует огромное множество.

Гравитация Эйнштейна

Понятно, что в десяти предложениях отразить всю глубину мысли этого ученого не получится. Но мы постараемся извлечь самую суть.

Теория гравитации Эйнштейна — одна из самых известных. Её знают даже те, кто никогда не изучал физику внимательно. Логика появления гравитации тут простая. Все объекты не покоятся, как нам это кажется, а путешествуют в пространстве и постоянно движутся. Покой является следствием относительности. Как движущийся поезд кажется нам покоящимся, так и движущаяся в пространстве Земля воспринимается нами, как покоящийся объект.

При перемещении тела образуют воронки. Воронки есть искажение пространства. Чем больше воронка, тем сильнее падает тело. Чем больше масса, тем больше и воронка. Массивные тела генерируют воронки крупнее. В такое искажение вслед за массивными телами проваливаются и менее массивные тела, что воспринимается нами, как гравитация.

Ну а иллюстраций этого процесса вы, скорее всего, видели очень много.

Гравитация Верлинде

Про этот вариант гравитации статья на проекте была совсем недавно. Это так называемая энтропийная гравитация. Причиной появления известной всем силы тут строится на весьма специфическом явлении.

Верлинде предположил, что все тела и объекты окружены некоторой информационной сферой. Как будто вокруг каждого материального объекта есть этакий воздушный шарик. Информация в этой сфере описывает все данные о рассматриваемом теле.

Пока информации мало энтропия высока. Но чем больше информации появляется об объекте, тем меньшей становится энтропия. Ведь высчитать, например, какое-либо физическое положение гораздо проще, если данных больше. Представьте себе трехмерное пространство и скажите, когда будет более точно описана координата? Когда есть только x и y или когда есть все x,y,z? Конечно при наличии z!

Увеличение количества информации заставляет сферу с информацией вокруг объекта расширяться. Её расширение можно описать вектором. Процесс расширения такой сферы и её взаимодействие с другими сферами и воспринимается нами, как гравитация.

Гравитация на гравитонах

Попытка квантовать всё и вся, свойственная современной науке, не обошла и гравитацию с гравитационным полем.

По некоторым представлениям существует гипотетическая частица, называемая гравитоном. Она позволяет передавать гравитационное взаимодействие и является источником гравитационного поля как такового.

Именно благодаря гравитону существует гравитация. Это как благодаря множеству частиц газа существует воздух как таковой. Гравитон образует гравитационное поле, которое и заставляет нас с вами ощущать гравитационное воздействие ив нем участвовать.

Эфирная гравитация

Одна из самых ранних моделей в физике. По логике напоминает квантование гравитационного поля с гравитонами.

Если изначально Ньютон рассматривал гравитацию просто как скалярное поле, обладающее некоторыми свойствами, то впоследствии труды Эйлера и Римана расширили эту логику до логики эфира.

Эфир — это якобы некоторая субстанция, которая заполняет всю пустоту и является переносчиком большинства физических взаимодействий. Гравитация тоже входит в число таких взаимодействий. Само собой, что когда есть эфир, объяснить и существование гравитации совсем не трудно.

В дальнейшем все классические модели переросли в волновые модели и модели электромагнетизма. Но эфир так и остался спорной субстанцией, к которой часто обращались для описания происходящего.

Гравитационные волны

В общем-то, этот вариант описания гравитации можно назвать обновленной версией логики Эйнштейна. Эйнштейн предсказал, что гравитационные волны как таковые существуют. Современная же физика смогла их обнаружить в исследованиях.

Гравитационные волны — это возмущения кривизны пространства-времени, порождаемые ускоренными массами, которые распространяются в виде волн от своего источника со скоростью света.

Открытие гравитационных волн было выполнено путем их прямого детектирования 14 сентября 2015 года коллаборациями LIGO и VIRGO. Факт существования этих волн демонстрирует и вероятную правильную логику всей обозначенной теории гравитации. По сути дела волны — это и есть те самые искажения, которые мы привыкли видеть на картинках с Эйнштейном.

Петлевая квантовая гравитация и теория струн

Совершенно противоположные и очень сложные для понимания теории, которые мы не можем обойти стороной. По каждому из направлений уже работает собственная научная школа. Что же, осмелимся вместить в два предложения результат многолетней работы 🙂 Отмечу, что ниже я обозначу именно личное понимание.

По теории струн всё пространство пронизано множеством невидимых связей, которые могут выполнять самые разные действия. Вибрировать, растягиваться, меняться и, кончено же, передавать базовые взаимодействия в результате этих действий. Среди базовых взаимодействий есть и гравитация. Именно струна «тянет» материальное тело определенным образом, а для нас это видится гравитация. Даже материя является колебаниями этих струн. Тут недоработки именно в локализации. Сложно привязать то или иное явление к колебанию струны. Поможет, разве что, многомерность.

Петлевая квантовая гравитация рассматривает гравитацию как свойство пространства. Однородное гравитационное поле заменяется дифференцированным пространством, где у каждого кусочка есть свои о определенные свойства. У кусочка гораздо проще объяснить ряд свойств. Это, если угодно, попытка квантовать классическую физику. Это важно, особенно если пытаешься увязать микро- и макро- мир в единую правильную теорию. Адепты теории не спорят с причиной существования гравитации по Эйнштейну, они пытаются сделать теорию всеобъемлющей.

Теория струн и петлевая квантовая гравитация могут иметь неожиданные точки пересечения. Дело в том, что все лоскутки в петлевой теории гравитации нужно как-то увязать в единое пространство. Тут бы и помогли струны.