Экзотический объект, состоящий из небольшой тяжёлой звезды, вращающейся со скоростью 25 раз в секунду, вокруг которого с периодом в два с половиной часа вращается белый карлик (в представлении художника).
Это пульсар PSR J0348+0432, излучающий гравитационные волны. И хотя их нельзя измерить с Земли напрямую, можно измерять изменения орбиты, связанные с потерей системой энергии.
Я бы не узнал пространство-время или сбой в ядре телепортации, даже если б они залезли ко мне в постель. — Патрик Стюарт
Читатель спрашивает: Почему гравитация уменьшается по мере удаления от объекта? Я читал, что она уменьшается по закону обратных квадратов, но без объяснений, почему именно.
Вопрос простой, но ответ на него требуется основательный.
Физика и наука в целом обычно не занимаются вопросом «почему» в связи с естественными явлениями – обычно изучается только «как».
Дайте теорию, набор законов, и физические объекты с заданными свойствами – и наука расскажет, как они будут себя вести в рамках теории. Так и с гравитацией.
Веками ньютоновская гравитация была самой успешной теорией, описывающей силы, действующие на больших масштабах.
Она говорила, что все объекты Вселенной, имеющие массу, притягивают все остальные массивные объекты. А сила притяжения пропорциональна массе обоих объектов и обратно пропорциональна расстоянии между ними.
Вокруг Солнца, наибольшей массы в нашей системе, летают по кругам и эллипсам все остальные объекты, от планет до астероидов и комет.
Интересно, что круги и эллипсы являются стабильными замкнутыми орбитами – указанные объекты каждый раз возвращаются в одну и ту же точку, по прошествии времени, которое мы называем годом.
Это само по себе с точки зрения математики довольно интересно. Силы – это векторы, у них есть величина и направление. В солнечной системе силы, действующие на объекты, направлены к центру Солнца.
Если вам нужно, чтобы что-нибудь летало вокруг Солнца по замкнутой орбите, у вас есть только два варианта.
А поскольку именно такие орбиты нужны для стабильных и умеренных температур, при которых может существовать жизнь – нам в самом деле повезло, что именно по таким законам работает Вселенная.
Бывают силы, увеличивающиеся с расстоянием – например, сильное взаимодействие. Есть даже пример силы, у которой нет направления и которая является постоянной – тёмная энергия.
Добавлено в 11:22 Но закон обратных квадратов – это не всё, что можно сказать о гравитации. Более того, поскольку в нашей системе есть незамкнутая орбита, нам нужно заменить ньютоновскую гравитацию на более свежую общую теорию относительности.
У нас появилась куча новых предсказаний, подтвердившихся экспериментами, включая гравитационное линзирование света, другая механика обращения по орбитам массивных тел на коротких дистанциях, гравитационное красное смещение и многое другое.
Но самым главным выводом оказался тот, что тела, двигающиеся по орбитам, строго говоря не подчиняются закону обратных квадратов.
Все орбиты, согласно ОТО, рождаются из сил, которые чуть сильнее, чем закон обратных квадратов, поэтому они со временем уменьшаются.
Внутренние планеты первыми сходят с орбит, за ними следуют более отдалённые миры, поскольку расстояние до них больше. В конце концов, при отсутствии других сил, всё придёт по спирали к центру притяжения системы.
Если бы Земля вращалась вокруг бесконечно живущего солнца, ей потребовалось бы 10150 лет для полного угасания орбиты. Действительно стабильных и замкнутых орбит во Вселенной просто не существует.
По крайней мере, согласно ОТО – наилучшей на данный момент теории, описывающей гравитацию. Для малых масс и больших расстояний она вырождается в классическую ньютоновскую теорию.
Но почему же именно ОТО управляет гравитацией во Вселенной именно таким способом? Точно сказать не может никто.
Поэтому придётся довольствоваться стандартным ответом: гравитация работает так, потому что так устроены законы природы. Можно представить Вселенную с другими законами – но нам досталась такая, и мы не понимаем на самом деле, почему законы устроены именно так.
Мы можем делать наблюдения, выводить законы, проверять их – и, может быть, когда-нибудь мы поймём, почему они именно такие.
А поскольку именно такие орбиты нужны для стабильных и умеренных температур, при которых может существовать жизнь – нам в самом деле повезло, что именно по таким законам работает Вселенная.
Это самое спорное утверждение. Очень даже может быть, что Вселенная работает по таким законам, при которых может существовать жизнь.
ЗЫ: Интересно, но мало и, по большому счёту, ничего не объясняет. Ибо ан вопрос "почему" пытаются отвечать другие "науки" типа философии, теологии и т.п. А физика всё ж отвечает на вопрос "как".
Однако плюc за занятные картинки.
Это сообщение отредактировал Strangerr - 9 июл. 2015 г. в 11:38
трёхмерность пространства + теорема Остроградского-Гаусса + закон сохранения энергии
По-моему, достаточное объяснение.
Все пространственные поля спадают как 1/r^2 не только гравитационное
Сильно сказал
вот, кстати, ни фига не сильно....
в микромире, где понятие трёхмерности пространства весьма и весьма условно, поля могут вести себя по-другому. примеры: 1) фотон, который сам по себе как бы кусочек электромагнитного поля, но с другой стороны, поток напряженности через поверхность у него нулевой; 2) ядерные силы, близкодействие - там спадание поля не описывается 1/r^2......
Все так сложно. А на самом деле просто с увеличением расстояния увеличивается площадь шара по поверхности которого "размазана" гравитация. Образно говоря, слой становится тоньше. Поэтому вдоль прямой она уменьшается. Вот и все.
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии. Авторизуйтесь, пожалуйста, или зарегистрируйтесь, если не зарегистрированы.
1 Пользователей читают эту тему (1 Гостей и 0 Скрытых Пользователей)
yaplakal.com