Как гравитация действительно работает

Мне всего 12 лет, и я постоянно удивляюсь и пытаюсь понять, как на самом деле работает гравитация. На YouTube каждый всегда говорит об объектах, деформирующих пространство-время вокруг себя, и использует аналогию с батутом. Я до сих пор не понимаю гравитации, потому что, если бы космос был похож на батут, тогда Земля шла бы к Солнцу вместе со всеми другими планетами, верно? Так может ли кто-нибудь объяснить мне, как гравитация действительно работает без аналогии с батутом?

Прежде всего: «Как работает гравитация» - это глубокий вопрос, и любой серьезный ученый быстро признает, что все, что у нас есть, - это неполная рабочая модель. Вы, конечно, слышали об общей теории относительности ; первое изображение на странице - ваш батут.

Наша рабочая модель, Общая теория относительности, работает, потому что она очень хорошо объясняет многие наблюдения. (Осторожно, вот еще один глубокий вопрос: «Объясняет» означает, что мы можем предсказать некоторые наблюдения из других наблюдений с помощью модели гравитации, которая у нас в голове. Это не обязательно означает, что мы понимаем «реальную природу» лежащего в основе проблемы.) Но мы очень уверены, что модель работает над широким спектром наблюдений. Одним из последних наблюдений «впервые», которое последовало за предсказаниями и, таким образом, придало нам больше уверенности в модели, было столкновение двух черных дыр в последнее время. Недавно? Ну, миллиарды лет назад. Мы только что узнали об этом в последнее время. Вот ссылка на статью в New York Times с впечатляющим видео, (Я думаю, что все еще можно прочитать ограниченное количество статей Times бесплатно, так что попробуйте.)

Наша модель гравитации неполна, потому что она плохо связана с моделью природы, которую мы имеем для других вещей (элементарных частиц, квантовой физики). Некоторое время (около 70 лет или около того) он вообще не связывался; Самому Эйнштейну совершенно не удалось соединить точки, что, вероятно, не было обнадеживающим, поскольку он получил Нобелевскую цену за то, что заложил одну из основ квантовой физики, и был очевидным авторитетом в области гравитации. Если он не мог этого сделать, то кто мог?

Если я не ошибаюсь, физики сегодня прогрессируют медленно. Эта связь между квантовой физикой и гравитацией является одной из основных нерешенных проблем современной физики.

Наконец, позвольте мне ответить на ваше беспокойство по поводу планет, спиральных к солнцу. Я полагаю, что эта идея, вероятно, исходит от настоящих шаров на реальном батуте. Вы, вероятно, знаете, что шары теряют скорость из-за трения, почти так же, как вы замедляете свой велосипед, когда прекращаете крутить педали. Часть кинетической энергии превращается в тепло.

И знаешь, что? Вы правы. Если бы у нас было достаточно времени, планеты в конечном итоге упали бы на солнце.Низколетящие спутники падают обратно на землю через несколько лет, потому что все еще есть следы атмосферы, замедляющие их там. Причина в том, что во всех крупных процессах во вселенной существует «трение» в более широком смысле. Это на самом деле один из фундаментальных физических принципов, составляющих мир, который мы знаем. Просто почти вакуум между планетами не обеспечивает такого большого трения, и планеты представляют собой довольно массивные тела с огромной массой и кинетической энергией. Им потребуется много времени, чтобы потерять достаточно энергии, чтобы они были так близко, чтобы коснуться солнца. (Возможно, слишком долго, чтобы происходить вообще.) На самом деле, во времена человеческой жизни планеты, луны и прочее являются почти идеальными примерами движения без трения. Но в астрономическом масштабе времени- миллиарды лет, - конечно, есть трения. Например, луна показывает нам всегда одну и ту же сторону, потому что трение замедлило свое вращение, так что вращение теперь «зафиксировано» на своей орбите.

Итог: идея о том, что гравитация изгибает пространство и время, до сих пор «объясняет» все крупномасштабные наблюдения; «батут» - хорошая модель для двумерного «пространства», то есть поверхности, если вы игнорируете трение.

Почему объекты не убегают ?

Рассмотрим сначала объект со скоростью и без гравитации в действии:

Затем этот синий объект станет все более и более далеким, если он продолжит в том же направлении.

Но это не продолжается в том же направлении, через некоторое время гравитация большого черного объекта изменила свой ход:

Это происходит снова, и снова, и снова:

Ваш вопрос: почему объект не входит в спираль? Возможно, вы думаете, что когда он приближается, гравитация становится сильнее, и поэтому объект вынужден приближаться еще ближе.

Но когда он падает ближе, его скорость увеличивается. Как мы уже видели, скорость объекта пытается заставить его убежать. Поэтому, когда он ближе, у него больше скорости, чтобы противодействовать повышенной гравитации.

Изменить: Просто в случае более буквального толкования вашего вопроса, батут в оригинальной аналогии вызывает трения, и, следовательно, спирали, но пространство является вакуумом.

Аналогия с батутом полезна, если вы понимаете гравитацию в рамках общей теории относительности. Концептуальная проблема заключается в том, что на самом деле пространство-время заключено в 4, а не в 3 измерения, т. Е. Включая время.

Фактически, когда Земля вращается вокруг Солнца, она теряет очень маленькое количество энергии в виде гравитационных волн. Итак, Земля на самом деле движется к Солнцу. Дело в том, что это излучение гравитационных волн настолько мало, что к тому времени, когда мы наблюдаем какое-либо значительное спирали, Земля и Солнце уже перестали бы существовать. Задолго до этого Солнечная система становится нестабильной из-за хаотических эффектов, уже содержащихся в классической ньютоновской механике.

Отличный вопрос!

Вы слышали о первом законе Ньютона? Это говорит о том, что объект в движении продолжает двигаться с той же скоростью и в том же направлении если на него не действует сила .

Когда мы катим мяч по земле, он в конце концов остановится. До Ньютона многие считали, что все замедляется само собой. Идея Ньютона заключалась в том, что это неправда, и фактически единственная причина, по которой катящийся шар замедляется, состоит в том, что земля и воздух тереть или толкают мяч, чтобы замедлить его.

На батуте мяч будет тереться о материал батута и о воздух, что замедляет его. Это единственная причина, по которой шар заканчивается по спирали к центру.

Когда нет ничего, что могло бы замедлить объект, оно не будет спирально приближаться к середине, оно будет просто вращаться и вращаться вечно. В космосе нет (почти) ничего, чтобы замедлить объект.

Если вам трудно в это поверить, вы можете написать компьютерную программу, которая сделает все расчеты и посмотрим, что произойдет! Я сделал пример симуляции для вас. Вы увидите, что без трения планета окажется там, где она начиналась, каждый раз, когда она вращается вокруг Солнца. Если вы измените начальную скорость планеты с 20 на 40, а затем нажмете «Запустить» вверх, вы увидите более круговую орбиту. Вы можете изменить другие вещи и посмотреть, что произойдет. Я надеюсь, что вы найдете это полезным!

Индукционная рефракция струны нейтрино является причиной гравитации. Некоторые скажут, что нейтрино незначительны, но Дирак, Хокинг и Тайсон думают иначе, и большинство игнорирует эффект заряженной частицы, движущейся со скоростью света. Имейте в виду, что никто не может или не доказал, что масса - это свойство материи, больше эффекта.

Зайдите на www.themechanismofreality.com, этот сайт объясняет, как именно работает гравитация. Каждый физик, который исследует это, соглашается, что это правильно. От ЦЕРНа до физического факультета Пекинского университета согласны с тем, что это «фантастическая связь между физикой гравитона и теорией струн»! Это также косвенно подтвердили LIGO и объявление о гравитационной волне. Наслаждайтесь!