Современные представления о гравитации

Санкт-Петербургский планетарий снова принимает гостей. На этот раз мы посетили шестую лекцию цикла «Физика для неспециалистов», которая была посвящена общей теории относительности в целом и современным представлениям о гравитации в частности. Но прежде всего, нам удалось взять интервью у настоящего профессионала своего дела Мосалева Дмитрия Юрьевича, заведующего лабораторией занимательных опытов Санкт-Петербургского планетария.

Современные представления о гравитации

[myquotes]     Идея проведения подобных лекций возникла еще у моих предшественников, но реализовать её удалось только во второй половине прошлого года. Основная идея, которая вкладывалась в организацию цикла «физика для неспециалистов», — это научно-популярное объяснение основных научных категорий физики, астрономии и естественных наук всем желающим. Несмотря на то что количество приходящих людей постоянно меняется, многие люди приходят не один раз, и зал всегда полон. Видно, что их интересует природа вещей и то, как устроен мир. А это не может не радовать.
Этот цикл рассчитан для возрастной категории 15+, для детей лекции проходят каждые выходные. Как правило, ребят приводят родители, но те, кто постарше, заинтересованы в этом сами. И дело тут не в подготовке к ЕГЭ, а в реальном желании образовываться. Как профессионал в своей области, я много лет проработал в школе и видел, что практика ЕГЭ фактически разрушает образовательную систему, заменяя интерес учеников необходимостью сдать предмет для дальнейшего поступления. В проводимых планетарием лекциях мы отходим от этого.
Физика всегда манила меня тем, что это — наиболее общая наука о природе. Я занимался разными вещами: от практического применения физических знаний до работы в бюро переводов. Сегодня моя основная цель —  преподавание и попытка поделиться с людьми своим интересом, который за годы не угасает ни на минуту. [/myquotes]

О чем же нам рассказали на лекции?

Современные представления о гравитации

1. Теория относительности — это уже не классическая физика. Исаак Ньютон считал, что любое взаимодействие должно быть опосредовано каким-либо «агентом». Но что это за «агент», Ньютон не знал. С точки зрения великих умов прошлого и постулатов классической механики, при смещении нашего Солнца с орбиты, Земля должна за счет гравитационного взаимодействия мгновенно это почувствовать и переместиться вслед за Солнцем. Однако в реальности это случится лишь через несколько минут. Но как это согласовать с одним из следствий специальной теории относительности, которое говорит, что максимально возможная скорость передачи любого сигнала равна скорости света? Альберт Эйнштейн понял, как ответить на этот вопрос, хотя для этого ему потребовалось около 10 лет кропотливой работы по созданию второй своей теории — общей теории относительности.
2. Гравитация и ускорение идентичны. Это основной постулат общей теории относительности, основанный на принципе эквивалентности гравитационной и инертной массы. Во время лекции был прекрасно продемонстрирован этот факт: человек, находящийся внутри лифта, никак не сможет определить, находится ли этот лифт на поверхности Земли и его притягивает к полу гравитация или лифт просто движется с ускорением в пустом космическом пространстве и его притягивает к полу сила инерции.
3. Гравитация — это искривление пространства-времени. Если раньше ученые не могли объяснить, как работает гравитация, за счет чего удаленные тела притягиваются друг к другу, то сегодня, благодаря развитию естественных наук, у нас есть ответ. ОТО говорит, что гравитация есть не что иное, как искривление пространственно-временного континуума. Любое тело, обладающее массой, искривляет пространство-время вокруг себя, и все ближайшие тела начинают как бы «чувствовать» это искривление и меняют свои траектории так, как будто их что-то тянет. И если искривление пространства еще как-то можно себе представить, то что значит искривление времени? Это просто его замедление. Оказывается, вблизи любого массивного объекта время течет немного медленнее, чем вдали от него. Например, система GPS должна учитывать тот факт, что спутники GPS находятся на высоте приблизительно 20 000 км от Земли, и время там течет чуть быстрее, чем на поверхности Земли. Иначе погрешность в определении положения по этим спутникам нарастала со скоростью порядка 10 км в сутки. Поэтому каждый из нас может на своем опыте ощутить эффект искривления-замедления времени.

Это далеко не все, о чем рассказывал лектор, кандидат физико-математических наук, популяризатор науки, стипендиат фонда «Династия» Кирилл Половников. Но мы узнали главное — мы можем за полтора часа лекции прикоснуться к тому, над чем Эйнштейн работал более десяти лет, а студенты физических факультетов учат четыре года. В этом, пожалуй, и состоит сила популяризации науки, и это причина посещать подобные лекции снова и снова.