На первый взгляд кажется, что это глупый вопрос, потому что давно было выяснено, что массивные тела притягивают друг друга и про закон притяжения Ньютона всем рассказывают в школе. Земля вращается вокруг Солнца, Луна вокруг Земли, множество спутников... и всё это вращается под действием силы гравитационного притяжения. До какого-то момента это устраивало всех, но когда появились новые наблюдения, то физики Ньютона стало не хватать для их объяснения и в дело вступила ОТО Эйнштейна.
Эйнштейн решил добавить к понятию 3-х мерного евклидова пространства четвёртое измерение - время, назвал всё это пространством-временем, евклидово пространство стало метрикой Минковского (Лоренца), а сила гравитационного притяжения переросла в изменение геометрии этой метрики под действием гравитационных объектов. Все мы много раз видели модель этого изменения под названием "гравитационная воронка":
С одной стороны, это позволило объяснить некоторые явления, например отклонение света, у которого нет массы покоя, гравитационным полем.
С другой, устранило неразрешимое противоречие, возникающее при объяснении гравитации как силы, т.к. сила подразумевает расход энергии, а никакая энергия тела не тратится на притяжение других тел. Тела в гравитационном поле стали двигаться по прямой - по геодезической линии, которая отмечает искривление пространства, а при прямолинейном движении энергия остаётся постоянной.
Казалось бы, что теперь все в шоколаде - ничего не понятно, но вроде работает. Но не тут-то было. Для описания определённых случаев пришлось модифицировать метрику и в итоге мы имеем минимум 3 (три!) общепринятых метрики пространства Минковского, метрику Шварцшильда и ещё множество специальных вариантов описания одного и того же пространства. Удивительнее всего во всём этом бардаке то, что он считается нормальным состоянием в науке! По идее то, что нет единой модели, описывающей все возможные варианты поведения объектов в пространстве, говорит о том, что всё это множество математической шелухи неверно, но я хотел бы подойти к вопросу метрик и искривления пространства с другой стороны.
Конечно, умными словами с путанными объяснениями можно спрятать любую чушь за стену высшей математики и никто ещё долго этого не разоблачит, но если последовательно задавать правильные вопросы, то можно обнаружить эту чушь, хоть и получишь в спину букварём со словами "невежда". Но когда меня это останавливало? ;)
Начнём, пожалуй, с уточнения, каким именно образом движутся тела в гравитационном поле по современным представлениям:
"В стандартном подходе общей теории относительности (ОТО) гравитация рассматривается изначально не как силовое взаимодействие, а как проявление искривления пространства-времени. Таким образом, в ОТО гравитация интерпретируется как геометрический эффект, причём пространство-время рассматривается в рамках неевклидовой римановой (точнее псевдо-римановой) геометрии. Гравитационное поле (обобщение ньютоновского гравитационного потенциала), иногда называемое также полем тяготения, в ОТО отождествляется с тензорным метрическим полем — метрикой четырёхмерного пространства-времени, а напряжённость гравитационного поля — с аффинной связностью пространства-времени, определяемой метрикой."
Мало что понятно, но зато как звучит: в ОТО (гравитация) отождествляется с тензорным метрическим полем — метрикой четырёхмерного пространства-времени, а напряжённость гравитационного поля — с аффинной связностью пространства-времени, определяемой метрикой! Прямо симфония какая-то! И это только в "стандартном подходе". Я даже боюсь спрашивать, что будет в нестандартном...
Для простого обывателя существует и более простое объяснение: можешь представить воронку? Так вот Солнце создаёт такую же воронку в пространстве, а планеты просто летают по её стенкам по геодезическим линиям, прямо как на рисунке выше. И ещё пример с батутом постоянно приводят.
Хорошо. Берём эту воронку и распрямляем, чтобы нам было лучше видно и понятно. Нарисуем небольшой график: по оси Х находится уровень Земли, а по оси У откладываем высоту над поверхностью Земли. Линии - это траектории спутников на разных высотах и скоростях над Землёй.
Спутники А и В до вертикальной штриховой линии летят по круговой орбите над Землёй, на разных высотах от Земли и согласно теории движутся по геодезическим линиям, т.е. по прямой параллельно друг другу. Напоминаю, что прямой считается наименьшее расстояние между двумя точками. Думаю пока вопросов возникать не должно.
После штриховой линии спутник А начинает торможение всё так же двигаясь по прямой, но почему-то начинает падать на Землю! Почему? Ведь Земля не оказывает никакого действия на спутник, она его не притягивает, она только искривила пространство, но это же не значит, что пространство, а тем более какая-то математическая метрика набралась сил и начала сдвигать спутник с прямой линии.
Со спутником В ещё смешнее - он начинает ускоряться всё так же по прямой, но при этом удаляется от Земли! Это его Земля оттолкнула? А где же притяжение? Опять какая-то неведомая сила придала ему боковое ускорение и сдвинула с прямой траектории.
Спутник С, для разнообразия, движется по эллиптической орбите и это самый наглядный пример. Это значит, что он сначала как бы падает на Землю, но набрав определённую скорость практически отталкивается от неё, её гравитации или пространства вокруг неё и взлетает ещё выше. Т.е. Земля его взяла и оттолкнула? Это так действительно должна действовать гравитация?
В итоге, что мы имеем в сухом остатке от памперса, которым протирали всю эту математику? А мы имеем вполне определённое наблюдение: скорость спутника влияет на геометрию пространства вокруг Земли намного сильнее, чем сама Земля, которая его искривила. Мелкий спутник может иметь эту воронку с любой стороны и при этом даже ни разу не свернув с прямой линии! Да мы просто в какой-то виртуальности живём! Не меньше.
З.Ы. Не надо мне тут писать, что в метрике Минковского для построения траектории надо учитывать импульс, время, скорость, наблюдателя и т.д. Это всё бред, которым латают дыры в теории. Не может пространство искривляться и менять свои геодезические по желанию наблюдателя или скорости объекта. Тогда каждый камень на орбите будет рвать ваше пространство просто в клочья. Придумайте что-то более убедительное. За сотню лет уже могли бы.