Итак, друзья мои, продолжаем рубрику "Простые понятия". Cегодня поговорим про такую штуку, как гравитационное поле. Получился у нас этакий котопёс, ведь гравитационное поле - это не самое простое понятие, которое можно было выбрать для рубрики "Простые понятия". Но составить хотя бы общее представление о том, чем является гравитационное поле, невероятно важно.
Вообще, понятие поля в физике всегда хочется с чем-то сопоставить. И практически всегда такое сопоставление будет совершенно неверным. Все дело в том, что когда мы ищем какие-то простые физические и материальные аналогии, эти материальные аналогии становятся излишне упрощенными.
Совершенно неправильно представлять какое бы то там ни было физическое поле в виде, например, материального облака, состоящего из частиц. Это совершенно другое понятие. И тут уместно будет сказать, что любое физическое поле – это скорее математическое понятие, нежели понятие физическое. И вот то, что мы с вами обычно представляем как поле – это скорее некоторые виды вещества.
Зачем вообще нужна была идея поля как такового? В процессе исследований выяснилось, что те или иные физические явления не передаются напрямую, потому что для того, чтобы они передавались напрямую, нужно, ну скажем так, некоторый носитель.
Представьте себе, что у вас есть набор шариков, и для того, чтобы толкнуть дальний шарик, нужно использовать какой-то ближний предмет, будь то там кий для удара или будь то другой шарик. В какой-то момент такие штуки описывались через эфир. Но не важно как такое назвать - важно, что нужна "промежуточная материя".
Если у нас есть массивное тело, то вокруг него есть гравитационное поле. Так вот, как раз-таки на примерах гравитации, наверное, проще всего будет понять, почему поле не есть какая-то особая материя, в прямом понимании этого слова, не есть нечто материальное, состоящее из частичек, которые будут напоминать мячики, а есть именно особый род материи, который отличается от стандартной материи, привычной для нас.
Мы помним, что современные представления описывают гравитацию как некоторое специфическое явление, связанное с деформацией пространства-времени. Эту идею предложил Эйнштейн, а до Эйнштейна подобную логику прорабатывали другие известные физики. Но именно с появлением теории относительности появилось и какое-то формальное и, скажем так, полноценное описание гравитации. На сегодняшний день гравитация описывается именно таким образом.
Более того, находятся различные подтверждения, которые действительно подсказывают, что логика Эйнштейна была правильной. И вот гравитация является искажением пространства-времени, вызванным появлением там массивного тела. Соответственно, логично полагать, что если мы отдалились куда-то в далекую-далекую галактику, то там, скорее всего, никаких массивных тел рядом нет, и там гравитация на тело будет практически не воздействовать.
Расстояние, на котором гравитация воздействует на объект, определяется дальностью действия гравитационного поля. Но при всем при этом, как мы уже сказали, гравитационное поле это не какое-то там особое состояние материи, которое похоже на дождевое облако, или там на разлитую краску, или на что угодно, а это специфическое поведение пространства.
Мы берем ту самую модель, которую изображают. Объект таким образом сформировал вокруг себя пространство-время и создал гравитационное поле.
Гравитационное поле в итоге - это некоторая непрерывная субстанция, которая имеет, ну скажем так, некоторую напряженность Если здесь уместно, конечно, использовать это слово. Получается, что гравитационное поле у нас есть абсолютно везде и оно проходит через любые объекты.
В тех точках, где есть массивный объект гравитационное поле имеет ненулевое значение. Это ненулевое значение выражается в виде знаменитого искажения. А в тех точках, где, соответственно, материя далеко, это искажение практически не ощутимо.
Именно эту область мы с вами стараемся представить как некоторую зону, где существует тот самый кисель, дым, пар, что угодно. Вот все то, как вы себе представляете в материальном эквиваленте любое физическое поле.
Кстати говоря, когда вы пытаетесь представить, что гравитационное поле, именно что материальное, состоит из каких-то ощутимых и обнаруживаемых частиц, вы вступаете на дорогу поиска гравитона. А гравитон это что? Это квант гравитационного поля.
Если вам хочется описать гравитационное поле более правильно, более научно, то в принципе лучше использовать некоторую математическую логику и сказать, что гравитационное поле это некоторая модель, которая описывает состояние пространства и позволяет таким образом сопоставить действие гравитации в конкретной точке на массивный объект, помещенный в это пространство.
Мой хаб в Telegram