Отправлено: 02.09.10 11:45. Заголовок: Об аналогиях в ОТО

Хочу поделиться мыслями по поводу одной аналогии, которую приводят физики, чтобы наглядно объяснить Общую теорию относительности. Это известный пример с резиновой пленкой, поверхность которой искривляет шар для боулинга. (Цитата взята из одной популярной книжки, название и автор в данном случае не важны; это распространенная у многих авторов аналогия).

«Полезная и часто используемая аналогия состоит в том, что структура пространства деформируется в присутствии массивных тел, таких как наше Солнце, подобно резиновой пленке, на которую положили шар для боулинга.
Согласно этой радикальной гипотезе, пространство не является просто пассивной ареной событий во Вселенной; форма пространства изменяется под влиянием присутствующих в нем тел.
Это искривление, в свою очередь, влияет на другие тела, движущиеся вблизи Солнца, которые теперь будут перемещаться по деформированному пространству. Используя аналогию с резиновой пленкой и шаром для боулинга, можно сказать, что если мы поместим на пленку шарик и придадим ему начальную скорость, его траектория будет зависеть от того, присутствует ли в центре пленки массивный шар для боулинга. Если шара для боулинга там нет, резиновая пленка будет плоской, и шарик будет двигаться по прямой линии. Если шар для боулинга присутствует, он будет искривлять пленку, и шарик будет двигаться по искривленной траектории. Если мы придадим шарику соответствующую скорость и направим его в соответствующем направлении, он будет совершать периодическое движение вокруг шара для боулинга (если игнорировать действие сил трения), т.е. фактически «выйдет на орбиту». Наш язык способствует применению этой аналогии к гравитации».

Но данная аналогия, как мне кажется, вместо того, чтобы разъяснять, лишь запутывает читателя. Маленький шарик (аналог Земли) движется по поверхности резиновой пленки только потому, что этот шарик прижимается к поверхности резиновой пленки силами гравитации настоящей Земли. Да и само искривление резиновой пленки массивным шаром для боулинга возможно лишь в земных (или иных планетных) условиях. Этот же эксперимент в космосе будет совсем иным – шарик не будет прижиматься к поверхности резиновой пленки, а будет совместно с ней (пленкой) парить в пространстве. Поэтому в космосе (в невесомости) никакими ухищрениями не заставить маленький шарик катиться по поверхности резиновой пленки, а, соответственно, и двигаться по искривленным массивным телом (шар для боулинга -аналог Солнца) линиям на ее поверхности. Да и само искривление резиновой пленки шаром для боулинга без применения дополнительных сил не удастся. То есть физики в данной аналогии не явно вводят постороннюю силу, гравитацию (а точнее не могут абстрагироваться от земного притяжения), и при этом, им кажется, что они таким образом наглядно объясняют о самой гравитации. Очень неудачная аналогия.

Вообще, само это понятие «искривление пространства» лично у меня вызывает очень большие сомнения. В данном термине явно присутствует понимание пространства, как некоего вещественного образования, подобного жидкости. Не зря физики при попытках наглядного представления применяют аналогии типа пленок, желе и прочих. При таком понимании, вполне можно было бы представить гравитацию, как волны «всасывания» "вещества" пространства. Представьте себе некий излучатель в толще воды, который генерирует поперечные звуковые волны во все стороны. Это легко представимо, так как имеются такие устройства, например, эхолот. Волны производятся этим излучателем за счет создания повышенного давления на поверхности излучателя. И это повышенное давление распространяется во все стороны в виде фронта волны. А теперь представьте себе, что этот излучатель производит не повышенное давление, а пониженное. Тогда к этому, теперь уже не излучателю, а «поглотителю», устремиться волна пониженного давления, и будет производиться что-то типа «кавитации», схлопывания. Маленький шарик будет «подталкиваться» этой волной в сторону «поглотителя». Чем не гравитация? (Термин «поглотитель» не удачен, так как никакого реального поглощения не происходит. Но другого я не придумал. «Схлопыватель» еще хуже).

Конечно, данная аналогия, как всякая аналогия, страдает своей неточностью, не тождественностью и прочими не… Но и тут имеется «искривление» пространства, то есть изменение ее свойств однородности (причем в трехмерной области). Ну, а вопросы типа: каковы причины такого «искривления», «схлопывания», или почему оно происходит только в одну сторону – к «поглотителю», надо адресовать уже к самой гравитации.

С уважением, Галиев Мунир.

 Отправлено: 11.09.10 04:59. Заголовок: Уважаемый, Галиев Му..

Уважаемый, Галиев Мунир!
На мой взгляд аналогия - это средство подвести человека ближе к пониманию определенной идеи. Здесь нельзя использовать все свойства предмета-аналога, иначе это будет тождество. А вот, какие свойства предмета-аналога применять, - это вопрос творческий.

 Отправлено: 23.10.10 21:52. Заголовок: Здравствуйте, уважае..

Здравствуйте, уважаемый Мунир!

Давно не был на этом форуме (да и на форумах вообще).
Вижу вы по-прежнему не равнодушны к относительности .

Аналогии никогда не являются полными, и справедливы лишь в определенной своей части.

В аналогии с резиной растягивающейся под весом шарика физики ни в коей мере не ведут речь об аналогии в причинах гравитации, да и сама ОТО о причинах искривления пространства ни в коей мере не берется судить. Пример с резиновым листом призван лишь наглядно показать на примере двухмерного пространства (лист резины) что есть искривление трехмерного пространства.

Но в целом я с Вами согласен, у меня тоже складывается впечатление что пространство в понимании некоторых сторонников ОТО - это нечто сущее помимо и наряду с веществом и излучением.

На самом деле искривление пространства следует понимать следующим образом.

Как я уже писал ранее в заметках- понятие о пространстве тесно связано с понятием одновременности. Расположение вещей в пространстве это соотношение положений вещей в определенный момент времени, то есть одновременное расположение вещей. Ни человек ни любой элемент сущего никогда не воспринимает одновременное ему состояние других вещей поэтому представление о каком-то мгновенном взаимном положении вещей, то бишь представление о пространстве - есть реконструкция в мозгу человека, которая зависит от того как мы будем определять одновременность в разных точках пространства. Вот эта самая реконструкция долгое время была евклидовой. Эйнштейн же по сути показал, что при постулированном им правиле определения одновременности реконструкция пространства вблизи массивных тел получается неевклидовой то есть пространство искривлено.

Следует лишь правильно понимать что есть пространство. Не искривление пространства есть причина гравитации, а наоборот из за гравитации то что мы называем пространством (то что существует лишь в нашем воображении) получается искривленным. Понимал ли это сам Эйнштейн? Не знаю тексты его противоречивы, иногда мне кажется что да, иногда - нет.


Теперь к вашей аналогии. Ваши представления о звуковых волнах неверны.

Звуковая волна - это не волна сжатия, это волна сжатия-разряжения (и она, кстати, продольная, а не поперечная). Представьте пластину динамика, движущуюся слева направо. С правой части создается сжатие с левой разряжение потом платина идет обратно и уже с правой получается разряжение а с левой сжатие. Так что пульсирующий шарик эхолота посылает в пространство волны сжатия-разряжения.

Далее. Волны не переносят вещество они не могут перемещать предметы, максимум вверх вниз (например, поперечные волны на поверхности воды) или туда обратно (например продольные звуковые волны).

Для того чтобы некая субстанция перемещала нечто в ней находящееся к некоему центру - в центре должна быть воронка и субстанция должна в ней исчезать, то есть должен создаваться поток субстанции в центр, увлекающий за собой нечто в субстанции находящееся.

Так что аналогия для гравитации - это не волны в жидкости, а поток этой жидкости и ее исчезновение в некоем гравитирующем центре. Если в этой жидкости распространяется свет, то естественно она увлекает его за собой к воронке.

С уважением,
Вадим.

 Отправлено: 25.10.10 08:12. Заголовок: Здравствуйте Вадим! ..

Здравствуйте Вадим!

Вообще-то относительность интересует меня не более, чем все остальное. Да, и знаток я в этом не очень. На данном форуме (а бываю я и на других, где спорю и учусь) пустота, один я только и пишу всякую чушь, да еще и т.н. "радиоточки" типа Волхова, Афанасьева "вещают". Скучно.

Конечно, Вы правы. Гравитацию правильнее представить как поток, а не как волну. Я сначала тоже так и хотел написать, но потом у меня возник вопрос: если гравитация поток "вовнутрь", то куда он из этого "внутри" девается? Какое-то нарушение закона сохранения вещества получается. "На это я пойтить не могу" сказал я сам себе и стал представлять как волну. Не очень удачно получилось. Я себе представил возбудитель волны (пластина динамика у Вас) двигающуюся в одном направлении быстро, а обратно медленно. В одном направлении как бы взрывная волна, а обратно "черепаший шаг". Тогда, казалось мне, в направлении "взрывного", быстрого движения будет возникать давление, которое не компенсируется обратным движением. Но это, видимо, возможно лишь при движении небольшого участка среды, когда частицы среды могут "втекать" в разряженную область. А при возбуждении волны по всему периметру, по всей поверхности даже этого быть не может. В общем, скорее всего, я тут перемудрил, как всегда.

А не понравились мне все эти искривления пространства, когда я читал про всякие "кротовые норы" и прочее. Из неверной аналогии делались далеко идущие выводы о реальности движения по всем этим "норам", а возможности машины времени. Вот я и попробовал покритиковать.

С уважением, Галиев Мунир.