Я вот о чём размышлял.
Все помнят, как в фильме "Назад в Будущее 2" Марти Макфлай в 2015 году рассекал на ховерборде – скейтборде без колёс. В том же мире на той же технологии парили машины.
Более насущный вопрос – устройства, гасящие гравитационные перегрузки космонавтов при взлёте и генерирующие искусственное притяжение в космосе или на других планетах.
Ко всему этому мы не приблизились пока что ни на шаг, давайте попробуем выяснить почему.
На сегодня известно существование четырёх фундаментальных взаимодействий:
Два последних проявляются только на размерах атомного ядра и меньше атомного ядра, поэтому на них пока не будем заострять внимания. Скажу только, что из этих четырёх, гравитационное – самое слабое взаимодействие. Например, магнит легко отрывает от стола иголку – это говорит о том, что электромагнитное взаимодействие гораздо сильнее гравитационного. Слабое взаимодействие назвали так, потому что оно значительно слабее электромагнитного и сильного, однако даже оно сильнее гравитационного.
Теория струн объясняет это так – всё создаётся колебаниями протяженных нитей/струн, и, в частности, гравитация перетекает к нам из другой Вселенной, в которой она доминирует. Теоретически это возможно, но трудно вообразить себе такой мир, в котором гравитационные воздействия рвут на части атомы. В такой Вселенной материя в известной нам форме существовать не может.
Гравитация была первым взаимодействием, описанным математической теорией. И остаётся по сей день не объяснённым явлением. Электромагнитные, сильные и слабые взаимодействия были объяснены квантовой теорией, экспериментально подтверждённой. А откуда берётся гравитация, до сих пор лишь предполагают. Пресловутый бозон Хиггса, пойманный пару лет назад, не объясняет до конца наблюдаемые эффекты гравитации на макроскопическом уровне.
Во всех – кроме гравитации! – физических взаимодействиях проявляется только разность энергий физической системы в различные моменты времени и/или в различных точках пространства, но не величина энергии в данном состоянии физической системы. Лишь гравитация "чувствует" саму энергию, а не её разности.
Долгое время считалось, что античастицы могут обладать отрицательной массой (тогда гравитацию было бы проще объяснить), но нет – нейтрино и антинейтрино, образующиеся от вспышек сверхновых звёзд, долетают до нашей планеты одновременно, что говорит о том, что гравитация действует на них одинаково. Хотя некоторые исследователи до сих пор считают, что это доказательство не убедительно.
Само понятие массы подвергается сомнениям. С тех пор, как Ньютон впервые сформулировал свою теорию гравитации, было как минимум ТРИ концептуально разных величины, называемых массой: инертная масса, "активная" гравитационная масса и "пассивная" гравитационная масса. Все экспериментальные доказательства на данный момент свидетельствуют, что все они на самом деле всегда одинаковы.
Что понимается под антигравитацией? Из формулы
F = G * m1 * m2 / r2
очевидно, что гипотетический антиграв должен обладать отрицательной массой. Но, согласно второму закону Ньютона, объект с отрицательной инертной массой будет ускоряться в направлении, противоположном тому, в котором его толкнули, что кажется странным. Я не говорю, что невозможным!
Представить себе объект, который не падает на Землю, а "падает" в небо, в принципе не сложно
А вот представить объект, который ускоряется в противоположную от воздействия сторону, уже труднее.
Так я на пальцах пытаюсь объяснить, почему антинейтрино от взрыва, то есть от толчка, летят в ту же сторону, что и обычные нейтрино. Это вовсе не означает, что сила притяжения будет действовать на антивещество в ту же сторону, что и на вещество.
Другое гипотетическое вещество с отрицательной массой называют экзотической материей. Некоторыебританские американские учёные вывели математически достоверное взаимодействие частиц с отрицательной массой. Если коротко, то они будут создавать силу притяжения, которая будет их отталкивать друг от друга. Слабо, да?
Это уже из области глубокой философии, утверждающей: "Всё, что может представить себе человек, в принципе существует, даже мои друзья".
Одним из наиболее известных и экспериментально полученных(!) типов экзотической материи является физический вакуум с отрицательным давлением. Эффект Казимира – взаимное притяжение двух параллельных незаряженных зеркальных поверхностей. Считается, что эффект Казимира можно использовать для создания червоточин в пространстве (и времени). Данную теорию лучше прочих эксплуатировал Артур Кларк в рассказе "Свет иных дней".
Это, правда, мало имеет отношения к гравитации, больше к искажению геометрии пространства. НО! Опять же, но, есть теория, что искажение пространства это и есть гравитация. Или наоборот, гравитация искажает пространство, как хотите. Всё относительно, сказал Эйнштейн. Например, Земля на своей орбите производит нехилую такую погрешность инерциальной системы отсчёта в -37,2 миллисекунд дуги в год, которую довольно точно измерили (см. полёт Gravity Probe B).
Весной 2014 года другиебританские американские астрофизики обнаружили доказательство существования предсказанных ещё Эйнштейном гравитационных волн. Это говорит нам о том, что гравитацию вполне можно "корректировать" неким излучением, причём данный эффект существует и наблюдается в известной нам Вселенной. Хотя данное открытие ещё официально не подтверждено, вспомним, что найденный в 2012 году бозон Хиггса тоже обсуждали более года, прежде чем сказать, да, вот он.
Бозон Хиггса отвечает за инертную массу элементарных частиц. За гравитационную массу должна отвечать другая гипотетическая частица, называемая гравитоном. Существование гравитонов, однако, давно оспаривается. Если гравитоны существуют, их должна излучать чёрная дыра. Но чёрная дыра не должна ничего излучать по определению! (Вообще, про чёрные дыры стоит поговорить отдельно. Как-нибудь в другой раз.)
Во вселенной игры Dead Space люди научились управлять гравитонами, а с их помощью добывать из недр планет полезные ископаемые. В результате чего и произошла неприятность...
Вот, видите, сколько слов, и ни одного полного ответа на вопрос: почему же два тела притягиваются друг к другу?
Возвращаясь к началу, хочу заметить. Если ховерборд парит за счёт некоего излучения, противоположного гравитации, то как он не "падает" в небо? И, когда человек встаёт на него, масса системы меняется, причём значительно. Стало быть, механизм антиграва должен уметь изменять собственную массу, причём делать это очень точно, и мгновенно реагировать на внешние воздействия.
Есть вариант попроще. Допустим, некая экзотическая материя позволяет занулять массу объекта. Существование ховерборда в таком случае невозможно, но вот создание автомобиля без колёс вполне достижимо. В обычном состоянии он просто парит – он абсолютно невесомый. Приводится в движение за счёт каких-нибудь реактивных двигателей. Но тут встают другие проблемы. Опять, как он реагирует на добавление массы человека? И если автомобиль невесомый, то его можно просто толкнуть рукой, и он улетит. Я даже больше скажу – его запросто может сдуть ветром.
Подобная вундервафля, правда, будет весьма полезна в ближнем космосе. В рассказе Айзека Азимова "Лакки Старр и луны Юпитера" люди построили корабль на антиграве. Такой корабль, предполагает профессор Азимов, будет проигрывать по скорости обычным реактивным кораблям, но зато будет выигрывать в манёвренности вблизи планет-гигантов. Говорится, что с ближних спутников Юпитера и Сатурна в принципе невозможно улететь на обычном корабле, только на антиграве.
Наконец, моя любимая вариация – создание поля с искусственной гравитацией. Мы пока не можем объяснить, какие частицы отвечают за гравитацию, но, допустим, в будущем их откроют. И тогда можно создать поле между двумя поверхностями, навроде магнитного, только гравитационного. В космическом корабле это легко. Где бы он ни был, каким боком бы не повернулся – внутри всегда 1G. Но как быть, если поверхность только одна? Может быть, она будет создавать поле, теряющее свою силу на некотором расстоянии? Ведь существование гравитационных волн почти доказано.
Отсюда ещё одна интересная мысль возникает. У поверхности, искажающей метрику пространства-времени, скорее всего будет некоторая "отдача". Допустим, ховерборд Марти Макфлая создаёт под собой зону с нулевой гравитацией, тогда сверху доски должна быть гравитация удвоенная. Это очень удобно, повысится ваша устойчивость на такой доске.
Чем больше находим ответов, тем больше возникает вопросов. Чем больше человек познаёт, тем больше граница его незнания. Таким образом, о летающих досках, мотоциклах и машинах нам пока можно только мечтать. Или сочинять фантастические романы с полной уверенностью, что на нашем веку они всё ещё будут фантастическими. :-Р
А пока, вот утешительный приз:
http://www.ixbt.com/news/hard/index.shtml?17/67/63
Все помнят, как в фильме "Назад в Будущее 2" Марти Макфлай в 2015 году рассекал на ховерборде – скейтборде без колёс. В том же мире на той же технологии парили машины.
Более насущный вопрос – устройства, гасящие гравитационные перегрузки космонавтов при взлёте и генерирующие искусственное притяжение в космосе или на других планетах.
Ко всему этому мы не приблизились пока что ни на шаг, давайте попробуем выяснить почему.
На сегодня известно существование четырёх фундаментальных взаимодействий:
- Гравитационного
- Электромагнитного
- Сильного
- Слабого
Два последних проявляются только на размерах атомного ядра и меньше атомного ядра, поэтому на них пока не будем заострять внимания. Скажу только, что из этих четырёх, гравитационное – самое слабое взаимодействие. Например, магнит легко отрывает от стола иголку – это говорит о том, что электромагнитное взаимодействие гораздо сильнее гравитационного. Слабое взаимодействие назвали так, потому что оно значительно слабее электромагнитного и сильного, однако даже оно сильнее гравитационного.
Теория струн объясняет это так – всё создаётся колебаниями протяженных нитей/струн, и, в частности, гравитация перетекает к нам из другой Вселенной, в которой она доминирует. Теоретически это возможно, но трудно вообразить себе такой мир, в котором гравитационные воздействия рвут на части атомы. В такой Вселенной материя в известной нам форме существовать не может.
Гравитация была первым взаимодействием, описанным математической теорией. И остаётся по сей день не объяснённым явлением. Электромагнитные, сильные и слабые взаимодействия были объяснены квантовой теорией, экспериментально подтверждённой. А откуда берётся гравитация, до сих пор лишь предполагают. Пресловутый бозон Хиггса, пойманный пару лет назад, не объясняет до конца наблюдаемые эффекты гравитации на макроскопическом уровне.
Во всех – кроме гравитации! – физических взаимодействиях проявляется только разность энергий физической системы в различные моменты времени и/или в различных точках пространства, но не величина энергии в данном состоянии физической системы. Лишь гравитация "чувствует" саму энергию, а не её разности.
Долгое время считалось, что античастицы могут обладать отрицательной массой (тогда гравитацию было бы проще объяснить), но нет – нейтрино и антинейтрино, образующиеся от вспышек сверхновых звёзд, долетают до нашей планеты одновременно, что говорит о том, что гравитация действует на них одинаково. Хотя некоторые исследователи до сих пор считают, что это доказательство не убедительно.
Само понятие массы подвергается сомнениям. С тех пор, как Ньютон впервые сформулировал свою теорию гравитации, было как минимум ТРИ концептуально разных величины, называемых массой: инертная масса, "активная" гравитационная масса и "пассивная" гравитационная масса. Все экспериментальные доказательства на данный момент свидетельствуют, что все они на самом деле всегда одинаковы.
Что понимается под антигравитацией? Из формулы
F = G * m1 * m2 / r2
очевидно, что гипотетический антиграв должен обладать отрицательной массой. Но, согласно второму закону Ньютона, объект с отрицательной инертной массой будет ускоряться в направлении, противоположном тому, в котором его толкнули, что кажется странным. Я не говорю, что невозможным!
Представить себе объект, который не падает на Землю, а "падает" в небо, в принципе не сложно
А вот представить объект, который ускоряется в противоположную от воздействия сторону, уже труднее.
Так я на пальцах пытаюсь объяснить, почему антинейтрино от взрыва, то есть от толчка, летят в ту же сторону, что и обычные нейтрино. Это вовсе не означает, что сила притяжения будет действовать на антивещество в ту же сторону, что и на вещество.
Другое гипотетическое вещество с отрицательной массой называют экзотической материей. Некоторые
Это уже из области глубокой философии, утверждающей: "Всё, что может представить себе человек, в принципе существует, даже мои друзья".
Одним из наиболее известных и экспериментально полученных(!) типов экзотической материи является физический вакуум с отрицательным давлением. Эффект Казимира – взаимное притяжение двух параллельных незаряженных зеркальных поверхностей. Считается, что эффект Казимира можно использовать для создания червоточин в пространстве (и времени). Данную теорию лучше прочих эксплуатировал Артур Кларк в рассказе "Свет иных дней".
Это, правда, мало имеет отношения к гравитации, больше к искажению геометрии пространства. НО! Опять же, но, есть теория, что искажение пространства это и есть гравитация. Или наоборот, гравитация искажает пространство, как хотите. Всё относительно, сказал Эйнштейн. Например, Земля на своей орбите производит нехилую такую погрешность инерциальной системы отсчёта в -37,2 миллисекунд дуги в год, которую довольно точно измерили (см. полёт Gravity Probe B).
Весной 2014 года другие
Бозон Хиггса отвечает за инертную массу элементарных частиц. За гравитационную массу должна отвечать другая гипотетическая частица, называемая гравитоном. Существование гравитонов, однако, давно оспаривается. Если гравитоны существуют, их должна излучать чёрная дыра. Но чёрная дыра не должна ничего излучать по определению! (Вообще, про чёрные дыры стоит поговорить отдельно. Как-нибудь в другой раз.)
Во вселенной игры Dead Space люди научились управлять гравитонами, а с их помощью добывать из недр планет полезные ископаемые. В результате чего и произошла неприятность...
Вот, видите, сколько слов, и ни одного полного ответа на вопрос: почему же два тела притягиваются друг к другу?
Возвращаясь к началу, хочу заметить. Если ховерборд парит за счёт некоего излучения, противоположного гравитации, то как он не "падает" в небо? И, когда человек встаёт на него, масса системы меняется, причём значительно. Стало быть, механизм антиграва должен уметь изменять собственную массу, причём делать это очень точно, и мгновенно реагировать на внешние воздействия.
Есть вариант попроще. Допустим, некая экзотическая материя позволяет занулять массу объекта. Существование ховерборда в таком случае невозможно, но вот создание автомобиля без колёс вполне достижимо. В обычном состоянии он просто парит – он абсолютно невесомый. Приводится в движение за счёт каких-нибудь реактивных двигателей. Но тут встают другие проблемы. Опять, как он реагирует на добавление массы человека? И если автомобиль невесомый, то его можно просто толкнуть рукой, и он улетит. Я даже больше скажу – его запросто может сдуть ветром.
Подобная вундервафля, правда, будет весьма полезна в ближнем космосе. В рассказе Айзека Азимова "Лакки Старр и луны Юпитера" люди построили корабль на антиграве. Такой корабль, предполагает профессор Азимов, будет проигрывать по скорости обычным реактивным кораблям, но зато будет выигрывать в манёвренности вблизи планет-гигантов. Говорится, что с ближних спутников Юпитера и Сатурна в принципе невозможно улететь на обычном корабле, только на антиграве.
Наконец, моя любимая вариация – создание поля с искусственной гравитацией. Мы пока не можем объяснить, какие частицы отвечают за гравитацию, но, допустим, в будущем их откроют. И тогда можно создать поле между двумя поверхностями, навроде магнитного, только гравитационного. В космическом корабле это легко. Где бы он ни был, каким боком бы не повернулся – внутри всегда 1G. Но как быть, если поверхность только одна? Может быть, она будет создавать поле, теряющее свою силу на некотором расстоянии? Ведь существование гравитационных волн почти доказано.
Отсюда ещё одна интересная мысль возникает. У поверхности, искажающей метрику пространства-времени, скорее всего будет некоторая "отдача". Допустим, ховерборд Марти Макфлая создаёт под собой зону с нулевой гравитацией, тогда сверху доски должна быть гравитация удвоенная. Это очень удобно, повысится ваша устойчивость на такой доске.
Чем больше находим ответов, тем больше возникает вопросов. Чем больше человек познаёт, тем больше граница его незнания. Таким образом, о летающих досках, мотоциклах и машинах нам пока можно только мечтать. Или сочинять фантастические романы с полной уверенностью, что на нашем веку они всё ещё будут фантастическими. :-Р
А пока, вот утешительный приз:
http://www.ixbt.com/news/hard/index.shtml?17/67/63
