Полная версия


Магазин телескопов

Гравитационный парадокс

Астрономия для любителей Парадоксальная Вселенная Гравитационный парадокс

Гравитационный парадокс Гравитационный парадокс - это один из наиболее известных космологических парадоксов, который касается закона всемирного тяготения Ньютона в рамках космологических масштабов. Согласно теории Неймана и Зелигера, которые впервые обратили внимание на данный физический парадокс, теория тяготения, сформулированная Ньютоном, не дает возможности определить абсолютные и относительные значения гравитационного поля, создаваемого бесконечной системой масс (бесконечным количеством вещества, которым заполнена Вселенная).

Итак, для начала вспомним закон всемирного тяготения, сформированный Ньютоном. Согласно ньютоновской теории сила гравитационного притяжения высчитывается по следующей формуле:

F = G * (m1 * m2 / R2)

Где G - гравитационная постоянная, m1 и m2 - массы двух объектов, R - расстояние между объектами.

Теперь снова вернемся к сути заявленного парадокса физики. Допустим, Вселенная равномерно заполнена веществом (то есть средняя плотность вещества во Вселенной одинакова). Выберем какой-либо объект во Вселенной - галактику, - и попытаемся рассчитать гравитационную силу, с которой все бесконечное количество вещества во Вселенной действует на данный объект.

Представим нашу Вселенную сначала как некий пустой шар радиусом R и поместим в произвольную точку внутри шара наш объект - галактику. Согласно уравнению, гравитационную силу можно рассчитать по формуле, где m1 - масса шара; m2 - масса галактики. Так мы сможем вычислить гравитационную силу, которая будет равна F.

Гравитационный парадокс

Однако наша Вселенная отнюдь не пуста. Поэтому начнем добавлять в наш шар другие галактики, однако равнодействующая сила тяготения приведет к тому, что сколько бы сферических слоев мы бы не добавили к нашему шару , они не добавят гравитационных сил, так как согласно теореме Ньютона сферически-симметричная оболочка не создает сил тяготения во внутренней полости. То есть сила F всегда останется без изменения.

Однако построим наше рассуждение по другому принципу. Начнем с галактики, которую мы поместим в произвольную точку пространства, после чего окружим ее веществом однородной плотности, заполняющим шар радиуса R (при этом галактика находится в центре шара). Опять же в силу симметрии тяготение всех частичек вещества будет уравновешиваться в центре, в результате чего результирующая гравитационная сила будет равна нулю. Добавление новых сферических оболочек также никак не повлияет на результирующую силу, которая по прежнему будет равняться нулю. Однако постойте, при анализе предыдущего примера мы пришли к выводу, что на галактику все-таки действует некая гравитационная сила F. Получается, что теория Ньютона не дает нам возможности рассчитать гравитационную силу, из чего и выводится описываемый физический парадокс.

Однако данный парадокс сразу же исчезает, если мы вспомним, что Вселенная не просто большая, она бесконечно большая. То есть нельзя представлять Вселенную как некоторый шар. За пределами этого шара всегда остается бесконечное количество вещества. Другими словами, шар, который мы взяли за образец в наших примерах, всегда можно окружить сферой еще большего радиуса, заполненной веществом той же плотности (и так до бесконечности), в результате чего результирующая сила тяготения на выбранную галактику всегда окажется равной нулю.

Гравитационный парадокс Вся проблема в том, что мозг не способен представить бесконечность Вселенной, поэтому всегда старается ее «ограничить» и представить как сферу. Однако все становится на свои места, если мы все-таки допустим, что Вселенная конечна, тогда по закону Ньютона на пробное тело (в нашем случае галактику) будет действовать сила тяготения, и под действием этой силы все внешние сферы нашей Вселенной будут неизбежно притягиваться к центру (другими словами, все вещество конечной Вселенной должно неминуемо сжиматься к центру). Именно поэтому, конечная Вселенная невозможна, а любой выбранный во Вселенной объект можно воспринимать как центральную точку Вселенной, так как она окружена бесконечным количеством вещества. И именно поэтому результирующая гравитационная сила, действующая на данную точку, будет всегда равна нулю.

Другие статьи раздела:

Галетич Юлия, 08.12.2011
Перепечатка без активной ссылки запрещена

Фотометрический парадокс  <-- *     * -->  Тепловая смерть Вселенной

Сергей С 25.01.2017 14:21 Рейтинг: 2Рейтинг: 2Рейтинг: 2Рейтинг: 2Рейтинг: 2
Слишком много допущений - потому и парадокс возникает. Например, равномерное заполнение космоса материей С каких таких наблюдений нам это вдруг известно. 
creator 22.12.2015 19:45
Полный бред. начинается тут.  
"это один из наиболее известных космологических парадоксов"
тут он усиливается - "Однако данный парадокс сразу же исчезает, если мы вспомним, что Вселенная не просто большая, она бесконечно большая."
читается весь бред так. 
Парадокса нет потому что проблема в человеческом мозге который не может воспринимать бесконечность
на теории тяготении наблюдаемый мир теоретически существовать не может..  
Катющик эту часть расписал.