Алексей Семихатов — «Общая теория относительности: гравитация и космос»

• Гравитация — важнейшая сила во Вселенной, формирующая и организующая вселенную.  

• Гравитация зажигает звезды и создает элементы, из которых мы состоим.  

• Земля удерживается на орбите благодаря гравитации, которая не дает ей улететь от Солнца.  

• Современная теория гравитации — общая теория относительности.  

• Закон всемирного тяготения Ньютона объясняет, что луна и яблоко подчиняются одним и тем же законам.  

• Гравитация действует одинаково на все тела, независимо от их массы.  

• Закон универсален и притягивает все тела.  

• Гравитационным зарядом является масса, определяемая как мера инерции.  

• Гравитация убывает с расстоянием, но не зависит от времени.  

• Закон Ньютона предсказывает, что все тела приобретают одинаковые ускорения.  

• Гравитация может быть любой, но тела всегда приобретают одинаковое ускорение.  

• Это объясняет невесомость и поведение тел в космосе.  

• Гравитация очень слабая сила, но она позволяет планетам иметь устойчивые орбиты.  

• Орбиты планет эллиптические, а не круговые.  

• Закон Ньютона успешно применяется для планирования орбит и космических полетов.  

• Луна имеет огромные масоны и быстро расшатывающуюся орбиту.  

• Лагранж предсказал космические парковки за 130-140 лет до первого спутника.  

• Телескопы и аппараты используют гравитационную прощу для наблюдения.  

• Приливы вызваны гравитационными силами.  

• Луна вращается в космосе, но имеет два периода: сибирический и орбитальный.  

• Планеты Плутон и Харон находятся в приливном захвате.  

• Предел Роша показывает, что при определенном расстоянии Луна может стать кольцом.  

• Открытие Нептуна и других планет через гравитационные аномалии.  

• Обнаружение множества каменно-ледяных тел с экзотическими орбитами.  

• Темная материя может объяснить недостаток светящегося вещества в галактиках.  

• Гравитация в галактиках может удерживать объекты на больших расстояниях.  

• Открытие экзопланет подтверждает важность гравитации в космосе.  

• Гравитация Ньютона работает удивительно точно, несмотря на неточности в расчетах.  

• Ньютон предвидел существование агента, вызывающего гравитацию, но оставил вопрос о его материальности на усмотрение читателей.  

• Меркурий не летает по точному эллипсу, его орбита поворачивается на 43 секунды в столетие.  

• Открытие множества супер горячих суперземель подтверждает важность гравитации.  

• Эйнштейн был в восторге от точности расчетов, которые привели к открытию экзопланет.  

• Гравитация рассматривается как геометрия пространства-времени.  

• Пространство-время определяет, как материя движется, а материя влияет на искривление пространства-времени.  

• Закон Ньютона раздваивается: материя искривляет пространство-время, а пространство-время искривляет материю.  

• Пространство-время описывается как развертка движения.  

• В пространстве-времени живут развертки движения, которые можно представить как мировые линии.  

• В трехмерном пространстве движение пробных тел описывается как самый прямой путь между событиями в четырехмерном пространстве-времени.  

• Пример с прямой линией на глобусе: самый длинный путь по воде на глобусе не является прямой линией.  

• Пример с рейсом из Буэнос-Айреса в Дарвин: на карте траектория движения выглядит прямой, но на самом деле это не так.  

• Карты искажают размеры и площади, что делает вычисление расстояний сложным.  

• Для точного вычисления расстояний на карте нужны поправочные числа.  

• В каждой точке карты есть три числа, которые нужно учитывать для точного измерения расстояний.  

• Гравитационное поле описывается десятью числами в каждой точке пространства-времени.  

• Эти числа определяют искривление пространства-времени и помогают материи двигаться.  

• Расширение Вселенной описывается числом "а", которое растет с течением времени.  

• Замедление времени обозначается буквой "г".  

• Смешивание направлений в пространстве-времени аналогично карте, где нужно брать произведения.  

• Смешивание пространства-времени известно со времен специальной теории относительности.  

• Геодезические линии в искривленном пространстве-времени являются самыми прямыми.  

• Они отвечают свободному падению тел под действием гравитации.  

• Отсутствие гравитации соответствует плоскому пространству, где геодезические прямые.  

• Уравнение Эйнштейна объясняет, как материя искривляет пространство-время.  

• В уравнении используются различные компоненты материи: энергия, импульс, давление и касательные натяжения.  

• Геометрия должна быть инвариантной и описывать истинное геометрическое содержание.  

• Приливные силы играют важную роль в общей теории относительности.  

• Сравнение геодезических линий позволяет вычислить кривизну пространства-времени.  

• Тензор кривизны Римана описывает 20 независимых компонент в четырехмерном пространстве-времени.  

• Эти компоненты вычисляются через сложные математические действия от производных малых букв.  

• Тензорный анализ позволяет компактно и точно описывать кривизну и гравитацию.  

• Кривизна включает 20 компонентов, отвечающих за все аспекты гравитации.  

• Эйнштейн посвятил семь лет целенаправленной работе над уравнением гравитации.  

• Кривизна преобразуется в таблицу 4x4 для удобства.  

• Суммирование по одинаковым элементам в квадратах дает тензор Римана.  

• Уравнение Эйнштейна связывает энергию, импульс и силы с кривизной.  

• В малых отклонениях уравнение Эйнштейна сводится к ньютоновской гравитации.  

• Гравитационный потенциал Ньютона замедляет время и является ключевым элементом общей теории относительности.  

• Эксперименты с самолетами и спутниками GPS подтвердили замедление времени в условиях гравитации.  

• Замедление времени влияет на точность определения местоположения с помощью GPS.  

• Вблизи нейтронной звезды орбиты планет не будут эллиптическими.  

• Орбиты будут иметь сложные формы, что подтверждается наблюдениями за Меркурием.  

• Для навигации вблизи нейтронных звезд и черных дыр используется не ньютоновская, а эйнштейновская гравитация.  

• Существует радиус, ближе которого устойчивые круговые орбиты невозможны.  

• В Солнечной системе эйнштейновская гравитация проявляется на расстоянии около 8-9 км от Солнца.  

• В зоне 2 до 2/3 радиуса ближайшей устойчивой орбиты возможны неустойчивые круговые орбиты.  

• В области 3 минимальное расстояние до центра для любой устойчивой орбиты.  

• На расстоянии половины радиуса ближайшей орбиты свободно летящее тело может избежать падения.  

• Горизонт событий — это область, где исчезает все, что попадает внутрь.  

• Эйнштейн получил решение для черной дыры через полтора месяца после создания общей теории относительности.  

• Шваршильд, бывший артиллерийский офицер, решил уравнения Эйнштейна, удивив его.  

• Гравитационное линзирование используется для изучения Вселенной.  

• Специальные спутники Европейского космического агентства измеряют поведение света вокруг точных источников.  

• Разные цвета на рисунке обозначают разные радиусы ближайшей орбиты.  

• Прицельное расстояние гравитации может работать как зеркало, возвращая свет обратно.  

• Свет, запущенный слишком близко, исчезает навсегда.  

• Источник гравитации выглядит как темный диск.  

• Захваченный свет образует неустойчивую круговую орбиту.  

• Черная дыра определяется как область пространства, где кривизна настолько велика, что никакие геодезические лучи не выходят.  

• Пространство и время меняются местами под горизонтом черной дыры.  

• Падение в черную дыру становится моментом будущего времени.  

• Для выхода из-под горизонта черной дыры нужна машина времени, а не ракета.  

• Падение в черную дыру происходит с ускорением и замедлением.  

• Излучение от объекта становится более красным и радиоволновым.  

• Время для объекта замедляется вблизи горизонта.  

• Вращение черной дыры вызывает изменение времени для падающего объекта.  

• Пенроуз предложил способ возвращения из черной дыры с помощью отталкивания от себя куска скалы.  

• Гравитация управляет расстояниями и временем.  

• Вселенная расширяется, что подтверждается наблюдениями.  

• Эйнштейн не открыл решение уравнения, но это сделал Фридман.  

• Гравитационные волны вызывают колебания тел.  

• Для детектирования гравитационных волн нужны два заряда или массы на определенном расстоянии.  

• Темная энергия ускоряет расширение вселенной.  

• Уравнение Эйнштейна требует добавления темной энергии для объяснения ускоренного расширения.  

• Геометрия черной дыры и кротовых нор может быть описана через уравнения Эйнштейна.  

• Для реализации этих геометрий требуется материя с отрицательной массой, что пока не подтверждено.  

• Гравитация - самая слабая, но главная сила.  

• Она действует через пространство-время и не может быть спрятана.  

• Гравитация может убить время на сингулярности черной дыры.  

• Падение в гравитационную яму заканчивается, и объект не может двигаться дальше.  

• Это явление называется непродолжаемым геодезическим.  

• Общая теория относительности описывает гравитационные волны и расширение Вселенной, но не полностью объясняет гравитацию.  

• Мир внутри себя квантовый, и квантовая гравитация остается загадкой.  

• Автор книги, вышедшей в издательстве "Альпина нон-фикшн", благодарен редактору Петру Фаворову за помощь в подготовке второго издания.  

• Фаворов исправил ошибки в книге и улучшил ее качество.