Гравитация не кажется чем-то особенным. Она привычная и слишком обычная. Мало кто в повседневной жизни задумывается, что эта сила вообще работает, или помнит, что она хотя бы существует. И уж точно вряд ли назовет ее главным взаимодействием, невидимым каркасом Вселенной, даже если помнит что-то из школьной программы. Но тут-то и начинается самое интересное.

Вот, например, мы только что использовали физический термин сила, и это совершенно не соответствует реальности. Гравитация — это совсем не сила. И это только первая загадка на нашем пути. Найдутся нужные разгадки — получим и технологии со страниц книг.

Помечтаем

Если вы смотрели или читали разную научную фантастику, то обязательно встречали космические корабли, которые, кажется, просто отключают гравитацию и летают, где хотят. Еще фигурируют почти волшебные устройства, способные без затраты энергии поднимать человека или машину в гору. Такие идеи встречаются во многих произведениях, от романов Айзека Азимова и культового «Кин-дза-дза» до нашумевшего «Интерстеллара». И это отнюдь не случайно. Отключать гравитацию невероятно полезно во всех смыслах, а потому физика и фантастика тут вполне пересекаются.

Оно и логично. Что больше всего мешает отправиться в космическое путешествие? Именно гравитация: для взлета нужно ее преодолеть. Вы точно видели хотя бы раз, как стартуют ракеты с космодромов, и приблизительно представляете, какое количество топлива тратится в процессе. Энергия расходуется преимущественно на борьбу с притяжением Земли.

Но было бы неплохо иметь волшебный пульт управления, который способен просто выключить это взаимодействие, и полету ничто тогда не помешает. Вероятно, даже подход к полетам как таковым, будь то самолет или воздушный шар, изменился бы в корне. Мы бы воспринимали все попытки воспарить ввысь как разведение костра древним человеком с помощью молнии. Но, может быть, вовсе не нужно пытаться побороть гравитацию, а попробовать работать вместе с ней?

Ирония состоит в том, что когда человек оказывается в условиях микрогравитации (читай — вне гравитационного поля в космосе), то организм чувствует себя не особенно комфортно во всех смыслах. Потому в той же научной фантастике мы часто видим, как сложные космические станции используют разные технические приемы, чтобы имитировать притяжение и воссоздать земные условия. Но существующие подходы и идеи сводят все не к работе с гравитацией как таковой, а использование центробежной силы. Огромный корабль вращается, а космонавты, как дети на карусели, прижимаются с нужной силой к его внутренним стенкам.

Да, не помешала бы система с обратной функцией, чтоб одним нажатием регулировать гравитацию в любой точке Вселенной.

Помимо прямого действия и притяжения разных массивных тел, она умеет делать еще кое-что: влиять на ткань пространства-времени. При умелом использовании это позволит сократить путь в тысячи километров до десятков и сотен метров. Такая идея тоже многократно звучала в самых разных произведениях и обсуждалась лучшими умами планеты. Она выглядит очень заманчивой.

Полагаю, что у читателя уже назрел главный вопрос: если все настолько перспективно, то почему бы человечеству не поработать над укрощением этого явления, не сосредоточить все умственные силы над получением практической пользы? Почему бы не объявить все направление главным вызовом тысячелетия? Ведь антигравитационные двигатели, различные способы телепортации и многое тому подобное откроют для человечества невероятные возможности!

Задумаемся

Провозгласить главным вызовом человечества можно, но для этого необходимо понимать, чем гравитация является в физическом смысле. Или хотя бы в общих чертах представлять суть физического явления. Скажем, для расчета количество топлива для поездки на 100 км следует знать расход. Непонимание препятствует использованию гравитации столь же умело, как, например, силы трения.

А здесь проблемы. Конечно, наука имеет некоторое представление об этом явлении. Вот только чтобы совершать гиперпрыжки или отключать притяжение планеты одной кнопкой, знаний пока маловато. На вопрос «что такое гравитация?» нет простого ответа. Давайте посмотрим, что уже известно, и погрузимся в самую суть интересного вопроса.

Долгое время гравитация воспринималась как обычная сила. Всегда приводился ньютоновский взгляд на проблему, который часто утрирован до падающего на голову яблока. Это качественное описание природы.

Есть уравнение, которое обозначает выявленную закономерность и связывает массы и силы. Но классическая механика не позволяет работать с гравитацией, а только констатирует факт ее существования.

Это неплохо. Для того чтобы представить себе способ использования гравитации для двигателя, нужно разобрать явление на винтики и научиться управлять им. Регулировать силу трения мы можем, например, шероховатостью поверхности. А что сделать с гравитацией? Пока не совсем ясно.

Вспомним

Ученые со времен Ньютона и его классической механики задавали себе вопрос: что такое гравитация в физическом смысле слова? Как отойти чуть дальше от простого качественного восприятия? Например, воздух — это смесь молекул газов. Можно взять некоторое их количество и использовать в химической реакции. Но что есть область действия гравитации, именуемая гравитационным полем?

Долгое время мы могли определять наличие гравитации только по косвенным признакам (влияние на материальные тела, но не прямое обнаружение) и строить гипотезы. Способа увидеть само поле или рассмотреть его составляющие просто не имелось. Впрочем, нет его до сих пор.

Альберт Эйнштейн превознес новый подход, который воспринимал гравитацию как искажение пространства и времени. Тут все стало куда интереснее. Гравитация из некоторого физического объекта, похожего на газ, превратилась в явление пространства. Главным событием в этой некогда спорной теории стало обнаружение гравитационных волн (скорее всего, речь об открытии ученых международной лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории LIGO в 2015 году, наблюдавших слияние двух черных дыр на расстоянии 1,3 млрд световых лет от Земли. — Ред.), которые окончательно закрепили за теорией относительности главенствующую роль в физике.

Уместно отметить, что попыток описания гравитации было значительно больше, чем две. Наука не ограничилась только Ньютоном и Эйнштейном, а предложила еще около полусотни разных подходов. Самые разные гипотезы есть и сейчас, но базовая логика понимания отталкивается именно от идеи Эйнштейна, она считается наиболее достоверной.

Вот только однозначности все равно нет. Сложность рассматриваемого явления и невозможность взять и увидеть его в микроскоп оставляет место для разных альтернативных теорий. Противоречий в логике Эйнштейна очень много. Само собой, каждое такое узкое место позволяет адептам альтернативных теорий восторженно потирать руки. Ну а разнообразие данных допускает неожиданную правильность нестандартного взгляда. Вместе с ним может приблизиться к нам и технология инопланетян в виде антигравитатора. Потому простого ответа не может существовать… и это нормально.

Представим

Начиналось все с механики. Ньютон не был первым, но именно он вошел в учебники. Для него гравитация — это сила между массами. Но чтобы управлять ей и построить космический корабль, нужно детальное описание явления. Просто описать закономерность недостаточно. Однако можно отметить, что классическая механика более чем хорошо проработала знакомое всем уравнение для притяжения двух масс в пространстве, и оно замечательно работает (имеется в виду закон всемирного тяготения Ньютона. — Ред.).

Но как его использовать, чтобы не просто описать притяжение космического корабля к Земле, а еще и заставить его полететь? Логика подсказывает, что силу из закономерности Ньютона нужно бы перевернуть. Поменять знак. Тогда тело отлетит от Земли как мячик и будет отталкиваться от самой гравитации (мечта всех фантастов мира. — Ред.).

В случае электростатического взаимодействия подобный фокус получился когда-то сам. Во многом просто из-за того, что оно работает так от природы. Положительные, как и отрицательные заряды отталкиваются от себе подобных, и это факт, который можно использовать (управление током в полупроводниковом канале — это основа основ всех процессоров и чипов. Законы электростатики также служат инструментом практически всех современных исследований и агрегатов. — Ред.). Соответственно, научная мысль пошла в нужную сторону: если есть желание использовать гравитацию, то нужно найти внутри гравитационного поля одноименные заряды, или проквантовать это поле (по-видимому, сформулировать теорию, которая опишет гравитацию как квантовое поле с гипотетической безмассовой частицей-переносчиком гравитоном, а также объяснит природу пространства-времени в планковском масштабе. — Ред.). Может быть, тогда будет от чего толкаться.

Этот подход все еще базируется на идее, что гравитация есть сила. Мы же в начале статьи отметили ее другую природу.

В физике сила — это результат взаимодействия чего-то с чем-то. Чтобы подальше запустить мяч, нужно передать ему взаимодействие ногой с некоторой силой. Гравитационное поле по этой логике должно передавать взаимодействие объекту, помещенному в него, посредством каких-то пинающих агентов. Значит, нужно менять идею или искать лучше.

Рекомендуем почитать:

Где-то на грани между спорами сторонников эфира с любителями флюксий появляется Эйнштейн. В мысленном эксперименте он задал себе один ключевой вопрос: если я падаю вместе с телом, то почему не чувствую никакой силы?

То есть он заметил, что гравитация ведет себя не как обычная сила. Это стало результатом осмысления принципа эквивалентности и мысленного эксперимента с лифтом.

Логика была простой. Человек в свободно падающем лифте без окон не сможет понять, оказался ли он в невесомости или же падает с постоянным ускорением. Тело ускоряется, но сил не ощущается. Значит, причина ускорения не типично силовая. Но тогда какая?

Посмотрим

Тут необходимо посмотреть на представления об устройстве пространства. Математически давно существовало предположение, что весь мир можно рассматривать как объемную координатную сетку. Это похоже на некоторый редактор 3D-графики, где рабочая область пронизана объемной сеткой направляющих с прямыми линиями.

Эйнштейн предположил, что направляющие линии способны менять свою геометрию в присутствии тел, обладающих массой. Чем больше масса тела, тем сильнее искажается сетка.

К сетке пространства же некоторым сложным математическим образом привязаны все объекты Вселенной, которые позиционируются по координатам внутри нее. Изменение положения привязанной точки в пространстве потянет за собой движение физического объекта. Это и будет восприниматься как гравитация. Знакомое нам ощущение тяжести. То есть факт притяжения к планете обусловлен лишь иллюзией восприятия.

Все это сугубо математические представления, а потому сложно привести правильную материальную аналогию. Однако Эйнштейн обозначил ряд аргументов, подтверждающих свою правоту, и, что очень важно, позже это подтвердилось сначала экспериментом Эддингтона с гравитационным линзированием (в 1919 году группа ученых во главе с англичанином Артуром Эддингтоном экспериментально подтвердила, что свет далеких звезд, проходящий мимо массивного небесного тела, отклоняется на определенный угол. — Ред.), а после и обнаружением гравитационных волн.

То есть Эйнштейн заменил ньютоновскую силу на такую идею: масса искривляет пространство-время, а тела просто следуют по его изгибам. Теперь это уже не сила, а физическое явление.

И что нам с того?

Проквантуем

Работать-то теория работает, а практически пользоваться ей невозможно. Это как в деталях описывать достоинства отличной машины соседа, который на выстрел не подпускает вас за руль. Даже приближаться не велит.

Проблема заключается в том, что есть две великие теории: квантовая физика, которая описывает мельчайшие частицы и силы, и общая теория относительности, которая описывает Вселенную в целом. Они совершенно несовместимы. Вероятно, где-то здесь спрятаны подтверждения фантазий Айзека Азимова и прочих великолепных авторов.

Гравитация, если она фундаментальная сила, должна быть квантовой. Но квантовых уравнений гравитации у нас для нее нет. Они не выводятся из базовых математических закономерностей.

Отсюда появляется попытка создать теорию всего — единую формулу, способную объяснить и частицы, и пространство, и время, и гравитацию как их следствие.

Привычный кандидат на ее место — теория струн. Но у нее пока нет экспериментальных подтверждений, сопоставимых по значимости с гравитационным линзированием или гравитационными волнами. Потому углубляться в эту замечательную теорию нет смысла в рамках нашей статьи.

Мы взяли две части пазла, но они не соединяются. В итоге и силы как таковой нет, и умения работать с явлением не добавилось.

При этом количество разных странных явлений тут просто зашкаливает. Одна лишь точка с бесконечной плотностью, которая именуется сингулярностью и напрямую следует из математики такой теории, ставит всех физиков в тупик.

Почему этого недостаточно для супертехнологий?

Если вы правильно поняли суть статьи, то должны примерно представлять себе гравитацию так: это некоторое фундаментальное взаимодействие, которое не является силой и описывается искажением ткани пространства. Получается, что современная наука вновь описывает гравитацию как явление с некоторой природой, но не как инструмент для инженера.

Как на практике работать с тем, что гравитация есть искажение пространства в присутствии массивного тела? Этих знаний точно маловато.

Пожалуй, можно использовать представления о связи массы и степени искажения пространства. Или знания об эквивалентности энергии и массы, и таким образом пытаться открывать в пространствах кротовые норы, как это делалось в упомянутом «Интерстелларе» и прочих фантастических произведениях. Через туннели в пространстве добираться в иные миры и края. Но уровни энергии там непостижимы уму современных физиков, да и не будет кнопки, которая просто закрывает дыру обратно.

Если мы научимся работать с гравитацией, возможно, станут реальными и гравитационные двигатели. Им нужно произвести силу, которая оттолкнет корабль от гравитационного поля, но упереться не во что по вышеуказанным причинам (гравитация не сила, ее квантов не найдено). Сможем проквантовать это поле — может быть, получится повторить и процесс с электростатикой.
На самом деле мы даже не уверены, понимаем ли гравитацию правильно или пользуемся временной моделью, которая будет полностью переписана в будущем. Истина где-то рядом. Исследование продолжается.

Статья была опубликована в журнале «Человек и мир. Диалог», № 2 (23), апрель – июнь 2026 г.

Прочитано: 106