Как орбиты выдают искривление Вселенной ✎ экспресс

Оригинал: "Deviation of trajectories in nonrelativistic and relativistic cases and Shirokov effect"
· Yu. V. Pavlov, V. P. Vandeev
arXiv:2607.29350v1 · 2026-07-31 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
Близкие к окружности орбиты по-разному смещаются в пространстве Ньютона и Эйнштейна.

📄 Показана версия «Просто» — «Подробно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить.

Брошенный камень летит по дуге и падает. Планета у звезды — тот же камень, только падает она бесконечно, огибая светило по замкнутой кривой. В мире Ньютона такая кривая — идеальный эллипс, и планета возвращается в одну и ту же точку каждый оборот. В реальности орбита чуть-чуть проворачивается — её ближайшая к звезде точка, перицентр, смещается.

У Меркурия этот сдвиг — примерно 43 угловые секунды за столетие. Крошечный угол, но без общей теории относительности его не объяснить.

В новой работе авторы не просто вычислили сдвиг для почти круговых орбит — они нашли общее решение для отклонений в обеих теориях. В ньютоновском случае искривление пространства не играет роли, и орбита остаётся замкнутой только при определённых формах потенциала (энергии взаимодействия). В общей теории относительности всё сложнее: геометрия самого пространства-времени заставляет орбиту прецессировать — медленно вращаться. Авторы получили явную формулу для этого смещения в статическом сферически-симметричном поле — например, вокруг невращающейся звезды или чёрной дыры.

Особый интерес — влияние космологической постоянной (той самой величины, которую связывают с тёмной энергией). Даже крошечная добавка к метрике (описанию геометрии пространства-времени) способна изменить сдвиг перицентра. Исследователи оценили этот эффект: он ничтожно мал внутри Солнечной системы, но может стать заметен на галактических масштабах. А в конце статьи — неожиданный результат: найден метрический «рецепт», при котором сдвиг исчезает совсем. Такая геометрия — теоретическая редкость, но она напоминает, что природа не обязана следовать нашим ожиданиям.

Эффект Широкова — это когда сдвиг перицентра отсутствует даже в искривлённом пространстве-времени. Авторы нашли условие, при котором он пропадает.

Сдвиг перицентра Меркурия был замечен ещё в XIX веке, но объяснить его смог только Эйнштейн — и это стало первым триумфом общей теории относительности.

В романе «Игра Эндера» Орсона Скотта Карда герои управляют гравитацией, чтобы изменять орбиты астероидов — такая точность потребовала бы знания всех сдвигов, включая эффекты из этой статьи.

Учёные
Hendrik LorentzHenri PoincaréAlbert EinsteinRobert H. DickeJosef LenseEdward Witten
Понятия
круговая орбита эксцентриситет орбиты орбита теорема Биркгофа радиальная координата кривая вращения галактики метрика уравнение Дирака искривлённое пространство траектория метрика Керра уравнения Навье — Стокса вращение хиральность уравнение геодезических пи угловая скорость плоское пространство прицельный параметр угловое диаметральное расстояние