Odpowiedź na pytanie znajduje się w samym pytaniu.Napisałeś:

Załóżmy, że 2 obiekty są umieszczone niezbyt daleko od siebie.Obiekty te zaczynają zbliżać się do siebie pod wpływem grawitacji.

Następnie zapytano:

Skąd pochodzi energia?

Energia pochodzi od tego, kto rozdzielił oba obiekty.Musieli pracować, aby znaleźć się w takiej sytuacji.

Równie dobrze możesz zapytać: „Przypuśćmy, że przetoczę obiekt pod górę. Potem puszczę go i obiekt stoczy się z powrotem w dół. Skąd wzięła się energia?”To pochodzi od ciebie!

Czy grawitacja łamie fizykę?

No. Fizyka to nauka o tym, jak działa rzeczywistość . „Opis” lub „modelowanie” wszystkiego, co techniczne wokół nas zachowuje. Tak więc rzeczywistość nie może złamać fizyki bardziej niż rzeczywistość, np. język.

Rzeczywistość może być zaskakująca (ponieważ się jej nie spodziewaliśmy) lub nieintuicyjna (ponieważ nie jesteśmy do niej przyzwyczajeni) itp., ale nie może złamać fizyki, ponieważ fizyka to tylko jej opis.

Te obiekty zaczynają zbliżać się do siebie pod wpływem grawitacji. Ale nie zastosowaliśmy żadnej siły, ani też obiekty nie straciły masy.

Mogliśmy nie zastosować żadnej siły. Ale świat to coś więcej niż tylko my . Ładunki elektryczne działają na siebie wzajemnie, więc burze z piorunami zdarzają się niezależnie od tego, czy istnieją istoty ludzkie. Dlaczego siły grawitacyjne nie mogłyby istnieć równie dobrze, niezależnie od obecności ludzi i ich stosowania?

To, co możemy złożyć i zrobić, nie ma nic wspólnego z tym, co świat może zastosować i zrobić. Krótko mówiąc: my, ludzie, nie mamy nic wspólnego z tym, jak działa świat.

Dlaczego te obiekty się poruszają? Skąd pochodzi energia?

Energia jest już w systemie jako grawitacyjna energia potencjalna . Tak jak sprężyna energia potencjalna jest magazynowana na wiosnę. Uwolnij go, a elastyczna energia potencjalna spowoduje, że koniec sprężyny zacznie się poruszać - aby uzyskać energię kinetyczną. Podobnie, uwolnij system grawitacyjny (upuść piłkę lub pozwól dwóm pobliskim planetom poruszać się swobodnie), a oba obiekty zaczną się zbliżać do siebie i zwiększą swoją energię kinetyczną.

Ilekroć działają siły stałe, takie jak siła sprężyny, siły elektryczne, a także siły grawitacyjne, wówczas siły te mogą wykonać pewien wysiłek , jeśli zostaną uwolnione.Taki wysiłek, który tylko czeka na uwolnienie, moglibyśmy nazwać „potencjałem”.Dlatego myślimy o tym scenariuszu jako o zmagazynowaniu energii potencjalnej .„Stworzona” energia kinetyczna jest po prostu przekształcana z tej potencjalnej energii, z którą zaczynaliśmy.

Wraz z wynalezieniem pojęcia energii potencjalnej nagle wydaje się, że prawo zachowania energii zawsze się sprawdza.Więc ta koncepcja jest bardzo, bardzo przydatna.

Istnieje energia potencjalna związana z grawitacją, znana jako potencjalna energia grawitacyjna.Jest to energia potencjalna, która jest tracona, aby skompensować wzrost energii kinetycznej.A ta strata jest dokładnie równa zyskowi energii kinetycznej dwóch ciał.W ten sposób całkowita energia mechaniczna systemu jest zawsze zachowana, a oszczędność energii jest ważna.Fizyka działa!

Cóż, jak odpowiedział Steeven, siła po prostu tam istnieje i tak zachowuje się Wszechświat niezależnie od naszej interwencji w układy. Ale uważam, że bardziej intuicyjnej odpowiedzi na twoje pytanie może udzielić Ogólna Teoria Względności, która eliminuje ten problem pochodzenia siły grawitacyjnej. Zgodnie z ogólną teorią względności Einsteina, grawitacja nie jest siłą, ale tylko obiektami podążającymi swoją normalną ścieżką w czasoprzestrzeni, która jest wypaczona z powodu obecności masy, energii, naprężenia lub pędu.

Obecność tych dwóch obiektów zakrzywia czasoprzestrzeń wokół nich, jak pokazano na powyższym obrazku. Teraz, nawet jeśli początkowo wydają się być nieruchome, to tylko dlatego, że są nieruchome w przestrzeni, ale przemieszczają się w czasie (starzeją się). Stąd te dwa obiekty poruszają się w czasoprzestrzeni, ale ponieważ czasoprzestrzeń wokół nich jest zakrzywiona ze względu na swoją masę, poruszają się one wzdłuż zakrzywionych ścieżek zwanych „Geodesics” i przyciągają się do siebie tworząc iluzję siły grawitacji.

Energia (grawitacyjna) już tam była, ponieważ były dwie masy oddzielone określoną odległością.

Odpowiem na zadane pytanie:

Dwa obiekty w spoczynku przyspieszają do siebie pod wpływem grawitacji, skąd pochodzi energia?

Prawidłowa odpowiedź brzmi: „Fizyka nie ma pojęcia, ale uzgodniliśmy kilka analogii, których będziemy używać w zależności od sytuacji”. Szczerze mówiąc, większość ludzi naprawdę nienawidzi tego rodzaju odpowiedzi, ale taka jest prawda.

Newtonowska odpowiedź

Zakładając, że pracujesz w kontekście fizyki newtonowskiej, odpowiedź udzielona przez innych, że energia pochodzi od tego, kto tam umieścił rzeczy, jest uważana za wystarczająco dobrą. Dokładniej, logika w całej fizyce, która działa w ramach ograniczeń wynikających z praw ruchu Newtona, ma dwa podstawowe założenia, które nie są do końca błędne, ale nie do końca poprawne.

1. Wszystkie ciała powstają nieruchomo w środku masy.
2. Energia jest zachowana, ale szczegóły nie są ważne, o ile jesteś konsekwentny.

Pierwsze założenie jest takie, ponieważ każda para obiektów ma „potencjał grawitacyjny”, co oznacza, że ​​wykonano pracę, aby wyjść ze studni grawitacyjnej. Możemy to zrobić dobrze, jeśli mówimy o wyrzucaniu przedmiotów w powietrze, ponieważ nie ma to znaczenia, o ile utrzymujemy ćwiczenie o sumie zerowej. Energia, którą wydostajesz, jest energią pierwotnie włożoną.

Podobnie, konwersja między rodzajami energii jest dobra, o ile jesteśmy konsekwentni, nic w fizyce klasycznej tak naprawdę nie dba aż tak bardzo, jaka jest prawdziwa natura energii kinetycznej lub chemicznej, po prostu dba o to, aby równania działały, a energia nie. nie pojawiają się magicznie skąd. Ponownie, po prostu utrzymuj sumę zerową.

To, co się psuje, to sytuacja, gdy nie ma sumy zerowej. Ta asteroida, która właśnie uderzyła w atmosferę, nie wystartowała nigdzie w pobliżu Ziemi. Rakieta, którą właśnie wystrzeliliśmy z Układu Słonecznego, nie wraca, aby spieniężyć grawitacyjną energię potencjalną, którą jej daliśmy, więc czy ta energia gdzieś siedzi? Odpowiedzi na te pytania są takie same: przekroczyłeś zakres modelu, a wyniki są niezdefiniowane.

Gdybyś miał model, który obejmowałby każdą konwersję energii od Wielkiego Wybuchu, byłby ograniczony do akceptowalnych sił klasycznych i byłby spójny z rzeczywistością, nadal nie byłoby odpowiedzi, ponieważ musielibyśmy zdefiniować, jak powstał wszechświat być odpowiedzialnym za tę energię.

Relatywistyczna odpowiedź, wersja orbitalna

Masa zniekształca czasoprzestrzeń. To tak, jakbyś był przekonany, że idziesz przez las w linii prostej, ale czasami znajdziesz się tam, gdzie zacząłeś godzinę później. To, co się porusza i na jakiej ścieżce, jest całkowicie subiektywne dla układu odniesienia. Tak więc z technicznego punktu widzenia te dwie rzeczy nie są w rzeczywistości przyciągane do siebie, więc nie jest przykładana żadna siła. To trochę tak, jak rozszerzanie się przestrzeni może sprawić, że rzeczy przyspieszą z dala od wszystkiego innego.

Chcesz wiedzieć, jak robimy kolizje w tym modelu? O ile wiem, nie wiemy. Zapytaj fizyka klasycznego, gdy będziesz wystarczająco blisko, aby zobaczyć, w co masz zamiar uderzyć.

Relatywistyczna odpowiedź, łącząca z innymi wersjami systemów

Może te dwa obiekty tylko oddalają się od układu odniesienia, a przecinają się tylko linie świata. Nie, to chyba nie wyjaśnia eksplozji. Uh, coś, co jest polem tensorowym, coś wektorowego, coś ... ok, tak naprawdę nie mamy spójnego wyjaśnienia, czym jest masa lub grawitacja, nie mówiąc już o tym, jak one działają. Wybierz interpretację, która wydaje się najbardziej pasująca i po prostu uciekaj się do mechaniki klasycznej, jeśli nie dzieje się nic zbyt ekstremalnego. Jeśli znajdujesz się w horyzoncie zdarzeń czarnej dziury, nic Cię teraz nie uratuje.

Nie ma c w prawach Newtona .

Quantum mechaniczna odpowiedź

Mówisz o grawitacji. Tam są drzwi, mamy teraz dużo większe problemy, na przykład to, że te rzeczy mają sens. Dosłownie jesteśmy stworzeni z abstrakcyjnych równań, czyż nie… sięgamy po alkohol

My mózg za każdym razem, gdy próbuję uzyskać prostą odpowiedź na ten bałagan

Spójrz, kiedy dwa odpowiednio zdefiniowane ciała są przyciągane do siebie i spotykają się w intymnej odległości, robi się naprawdę gorąco, robią duży bałagan z tego, co ich otacza, a czasami kończy się to nowymi małymi ciałkami chwilkę po. Czasami rzeczy są połączone biodrami do końca życia, czasami po prostu zbierają się razem na fajerwerki i idą swoją własną drogą. Dopóki uda ci się kontrolować ponowne wejście, wszystko będzie dobrze ... a jeśli źle ocenisz przestrzeń osobistą swojego celu, możesz zejść w blasku chwały przed miażdżącym końcem.

Więc nie przejmuj się zbytnio tym, jak się do siebie dali, po prostu zaakceptuj, że czasami niebiosa poruszają się w tajemniczy sposób i pamiętaj, aby ćwiczyć bezpieczne procedury wstawiania na orbitę, aby nie przerwać startu i / lub utratę tego naprawdę drogiego satelity, nad którym tak długo pracujesz.

Ponadto, jeśli masz działającą teorię na temat łączenia klasycznej, relatywistycznej i kwantowej grawitacji, przygotuj się na bycie bardzo bogatym / sławnym.