Механизм гравитационного взаимодействия материальных тел
ВВЕДЕНИЕ
Одной из самых загадочных природных явлений, к которому приковано внимание ученых всего мира на протяжении многих столетий, является свойство материальных тел взаимно притягиваться друг к другу. Было выдвинуто много предположений, гипотез, разработано теорий. Вершиной всех исследований стало создание классической теории гравитации Ньютона [4] и общей теории относительности Эйнштейна [2].
Первым, осознавшим, что в основе этого явления лежит масса тела, был Ньютон. Он попытался решить эту проблему, описав её математическими законами. Согласно его теории все гравитационные эффекты обусловлены силами взаимодействия материальных тел. По Ньютону масса тела обладает двояким свойством. В первом случае она инертна (mi) и представляет собой отношение негравитационной силы к ускорению, а во втором гравитационная (mg) и определяет силу притяжения тела другими телами, а также притяжение самим телом других тел Обе эти величины тождественны друг другу, хотя и получены экспериментально в ходе разных экспериментов и имеют принципиально разную физическую природу.
Теория гравитации Ньютона базируется на силах тяготения, которые являются дальнодействующими и распространяются мгновенно. Она получила всеобщее признание с момента опубликования и продержалась до 1905 года, когда была замена теорией относительности Эйнштейна.
Необходимость такой замены привело осознание противоречий в основных принципах классической механики – несовместимости принципа относительности закона распространения света. Как считал Эйнштейн [6],. это связано с тем, что классическая механика опирается на неоправданные гипотезы: промежуток времени между двумя событиями не зависит от движения тела отсчета, не зависит также от него и пространственное расстояние между двумя точками твердого тела, а это означает, что время и пространство абсолютны и разделены между собой.
Противоречия классической механики Эйнштейн разрешил в специальной теории относительности, в её основу положил два постулата:
– Принцип относительности, который утверждает, что все физические процессы и явления в одних и тех же условиях в инерциальных системы отсчета протекают одинаково. Все эти ИСО совершенно равноправны, физические законы в них инвариантны.
– Скорость света в пустоте постоянна и не зависит от движения источника света, одинакова во всех направлениях и во всех инерциальных системах отсчета. Она предельна и ни какое тело или информация не могут двигаться быстрее света.
В соответствии с этими постулатами совершенно изменились представления о пространстве и времени [1] Если в классической механике они рассматриваются как абсолютные величины, то в СТО они изменяются при переходе от одной системы отсчета к другой. Так, длина тела в движущейся системе отсчета будет несколько меньше, чем длина того же тела в покоящейся системе отсчета, по формуле
где l – длина тела в движущейся системе отсчета со скоростью v по отношению к покоящейся системе отсчета
lo – длина тела в покоящейся системе отсчета.
Время же в движущейся системе будет, наоборот, течь медленнее, чем в покоящейся системе, по формуле:
где t – время, текущее в движущейся системе отсчета.
to – время, текущее в покоящейся системе.
И только единое четырехмерное пространство – время обнаруживается, как абсолютная величина, которая выражается в, так называемом, пространственно-временном интервале (s), по формуле
Главным теоретическим следствием СТ О является новое понимание массы и энергии физических тел и их систем. Масса в ней определяется энергией тела, а не через силу и ускорение как в механике Ньютона, по формуле:
E = mc2
В СТО также раскрывается возможность превращения энергии покоя в другие виды энергии, здесь закон сохранения массы и закон сохранения энергии объединяются в единый закон сохранения массы – энергии…
Она получила широкое экспериментальное подтверждение и многие её следствия используются на практике. В настоящее время она занимает свою область применения. В ней не учитывается гравитационное воздействие на пространство – время, поэтому ее выводы применимы для локальных участков пространства —времени, а в масштабах Вселенной они не приемлемы. Для описания Вселенной используются общая теория относительности (ОТО) – геометрическая теория гравитации. Главное различие этих теорий заключается в том, что в СТО связаны воедино пространство – время, а в ОТО установлена триединая связь: пространство – время – масса. В СТО пространство-время рассматривается плоским, имеющим нулевой тензор кривизны, а в ОТ О оно искривлено, с тензором кривизны больше нуля. В ОТО гравитационный эффект обусловлен не силовым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространстве – времени, а деформацией самого пространства – времени, которая связана с присутствием в ней массы. В настоящее время построено много альтернативных ОТО теорий, Это теория струн, петлевая квантовая гравитация, теория мембран, которые позволяют квантовать гравитацию, но все они обладают существенным недостатками, которые не позволяют считать их физическими теориями [3]. В тоже время следует отметить, что несмотря на глубоко проведенные исследования, ни одна из выше рассмотренных теорий гравитации не раскрывает полностью механизм гравитационного взаимодействия материальных тел и в этом вопросе остается много неясностей и сомнений.
ПРИНЦИПЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
Изложены в статье «Образование химических элементов в недрах звезд-результат взаимодействия материи и пространства.
РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
Если поместить гравитоны между силовыми линиями пространства, то в силу их разнородности зарядов, последние будут испытывать деформацию (рис. 1.) Деформация (сближение) силовых линий пространства будет сопровождаться выделением энергии, затраченной на их напряжение:
o (ε) = k х Δr2
где k – коэффициент выделения энергии;
Δr = ro – rq – уменьшение расстояния между силовыми линиями пространства до (ro) и после (rq) их деформации.
При этом совершается работа по перемещению гравитона в силовых линиях пространства: A = F х d, где F – силы, действующие на гравитон, d – расстояние
С позиции смоделированной системы наибольшей деформации подвержены силовые линии, находящиеся в их центральной части (Рис.2).
Рис. 1 Схема взаимодействия гравитона (g) с силовыми линиями (S) пространства
Рис. 2 Нарастание деформации силовых линий пространстваот периферии к центру – материального тела
Степень деформации силовых линий пространства, окружающего материальное тело эквивалентна массе тела, а ее величина (u) пропорциональна количеству гравитонов.
При этом будет проявляться эффект мнимости, то есть как будто вся масса материального тела сосредоточена в его центре.
Приходящихся на одну силовую линию пространства внутри материального тела и нарастает от периферии к центру.
U – степень деформации силовых линий окружающего тела пространства.
k – количество гравитонов в 1 грамме вещества;
n – количество силовых линий пространства в 1 см
В соответствии с базовыми принципами смоделированной системы рассмотрим механизмы взаимодействия материальных тел на следующх примерах:
1. Механизм гравитационного взаимодействия между частями, составляющими материальное тело.
А. Материальное тело с незначительной массой.
Согласно базовым принципам смоделированной системы гравитоны, составляющие материальное тело, сжимают силовые линии пространства, при этом возникают силы действующие в направлении сжатия, поэтому материя всегда находится в непрерывном движении. Силы сжатия универсальны, поэтому их результирующая, есть сумма этих сил. Если тело имеет не симметричную форму, то величина результирующая части тела, где сосредоточена большая часть её массы, будет доминировать над величинами результирующих сил остальных её частей и тело будет совершать переворот в направлении своего движения (Рис.3).
Рис. 3 Схема переворота тела не симметричной формы под действием
результирующей силы в направлении своего движения
по силовым линиям пространства.
Fs – результирующая сила.
Б. Материальное тело с большой массой
По современным представлениям физиков Солнце возникло из пылегазового облака, образовавшегося в результате взрыва сверхновой протозвезды. В рамках смоделированной системы это происходило в три этапа.
На первом этапе гравитоны, составляющие хаотично движущиеся частицы пыли и газов, поступательно движутся в силовых линиях пространства, деформируют (сжимают) в направлении своего движения, поэтому степень их сжатия вокруг частиц увеличивается. В результате частицы начинают сближаться, а затем сливаются воедино. При этом силовые линии пространства вокруг них накладываются друг на друга и степень их сжатия значительно возрастает. А так как, гравитоны движутся в направлении повышенной степени сжатия силовых линий пространства, находящиеся рядом частицы присоединятся к ним, в результате чего образуется местное уплотнение пыле газовой смеси, Таких уплотнений на ранней стадии развитии звезды великое множество, которые затем объединяются в одно единое уплотнение. Степень сжатия силовых линий пространства вокруг этого уплотнения и дальность его распространения многократно увеличивается, при этом масса его многократно возрастает, а форма динамично изменяется. Динамическое изменение формы уплотнения влечет за собой изменение величин результирующих сил, приложенных к различным частям уплотнения. При достижении массы уплотнения критической величины доминирующая из всех результирующих сил совершает поворот всей массы уплотнения в направлении своего действия, в результате уплотнение начинает вращаться по или против часовой стрелки. У нашего Солнца оно совершило поворот против часовой стрелки (Рис.4).
Рис. 4 Схема начала вращения на ранней стадии развития Солнца
На втором этапе развития молодого Солнца с увеличением скорости вращения началось формирование сферической формы. Оно быстро обрастало гравитационной массой за счет притяжения частиц из окружающего звезду пыле газовой смеси. Одновременно с этим возрастала степень сжатия силовых линий внутри звездного и окружающего её пространства на все большее и большее от него пространства.
С ростом гравитационного сжатия в недрах звезд увеличивается степень деформации (сжатия) силовых линий внутри звездного пространства. И как только она превысит степень деформации силовых линий во внутриатомном пространстве атома водорода, электрон преодолевает притяжение ядра (он движется в направлении более высокой степени сжатия и «вылетает» из атома, В результате получается «бульон» из высоко энергичных и высоко скоростных протонов и электронов. При дальнейшем увеличении степени сжатия силовых линий пространства протоны поглощают электроны и превращаются в нейтроны. Протоны объединяются с нейтронами и образуются дейтроны
На третьем этапе развития Солнце принимает форму газового шара, вращающегося против часовой стрелки и «натягивающего» силовые линии окружающего пространства в направлении своего вращения При этом степень эффективного сжатия силовых линий окружающего его пространства простирается на расстояние более 50 а. е. Степень сжатия силовых линий пространства в недрах звезды продолжает неуклонно расти и при достижении её равной степени сжатия силовых линий пространства во внутри ядерном пространстве гелия протоны объединяются с нейтронами и образуются дейтроны. Два дейтрона сливаются и образуют первый энергетический слой ядер химических элементов (ядро гелия) с выделением ядерной энергии.
Механизм гравитационного взаимодействия материальных тел, удаленных на значительное расстояние друг от друга
Рассмотрим этот механизм на взаимодействии Земли и Солнца
Масса Солнца составляет х 1030 кг, а масса Земли – 6 х 1024 кг. Расстояние между ними составляет 1,6 х 108 км.
Масса Солнца в 330 тысяч раз больше массы Земли, следовательно ее гравитационно-пространственный потенциал значительно превышает аналогичный потенциал Земли, а это означает, что Солнце в большей степени и на более дальнее расстояние деформирует силовые линии окружающего его пространства, чем Земля.
Рис. 5 Гравитационное взаимодействие Земли и Солнца
L – точка Лагранжа, FS – движущая сила, F3 – поперечная сила
Точка, где силы деформации силовых линий пространства двух взаимодействующих материальных тел уравновешиваются, носит название точки Лагранжа, в частности для тандема Земля – Солнце она находится на расстоянии 1 миллиона километров от Земли.
Силы, действующие в гравитационно-пространственных полях всех материальных тел универсальны, потому что первоисточником их действия являются взаимодействия положительно заряженных гравитонов с отрицательно заряженными простонами. Их действия суммируются в одну результирующую силу и в зависимости от направления их действия они усиливают или ослабляют друг друга.
Так, с освещенной стороны Земли вектор напряженности силовых линий пространства в гравитационно-пространственных полях Земли и Солнца имеют положительное направление и здесь они будут ослаблять друг друга. Их результирующая, хотя и будет направлена к центру Земли, но по величине она будет значительно уступать результирующей векторов с темной стороны Земли, где они совпадают по направлению.
В итоге в направлении центра Земли действуют две противоположные силы, одна из которых, действующая с теневой стороны, значительно превосходит противоположную (Рис. 6).
Рис. 6 Действие движущих сил на земную ось в зависимости
от ориентации к Солнцу поверхности земного шара
а – с освещенной стороны в – с теневой стороны
Под действием этой силы Земля падает на Солнце, но из-за наличия у нее поперечной скорости она движется по эллиптической орбите, совершая обороты вокруг Солнца. В результате вращения Земли её освещенная и теневая стороны постоянно меняются местами. Плотность же сложения земного шара неравномерна, поэтому движение силы в основном зависит от массы сосредоточенной на теневой стороне Земли, также постоянно меняется по величине. поэтому движение Земли по орбите происходит хаотично и орбита у нее не замкнута
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основании выше изложенного можно сделать следующие выводы:
Фактически обнаружить в настоящее время отрицательно заряженные силовые линии пространства ни экспериментами, ни наблюдениями невозможно, ибо на данный момент ни каких измерительных приборов для этого не существует Однако косвенных доказательств правомерности существования силовых линий пространства в реальности можно привести значительное количество. Вот некоторые из них:
– Крупные небесные тела – звезды, планеты и их спутники вращаются вокруг своей оси и имеют сферическую форму. Мелкие – астероиды, кометы при движении совершают хаотические перевороты. Источником вращения и переворотов небесных тел являются силы, возникающие при взаимодействии гравитонов массы этих тел с силовыми линиями пространства. Они универсальны и их результирующая направлена от периферии к центру. При достаточном объеме массы общая результирующая достигает величины, способной придать телу сферическую форму и вращение. При недостаточном объеме массы она способна лишь создать опрокидывающий момент.
– Свет проявляет себя и как волны, и как частица. Свет состоит из отдельных порций (квантов) или фотонов. Фотон образуется при переходе электрона с орбиты высокоэнергетического уровня на орбиту с низкоэнергетическим уровнем. Электрон содержит внутри себя определенное количество силовых линий пространства, поэтому их столько же и у фотона. Фотон это волна, но движется по силовым линиям пространства, поэтому проявляет себя как частица.
– Фотоны различных энергий движутся с одинаковой скоростью постоянной для данной среды. При этом изменяется лишь соотношение длины волны с частотой. Это свидетельствует о том, что фотоны переносят энергию по силовым линиям пространства, скорость колебания которых постоянна для данной среды.
– В природе нет химических элементов, ядра которых (кроме ядра легкого водорода) содержали бы одни протоны, хотя, именно. они определяют эффективный заряд ядра. Это обусловлено тем. что электроны, входящие в состав нейтронов расширяют силовые линии пространства внутри ядра. В результате не происходит через мерного сжатия ядра, поддерживается определенный порядок нуклонов, входящих в состав ядра, обеспечивается его геометрически пространственное положение, от которого зависит форма и пространственная направленность действия электронных облаков Все это в совокупности и определяет физические свойства элементов.
– Скорость света – предельная скорость движения массы (материи), потому что она определяется скоростью колебаний силовых линий пространства по которым происходит перенос энергии материи (движущейся массы), а эта скорость для каждой среды постоянна.
– Световые волны несут энергию, на максимум её амплитуды приходится максимум энергии, а в минимуме амплитуды ее нет вообще, происходит это от того. что максимум амплитуды световой волны приходится на максимум энергии материи, которая фиксируется наблюдателями, на минимум амплитуды приходится максимум энергии пространства, а её в настоящее время не может зарегистрировать ни один физический прибор
– Солнце деформирует (сжимает) силиовые линии пространства вокруг себя. Материальные тела, выходящие из солнечной системы при своем движении сжимают силовые линии пространства в направлении своего движения. За пределами солнечноой системы силовые линии пространства менее деформированы (сжаты), то есть более расширены, поэтому космические аппараты при выходе из солнечной системы должны затрачивать определенное количество энергии на дополнительное сжатие силовых линий пространства в напрвлении своего движения, а это должно вызывать снижение их скорости.
– Электрон продолжает движение даже при температурах близких к абсолютному нулю, когда все элементарные частицы прекращают всякое движение. Движущей силой электронов является энергия пространства, тогда как движущей силой других элементарных частиц является энергия материи, поэтому электроны продолжают движение при нулевом значении материальной энергии. то есть при температуре близкой к абсолютному нулю.
ЛИТЕРАТУРА
1. Владимиров Ю.С Системы отсчета в теории гравитации М; Энергоиздат, 1982, с.192
2. Гинзбург В.Л О теории относительности —М., Наука, 006,с.376
3. Петров А.З Новые методы в общей теории относительности – М. Наука 1966, с.382
4. ХоКинг С, Израэль В Общая теория относительности – М;1983 1955, с.15
5. Фок В.А Теория пространства, времени, тяготения – М; Гос, лит. изд, физ-мат, лит, 1961, с.286
6. Эйнштейн А Сущность теории относительности – М. из-во ин