Rambler's Top100

 

Движение света и релятивистская механика в гравитационном поле

В.М. Юровицкий
член Международной академии информатизации

 

Рассматривается движение света в гравитационном поле.

Введем как неопределяемое механическое понятие ─ понятие «механический объект».

Элементарным механическим объектом назовем механический объект, рассматриваемый на расстояниях, существенно больших его собственных размеров.

Введем некоторые кинематические понятия:

Пересечение ─ совмещение двух элементарных механических объектов в пространстве в некоторый момент времени.

Коллинеарное пересечение, сокращенно, копересечение ─ пересечение двух элементарных механических объектов с движением в одном направлении.

Кинематический контакт, сокращенно, контакт ─ копересечение двух элементарных объектов с одинаковой скоростью движения.

Сформулируем теперь следующие кинематические аксиомы:

Элементарные механические объекты, движущиеся свободно,  находящиеся в контакте в один момент времени, будут находиться в контакте всегда.

Для фотонов копересечение есть контакт.

Контакт между массовым телом и фотоном невозможен.

Возможно состояние сколь угодно близкое к контакту между фотоном и массовым телом сколь угодно длительное время.

Двойное пересечение между свободным фотоном и массовым телом при любых воздействиях на последнее невозможно.

Введем пространственные понятия.

Галилеевым пространством назовем однородное и изотропное пространство.

В галилеевом пространстве можно ввести систему отсчета, в которой имеет место принцип Галилея (первый закон Ньютона) ─ свободные тела движутся равномерно и прямолинейно.

Неоднородные, неизотропные или неоднородные и неизотропные одновременно пространства будем называть негалилеевыми пространствами.

А теперь сформулируем некоторые понятия гравитации:

В окрестности любого механического объекта имеется область негалилеевости пространства, которую будем называть гравитационной аурой механического объекта.

Гравитационная аура является топологически открытой и ее размеры зависят от используемых критериев определения негалилеевости.

Гравитационная аура элементарного механического объекта есть шар, радиус которого (при фиксированном критерии негалилеевости) определяется характеристикой элементарного механического объекта, называемой массой.

Гравитирующим телом будем называть механический объект, гравитационная аура которого сравнима или превышает масштабы, в которых рассматриваются механическое движение тел. Если гравитационная аура механического объекта существенно меньше масштабов рассмотрения механических явлений, то такой объект будем называть негравитирующим.

Гравитирующие тела, гравитационные ауры которых имеют ненулевое пересечение, будем называть гравитационно контактирующими.

Если одно тело имеет гравитационный контакт со вторым телом, а второе ─ с третьим, то имеет место и гравитационный контакт и между первым и третьим телом.

Это означает топологическую односвязность гравитационной ауры множества гравитирующих тел.

Область гравитационной ауры называют также гравитационным полем.

Две главных аксиомы гравитационного поля:

В гравитационном поле любые тела, не имеющие между собою какого-либо иного взаимодействия, являются свободными.

В окрестности любого негравитирующего свободного механического объекта, находящегося в гравитационном поле, существует топологически открытая область галилеевости, которую будем называть галилеевой аурой

Таким образом, на движение тел в гравитационном поле, на которых не действуют никакие посторонние силы, распространяются кинематические аксиомы.

Отметим, насколько простой народ лучше понимает гравитацию чем механики. Падение камня или парашютиста первые называют свободным падением, в отличие от ученых-механиков, которые называют это «движением под действием  гравитационных сил». Как раз для того, чтобы камень не двигался свободно, к нему и нужно приложить силу, но это никакая не гравитационная, а обычная сила, например, сила упругости подставки, либо наша мышечная сила, когда мы держим его на ладони (в конечном счете тоже сила упругости). И это ничем не отличается от того, что происходит в негравитационном пространстве. Если мы препятствуем свободному движению камня в галилеевом пространстве (равномерному и прямолинейному либо покою), то точно также нужно приложить к нему силу.

Из этих аксиом следует следующие выводы для рассмотрения движения света в гравитационном поле.

В галилеевом пространстве в инерциальной системе отсчета все фотоны имеют одну и ту же скорость.

Гравитационное поле влияет на движение фотонов также, как и на массовые тела. Это следует из кинематической аксиомы 4.

В гравитационном поле не может существовать замкнутых или спиральных траекторий фотонов. Их существование противоречит кинематическим аксиомам 1, 2 и 5. Таким образом, все свободные фотоны, вошедшие в область гравитационного поля или созданные в нем, обязательно ее покинут.

На основании кинематической аксиомы 4 рассчитывать движение фотонов можно также, как и движение массовых тел с теми же самыми кинематическими характеристиками вне гравитационного поля (на бесконечности).

В области галилеевой ауры негравитирующего тела в гравитационном поле скорость света в системе отсчета, связанной с этим телом, также постоянна и равна скорости вне гравитационного поля.

Следовательно, могут иметь следующие эффекты воздействия гравитационного поля на свет, которые, в принципе можно подвергнуть наблюдению:

Различие скоростей света на поверхности Земли и в лаборатории на космическом корабле.

Искривление света, проходящего вблизи гравитирующего тела, например, Солнца.

Требует исследования вопрос об анизотропии скорости света в гравитационном поле, например, на поверхности Земли.

Этим вопросам и посвящена дальнейшая часть работы, осуществляемой в рамках ньютоновской гравитационной теории, ибо мы не видим оснований, по которым ее применение к движению света является некорректным.

Очевидно, что движение света в гравитационном поле может быть либо гиперболическим, либо прямолинейным.

Прямолинейное движение света в гравитационном поле.. Рассмотрим падение света на гравитационный центр. Уравнение движения будет:


Граничные условия:


Интегрируем обычным образом:


Из граничных условий


Окончательно скорость прямолинейного движения света в гравитационном поле будет равна:


Здесь rш есть радиус Шварцшильда. Мы видим, что при радиусе звезды, равной радиусу Шварцшильда, скорость вертикально падающего света становится в Ö2 раз больше скорости света в галилеевом пространстве, а вовсе не равной орбитальной скорости. И потому вся теория черных дыр этим самым становится ложной.

При радиусе гравитирующего тела R значительно большем шварцшильдовского вертикальная скорость света на его поверхности будет равна:


Для Земли R = 0.64*107 м, rш = 9*10-3 м. Относительное увеличение скорости составляет 9*10-3 /(2*6.4*106) = 7*10-10.   Абсолютное изменение составит 0.2 м/с.

Для того, чтобы экспериментально проверить этот вывод, нужно измерить скорость света на Земле и на орбитальной лаборатории с относительной погрешностью  до 10-9 или абсолютной ошибкой 0.1 м/с. Видимо, такая задача пока технически неосуществима.

Горизонтальная скорость света. Для решения этой задачи необходимо решить полную задачу о движении света в центральном гравитационном поле.

Для решения используем метод переменных систем отсчета, т.е. метод, в котором сама система отсчета является параметром задачи.

Начало системы отсчета О расположим в гравитационном центре. Ось Ох направим на движущийся фотон. Получаем одномерное движение фотона вдоль оси  Ох во вращающейся системе отсчета. Угловая скорость ее вращения является переменной и неизвестной, которая должна быть найдена в процессе решения задачи, см. рис.1.

Рис.1

 j/2

Гиперболическая траектория света

Асимптоты

x

W

x0

 j/2


На первый взгляд направление оси на фотон, который невозможно, естественно, наблюдать в процессе его движения, кажется некорректным. Однако, на самом деле мы можем воспользоваться кинематической аксиомой 3 и представить себе, что рассматриваем движение тела со скоростью сколь угодно близкой к скорости света.

Записываем уравнения движения фотона. В уравнении по оси Ох необходимо учесть центробежную силу инерции. В перпендикулярном направлении к осям движения и вращения действуют даламберовы силы инерции ─ кориолисова и тангенциальная, связанная с изменением скорости вращения. Так как движения в этом направлении нет, то это означает равновесие этих сил. Окончательно записываем систему уравнений:


Имеем два уравнения с двумя переменными x и W. Начальные условия:


Граничные условия


Поучителен анализ этих уравнений. В первом уравнении мы имеем два члена. Первый член есть член напряженности инерциальных сил, второй ─ гравитационных. Второе уравнение состоит только из инерционных сил. Здесь наглядно проявляется принцип эквивалентности гравитации и неинерциальности. И второй момент. До сих пор идет спор, являются ли силы инерции реальными или фиктивными. Из этих уравнений сразу же следует, что ответ должен быть несколько иным. И силы инерции, и силы гравитации являются фиктивными силами. Силы инерции связаны с неинерциальностью системы отсчета, а силы гравитации ─ с негалилеевостью самого пространства.

Из второго уравнения сразу получаем:

 

 


Подставляя в первое уравнение, получаем:


Интегрируем обычным образом:


Из начальных условий определяем постоянную интегрирования:


Подставляем граничные условия


Таким образом, горизонтальная скорость в центрально-симметричном поле равна вертикальной. Но так как у нас нет никаких оснований выделять иные направления, в которых скорость достигала бы минимума или максимума, то естественно предположить изотропию скорости света в центрально симметричном поле. Это отнюдь не тривиальный результат. Но, возможно, он допускает еще более сильное обобщение: гравитационное поле является изотропным (но неоднородным) по отношению к свету. Это требует, естественно, дальнейших исследований.

Обсудим полученный результат. Мы показали, что ньютоновская механика вполне пригодна для описания движения света, причем лучи света пересекают гравитационное поле по гиперболической траектории аналогично траектории движения обычных тел и никакого захвата света быть не может. Это полностью противоречит ОТО, в которой существует захват света малыми массивными телами.  

Искривление света в гравитационном поле. Для определения искривления траекторий света необходимо проинтегрировать угол.


Вычислим угол поворота оси Оx от бесконечности до ближайшего расстояния от гравитационного центра.


Здесь


При малых М  p = rш/R, при больших M  p ® 1, а при R = rш  p = ½.

Интегрируем последнее уравнение.


Проанализируем решение.

При параметре  p ® 1 полный разворот радиус-вектора F®360°. Это означает, что угол между асимптотами, в которые вписана гипербола, стремится к нулю.

Для шваршильдовского тела  с p=½ искривление лучей света будет 2*arcsin 1/3 и составит порядка 40 градусов.

Отметим, что этим самым существование на небесном своде объектов-двойников вполне подтверждается ньютоновской механикой. Может существовать не более двух путей движения света, соединяющих две точки. Один путь перед звездой, другой ─ за звездой. Из кинематической аксиомы 4 следует, что время движения света между этими путями одинаково. Действительно, если один путь более быстрый, то мы могли бы по нему послать массовое тело одновременно с фотоном по другому пути с такой скоростью, чтобы это тело пришло как раз ко времени прибытия туда фотона.

Рис.2 Двойники звездных объектов


При p<<1 угол искривления световых лучей


Для Солнца rш=3 км, радиус R = 0.7 млн.км. j = 3/0.7*106=4.2*10-6 рад = 0.9”. Это отличается от наблюдательного значения 1.65”.

Релятивистская гравитационная механика. Мы решили вопрос о кинематике света в гравитационном поле. Но необходимо еще решить, как воздействует гравитационное поле на другие характеристики света ─ частоту, длину волны, энергию и импульс. Одновременно рассмотрим и движение релятивистских частиц в гравитационном поле.

Но прежде чем решать этот вопрос, необходимо тщательно исследовать вопросы геометрического и временного описания самого пространства. Ясно, что такое описание неоднозначно. И при неудачном описании геометрии и времени можно получить чрезвычайно сложное описание движения в нем.

Приведем простой пример. Время измеряется ходом часов, каковые есть устройства с некоторыми циклически повторяющимися характеристиками.

Представим, что мы выбрали в качестве часов, характеризующих «ход времени», маятниковые часы. На Земле они могут работать и могут служить показателем «хода времени». Период их движения обратно зависит от ускорения свободного падения, а частота, соответственно, прямо. На орбитальной станции ускорение свободного падения равно нулю, следовательно, период колебания стал равен бесконечности. И при таком выборе описания времени мы можем сказать, что в невесомости, в галилеевом пространстве оно останавливается. Время исчезает. Вывод космического корабля на орбиту потребует бесконечного собственного времени и конечного времени внешнего (земного) наблюдателя. Вот к чему может приводить неудачная метрология времени.

Нечто подобное происходило в реальной действительности. Например, использовались такие единицы длины как «шаг», «фут» (ступня) пядь, дневной пробег коня и т.д. Из-за этого одно и то же явление могло иметь самые различные описания в зависимости от того, какая у кого ступня или какой у кого конь.

Но человечество, в конце концов пришло к понятию метрологии и понятию эталонов. Было выбрано понятие, пусть и идеальное, абсолютно твердого тела, и отрезок его стал эталоном длины, и длина стала абсолютной величиной, не зависящей ни от каких внешних воздействий. В качестве измерителей времени появились часы на основе периодических процессов, на которые внешние воздействия почти не влияют, например, атомные или даже ядерные, на основе чего возможно создание понятия идеальных часов, которые не подвержены никаким внешним воздействиям, и на этой основе время также стало абсолютным. В качестве прямой не использовать траекторию света, на которую гравитация влияет, а натяжение абсолютно гибкой нити между двумя элементами абсолютно твердого тела, в результате чего и геометрия становится абсолютной. Наконец, рассмотрим вопрос синхронизации часов в гравитационном поле. Предположим, у нас есть пара идеальных часов, находящихся в состоянии кинематического контакта. Мы установили их синхронизацию. Теперь предположим, что одни часы или даже обе пары начали подвергаться различным воздействиям. Эти воздействия могут привести к взаимному движению этих часов. В качестве таких воздействий могут рассматриваться, например, перевод часов во вращательное движение, перевод их в свободное состояние, размещение их на ракете и т.д. И через некоторое время мы вновь их перевели в состояние кинематического контакта. Очевидно, что идеальные часы как ходили одинаково, так и будут ходить одинаково. А вот не может ли нарушиться их синхронизация? Естественный вопрос ─ с какой стати? Какие часы ушли вперед, а какие отстали? Для такого предпочтения нет никаких оснований. Потому мы можем постулировать, что идеальные часы, находящиеся в состоянии контакта, будут синхронизированы всегда, как только они вновь окажутся в состоянии контакта.

А как же парадокс близнецов? А время жизни близнецов, находящихся в различных состояниях, естественно может оказаться различным. Более того, один или даже оба близнецы могут оказаться под такими воздействиями, что просто умрут, не дождавшись новой встречи. Так что эффект близнецов ─ это миф.

Отметим, что вопрос о синхронизации часов решал и Эйнштейн в своей работе «К электродинамике движущихся сред». Но он рассматривал вопрос о синхронизации часов, находящиеся в состоянии не кинематического контакта, а лишь пересечения. И он показал, что это, в принципе, может оказаться невозможным. Думается, что одно другому не противоречит.

Рассмотрим теперь гиперболическое движение массового тела. Мы вывели уравнение скорости инфинитного движения в гравитационном поле:

Здесь j ─ потенциал гравитационного поля. Приращение кинетической энергии для нерелявистского движения составит:

.В случае релятивистского движения необходимо рассматривать уже полную энергию тела, которая будет равна:

Если рассмотреть ультрарелятивистское движение, то при любом j можно подобрать такую степень близости v¥ к c¥, что 1-v(x)/c(x) будет меньше любого наперед заданного значения. Это означает, что в ультрарелятивистском пределе энергия частиц все меньше и меньше меняется в гравитационном поле. А значит в пределе фотона при v=c энергия его  вообще не меняется и остается постоянной. Но энергия связана с частотой. Отсюда получаем, что и частота фотонов  в гравитационном поле постоянна. А так как скорость фотонов меняется, то это означает, что гравитационное поле изменяет импульс фотона и длину его волны:

   Это же можно аргументировать еще одним способом. Периодический процесс может быть связан с вращением и с возвратно-поступательным движением. Первое имеет при излучении атомов или ядер, второе ─ при излучении, к примеру, лазеров. Ясно, что изменение скорости движения фотона не влияет на частоту излучения атомов, а вот скорость движения фотонов на работу лазеров, естественно, влияет, так как изменяет их резонансные характеристики. Таким образом, атомные часы на Земле и в космической лаборатории в невесомости будут иметь одинаковые характеристик, а вот лазеры будут иметь разные, так как их излучение уже определяется длиной волны.

Этим самым, фактически, релятивистская механика в гравитационном поле построена полностью. И никакой потребности в какой-то особой релятивистской теории гравитации нет.

Казалось бы это можно проверить, пустив лазерный луч с Земли на космический корабль и сравнить его с частотой такого же лазера на космическом корабле. Однако, этот способ не возможен, так тут будут присутствовать доплеровские эффекты, связанные с движением космического корабля.

Для наблюдательной астрономии все это означает, что никаких реальных световых эффектов, связанных с гравитацией нет, за исключением искривления световых лучей и звездных или галактических двойников, т.е. чисто кинематических, не существует, а все остальные наблюдающиеся эффекты имеют чисто доплеровский характер.

Из этого следует также нетривиальный вывод. Так называемое реликтовое излучение имеет очень низкую температуру, порядка 4К. Принято считать, что его происхождение связано с Большим взрывом, создавшим видимую часть вселенной. Если частота света в гравитационном поле не меняется, то, следовательно, и сам взрыв был «холодным», а не «горячим», как это принято в современной космологии.

Критика ОТО. Нами получено значение искривления света при прохождении его вблизи Солнца, которое не совпадает с принятым. Конечно, можно предположить, что принятое значение не совсем верно, так как наблюдения искривления света осуществляются только в моменты полных солнечных затмений, и еще в полосе полного солнечного затмения должен оказаться достаточно крупный телескоп. Потому пока надежность этих данных не очень велика.

Однако, на наш взгляд, уже имеется определенное количество фактов, которые свидетельствуют о недостаточности ньютоновской теории гравитации. Это, к примеру, смещение перигелия Меркурия.

ОТО утверждает, что она дает точное количественное объяснение этих фактов, но саму ее трудно признать корректной механической теорией. У нее нет перехода к ньютоновской механике. Ведь постепенного перехода от гиперболической траектории света к круговой при увеличении массы гравитирующего тела не существует. Некорректным является и представление о конечной скорости распространения гравитации, так как гравитационная аура массового тела никак не может «распространяться». Тем более, что внутри самого гравитационного поля легко создать области отсутствия такового, области галилеевости, связанные со свободно движущимися телами, например, внутри космического корабля в орбитальном полете. Наконец, эквивалентность неинерциальности и гравитации также несовместима с представлениями о «распространении» гравитации. И уж тем более странными кажутся представления о гравитационных волнах, распространяющихся в отрыве от гравитирующих масс в галилеевом пространстве и изменяющих, естественно, его свойства. Галилеево пространство однородно, изотропно и не имеет никаких характеристик. А существование гравитационных волн означает появление каких-то характеристик и свойств в галилеевом пространстве. Это противоречит всему тысячелетнему опыту механики.

Наконец, поставим решающий мысленный эксперимент. Пусть имеется звезда, которая испускает свет. Он уходит на бесконечность, причем вне гравитационного поля его скорость будет одинакова и равна с. Будем постепенно, не изменяя размеров, увеличивать  массу звезды. Как утверждает ОТО, при очень большой массе свет будет излучаться и вновь возвращаться на звезду, она станет «черной дырой». Спрашивается, при каком критическом значении массы свет впервые не уйдет на бесконечность, а возвратится назад, и на каком расстояния от звезды при этом критическом значении массы скорость света обратится в нуль?. Другими словами, должно быть некоторое критическое значение массы, при которой произойдет не плавная, а кардинальная перестройка механики движения света. Да и не только света, а и тел, так как массовые тела могут двигаться со скоростью, сколь угодно близкой к скорости света. Уменьшив чуть-чуть массу, мы получим выход света на бесконечность со своей обычной скоростью. Чуть увеличим, и мы получим, что скорость света обратится в нуль на каком-то расстоянии от звезды. Таких скачков, как правило, не бывает.

Выход света за пределы звезды с своей стандартной скоростью можно, в принципе, трактовать двояко: либо как отсутствие воздействия гравитации на свет, либо как уменьшение скорости излученного света в гравитационном поле, но излучение происходит с повышенной скоростью, которая плавно растет с увеличением массы так, чтобы дать на бесконечности скорость с. При первом варианте получается, что раньше гравитация не действовала, а теперь вдруг стала действовать. Во втором варианте следует, что раньше скорость испущенного света плавно росла при увеличении массы, а при критическом значении не только не стала расти, а наоборот, скачком упала, для того, чтобы смогла где-то обратиться в нуль. Комментировать это трудно.

Отметим, что даже расширение вселенной получило классическое описание в работах оксфордского математика Эдварда Милна в 1934 году.

Тем ни менее, ньютоновская теория требует определенной модификации, но такой, которая не порывала бы с ее хорошо установленными принципами. Причем легко видеть, что все расхождения наблюдательных данных с выводами ньютоновской теории имеют место только в ближней зоне гравитирующего тела. В средней и дальней зоне ее выводы достоверны.

Модернизация ньютоновской теории. Запишем уравнение гравитационного поля единичной гравитирующей массы в центральной невращающейся (гармонической) системе отсчета (гармоническая система отсчета есть система отсчета инерциальная на бесконечности).

Однако, векторное поле не может быть определено только по его дивергенции. Необходимо задать еще и его ротор.

Принято считать гравитационное поле безвихревым, т.е. его ротор, по умолчанию, принимается равным нулю. Таким образом, полная система уравнений гравитационного поля элементарного гравитирующего механического объекта имеет вид.

Стандартная процедура расширения теории состоит в добавлении в правые части уравнений некоторых членов. Так расширялась электродинамика Максвеллом, механика до квантовой Гейзенбергом, Эйнштейном с его космологическим членом и ряд других теорий.

Посмотрим, что можно было бы добавить в правые части этих уравнений.

В правую часть первого уравнения можно добавить лишь скалярную характеристику элементарного механического объекта. Но никакой скалярной характеристики, кроме массы, нам не известно. Поэтому первое уравнение не подлежит модификации.

В правую часть второго уравнения можно добавить аксиально-векторную характеристику механического объекта. Существует ли такая характеристика? Да, существует. Это момент собственного вращения элементарного механического объекта, который мы будем называть как и в квантовой механике спином. Спином обладают многие элементарные механические объекты небесной механики ─ планеты, звезды, даже галактики. Таким образом, добавление спина в правую часть второго уравнения вполне лежит в русле логики механики. Из соображений размерности формируем коэффициент перед спином, используя прежде всего известные константы. В результате мы приходим к системе уравнений:


здесь S ─ спин (собственный момент вращения элементарного механического объекта), a ─ пока неизвестная безразмерная константа, которую можно определить через наблюдения. Не исключено, что она может быть связана с единственной известной безразмерной мировой константой ─ константой тонкой структуры 1/137.

Известно, что вихревое поле точечного источника является короткодействующим, оно спадает по радиусу в третьей степени аналогично полю магнитного диполя.

Таким образом, получаем следующую характеристику гравитационного поля элементарного гравитирующего объекта: оно обладает длиннодействующей потенциальной компонентой, связанной с массой, и определяемой ньютоновской системой уравнений, и короткодействующей вихревой компонентой, связанной с собственным вращением, определяемой системой уравнений:


Другими словами, это как раз та модификация, которая необходима для того, чтобы попытаться объяснить отклонение наблюдаемых гравитационных эффектов в ближней зоне. Ее особенность в том, что она создает частичное нарушение зеркальной симметрии в мегамире, как это уже установлено в микромире. Южный и северный полюсы вращающегося тела обладают не только семантическим, но и физическим различием. Отметим принципиальное отличие от магнитного поля. Магнитное поле действует только на объекты с векторной характеристикой, на движущиеся заряженные частицы, характеризующиеся вектором скорости, на магнитные диполи, обладающие также векторной характеристикой. Поэтому одновременное изменение направления магнитного поля и направления векторной характеристики не изменяет движения. Гравитационное поле изменяет уже сами свойства пространства и влияет на движение любых механических объектов. Поэтому наличие вихревой компоненты создает в ближней зоне вращающегося гравитирующего объекта истинную зеркальную асимметрию.

Можно ли сразу отбросить эту модификацию? Думается, нет. В ОТО, при всей ее некорректности, воздействие собственного вращения на гравитационное поле обсуждается давно и не вызывает никаких возражений. Тогда почему бы не обсудить это в рамках более корректной ньютоновской теории?

Кроме возможного объяснения эффектов, связанных с движением света вблизи гравитирующего тела и смещения перигелия Меркурия, вполне возможно, что это даст новый механизм неэлектромагнитного ускорения космических лучей и частиц солнечного ветра. Ведь вихревая компонента вблизи самого вращающегося тела может быть чрезвычайно интенсивной.

Наконец, это дает связь мегамира с микромиром. В микромире нарушение зеркальной симметрии есть хорошо установленный факт. В биологических структурах также имеет место нарушение зеркальной симметрии. Почему мы не можем предположить, что нарушение зеркальной симметрии может иметь место и в мегамире, и что все эти нарушения взаимосвязаны?

Заключение. С 1910-го по 1912-й год Эйнштейн пытался создать релятивистскую гравитационную механику модернизацией ньютоновской теории гравитации. К сожалению, он исходил из ошибочного понимания эквивалентности гравитации и неинерциального движения. Согласно его пониманию, неподвижная система отсчета, к примеру, связанная с землей, эквивалентна системе отсчета, связанной со свободно падающим в поле Земли телом, так как в системе отсчета падающего тела уже ускоренно движется Земля. На этом основании он и посчитал, что обе системы отсчета равноправны.

На самом деле эти системы отсчета не равноправны. Одна связана со свободным телом, в окрестности которой имеет место область галилеевости. Связанная с Землей система отсчета находится в негалилеевом пространстве и связана с несвободным телом, находящимся под воздействием сил. В первой можно ввести локально инерциальную систему отчета, скорость света в которой будет равна стандартной скорости света с. Вторая система отсчета связана с несвободным телом в негалилеевом пространстве, в ней невозможно ввести локально инерциальную систему отсчета, можно только ввести гармоническую систему отсчета, в которой скорость света в окрестности самого наблюдателя не равна стандартной скорости света, а равна ей лишь на бесконечности. К сожалению, этой тонкости Эйнштейн не смог «просечь». Почему для нас сейчас это очевидно и не было понято таким выдающимся физиком как Эйнштейн? Это очень интересный вопрос.

Ответ, думается, состоит в том, что даже самому большому гению трудно, а порой невозможно мысленно сконструировать мир, когда для этого недостаточно опытного материала, реальных психофизических ощущений. В наше время, когда работа в невесомости в космической лаборатории стала не только зрительно, но и психофизически ощущаема, мы легко это воспринимаем. Но Эйнштейн мысленно прибегал только к физически малоинформативному образу лифта, на психофизическом уровне вообще не ощущаемом. И потому такие тонкости оказались недоступны его пониманию. Из отчаяния и родилась Общая теория относительности, в которой Эйнштейн ушел в дебри малопонятного, не представимого, в мировоззренческую и физическую патологию. Главное понятие этой теории ─ тензор энергии-импульса ─ не имеет никакой сопоставимости с наблюдательными данными и привнесен из механики совсем другого масштаба.

Наконец, рассмотрим еще один вопрос. Существует ли одна механика или их много?

Если мы рассматриваем механику в масштабах мегамира, то в этих масштабах, фактически, нет динамики, нет статики. Есть только кинематика. Лишь на нижнем пределе, т.е. в масштабах солнечной системы, еще остается динамика, причем исключительно в виде динамики реактивного движения. При этом в качестве динамической характеристики предпочтительнее использовать не саму силу, а удельную силу, т.е. силу, приложенную к единице массы, которая определяет механическое (весомостное) состояние, каковой величине предлагается специальное название ─ весомость. Удобство состоит в однопорядковости ее с главной характеристикой этой механики ─ напряженностью гравитационного поля. На более высоком уровне ─ уровне галактическом и космологическом ─ сил и динамики нет вообще. На космологическом уровне из всей механики остается хабблиан (постоянная или переменная Хаббла). А уж тем более нет на этом уровне максвелловского электромагнетизма.

На уровне микромасштабов ─ молекулярном и атомном ─ исчезает кинематика, исчезает сила, из механических понятий главными становятся энергия и момент импульса. Исчезает также гравитация. Фактически, остается статика с дискретным множеством состояний.

На еще более низком уровне, в фемтомире (уровень ядер и элементарных частиц) исчезает уже и самое механика.

И только на уровне макромира мы имеем всю гамму механических характеристик, соответствующих классической механике. Главным понятием становится сила (внешняя сила, проистекающая в конечном счете из электромагнетизма). На этом уровне гравитация фигурирует преимущественно в виде постоянного и однородного гравитационного поля. Это позволяет отказаться от понятия негалилеева пространства, а негалилеевость заменить гравитационной силой, однопорядковой с главным понятием ─ электромагнитной силой.

Таким образом, не существует единой механики, их много. В каждой свои понятия, свои представления, свои методы исследования. Совмещение феноменов различных пространственных масштабов, например, единая теория поля, которую 30 лет искал Эйнштейн, или квантовая гравитации или иные идеи, разрабатываемые в настоящее время, являются ложными идеями, фактически, научной патологией. Хотя перенесение методов исследования из одного пространственного масштаба на другой иногда оказывается полезным.

 

Москва, ноябрь 2004,
 

 

 

Гостевая книга

Назад

На главную страницу

 

 

TopList

 

 

от профессиональной фирмы оформление перепланировки квартиры цена www.Arcof.ru/prais.htm