ФИЗИКО -ТЕХНИЧЕСКАЯ ЛОБОРАТОРИЯ ГЛУШКО

PHYSICAL - TECHNICAL LABORATORY GLUSHKO

WE CHANGE THE FUTURE 
^{МЫ МЕНЯЕМ БУДУЩЕЕ}

НАРУШЕНИЕ ПРИНЦИПА ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ ИНЕРЦИОННОЙ И ГРАВИТАЦИОННОЙ МАСС.

Аннотация.

Предложен способ оценки адекватности принципа эквивалентности реальным физическим свойствам природы, основанный на сравнении удельной энергетической мощности сил инерции и гравитации. Приведённые оценки величины отношения максимальных значений этих мощностей указывают на то, что силы инерции, как минимум в 1,6·10²² раз мощнее сил тяготения. Диапазоны мощностей сил не совпадают, следовательно, утверждение об их эквивалентности лишено каких-либо оснований. Предложенный критерий оценки адекватности принципа эквивалентности позволил указать на возможную интерпретацию всех силовых взаимодействий через явление образования сил инерции.

______________________________________________________________________

В парадигме современной физики основы принципа эквивалентности инерционной и гравитационной масс базируются на утверждении об универсальности гравитационной постоянной, то есть на положении (подтверждённом рядом специальных экспериментов), что поле тяготения совершенно одинаково действует на разные тела, сообщая им одинаковые ускорения, независимо от их массы, химического состава и других свойств. Теоретическим развитием этого положения стал “слабый” принцип эквивалентности общей теории относительности, гласящий, что движение тел в поле тяготения и движение тел в отсутствии тяготения, но относительно ускоренной системы отсчёта, аналогичны. В рамках этой теории указанная аналогия перерастает в положение об эквивалентности поля сил инерции и поля сил гравитации, которая затем переходит в утверждение об их прямой физической тождественности. Результатом развития идеи тождественности полей становится утверждение, что не только механическое движение, но и вообще все физические процессы в истинном поле тяготения, с одной стороны, и в ускоренной системе, в отсутствие поля тяготения, с другой, протекают по одинаковым законам (так называемый “сильный” принцип эквивалентности). Иными словами данное утверждение означает, что в принципе нет никакой возможности каким-либо образом различать между собой эти два силовых поля.

В настоящее время (как и во времена Ньютона) критерием оценки истинности принципа эквивалентности выступает эксперимент по определению отношения величин ускорения свободного падения двух разных масс, измеренных в поле тяжести Земли или Солнца (1, 2). Известны программы с другими критериями оценки адекватности принципа эквивалентности реальным физическим свойствам природы, например: по измерению прецессии релятивистского гироскопа, которые, к сожалению, до настоящего момента времени так и не были реализованы (3). Сам автор общей теории относительности отмечал, что, по его мнению, дальнейшее экспериментальное уточнение “слабого” принципа эквивалентности более важно, нежели новые проверки совпадения с расчётами наблюдаемых вековых смещений перигелия Меркурия и отклонение лучей света в поле тяжести Солнца (4).

Предлагается новый критерий оценки истинности принципа эквивалентности, суть которого состоит в сравнении максимальной удельной энергетической мощности полей сил инерции и сил гравитации. Действительно, рассматриваемые поля являются силовыми и могут совершать работу, изменяя состояние движения тел. Под удельной мощностью понимается работа, совершаемая полями в единицу времени, по изменению скоростей движения тел единичной массы. Поскольку понятие тождественности означает полное совпадение всех характеристик сравниваемых полей, то, следовательно, должно наблюдаться равенство и их удельных мощностей. В принципе, в соответствии с сутью нового критерия, должны сравниваться максимальные значения указанной характеристики силового поля, поскольку в наблюдаемых физических процессах зачастую рассматриваемые поля работают не на пределе своих возможностей.

В качестве примера можно рассчитать удельную мощность поля сил инерции, которая реализуется в процессе столкновения протонов встречных пучков Большого адронного коллайдера. При этом очевидно, что эта мощность не является максимальной, поскольку в природе есть аналогичные явления, протекающие с большей интенсивностью преобразования кинетической энергии при работе сил инерции. Например, такой случай может реализоваться при столкновении протонов космических лучей с атомами земной атмосферы. Действительно, кинетическая энергия протонов коллайдера ограничена величиной в 450 Гэв, тогда как в энергетическом спектре космических лучей присутствуют протоны с кинетической энергией в 10²⁰ эв. Однако величину времени взаимодействия сталкивающихся протонов и полную энергию акта столкновения проще всего вычислить для коллайдера, поскольку при этом меньше всего делается допущений, требующих своего обоснования. Действительно, в первом приближении процесс столкновения протонов в коллайдере можно представить как неупругий лобовой удар двух шаров, летящих в нём со скоростью близкой к скорости света. В этом случае время действия сил инерции определится как частное от деления диаметра шара на его скорость. Не сложный расчёт показывает, что в рассматриваемом столкновении протонов силы инерции разовью мощность в 2,7·10¹⁶ вт.

При расчёте удельной мощности гравитационного поля, ускоряющего, например, протоны (по аналогии с Большим адронным коллайдером), можно рассмотреть поле тяготения такого экзотического объекта вселенной, каким является “Черная дыра”. Вблизи своего гравитационного радиуса она обладает самым сильным полем тяготения из всех известных космических претендентов на этот титул. А поэтому, видимо, именно здесь имеет место случай с максимальным значением удельной мощности этого поля. К тому же данный астрономический объект более всего подходит для сравнения мощностей рассматриваемых полей, поскольку именно здесь протоны движутся так же со скоростями, близкими к скорости света. А поэтому мы вправе время ускорения протонов в поле тяготения черной дыры (в области её гравитационного радиуса) взять равным времени действия сил инерции, возникающих при столкновении протонов в Большом адроном коллайдере. Иными словами, работу сил гравитационного поля можно будет вычислить по разности потенциалов поля, между точками, лежащими на его радиус-векторе, находящимися на расстоянии, равном диаметру протона. Несложный расчёт показывает, что для черной дыры с массой солнца мощность гравитационного поля в районе её гравитационного радиуса, то есть отношение разности потенциалов поля ко времени прохождения протоном этого участка пути, будет равно 1, 67·10^-6 вт.

Таким образом, отношение удельной мощности поля сил инерции к удельной мощности сил гравитационного поля будет равно 1,6·10²². Полученная огромная величина отношения мощностей указывает на то, что ни о какой тождественности этих полей не может быть и речи. То есть силы инерции и силы гравитации по своей физической сути разнятся не только по тем явлениям, в которых они участвуют в роли главных атрибутов физического процесса (гравитация и динамика движения тел в пространстве), но и по их энергетике. Причём, максимальная энергетическая мощность гравитационных полей лежит в самом начале диапазона возможных мощностей сил инерции. А поскольку диапазоны мощностей сил не совпадают, следовательно, утверждение об их эквивалентности лишено всякого смысла. Иными словами, если (на основании истинности “слабого” принципа эквивалентности) попытаться представить астрономический объект с напряженностью поля тяготения, которое было бы эквивалентно полю сил инерции не инерциальной системы отсчета, движущейся с величиной ускорения сталкивающихся протонов Большого адронного коллайдера, то его не сможет вообразить даже самый ярый сторонник общей теории относительности, обладающий самым незаурядным раскрепощённым воображением.

Огромная величина отношения мощностей, как следствие её логического развития, приводит к гипотезе, позволяющей указать пути подхода к решению важнейших проблем физики, связанных с понятиями массы тела и субстанциональности пространства. Общепринято полагать, что, поскольку тело и его масса могут инициировать, как силы инерции, так и тяготения, в которых сама масса является главной характеристикой этих существенно разных физических процессов, то между величинами сил должна соблюдаться определённая пропорциональность. Пропорциональность должна наблюдаться в случае, когда тело одновременно участвует в обоих процессах, то есть под одновременным действием этих сил. До настоящего момента времени полагалось, что диапазоны возможных значений сил инерции и тяготения пропорциональны друг другу.

Однако, огромная величина отношения мощностей указывает на то, что инерционная характеристика массы тела является определяющей, в сравнении с гравитационной, то есть именно инерционная масса содержит в себе все свойства и особенности физического понятия “массы” тела. Иными словами, тот же самый внутренний механизм понятия “масса тела”, который обеспечивает образование сил инерции и он же самый, без каких-либо изменений, обеспечивает и образование сил тяготения, поскольку диапазоны возможных значений сил инерции и тяготения не пропорциональны друг другу. Причём диапазон возможных значений сил тяготения занимает незначительное место в начале диапазона сил инерции.

Это же обстоятельство следует и из другого факта. Силы инерции возникают, как в пространстве, в котором нет никаких других силовых полей (гравитационных, электрических, магнитных и т.д.), так и работают в нём совместно с другими силовыми полями. Тогда как силы тяготения действуют на массу тела только при наличии гравитационного поля. К тому же следует учесть, что силы инерции обеспечиваются кинетической энергией тела, которая сосредоточена в самом теле, и именно в объеме пространства, занимаемом его массой. Образно говоря – без энергии нет силы. В пространстве, окружающем движущееся тело, этой энергии нет. Только поэтому ещё со времён Ньютона считали, что “механизм” образования сил инерции – это масса тела, который проявляет себя во взаимодействии тела с субстанциональным пространством, поскольку ускорения абсолютны. Второй закон Ньютона – это закон взаимодействия тела именно с таким с пространством, где массе отведена роль константы пространства. В абсолютно пустом пространстве, лишённом каких-либо физических свойств, нет оснований для возникновения сил инерции, то есть, не взаимодействуя ни с чем, тело не может “сопротивляться” действию сторонней силы, изменяющей его состояние движения.

Тогда как гравитационное поле распределено в пространстве, в котором расположено инициирующее его тело, и в этом смысле, само пространство обладает некоторым количеством энергии. И именно поэтому оно способно в тех местах, где находятся другие тела, образовывать силы тяготения. Огромная величина отношения удельных мощностей сравниваемых полей указывает на то, что гравитационные силы это не что иное, как процесс взаимодействия инерционной массы (в нашем случае просто массы) с пространством, которое несколько изменено гравитирующей массой, поскольку механизм взаимодействия инерционной массы с пространством остаётся прежним. Иными словами поле тяготения это не обособленный объект природы или особая субстанция, это одно из возможных состояний пространства (в этом положении усматривается прямая аналогия с общей теорией относительности).

Из сделанного предположения (гипотезы) следует вывод, что в полях тяготения разной напряженности одна и та же масса тела, находящаяся в одном и том же состоянии движения, под воздействием одной и той же сторонней силы всегда будет испытывать одно и то же ускорение, поскольку взаимодействие тела с пространством обеспечивается только инерционной массой. Тогда как обратное утверждение уже не столь очевидно, а именно: при разных величинах скоростей и ускорений, возникающих под действием сторонних сил (не гравитационных), одно и то же тело (масса), помещённая в поле тяготения одной и той же напряженности, уже не будет испытывать одну и ту же гравитационную силу. Это связано с тем, что отношение диапазонов мощностей сил гравитации и инерции (как и действующих величин самих сил), разнятся на десятки порядков, а поэтому это доминирование сил инерции должно накладывать свой отпечаток на действие сил гравитации, образуя функциональную зависимость сил тяготения от величины скорости и ускорения тела, а так же времени действия сторонних сил. Тогда как (повторимся) существующая парадигма принципа эквивалентности содержит в себе противоположное утверждение, что весь диапазон сил поля инерции, соответствует всему диапазону сил поля тяготения, и коэффициент пропорциональности между гравитационной и инерционной массами является константой (равен единице). То есть он не является функцией величины напряженности поля тяготения, а тем более поля сил инерции.

Сделанное предположение позволяет утверждать, что, например, вращение тел в поле тяготения будет приводить к эффекту “увеличения” их массы за счёт изменения величины коэффициента пропорциональности межу силами инерции и гравитации, одновременно действующими на одну и ту же массу (релятивистские гироскопы). Аналогичный эффект будет происходить и при поступательном движении одного и того же тела в поле тяготения, движущегося с разными скоростями или изменяющим свою скорость под действием сторонних сил.

Подобное утверждение можно сделать и относительно других силовых полей – электрического и магнитного. Действительно, силы инерции по своей интенсивности воздействия на материю и при тех же пространственно-временных масштабах (~ 10^-13см, ~ 10^-23с), с которыми обычно имеют дело в атомных ядрах, по величине сопоставимы с сильным взаимодействием ядерных сил и, вероятнее всего, значительно превосходят последние, а тем более силы, возникающие в электрических и магнитных полях (только поэтому был построен Большой адронный коллайдер). Следовательно, если предположить, что механизм их действия на заряженные тела аналогичен механизму образования сил тяготения, то в этих полях должны наблюдаться подобные эффекты. То есть с ростом величины скоростей и ускорений, которые действуют на заряженные частицы, движущиеся в этих полях, отношение заряда частицы к массе будет изменяться за счёт изменения коэффициента пропорциональности между силами инерции и электрическими и магнитными силами.

По сути, опыты по изучению движения однотипных заряженных частиц в магнитных и электрических полях показали увеличение их масс с ростом скорости их движения. Общепринятое объяснение данного явления связано с релятивистским эффектом специальной теории относительности. Однако следует обратить внимание на то, что в экспериментальных установках, с помощью которых был открыт эффект, движение частиц в них происходило в полях одной и той же напряжённости. Но если, при одной и той же скорости движения изменять напряженность силового поля, отклоняющего частицу, то это обстоятельство будет приводит к существенному изменению величины центробежных ускорений и времени их действия на частицу и, как следствие, к изменению величины коэффициента пропорциональности между зарядом и массой. Не вызывает сомнений, что будут разработаны методики постановки экспериментов, которые позволят сделать выбор между факторами, влияющими на степень отклонения частиц в силовых полях. То есть с целью получения четко доказательства того с чем конкретно это связано: или с релятивистским увеличением массы частицы, или с изменением величины коэффициента пропорциональности между зарядом и массой. Если факт изменения величины пропорциональности сил будет экспериментально подтверждён, то это обстоятельство будет неоспоримым доказательством реальности существования субстанционального пространства. К сожалению, авторы не смогли найти литературных источников с результатами специальных исследований по этой проблеме. Публикуемые в печати работы о том, что вес гироскопа зависит о того, вращается он или неподвижен, хотя и прямо касается именно этой тематике, но, по мнению их исполнителей, решает совершенно иные физические проблемы.

Особо отметим тот факт, что возникновение сил инерции изначально объясняли результатом взаимодействия массы тела с абсолютным пространством (ускорения абсолютны). В современной физике, в связи с созданием специальной теории относительности, от идеи субстанционального пространства отказались. Однако уже известны несколько абсолютных систем отсчёта, реанимирующих эту старую идею, которые связывают с такими материальными телами вселенной, как, например, межгалактическое реликтовое излучение (так называемый новый электромагнитный эфир) или гравитационными полями звёзд, образующими метрику мирового пространства, каждой точке которой приписывается строго определенная физическая величина – кривизна пространства. И более того, всё тот же пресловутый “горизонт далеких звезд” Маха фактически выделяет в каждой точке пространства одну “покоящуюся” (в среднем относительно этой далекой материи) систему координат. Поэтому в рамках этой работы будет естественным высказать ещё одну новую идею, доказывающую субстанциональность пространства. Она основана на общих свойствах симметрии (по аналогии с классической термодинамикой), которая позволяет утверждать, что суммарный импульс движения всех материальных тел вселенной, в системе отсчёта абсолютного пространства, должен быть равен нулю. При этом суммарный импульс тех же самых объектов, подсчитанный в системе отсчёта, связанной с каким-то одним из этих тел, будет точно равен импульсу этого тела в системе абсолютного пространства. Иными словами, подсчитывая импульс достаточно большого количества космических объектов, наблюдаемых с поверхности нашей планеты, можно с точностью эксперимента вычислить абсолютную скорость её движения. В случае успеха при реализации этой идеи будет получено ещё одно доказательство реальности существования субстанционального пространства. Уверенность в истинности его существования значительно возрастает, если учитывать, что в классической механике закон сохранения импульса обычно выводится из законов механики Ньютона, как их следствие. При этом напомним, что сами законы Ньютона отражают собой механизм взаимодействия материальных тел с абсолютным пространством, что не противоречит их статусу законов движения тел в инерциальных замкнутых системах отсчёта.

Как резюме всему вышесказанному констатируем, что в представленной парадигме взглядов на проблему соотношения материальных тел с пространством, а так же массы тела и сил инерции, предложенный энергетический подход совершенно по иному расставляет акценты в ранге всех известных силовых взаимодействий и их значимости в описании физической картины мира. Силы инерции и обеспечивающая их масса тела выдвигаются на её передний план, где под массой тела подразумевается только её инертная характеристика. И, как следствие, реальность существования сил инерции требует наличия реальности субстанционального пространства, что сопряжено со всеми тяжёлыми последствиями для современной парадигмы физического знания, основанного на идеях релятивизма.

Литература:

F.Witteborn, W.Fairbank, Phys. Rev. Lett. 19,1049. 1967.
В.Б.Брагинский, А.Б.Манукин, Измерение малых сил в физических экспериментах. Изд. Наука, М. 1974.
F. Everitt, W.Fairbank, Proc. of the Conference on Experimental Tests of Gravitational Theories, Caltech, 1971.
V.L.Ginzburg, Astronautica Acta 12, № 2, 136,1966.

Дата публикации: 22 сентября 2009 

© 1993 - 2025 glushko.us