Самое большое, в чем разобралось человечество, как ему кажется, это электромагнитное поле. Несколько меньше человек понимает в электрическом поле, а еще меньше в магнитном поле. А в познании гравитационного поля пока успехов мало, хотя моделей гравитационных процессов достаточно много. Но все может оказаться не так и сложно.
Что такое гравитация в современной науке?
В БСЭ сказано:
- “Тяготение, гравитация, гравитационное взаимодействие, универсальное взаимодействие между любыми видами материи. Если это взаимодействие относительно слабое и тела движутся медленно (по сравнению со скоростью света), то справедлив закон всемирного тяготения Ньютона. В общем случае Т. описывается созданной А. Эйнштейном общей теорией относительности”.
В Интернете сайт Наука уточняет это положение:
- “Гравита́ция (всемирное тяготение, тяготение) — фундаментальное взаимодействие в природе, которому подвержены все тела, имеющие массу”.
- В рамках классической механики гравитационное взаимодействие описывается законом всемирного тяготения Ньютона, который гласит, что сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы m1 и m2, разделёнными расстоянием r, пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния — то есть
- В рамках ньютоновской механики гравитационное взаимодействие является дальнодействующим. Это означает, что как бы массивное тело ни двигалось, в любой точке пространства гравитационный потенциал зависит только от положения тела в данный момент времени.
- Гравитация — слабейшее взаимодействие.
- “Также гравитация, в отличие от других взаимодействий, универсальна в действии на всю материю и энергию. Не существует объектов, у которых вообще отсутствует гравитационный заряд”.
- “В сильных гравитационных полях, при движении с релятивистскими скоростями, начинают проявляться эффекты общей теории относительности:
- отклонение закона тяготения от ньютоновского;
- запаздывание потенциалов, связанное с конечной скоростью распространения гравитационных возмущений; появление гравитационных волн;
- эффекты нелинейности: гравитационные волны имеют свойство взаимодействовать друг с другом, поэтому принцип суперпозиции волн в сильных полях уже не выполняется;
- изменение геометрии пространства-времени;
- возникновение черных дыр”.
- “Гравитационное излучение могут генерировать только системы с переменным квадрупольным или более высокими мультипольными моментами”.
- “В общей теории относительности (ОТО) гравитация является не силовым взаимодействием, а считается проявлением искривления пространства-времени. Таким образом, в ОТО гравитация интерпретируется как геометрический эффект”.
- “Теория Эйнштейна-Картана (ЭК) предлагается как дополнение для ОТО, необходимое для описания метрики с участием вращающихся объектов. В теории ЭК вводится аффинное кручение”.
- “Релятивистская теория гравитации (РТГ) разрабатывается академиком Логуновым А.А. с группой сотрудников. В ряде работ они доказывают следующие отличия их теории от ОТО:
- гравитация есть не геометрическое поле, а реальное физическое силовое поле, описываемое тензором.
- гравитационные явления следует рассматривать в рамках плоского пространства Минковского, в котором однозначно выполняются законы сохранения энергии-импульса и момента количества движения.
- В тензорных уравнениях для определения метрики следует учитывать массу гравитона”.
- “В скалярно-тензорных теориях, самой известной из которых является теория Йордана-Бранса-Дикке (или просто Бранса-Дикке), гравитационное поле как эффективная метрика пространства-времени определяется не только воздействием тензора энергии-импульса материи, как в ОТО, но и как результат действия некоторого скалярного поля”.
- “…при низких энергиях, в духе квантовой теории поля, гравитационное взаимодействие можно представить как обмен гравитонами — калибровочными бозонами со спином 2”.
Википедия повествует:
- “Однако в последнее время разработаны три перспективных подхода к решению задачи квантования гравитации: теория струн, петлевая квантовая гравитация, причинная динамическая триангуляция.
В ней вместо частиц и фонового пространства-времени выступают струны и их многомерные аналоги — браны. Для многомерных задач браны являются многомерными частицами, но с точки зрения частиц, движущихся внутри этих бран, они являются пространственно-временными структурами”.
Это часть основных положений о содержании понятия гравитация. Можно ли опираясь на эти теории, даже если изучить их в подлиннике и пользуясь комментариями авторов, понять, что же такое гравитация? Думается, что нет. Не может быть 14 истин по одному и тому же явлению. А можно ли, выбирая требуемые элементы из этих теорий, составить одну истинную теорию? Сомнительно.
Мы попытаемся понять, что в этих теориях истинно, а что ложно.
Несомненно, формула всемирного тяготения верна, возможно, что даже абсолютно. Представьте себе, что произойдет с силой взаимодействия, если r устремить к нулю? Так может быть это и есть ядерные силы или сильное взаимодействие? Так гравитационное взаимодействие плавно переходит в сильное взаимодействие. В других статьях мы рассмотрим, как это гравитационное взаимодействие работает в ядре.
И еще одно явление спрятано в этой формуле. Каждое из этих тел формирует или излучает “нечто”, что равномерно распределено вокруг тела в определенном количестве и поэтому чем дальше от тела, тем меньше этого “нечто” приходится на единицу площади сферы и, соответственно, на второе тело. Конечно, можно сказать, что это потенциал гравитационного поля или, ближе к делу, гравитоны. Только вот, что такое гравитон, никто сказать не может.
В пункте 4 дано какое-то неуклюжее определение дальнодействия. Естественно, если тело движется, то и поле с ним движется. Трудно представить, чтобы электрон двигался, а его электрический потенциал оставался. Есть теории запаздывающих или опережающих потенциалов, но это все математические изыски. Вероятнее всего такое положение и с гравитационным потенциалом.
Утверждение что гравитация – слабейшее взаимодействие (пункт 5), несколько противоречит формуле взаимодействия. Как было спрошено выше – что будет, если r устремить к нулю? Да и в пункте 7 идет речь о сильных гравитационных полях.
В пункте 6 говорится, что, не обнаружены объекты, у которых вообще отсутствовало бы гравитационное взаимодействие. Это лишь следствие того, что мы пока не понимаем физическую сущность гравитации. Когда мы поймем, что такое гравитация, нам сразу станет понятно, какие тела взаимодействуют между собой, а какие нет.
В пункте 7 изложены основополагающие пункты общей теории относительности. А в пункте 9 говорится, что ОТО рассматривает гравитацию не как силовое взаимодействие, а как геометрический эффект. При всем уважении к Альберту Эйнштейну так и хочется сказать: “Вот оно единство противоположностей”. До чего логичны и понятны, подчиняющиеся здравому смыслу, его постулаты в СТО и какие туманные, не поддающиеся здравому размышлению, его мысли в ОТО.
Возьмем нашу Землю. Ясно, что чем ближе тело к Земле, тем сильнее оно притягивается, или даже, если угодно, приталкивается к ней (для любителей эфира или других заполнителей пространства). Но это значит только одно, что в том месте, где на тело воздействует большая сила, там больше “того”, чем представлена эта сила или “оно” иного качества. Это еще можно как-то представить, а вот представить, что вокруг Земли торчат плоскости, возникающие в нужное время (аффинное кручение), и по этим плоскостям скатываются к Земле метеориты и спутники, несколько сложно. Да и почему это тело даже по наклонной поверхности должно куда-то катиться, если на него не действует никакая сила. Что на это тело действует искривленное пространство-время? Пусть так. Но что искривило пространство-время? Следует полагать, что данную процедуру осуществило гравитационное излучение (пункт 8), которое могут генерировать только “системы с переменным квадрупольным или более высокими мультипольными моментами”. Квадруполь – это два электрических диполя сложенных особым образом. В мультиполе еще больше этих диполей. Стало быть, в Земле должны быть квадруполи или мультиполи. В принципе это могут быть поляризованные молекулы воды или какие-нибудь другие поляризованные молекулы. А теперь вопросы.
- Как квадруполь генерирует излучение? (Мы не знаем, как генерируются кванты, а как квадруполь генерирует, то чего, может быть, и нет, мы даже представить не можем).
- Что это за излучение? Предполагаем, что это гравитационное излучение, но особенное, ибо оно воздействует не на тела, а на пространство-время.
- Как излучение прогибает пространство-время?
Почему Эйнштейн придумал такую сложную конструкцию, а не остановился на частице квант или гравитон? Вероятнее всего, что он не мог предположить, как частица, летящая к телу, могла передать ему свой импульс в обратном направлении? Не могла же она облететь это тело и толкнуть его с обратной стороны? Придумать частицу, которая тянула бы на себя тело, почему-то не удалось. Мысль, о том, что тело толкают некие силы извне, требует принять теорию эфира. Все это не приемлемо для Эйнштейна. Потребовалось выстраивание искривленной плоскости, по которой тело скатывалось бы к требуемому телу. А если тела одинаковы, то следовало бы им строить эту потенциальную яму, в какой-то промежуточной точке между ними. Действительно, предположить, что что-то тенет на себя тело, это примерно тоже, что предположить передачу тепла от более холодного тела к более теплому телу, или даже существование вечного двигателя. Но у нас пока безвыходное положение: другого ничего нет, а это объясняет все что происходит. Да и как заметил Р. Фейнман, что у нас кроме фотонов и электронов ничего нет.
А ведь решение проблемы, осторожнее – выстраивание более логичной модели, было уже близко. В понятие гравитации было введено понятие спина и аффинного кручения (пункт 10). Само понятие расслоения с кручением, и наличие физического объекта (электрона) использующего инструмент в виде спина, для реализации процесса расслоения и кручения, должно было бы натолкнуть ученых на более простую модель гравитации. Теория РТГ ввела понятие физического силового поля в явление гравитации, ввела понятие закона сохранения импульса и количества движения, пусть даже “гравитона” (пункт 11). А понятие струн или бран (пункт 14), решало проблему построения простой и логичной модели окончательно. РТГ представляется более продуктивной гипотезой, нежели ОТО, так как она предполагает поиск физического явления, представляющего гравитацию. А что можно искать в геометрическом пространстве? Геометрические связи.
Мы рассмотрели теоретические аспекты гравитации. А теперь рассмотрим, какой опытный материал может нам рассказать что-нибудь о гравитации.
