К 300-летию Михаила Васильевича Ломоносова
В любой динамически развивающейся системе, сколь сложна она ни была бы устроена, всегда в основе лежит колебательный процесс: некоторому действию сопутствует действие обратное, что зачастую носит гистерезисный характер. Так, например, деление клетки сопровождается объединением остатков деления в части организма. Силы, приводящие к делению, современной наукой описываются весьма скромно, ограничиваясь количественным описанием не вполне достаточных условий, приводящих к делению. Например, тяготение к делению определяется наличием определённого количества орбит и электронов на внешней оболочке атома. Не более законченной является и теория объединения частей в единое целое.
Закон взаимодействия (деление плюс объединение) лежит в основе любого описания окружающей среды. В физике этот закон формулируется чрезвычайно просто – сила пропорциональна массе
F = a*m. (1)
Природа физической силы может быть любой. Одним из вариантов записи выражения (1) является запись закона всемирного тяготения, в котором определяется величина, а в векторной форме и направление, силы взаимодействия двух масс:
F = G*m1*m2/r^2 (2)
Коэффициент пропорциональности при m1 определяет ускорение, которое получит эта масса в результате действия силы. Одним из ограничений применения выражения (2) является наличие установившегося режима в момент наблюдения, то есть независимость параметров взаимодействия от времени.
Существует две точки зрения на природу силы тяготения.
1. Поля тяготения нет, а сила тяготения – псевдосила, возникающая в результате действия некоторого процесса, аспекты которого не известны науке.
2. Поле тяготения существует вне тела, а слабость его проявления является следствием его реликтности.
В пункте 2 предполагается зависимость гравитационной постоянной от времени. Р.Фейнман в своих знаменитых лекциях по физике также указывает на такую возможность.
По А.Эйнштейну взаимодействие возникает вследствие искривления пространства в области распространения качества объекта четырёхмерного пространства, то есть чем больше мера инерции физического тела, тем больше кривизна пространства вокруг него, заставляющая другие физические тела, обладающие тем же качеством, двигаться относительно центров кривизны. Относительность понятия кривизны, да и самой теории относительности, подтверждается тем, что на кривизну пространства оказывает влияние не только масса тела, но и точка наблюдения, сам наблюдатель, масштаб координатных осей, и наоборот – какая кривизна такие и координаты и наблюдатели.
Силу взаимодействия масс пока не удалось представить в виде составляющей какой-то иной силы. Зафиксирован сам факт её проявления и что её наличия достаточно для того, чтобы две взаимодействующие массы известным образом начали двигаться относительно общего центра инерции. Разлёт или сближение, вплоть до падения одного тела на другое, оказывается скомпенсированным частично или полностью за счёт отклонения тел от прямолинейного движения. Траекторией движения является одна из кривых второго порядка. По тем же причинам тела приобретают форму, получаемую при вращении кривой второго порядка относительно оси или точки вращения самого тела.
Любое движение по некоторой кривой в первую очередь определяется пройденным расстоянием и потраченным на это временем. При устремлении изменения скорости к нулю
можно с той или иной точностью описать сколь угодно сложную траекторию движения. При этом необходимо зафиксировать точку наблюдения, что упрощает матанализ движения. Например, если рассматривать эллипс под углом к его плоскости и осям, то от этого он не станет менее эллипсом, но визуально его фокусы будут смещены, что усложнит идентификацию траектории.
Ранее упомянутые физические величины (масса, время, расстояние) могут интерпретироваться в любой системе координат. Время определяется расстоянием, пройденным стрелкой часов. Путь в электродинамике пропорционален выделенной энергии. Под массой можно понимать меру консервативности системы, её индуктивность, количество информации. Универсальность понятия силы трудно поддаётся перечислению в силу своей универсальности.
В любой формуле, устанавливающей зависимость между величинами, коэффициент пропорциональности служит для перевода исходных величин в размерность искомой величины. Желательно так выбрать систему мер, чтобы коэффициент пропорциональности был бы: а) безразмерным; б) равен единице.
Исходя из перечня вводных, силу взаимодействия можно представить в виде
F = W/r ,
где W – потенциальная энергия;
r - расстояние между массами.
Представим W через эквивалентную массу
W = F*r = G*m1*m2/r = m*c^2 (4)
Допустим, что массы и расстояние между ними равны единице массы и расстояния в выбранной системе мер, то есть
m1 = m2 = 1 ед. массы;
r = 1 ед. расстояния.
Тогда потенциальная энергия
W = m*c^2, (5)
а эквивалентная масса определяется выражением
m = G/c^2 (6)
в системе СИ эквивалентная масса равна
m = 7,424257637*10^-28 кг,
то есть массе некоторой пока неизвестной элементарной частицы, может быть и гравитона.
Допустим теперь, что сила и расстояние равны соответственно
F = 1 ед. силы;
r = 1 ед. расстояния.
Тогда
m1*m2 = 1/ G (7)
В системе СИ
1/ G = 1,498668433*10^10 кг^2
Если массы равны, то каждая из них в системе СИ равна
m1 = m2 = 1,228668483*10^5 кг.
Необходимо отметить, что любые текущие значения можно принять за единичные, изменится лишь коэффициент пропорциональности.
В силу приведённых допущений можно сформулировать два вопроса:
1. Могут ли части целого занимать в пространстве, произвольные позиции, например, в атомографии существуют стационарные орбиты?
2. Корректно ли при определении численного значения коэффициента пропорциональности, определяющего взаимодействие частей целого, выбирать произвольно величины исходных компонентов?
Выбрав за основу ряд величин, необходимо последовательно определить величины и размерности производных от них величин. Общий принцип выбора системы мер состоит в том, что выбранный фрагмент пространства определяет и выбор единицы измерения, а следовательно, и точность измерения, так как закон природы не позволяет выполнить абсолютно точные измерения.
Справедливости ради необходимо сказать, что при обнаружении зависимости постоянной Планка от времени, конкретно - при её уменьшении, ошибка в определении положения имеет тенденцию к уменьшению, а возрастающая номенклатура видов поведения подчиняется законам детерминизма.
Свой исторический ряд значений имеет и гравитационная постоянная G, которая в экспериментах Кавендиша позволила определить вес Земли.
Одновременно с сообщениями о результативности экспериментов с крутильными весами поступило сообщение ещё от одного естествоиспытателя. И что удивительно, лабораторный опыт был признан чудом науки, а человек, который с помощью того же механизма, но в полевых условиях, вытащил себя из болота, признан всемирным вралём.
Что же помешало Кавендишу и Мюнгхаузену распространить опыт во вселенском масштабей? И почему те гигантские лунные прыжки, о которых писали в 50-ые годы прошлого века, оказались несколько короче? И вообще, Нил Армстронг брал с собой крутильные весы или не брал, отправляясь за 200 тысяч миль от Земли?
Во времена Кавендиша и Мюнгхаузена и несколько позже все, даже хронические скептики, были уверены в скором и окончательном торжестве естественных наук. Оставалось только определить последнюю значащую цифру в некоторой всемирной постоянной и можно было садиться за стол…
Исследовательский пыл не угас даже после формулировки принципа неопределённости. За хвостами гонялись и продолжают гоняться до сих пор. За некоторыми из них спускались на дно глубоких специально оборудованных колодцев, тратя ежедневно по часу на спуск и подъём. И все эти эволюции происходили в непосредственной близости от тех мест, где за 200 лет до этого наш Мюнгхаузен – М.В. Ломоносов собирал свои мозаики. Но для тех, кто ежедневно опускался в глубокие колодцы и поднимался из них, чтение М.В. Ломоносова является не то, чтобы непринятым или даже неприличным, а тем, о чём в своих мемуарах пишут: «В детстве я зачитывался Стивенсоном, Верном… Так в ушах и стоит: жил отважный капитан…»
В письме к Эйлеру от 5 июля 1748 г. М.В. Ломоносов пишет:
« Не могу согласиться (это с Ньютоном - А.М.) с высказанным в конце общим заключением, что масса познаётся по весу каждого тела».
И далее:
«Да и сам я, потратив много труда на изыскание фигуры частиц, объясняющих частные свойства тела и не противоречащие приведённой (Ньютоном -А.М.) теории, понял, что не получу никаких плодов от своей прилежной работы».
Ларчик открывается просто. Ньютон поставил в начальные условия то, что требовалось доказать – в земных условиях вес тела и инерция пропорциональны друг другу.
Выводом из всего сказанного является следующее обстоятельство. Вследствие того, что при известных условиях гравитационный коэффициент G является производной некоторого соотношения масс (7), а при других, не менее известных, обстоятельствах равен потенциальной энергии (5),при одновременном изменении соотношения масс и баланса энергий, то есть в процессе деления целого на части или создания целого из совокупности частей, гравитационный коэффициент обязан менять свою величину. И хотя зависимость гравитационного коэффициента от такта деления (или объединения)* для двумерного пространства представляет собой многоэтажную конструкции из ограниченного набора символов, могу заверить, что зависимость имеет достаточно широкий спектр практического применения и в объёме, в том числе и для передачи информации на расстояние за минимально короткое время. Искусственная модуляция гравитационного коэффициента, надо пологать, позволит путешествовать во всех известных и неизвестных координатных направлениях.
___________
* - формула зависимости не приводится в виду того, что редактор проза.ру не
позволяет её передать без искажений.