Из идентичности формул, выведенных Кулоном и Ньютоном, – а они отличаются только коэффициентом – можно с уверенностью утверждать, что заряды, как и массы, взаимодействуют между собой на расстоянии схожим образом. Отсюда следует, что в их определениях отражено фундаментальное свойство среды (вакуума), в которой находятся заряд или масса и распространяются исходящие от них волны.
Что наводит на определенные размышления.
Те, кто изображают действие гравитации с помощью куска цветного брезента натянутого на обруч и брошенной на него пары металлических шаров, вводят зрителей в заблуждение. В этом опыте отсутствует объяснение сути явления или хотя бы намек на действующие на шары силы. Таким нехитрым способом пытаются убедить школяров, студентов, а также просто любопытствующих в «искривлении» пространства и работе сил «тяготения», но у лекторов плохо получается. Потому что у природы силы «тяготения» действуют в объеме, а не на плоскости, да и невозможно понять, каким же образом шарики, продавливая брезент, будут выбираться из собственных ямок и «притягиваться», друг к другу, чтобы создать общую?
Тогда как уже не составляет труда компьютерным умельцам сконструировать данный опыт в объеме средствами 3D и вывести его на лекционные экраны в разных проекциях.
Если б это пожелание было исполнено, то в самом простом случае мы бы увидели висящий в пространстве синего цвета темный шар, изображающий массу вещества, и ауру красного свечения вокруг него с убывающей яркостью по мере удаления от центра шара. Что есть красное свечение? Это гравитационное поле нашей массы, которое распространяется в бесконечность, но, понятно, с расстоянием резко теряет свою силу согласно известной формуле. Визуально масса будет недвижимо находиться внутри некой сферы, где аура достаточно различима, чего, конечно, не бывает в природе, но это просто мысленный опыт.
Но вот мы вносим в зону ауры еще одну массу равную первой, и, как и первая, имеющую свою ауру – свое гравитационное поле. Что происходит в этом случае? Ауры смешиваются и усиливают яркость свечения, там, где они накладываются друг на друга. Наиболее интенсивная яркость будет присутствовать на прямой линии, соединяющей две массы, и вокруг нее. И яркость эта будет однозначно выше той, которую изначально имела наша первая масса, что дает знать наблюдателю об усилении гравитационного поля. В природе эти две массы – конечно, если они достаточно велики, – должны начать ускоренное движение друг к другу вдоль этой прямой и, в конце концов, соединиться в одно целое ровно на середине расстояния.
Почему это происходит? Мы не знаем. Но хотим разобраться в свете имеющихся данных.
Если верить физикам-теоретикам, гравитационное поле имеет свои носители – гравитоны, которые вступая во взаимодействие со средой распространения – с пространством, вносят в него некие изменения. Можно, конечно, им не верить, но тогда и предмета для обсуждения у нас никакого не будет.
Далее из области предположений.
Воздействуют ли гравитоны на массы? Исходя из того, что любые массы однополярны и замечены только в «притягивании», то нет. У массы нет органа, который мог бы отличить «свои» гравитоны от гравитонов соседней звезды и от сотен миллиардов звезд со всей галактики. Иначе бы звезды в Космосе перемещались в полном беспорядке и по самым непредсказуемым траекториям.
«Поляризуют» ли гравитоны пространство? Если признать за любой массой условный гравитационный плюс, а за пространством – условный минус, то, безусловно, да!
Те свойства гравитационного поля, которые удалось открыть ученым, свидетельствуют о том, что для пространства без разницы, с какого направления прилетели гравитоны и какой массой они испущены. «Любые» гравитоны действуют на пространство одинаково: добавляют поляризации пространства «минусов», то есть усиливают гравитационное поле.
Отсюда утверждение, что имеется некое «тяготение», и массы «притягиваются» друг к другу, теряет смысл. Массы перемещаются? Да, но не к себе подобным, а в некоторую точку пространства с максимальным результирующим гравитационным полем. Поскольку гравитоны, разлитые в пространстве, на массу никакого влияния не оказывают, то и никакая масса не «знает» о существовании в мире других каких-то масс. Поэтому столкновение макрообъектов в Космосе является для них полной и фатальной неожиданностью.
Вернемся к нашему мысленному опыту.
Масса №1, имеющая положительный гравитационный заряд, находясь внутри кокона-сферы пространства с отсутствующей ярко выраженной внешней оболочкой, обзаводится гравитационным полем. Гравитоны бомбардируют стенки кокона и, пронизав его, несутся дальше в бесконечность, но при этом успевают сформировать на внутренних стенах сферы заряд отрицательный. Две антагонистические субстанции так и соседствуют в некоем равновесии: масса, окруженная собственным гравитационным полем, поляризованное пространство, удерживающее массу в сферическом объеме, и сформировавшаяся между ними граница раздела сред. Причем, пространству волей-неволей приходится искривляться. Было бы вернее сказать: уплотняться, – это более подходит людским понятиям о мерах и вещах, – но можно только гадать, что именно в пространстве «уплотняется», и как это выразить научным языком. Отметим, что если какие-то противоположные по знаку силы и вступили во взаимодействие, то они сбалансированы и не вызывают видимых пертурбаций, да и мы пока о них ничего не знаем.
Но тут с нашей помощью в игру вступает масса №2, и картина резко меняется. Та область сферы у массы №1, что обращена в сторону массы №2, получает дополнительную порцию гравитонов, вследствие чего изменяется гравитационный заряд на стенках сферы. То же самое происходит с массой №2, и реакция пространства не заставляет себя ждать. Поскольку в идеальных сферах (и в той, и в другой) образовались прорехи, пространство стремится это безобразие исправить. Каким образом? Путем объединения ущербных сфер в одну с идеальными параметрами. Пространство стремится силой, тождественной силе поверхностного натяжения, объединить обе сферы с находящимися в них массами, дабы те заняли минимальный объем и его – пространство – искривляли красиво. То же самое делает жидкость (вода), когда на ее поверхности образуются пузыри воздуха, особенно когда они соприкасаются. Пространство, сокращая линию фронта (если использовать военную терминологию), приступает к отжиму масс навстречу друг другу. И тут уж никаким «тяготением» не пахнет. Но чтобы массы отжать, требуется сила. Откуда берется эта сила? Ответ: «оттуда, откуда берет ее вода» довольно прост, но, как аналогия, годится. Силой обладает, очевидно, само пространство, стремящееся восстановить нарушенную гравитонами симметрию, и выровнять гравитационный потенциал по всей поверхности сферы путем исправления ее геометрии. И эта сила совсем не тяготение.
P.S.
Оказывается, официальных теорий гравитации бывает не одна, а три или даже несколько. Самые распространенные это квантовая гравитация, теория тяготения Ньютона и ОТО – общая теория относительности, общепринятая в настоящее время теория тяготения, описывающая тяготение как проявление геометрии пространства-времени (из Wiki).
Рассмотрим квантовую.
С точки зрения квантовой гравитации:
а) гравитационные волны можно рассматривать как поток квантов поля — гравитонов.
б) в большинстве процессов во Вселенной квантовые эффекты гравитации очень малы.
в) гравитационное взаимодействие осуществляется путём обмена виртуальными гравитонами между взаимодействующими телами.
г) виртуальные гравитоны, излученные телами, могут обладать самыми разными длинами волн
д) существует один вид «гравитационных зарядов» с притяжением между ними.
е) пока нет теории, которая бы описывала гравитацию на квантовом уровне элементарной частицы, признаются авторы Wiki.
Напрашивается вывод, что обменявшись виртуальными «гравитационными зарядами», объекты приступают к перемещению в направлении друг друга именно из-за их – виртуальных гравитонов – притяжения.
И второй вывод: в вопросах гравитации тел, чутка крупнее атомов, квантовую гравитацию можно сбросить со счета.
Теория Ньютона.
Рассмотрим опыт Кавендиша по определению гравитационной постоянной: (далее описание к рисунку опыта) «Вследствие гравитационного взаимодействия малых шаров с большими коромысло отклонялось на некоторый угол. Зная упругие свойства нити, а также угол поворота коромысла, можно вычислить силу притяжения малого шара к большому, а отсюда и гравитационную постоянную» (из Wiki).
И малый шар, и большой до момента начала движения малых шаров не двигались – ни линейно и прямолинейно, ни ускоренно и по орбите – как относительно друг друга, так и относительно планеты. Вместе с тем, и планета, и шары двигались ускоренно относительно пространства, окружающего планету, и других небесных тел.
Опыт был повторен неоднократно, как самим Кавендишем, так и его последователями – учеными из разных стран – всегда с одним и тем же результатом, несмотря на изменение положения лабораторной установки в пространстве. То есть на результат опыта не влияло то, что большие шары размещали то впереди малых шаров, то сзади них – малые шары, закрепленные на коромысле, всегда с одинаковой силой шли на сближение. Не влияло также, что прибор в одном случае находился вдоль неких пространственных силовых линий (если таковые существуют), а другом случае – поперек, или даже в противоположном от этих линий направлении.
Искривление пространства-времени происходит очень уж загадочно, хотя представители ОТО предупреждают, что их теория до описания таких мелочей не опускается.
По мере знакомства с ОТО (Общей теорией относительности) начинаешь думать, что в случае с гравитацией все происходит само собой: массы двигаются, поскольку делают это со дня сотворения мира, и задержать их, остановить или развернуть вспять нет ни желания, ни возможностей. Причем двигаются по круговым или эллипсным траекториям – орбитам, каковое движение является ускоренным. А поскольку излучают гравитационные волны только тела, движущиеся с ускорением, гравитация не возникнуть не может, и с гравитонами она никаким боком не связана. Вот такой круговорот причин и следствий.
Ньютоновскую формулу гравитационного взаимодействия современная наука подвергает критике из-за якобы постулируемого ею дальнодействия, хотя в формуле нет никакого намека на то что, сила притяжения между массами мгновенно переносится на край света. Поскольку, по мнению некоторых современных ученых космические объекты (массы) существовали всегда, стало быть, и силы «притяжения», которыми обладают объекты, имеют тот же возраст и уже достигли крайних точек обозримой Вселенной. В данный момент сила «притяжения» двух объектов, отстоящих друг от друга на расстоянии, допустим, в один световой год зависит от положения, в котором они находились год назад, а не сиюминутным положением, конечно, если это нормальные объекты, а не гипотетические, двигающиеся с околосветовой скоростью.
ОТО ни в коем случае не отбрасывает ньютоновскую теорию с дороги и милостиво разрешает ей заниматься тяготением «в приближении малых по сравнению со скоростью света скоростей и слабого гравитационного взаимодействия» (из Wiki), оставляя себе некий общий случай описания взаимодействия объектов или с умопомрачительными скоростями перемещения, или с запредельными массами. В зоне действия обычных объектов – планет, звезд и т.п. – и при обычных для космоса условиях ОТО старается лишний раз себя не афишировать (она не для того создана!), чтобы неминуемая погрешность в вычислениях не измарала ее светлый образ.
Еще одно совпадение кулоновской формулы взаимодействия электрических зарядов и ньютоновской формулы тяготения (как мы отмечали ранее, они практически идентичны) – это ее знаменатель r в квадрате. Поскольку давление света на единицу площади пространства зависит от числа фотонов, достигших этой площади, то не оставляет сомнений, что гравитационное воздействие на некую гипотетическую площадь зависит от числа гравитонов, испущенных массой (массами) и достигших этой площади.
Что происходит далее – это пока тайна за семью печатями. Очевидно, что-то происходит с пространством, ощутившем в себе присутствие инородных предметов. Неясно только, откуда берется эта прорва гравитонов, ежесекундно испускаемая массами, что наводит на мысль о существовании рекомбинации каких-то частиц между массой и пространством. То есть о физическом взаимодействии.
Возможно, происходящее будет похоже на то, о чем нам рассказывают адепты ОТО с присовокуплением частокола математических формул. Возможно, все дело в тензорах и в «изменении метрики пространства», как однажды швырнул мне в лицо один знающий товарищ. Но, возможно, и нет.
Что же излучает нам божественная теория ОТО? Что некая физическая масса, которую легко можно увидеть и потрогать и о которую даже можно убиться, упав на нее с высоты, испытывает давление от некого невидимого, неслышимого и неосязаемого математического пространства, обладающего некими тензорами (Тензор — применяемый в математике и физике вид линейного многокомпонентного алгебраического объекта. Из Wiki). Но как тензоры, то есть вид алгебраического объекта сбивают квинтиллионы тонн вещества с пути истинного, толком ничего не сказано. Почему масса в своем движении избирает вместо прямого и, разумеется, короткого пути изогнутый и длинный – тоже молчок.
Искривление чего-то там, возможно, все-таки происходит и вроде бы косвенными данными подтверждается. Но оно происходит под воздействием очень крупных масс перемещающихся на очень высоких скоростях на фоне обычного ньютоновского «притяжения». Взбаламучивая спокойное, устоявшееся, гравитированное обычными массами пространство.
Складывается впечатление, что мы имеем дело с тремя разными видами одной и той же гравитации – притяжения, это:
1. Квантовая гравитация, которая за пределами атома практически не имеет влияния, но признает существование гравитонов,
2. Ньютоновская, которая рассказывает о «притяжении» обычных по космическим меркам объектов, но не раскрывает сути гравитации,
3. ОТО - описывающая тяготение как проявление геометрии пространства-времени, но только в общем случае (из Wiki). Хотя этот общий случай по крайним значениям масс и скоростей выглядит не более чем частный.
Странно, гравитационных теорий разработано и полудоказано давно и много, а ясности в понимании сущности гравитации и механизме ее действия, как не было, так и нет. И ученые, похоже, не торопятся свести теории к одной. Даже установленное понятие о единой массе тела, как в негравитационных, так и в гравитационных взаимодействиях не подвигло пытливые умы вплотную заняться этим вопросом.
Прадедушке Ньютону простительно говорить о гравитации, как о «тяготении», дедушке Эйнштейну – как об «искривлении», а вот отцам и детям уже пора сказать свое слово и подвести под «тяготение» и «искривление» теоретическую и экспериментальную базу.
Потому что на пятки уже наступает следующая проблема, требующая решения: есть ли у пространства предел насыщения гравитонами? Что если степень гравитационной «поляризации» пространства конечна, как конечен объем какого-либо сосуда, и дополнительные массы ничего не добавляют гравитационному полю? А «черные дыры» – блеф?
P.P.S.
Масса и гравитация
Из Wiki:
«гравитационная масса (пассивная и активная) показывает, с какой силой тело взаимодействует с внешними полями тяготения[3] и какое гравитационное поле создаёт само это тело[4], она входит в закон всемирного тяготения и положена в основу измерения массы взвешиванием».
Из определения делаем вывод, что в природе существуют внешние относительно любой массы поля тяготения, и тело с ними как-то взаимодействует. И второй вывод: тело само способно создать, и создает свое гравитационное поле.
Здесь ничего не сказано о том, что телу то есть массе предварительно нужно придать какое-либо движение (лучше ускоренное), иначе с созданием гравитации ничего не получится.
Но даже если и так. Как масса узнает, что она движется да не просто так, а с ускорением? У нее есть датчики-приемники, в каждой молекуле? Или природа не столь расточительно и снабжает такими датчиками только партию молекул из энного числа штук?
Кстати о молекулах. Глыба льда ведь тоже масса. И будучи в движении на орбите вокруг Солнца (как комета) она обязана создать гравитационное поле. Как бы мы Черным морем выстрелили в космос, и оно там замерзло. Но до того как стать куском льда, оно (море) было водой, состоящей из капель, которые, в свою очередь, состоят из молекул. Сколько молекул в капле? Столько же, сколько капель в Черном море (из учебника). То есть очень много. По другому-то и не разделишь воду, кроме как на капли и на молекулы. Но деление на капли нечеткое и произвольное. А вот молекулы – тут все строго: два атома водорода и один кислорода, не больше и не меньше. И кто это, кто из них создает это самое гравитационное поле? Ведь больше некому. Нет в этом супе никаких других ингредиентов, кроме упомянутых атомов. И вот из них-то, похоже, вылетает та самая волна, которая именуется гравитационной – из кислородных кучнее, а из водородных пореже. Как они это делают – это вопрос вопросов.
И даже не факт, что делают – не факт, что создают гравитацию, поскольку ОТО строго против. Потому что тогда надо будет признать, что атомы, создавая гравитацию, испускают носители гравитации, вокруг которых в пространстве и образуется поле. А этого делать не хочется, поскольку в формулах ОТО никакие носители не значатся.
Или в Wiki школота пишет для школоты и утверждение, что «гравитационное поле создаёт само это тело», школотой выдумано, или в ОТО чего-то недоглядели.
Линзирование
Если вы в своем авто спокойно едете по трассе, соблюдая ПДД, и все участники движения также ничего не превышают и не нагнетают, то никакого «линзирования» вы не ощутите.
Но вспомните, как на узком двухполосном шоссе вы проскакивали мимо несущегося навстречу громоздкого автобуса? Поравнявшись с автобусом, ваше авто неожиданно для вас и естественно против вашего желания начинает иметь тенденцию уйти от автобуса вправо. И если вы не держите крепко руль, то вместе с автомобилем, захватившим колесами глинистую обочину, можете оказаться за кюветом на пашне. Если же вам удается удержать автомобиль на асфальте, то вас подстерегает другая опасность: после того как пронесется автобус, авто тут же ныряет влево на встречную полосу. Процесс, конечно, понятен: сначала автобус попробовал вас выбросить с дороги, толкая перед собой и по сторонам воздух (среду) и существенно уплотнив его, а затем ваше авто уже само сворачивает в область разрежения воздуха (среды) за автобусом.
Если график движения вашего автомобиля изобразить на бумаге, то получится картинка, во многом схожая с фотоном, огибающим массивную звезду и «линзированием» пространства под действием гравитации.
Аналогия с фотоном не совсем правильная, поскольку у автомобиля есть вы, который вовремя реагирует на обстоятельства дорожного движения и с помощью органов управления автомобилем выравнивает машину на трассе, а в фотон при всем желании водителя не усадишь. Потому и создается впечатление, что вырвавшийся из недр далекой звезды лучик света стремительно несется к Земле, но встретив на пути преграду в виде еще одной массивной звезды, огибает ее по неким силовым пространственным линиям, искривленным той самой массивной звездой, и продолжает свой путь по прямой до встречи с глазом наблюдателя, как если бы преграды совсем не существовало. Конечно это не так: луч света после огибания преграды, развернувшись веерным конусом, будет виден на половине небосклона. Хотя, ознакомившись с картинками «линзирования», тиражируемых отошниками, можно подумать, что некая персональная пространственно-временная линия заботливо канализирует испущенный звездой фотон в нужном направлении.
Итак, что же заставляет наш многострадальный фотон огибать препятствие? Искривление пространства-времени? Это экзотика – все гораздо проще. Помните автобус, который гнал перед собой немалый объем сжатого воздуха? Так вот, массивная звезда, уплотняя пространство (без времени), занимается тем же самым. Фотоны, сближаясь с этой звездой, натыкаются на пространство более плотное, чем обычно, и естественно отклоняются туда, где перемещаться им было бы легче. Интересующий нас фотон (достигший Земли) наряду со всеми испытывает «притяжение» звезды и не отклоняется от нее на произвольный угол, а огибает по некой полуорбите. Когда из-за высокой скорости фотона «притяжение» утрачивает силу, он становится на правильный путь.
И никакой мистики. По-моему, существует только обычная, нормальная гравитация по Ньютону, а ОТО – это та самая вишенка, без которой торт вполне может обойтись.
Загадка происхождения массы
«Представьте себе, что все пространство равномерно заполнено невидимой субстанцией - теперь называемой полем Хиггса - которая оказывает силу сопротивления частицам, когда они ускоряются через него.»
Цитата из статьи некоего популяризатора науки на Дзене (адрес имеется).
Прошло уже несколько десятилетий, как ученый мир узнал от Питера Хиггса о существовании «невидимой субстанции» и помалкивает о том, что обожаемую им ОТО давно пора уже как-то отредактировать.
Кое-кто из представителей альтернативной науки эту «невидимую субстанцию» называет эфиром, и ученая братия со всего света на него громогласно шикает. Хотя дело ведь не в названии, а в сути.
Но поле есть поле – оно должно быть привязано к некоему объекту, являющимся излучателем поля и наполняющим окружающую среду его носителями. Поля по определению локальны, и их всяких разных может быть много. Пространство же по определению беспредельно и, насколько я понимаю, другого пространства у нас нет.
Правильнее, наверное, думать, что мы имеем пространство, проявляющее некоторые физические свойства, теоретически обоснованные Хиггсом, и придающее телу-частице массу, тогда как раньше, пространство определяли, как пустую межзвездную среду, вакуум ни на какое физическое взаимодействие не способное.
Чтобы не дезавуировать полностью старания ученого можно наше безымянное пространство назвать пространством Хиггса, чтобы было ясно, о чем идет речь.
В пространстве Хиггса не должно быть выделенного направления. Проведя мысленный опыт, мы придем к выводу, что единичное тело будет находиться там, куда мы его поместили неопределенно долгое время, и ничто его никуда не вытолкнет. Есть ли у тела в этом случае масса? Вопрос открыт, поскольку все тела во Вселенной двигаются, и двигаются по криволинейным траекториям – значит, двигаются ускоренно, и именно из-за этого, согласно теории, вступают во взаимодействие со средой Хиггса, которая априори вместе с телами не двигается. Опровергнуть или подтвердить аксиому не представляется возможным из-за отсутствия у нас другой – неподвижной – Вселенной. Хотя теоретики любую космологию могут и опровергнуть, и подтвердить математическими методами, но мы понимаем, что это не совсем то, что нам нужно.
Но тут проявляет себя некий парадокс. Так называемый замкнутый круг из причин и следствий.
Тело-частица следует в пространстве по криволинейной траектории явно под действием гравитационных сил. Но, начиная движение, оно, согласно Хиггсу, еще не обладает массой и гравитировать не может по определению. То есть, чтобы создать массу, нужно телу-частице придать ускорение, но это ведь не делается щелчком пальца. Это должны делать через расстояние сторонние силы, которые могут это сделать только после того, как опытное тело-частица обзаведется массой. Получается масляное масло. Справедливо возникает вопрос: кто бы это мог быть – настолько всемогущ и прозорлив, что знал где и когда произвести первоначальный толчок, чтобы система пришла в движение? Но не будем философствовать.
Допустим, в плоскости орбиты какой-либо звезды появляется стороннее тело и своим «тяготением» превращает криволинейность траектории звезды в прямолинейность, – вполне вероятное явление – ну, может быть, всего на секунду или на несколько секунд. То есть целую секунду звезда движется, не ускоряясь и очень прямо, тем самым выпадая из условия образования массы. Значит ли, что при этом она превращается в безмассовое тело? Или это другое? А если превращается, то, что со звездой должно последовать далее? Молчит теория – тогда верна ли она?
Вот эти математические навороты, собственно повторяющие эйнштейновскую ОТО, выворачивают наизнанку всю логику. Почему не предположить, что тело-частица является массой именно по нахождению в пространстве [Хиггса] и взаимодействию с ним независимо от собственного движения – криволинейного или любого другого? И если из-за этого в математических выкладках не сходится баланс, то, может быть, выкладки неверные?
От чего зависит ее – массы тела – величина?
Понятно, что поле Хиггса вступает в отношения с только одной какой-то таинственной частицей, единственной в своем роде, являющейся непреложным элементом всех остальных. Отсюда, масса тела зависит от числа таинственных частиц, испускаемых телом в данный момент и в каждую следующую единицу времени. Разумеется, эти частицы должны обладать подходящими для взаимодействия с полем Хиггса свойствами.
Сомнительно, чтобы тело-частица вошла в поле, отсигналила ему каким-нибудь импульсом, дав знать о своем существовании, поле каким-то образом зафиксировало этот сигнал, а потом на автомате выполняло бы свои обязательства по взаимодействию. Покидая по каким-то причинам зону действия поля, тело должно будет дать еще один сигнал, обратного назначения: мол, я ухожу, можете больше не перенапрягаться?
Разумеется, между Частицей и полем должно быть постоянное взаимодействие. Интересующей нас частью этой Частицы могут быть малю-ю-ю-юсенькие гравитончики, вылетающие в каждое мгновенье времени по одной штуке из каждой малюсенькой Частички, и мириады которых вылетают из самых разных частей тела и разлетаются во все стороны. Как они взаимодействуют с пространством [Хиггса], надо было бы у самого Хиггса спросить, жаль только, что он не физик, а математик. Аналогично, что есть такого у пространства [Хиггса], что помогает ему вступать в реакцию с гравитончиками, пока Хиггсу не известно. Или он скрывает.
Мы не знаем, как они взаимодействуют, но мы видим результат: всемирное «тяготение».