Кузнецов А. И., Кузнецов А. Р.
Квантовая гравитация - направление исследований в теоретической физике, целью которого является квантовое описание гравитационного взаимодействия. В случае успеха возможно объединение гравитации с остальными тремя фундаментальными взаимодействиями, то есть построение так называемой «Теории всего».
Несмотря на активные исследования, квантовая теория гравитации пока не построена. Основная трудность в её построении заключается в том, что две физические теории, которые она пытается связать воедино, — квантовая механика и общая теория относительности (ОТО) — опираются на разные наборы принципов [1, с. 1].
В рамках классической механики гравитация описывается законом всемирного тяготения Ньютона, который гласит, что гравитационное притяжения между двумя материальными телами (частицами), пропорционально их массам и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Согласно этого закона, все материальные тела притягивают друг друга. Величина силы тяготения не зависит от химических и физических свойств тел, от состояния их движения и свойств среды, в которой они находятся. Не обнаружены объекты, у которых бы гравитационное взаимодействие вообще отсутствовало.
Гравитация по Ньютону представляет собой «действие на расстоянии», и её влияние на далёкие объекты происходит мгновенно, независимо от их удаленности. Это вызывало сомнение у Ньютона и в своей переписке с Ричардом Бентли он писал: «Немыслимо, чтобы неодушевленная грубая материя без посредничества чего-то ещё, что не является материальным, действовала бы на другую материю и влияла на неё без взаимного контакта» [2, с. 1].
Отсутствие приемлемого объяснения природы и физической сущности этого взаимодействия, которое существует только в виде математической формулы, до настоящего времени считается одной из главных проблем.
Наиболее популярная гипотеза механизма гравитации была выдвинута в 1690 году математиком Никола Фатио де Дюилье и в 1756 Жоржем Луи Ле Саж в Женеве. Она утверждает, что сила гравитации - это результат движения крошечных частиц, двигающихся во Вселенной с одинаково высокой скоростью и интенсивностью во всех направлениях. Изолированный объект A ударяется частицами со всех сторон, в результате чего он подвергается давлению вовнутрь объекта, но не подвергается направленной силе. Однако, в случае присутствия второго объекта B, часть частиц, которые иначе бы ударили по объекту A со стороны B, перехватывается, таким образом объект B работает как экран, т.е. с направления В объект A ударит меньше частиц, чем с противоположного направления. Аналогично, объект B будет ударен меньшим количеством частиц со стороны A, по сравнению с противоположной стороной. То есть, можно сказать, что объекты A и B «экранируют» друг друга, и оба тела прижимаются друг к другу результирующим дисбалансом сил. Таким образом, кажущееся притяжение между телами в данной теории на самом деле является уменьшенным давлением на тело со стороны других тел [3, с. 1].
По нашему мнению, главными недостатками этой теории являются следующие:
1 – что является источником этих крошечных частиц, движущихся с одинаковой скоростью во всех направлениях;
2 – чем можно объяснить отсутствие их взаимодействия друг с другом;
3 – согласно этой теории, как и по закону Ньютона, все космические тела рано или поздно должны сталкиваться в единое целое, а не существовать раздельно на своих орбитах.
Сам Ньютон отмечал, что эта теория является лучшим объяснением гравитации, но он склонялся к идее, что действительная причина тяготения не является механической.
В созданной в 1915 году Эйнштейном Общей теории относительности гравитация рассматривается не как силовое взаимодействие, а как проявление искривления пространства-времени. Не смотря на мистичность такой модели, последующие расчеты показали, что она наиболее точно описывает движение планет.
В настоящее время принято считать, что все частицы взаимодействуют за счет четырех типов сил, четырех фундаментальных взаимодействий: гравитационного, электромагнитного, сильного ядерного и слабого ядерного. Гравитация – сила притяжения между объектами, обладающими массой. Электромагнетизм отвечает за взаимодействие между телами, имеющими электрические заряды. Сильные ядерные силы удерживают вместе протоны и нейтроны в ядре атома, а также кварки в самих протонах и нейтронах, а слабые управляют такими процессами, как радиоактивный распад.
Согласно современной теории, действие трех из четырех этих взаимодействий можно представить, как обмен частицами-квантами. Однако, несмотря на более чем полувековую историю попыток, гравитация остается единственным из фундаментальных взаимодействий, для которого пока ещё не построена общепризнанная непротиворечивая квантовая теория. Ее описание, с использованием Общей теории относительности Эйнштейна, не похоже на все остальные теории, поэтому ее не удается объединить с ними в единое целое.
Исходя из этого, ученые предполагают, что за гравитационное взаимодействие также должна отвечать элементарная частица. Ее пока не обнаружили, но она условно значится как гипотетическая и названа гравитоном. Одновременно существует мнение, что наряду с гравитацией существует противоположное ей взаимодействие - антигравитация, за которую отвечает другая частица, названная антигравитоном.
Антигравитация - предполагаемое противодействие вплоть до полного гашения или даже превышения гравитационного притяжения гравитационным отталкиванием. Теоретически, антигравитация запрещена как принципом эквивалентности сил гравитации и инерции, так и общей теорией относительности из-за отсутствия отрицательной массы, необходимой для создания отрицательной кривизны пространства. Проблема возможности антигравитации напрямую связана с проблемой возможности гравитационного отталкивания как такового. В настоящий момент вопрос существования антигравитации остаётся открытым, в том числе и потому, что природа гравитации находится на начальной стадии изучения [4, с. 1].
Большинство явлений на земле и в космосе имеет одинаковую природу их происхождения. В основе этих явлений чаще всего находится один главный источник – это Солнце (звезда). Именно здесь необходимо искать причину всех неудач и трудностей, с которыми приходится сталкиваться физикам теоретикам.
Мы считаем, что существующая теория строения звезды справедлива в общих чертах только для ее внутренней структуры и не соответствует действительности для ее наружной части (оболочки) и механизма излучения.
Согласно предложенной нами «Гипотезы извержения вулканов и наличия суперзвезд» (ГИВиНС) [5, c. 8], звезды - не небесные тела в виде газового шара, а жерла вулканов, заполненные светящимся звездным веществом (плазмой). Они находятся на твердой поверхности (оболочке), схожей с планетами земной группы, гигантских суперзвезд сферической формы и связаны каналами (жерлами) с их внутренней частью, содержание которой аналогично существующему составу звезд.
Из образующегося жерла вулкана (звезды), под действием внутреннего давления, с закручиванием по спирали выбрасывается большое количество плазмы, частиц, газа, расплавленных, раскаленных и прочих крупных и мелких твердых обломков оболочки, образующих в последующем планеты и туманности. Извергающийся из звезды спиральный поток звездного ветра имеют форму расширяющегося конуса. Направление вращения такого потока определяется направлением вращения суперзвезды.
Возникающее при этом внутри воронки (конуса) разряжение, способствует созданию центростремительной силы, воздействующей на движущиеся по внутренней поверхности конуса планеты и продукты извержения. Это же разряжение способствует образованию встречного, движущегося к Солнцу (звезде), потока из частиц, газа, сгустков охлажденной плазмы и прочего. Внутренний поток вращается по спирали в противоположном направлении по сравнению с внешним.
Наиболее крупные суперзвезды, имеющие мощные спиральные потоки в виде рукавов и галактических нитей, а не черные дыры, образуют галактические системы и располагаются в их центре.
Потухшая суперзвезда представляет собой гигантскую полую сферу с достаточно толстыми и прочными (каменными) стенами, образовавшимися вследствие длительного времени ее существования и царившего внутри ее колоссального давления.
Оставшиеся на противоположных сторонах поверхности потухшей суперзвезды отверстия (жерла вулканов) могут служить какое-то время как черные дыры. Наличие между ними перепада давления способствует возникновению движения через них газопылевых потоков (сквозняков). Через одни отверстия (черные дыры) такие потоки засасываются внутрь суперзвезды, а через другие, расположенные на противоположной, невидимой нам стороне, выбрасываются.
Согласно принципа соответствия, любая новая научная теория должна включать старую теорию и её результаты как частный случай. Предложенная нами гипотеза (ГИВиНС) отвечает этим условиям. Образующиеся спиральные потоки составляют основу и классической, и квантовой теории гравитации. Исходящие от Солнца (звезды) потоки солнечного (звездного) ветра содержат не имеющие массы частицы (антигравитоны, фотоны?), движущиеся в вакууме со скоростью света. Взаимодействуя с квантовым полем Хиггса, они приобретают массу, превращаясь в гравитоны, пронизывающие Вселенную и обеспечивающие действие на расстоянии.
Этот процесс идет не видимым для нас образом до приобретения частицами определенных размеров пылинок, наблюдаемых только на определенном расстоянии от Солнца (звезды) с потоком солнечного ветра или в рукавах спиральных галактик. Зонд NASA Parker предоставил прямые свидетельства того, что космическая пыль истончается примерно на расстоянии в 7 млн. миль (11,3 млн. км) от Солнца, поскольку интенсивный жар превращает пыль в газ [6, с. 1]. Вполне возможно, что это свидетельствует не только об истончении, но и появлении видимых пылинок в солнечном ветре, исходящем от Солнца.
Давление движущихся от Солнца и к нему спиральных потоков массовых частиц (гравитонов), газа, сгустков охлажденной плазмы и прочего и есть та самая, так называемая гравитация, заставляющая двигаться космические тела в направлении Солнца и удерживающая атмосферу вблизи поверхности планет. Действие такой гравитации на больших расстояниях объясняется распространением спиральных потоков частиц солнечного (звездного) ветра, движущихся с высокими скоростями, далеко за пределы солнечной системы [5, с. 82].
Причиной падения тел в условиях атмосферы планет и звезд является не наличие притяжения, а общеизвестное давление на них выше расположенного столба атмосферы. Плотность атмосферы определяется ее составом и силой (скоростью) воздействия на нее исходящего от Солнца и опускающегося к нему спиральных потоков. Очевидно, что плотность атмосферы планет должна увеличиваться по мере приближения их расположения к Солнцу. Это подтверждается для таких планет земной группы, как Марс, Земля, Венера.
Низкая плотность атмосферы Меркурия, объясняется слишком большой близостью его расположения к Солнцу. Главными причинами этого являются: большая скорость солнечного ветра, наличие высоких температур и большое количество легких газов (водород, гелий) в составе атмосферы. Известно, что разреженность газов растет с повышением их температуры. Подтверждением этому является увеличение плотности атмосферы Меркурия при понижении температуры в ночное время суток.
По нашему мнению, гравитационное поле представляет собой направленное движение потоков материальных частиц, воздействующих на другие частицы или тела посредством физического контакта, заставляя их двигаться в определенном направлении и вращаться по орбите и вокруг собственной оси.
Согласно существующему понятию гравитация - это притяжение более легкого тела к более массивному. Тогда действие внешнего потока солнечного ветра, заставляющего двигаться тела в противоположном направлении, под действием исходящих от Солнца частиц (антигравитонов), можно рассматривать условно как антигравитацию. Уравновешивание (гашение) этих сил воздействия на космические тела, удерживает их на орбитах.
Действие гравитонов (гравитация) на космические тела, как в одном, так и в обратном направлении, т.е. после поворота на 180 градусов, согласно существующим понятиям, соответствует значению спина равному 2. Однако, учитывая спиральный характер движения внешнего и внутреннего потоков, их взаимодействие возможно во всех направлениях. Примером является движение планет и спутников по различным орбитам, а, также движение других космических тел по Вселенной во всех направлениях. Следовательно, величина спина гравитона может иметь и другое значение.
Такое воздействие частиц на космические тела в общих чертах схоже с описанием природы гравитации Лесажем. Аналогично действию на планеты внутреннего спирального потока, суперзвезда, на которой находится Солнце, в сою очередь, подвергается действию внешнего спирального потока частиц, движущихся внутри рукава Ориона галактики Млечный путь [7, с. 377].
На начальной стадии образования массовые частицы (гравитоны) отличаются от наблюдаемой нами пыли не только размером и составом, но и агрегатным состоянием. Такими особыми свойствами характеризуются элементарные частицы (электрон, протон и нейтрон), обладающие неизвестным видом массы и агрегатного состояния. Наверняка образование этих частиц шло, наряду с образованием гравитонов, в первую очередь. Характерным подтверждением этого, как показали исследования ученых, является склонность пылевидных частиц к электризации при соударении и трении друг с другом. Способность образовывать пространственные структуры, позволяет предположить наличие сил притяжения между заряженными пылинками противоположного знака.
Вероятно, эти еще не видимые массовые частицы в потоках солнечного (звездного) ветра представляют собой, носитель темной материи называемый (WIMPs). К другому ее носителю - массивным астрономическим объектам (MACHOs), можно отнести суперзвезды, планеты и другие твердые составляющие спиральных рукавов и галактических нитей. Наличие космической сети (паутины) взаимосвязанных галактических нитей способствует равномерному распределению темной материи как в галактиках, так и во Вселенной.
Наличием мощных потоков звездного ветра, можно объяснить то, что Вселенная не сжимается, а расширяется. «Темная энергия» представляет собой не что иное, как энергию потоков звездного ветра, движущихся по галактическим нитям, как в галактиках, так и за ее пределами [5, с. 46].
Таким образом, предлагаемая нами гипотеза Квантовой Теории гравитации включает в себя, согласно принципа соответствия, старые теории, как частный случай, и содержит в себе все лучшие, присущие им свойства:
- дает ответ на сомнения Ньютона о характере и причине действия силы тяготения на расстоянии;
- опираясь на классические законы физики, она объясняет схему расположение планет и спутников в Солнечной системе, особенности их движения вокруг Солнца, вращение вокруг собственной оси и устойчивость их положения на орбитах;
- сохраняет форму пространства и характер движения планет из модели гравитации Эйнштейна в общей теории относительности;
- позволяет объяснить образование элементарных частиц, гравитонов, темной материи, темной энергии, черных дыр и галактик, их равномерное распределение во Вселенной и ее расширение;
- механизм ее действия согласуется в общих чертах с объяснением ее сущности, изложенной в описании гравитации Лесажа.
ЛИТЕРАТУРА
1 Квантовая гравитация. [Электронный ресурс]. – URL: https://science.fandom.com/ru/wiki [дата обращения 24.11.2021].
2 Квантовая теория поля. [Электронный ресурс]. – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki [дата обращения 14.10.2021].
3 Википедия. Теория гравитации Лесажа. [Электронный ресурс] – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki [дата обращение 17.05.2020].
4 Антигравитация. [Электронный ресурс]. – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki [дата обращения 19.10.2021].
5 Александр Кузнецов, Андрей Кузнецов. Гипотезы неразгаданных тайн космоса. - LAP LAMBERT Academic Publishing. 2020. – 135 с.
6 Зонд NASA Parker передал данные об особенностях поведения солнечного ветра, энергетических вспышках и распространении космической пыли. [Электронный ресурс]. – URL: [дата обращения 22.10.2021].
7 Кузнецов А. И. Движение солнечной системы в Галактике / А. И. Кузнецов, А. Р. Кузнецов // Материалы Международной научной конференции молодых ученых, магистрантов, студентов и школьников «ХХI Сатпаевские чтения». – Павлодар, 2021. – Т. 10. – С. 376–383.