Пилкин Виталий Евгеньевич:
марта 04, 2023
ВОЗМОЖНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ КОНТРОЛЯ КВАНТОВОЙ ПЛОТНОСТИ ПРОСТРАНСТВА-ВРЕМЕНИ В ГРАВИТАЦИОННОМ ПОЛЕ ЗЕМЛИ
Введение
В 1996 году российский физик, инженер и изобретатель, лауреат премии Правительства России в области науки и техники, кандидат технических наук Леонов Владимир Семенович сделал два фундаментальных открытия [1, 2]:
был открыт четырехмерный квант пространства-времени (квантон) в форме 4D-тетракварка как единый носитель времени, пространства и энергии;
была открыта пятая фундаментальная сила (Суперсила) как сверхсильное электромагнитное взаимодействие (СЭВ) носителем которого является 4D-тетракварк внутри дискретного квантованного пространства-времени.
Эти два открытия послужили основой для создания Леоновым В.С. фундаментальной квантовой теории Суперобъединения как Единой теории поля, которая объединяет гравитацию, электромагнетизм, ядерные и электрослабые силы с единых позиций, впервые раскрывая квантовую природу фундаментальных взаимодействий [3].
Основной параметр, который характеризует квантованное пространство-время как упругое квантованное пространство, есть концентрация квантонов в единице объема (квантовая плотность).
Взамен эйнштейновской кривизны пустого пространства-времени Леонов В.С. вводит конкретный вектор деформации в виде градиента квантовой плотности. Вектор деформации характеризует интенсивность гравитационного поля, его напряженность как аналог ускорению свободного падения. Если есть деформация (искривление) квантованного пространства-времени, то в нем появляется гравитация, как вторичное явление внутри квантованного пространства-времени. В отсутствие деформации нет гравитации.
Леонов В.С. впервые показал наличие гравитационной ямы вокруг возмущающей массы Земли в результате сферической деформации квантованного пространства-времени. Только наличие гравитационной ямы объясняет квантовую природу гравитации, когда сила гравитации на массу m направлена в область уменьшения квантовой плотности к центру Земли.
При этом, внутри гравитационной ямы существует баланс квантовой плотности и гравитационных потенциалов, которые являются аналогами друг друга. Ранее гравитационное поле Земли характеризовалось только ньютоновским гравитационным потенциалом.
В квантовой теории гравитации к ньютоновскому потенциалу Леонов В.С. добавил еще два гравитационных потенциала: абсолютный потенциал и переменный потенциал действия, без участия которых в расчетах невозможно решать задачи квантовой гравитации.
Из баланса гравитационных потенциалов Леонов В.С. первым получил формулу переменной скорости света в гравитационном поле Земли, которая была доложена на международной конференции в 2000 году.
Указанные открытия позволили Леонову В.С. создавать приборы для прямого измерения изменений квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли через изменение скорости света в гравитационном поле Земли в соответствии с формулой Леонова В.С. 2000 года. Одним из таких приборов является линейный динамический интерферометр Леонова (ЛДИЛ), с помощью которого Леонов В.С. экспериментально доказал правильность его фундаментальных открытий.
ЛДИЛ реагирует на изменение скорости света в результате изменения квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли фазовым сдвигом электромагнитной световой волны при сложении двух лучей света в виде смещения интерференционных полос [4].
В результате проведенных экспериментов Леонов В.С. доказал, что: (1) скорость света не является константной и зависит от гравитации [4], [5], (2) космическое пространство не является пустотой и представляет собой структурированное пространство-время [4]. Указанные открытия Леонова В.С. являются прорывом в фундаментальной физике мирового масштаба. До этого постулат постоянства скорости света держался на опытах Майкельсона и Морли, начиная с 1887 года, и был положен Эйнштейном в основу его теории относительности. Экспериментальные данные, полученные посредством ЛДИЛ, полностью изменяют парадигму фундаментальной физической науки.
В результате проведенных экспериментов и вычислений Леонов В.С. установил:
замедление скорости света на поверхности Земли составляет 0,1 м/с [4];
замедление скорости света у поверхности Солнца составляет 318 м/с [5];
скорость света у поверхности черной дыры равна нулю [5];
изменение скорости света внутри пространства-времени, деформированного земной гравитацией на поверхности Земли в радиальном направлении, составляет 16,4 нм/с/м [4].
ЛДИЛ – ключевой элемент обсерватории LIO
Конструкция и фото экспериментального образца ЛДИЛ представлены в статье Леонова В.С. «Тёмная материя впервые детектирована в российской лаборатории» [4].
Видео работы экспериментального образца ЛДИЛ [6, 7, 8] подтверждает, что ЛДИЛ реагирует на изменение скорости света в результате изменения квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли фазовым сдвигом электромагнитной световой волны при сложении двух лучей света в виде смещения интерференционных полос.
Посредством компьютерного анализа регистрируемых ЛДИЛ интерференционных полос, их формы, скорости их смещения, расстояния между ними, пространственного расположения плеч ЛДИЛ, а также иных параметров, возможно с высокой точностью измерять изменения квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли.
В настоящее время точность измерений экспериментального образца ЛДИЛ составляет 1,7 наноГал. Точность измерений серийного образца ЛДИЛ будет доведена минимально до 0,1 наноГал.
ЛДИЛ является ключевым элементом обсерватории LIO (Laser Interferometer Observatory (англ.) или лазерно-интерферометрическая обсерватория (рус.)), которая включает ЛДИЛ и компьютерную программу, которая обрабатывает данные, регистрируемые ЛДИЛ.
Актуальность высокоточного измерения квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли и других планет
Точные измерения квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли представляют интерес в широкой области приложений геофизики и гравитационных исследований, фундаментальных исследований, изучения естественных природных ресурсов и других научных областях.
Актуальность высокоточного измерения квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли подтверждают:
широкое практическое применение гравиметров;
востребованность на рынке все более точных гравиметров;
проект GRACE (завершившаяся совместная спутниковая миссия NASA и немецкого центра авиации и космонавтики, которая была направлена на изучение гравитационного поля Земли и его временны;х вариаций);
проект GRAIL (завершившаяся спутниковая миссия по изучению гравитационного поля и внутреннего строения Луны).
Актуальность контроля квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли
Известно, что Земля вместе с солнечной системой и нашей Галактикой «Млечный Путь» летят во Вселенной с колоссальной скоростью. В результате, положение космических объектов с огромной массой (Солнце, планеты солнечной системы, звезды Галактики «Млечный Путь», другие галактики) относительно друг друга все время изменяется, что приводит к постоянному изменению гравитационных взаимодействий между космическими объектами. Изменение гравитационных взаимодействий между космическими объектами выражается в изменении квантовой плотности пространства-времени в гравитационных полях космических объектов.
Изменение квантовой плотности пространства-времени в результате изменений гравитационных взаимодействий порождает космические ветра, которые вызывают хаотические движения ионизированного газа, плазмы, которые заполняют всю Вселенную, и которые влияют на солнечную активность, погоду и климат на нашей планете. Изменение солнечной активности определяет интенсивность солнечного ветра, возмущенные потоки которого порождают геомагнитные бури различной интенсивности, которые в свою очередь влияют на технические системы и на биологические объекты, включая организм человека. Изменение солнечной активности влияет на магнитосферу, ионосферу и атмосферу Земли.
Доказано, что сильные землетрясения и вулканическая активность являются следствием изменений квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли в результате изменений гравитационных взаимодействий [9, 10].
Наглядный пример влияния изменения квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли на значимые для человека события и процессы: морские приливы/отливы, которые являются следствием постоянных изменений квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли, происходящих в результате постоянных изменений гравитационных взаимодействий между Землей и Луной.
Таким образом, вышеизложенные факты свидетельствуют о взаимосвязи между изменением квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли и значимыми для человека событиями и процессами.
Под значимыми для человека событиями и процессами далее понимаются землетрясения, извержения вулканов, климатические аномалии, техногенные катастрофы и другие значимые события и процессы, происходящие на Земле, в солнечной системе, во Вселенной.
Поскольку:
Земля вместе с солнечной системой и нашей Галактикой «Млечный Путь» летят во Вселенной,
квантовая плотность пространства-времени в гравитационном поле Земли постоянно изменяется под воздействием гравитационных полей иных планет солнечной системы, Солнца, Галактики «Млечный Путь», других галактик,
существует взаимосвязь между изменением квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли и значимыми для человека событиями и процессами,
следовательно, контроль квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли имеет большое значение для человека.
Ввиду инерционности гравитации значимые для человека события и процессы происходят с некоторым запозданием, поэтому через контроль изменений квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли возможно прогнозировать значимые для человека события и процессы.
Актуальность прогнозирования значимых для человека событий и процессов посредством контроля изменений квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли подтверждается также следующими фактами:
Несмотря на значительные усилия сейсмологов в исследованиях, пока невозможно дать прогноз землетрясений с точностью до дня или месяца.
Прогноз климатических аномалий и техногенных катастроф делается в основном посредством наблюдения за солнечной активностью.
Понимание и прогнозирование солнечного цикла остается одной из важнейших задач астрофизики, имеющей серьезные последствия для космической науки и понимания магнитогидродинамических явлений в других частях Вселенной.
Прогнозировать солнечную вспышку даже за неделю не представляется в настоящее время возможным.
В связи с изложенным, контроль изменений квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли является актуальной для человека задачей.
Актуальность изучения космического пространства посредством регистрации и анализа приходящих из космоса гравитационных волн
Гравитационные волны - это изменения гравитационного поля, распространяющиеся подобно волнам. Излучаются движущимися массами, но после излучения отрываются от них и существуют независимо от этих масс.
Астрономия традиционно полагалась на электромагнитное излучение, начав с видимого света и с развитием технологий взяв на вооружение другие части электромагнитного спектра, от радиоизлучения и до гамма-лучей. Каждая новая полоса частот давала новый взгляд на Вселенную и предвещала новые открытия. Так же и гравитационные волны дают ученым новый инструмент проведения астрофизических наблюдений. Как молодая область исследований гравитационно-волновая астрономия находится в стадии становления; тем не менее, в астрофизическом сообществе существует консенсус, что эта отрасль продолжит развиваться и станет неотъемлемой частью многоканальной астрономии XXI века. Гравитационно-волновые наблюдения дополняют наблюдения электромагнитного спектра. Эти волны обещают дать информацию, которую невозможно получить через электромагнитные волны.
Гравитационно-волновая астрономия - это давний предмет вожделения специалистов. Она позволяет изучать объекты, слабо проявляющие себя в электромагнитном излучении, а значит недоступные современной астрономии (нейтронные звезды, черные дыры, сверхновые). Гравитационные волны могут дать информацию, которую невозможно получить через электромагнитные волны. Электромагнитные волны на своем пути искажаются — поглощаются и вновь излучаются, что усложняет процесс получения информации об источнике. Гравитационные волны, напротив, слабо взаимодействуют с веществом, а поэтому не рассеиваются и не поглощаются. Эта особенность позволит астрономам по-новому посмотреть на центр сверхновой, звездную туманность и даже на столкновения галактических ядер.
В подтверждение важности изучения гравитационных волн к настоящему времени уже созданы детекторы гравитационных волн. Детектор гравитационных волн (гравитационно-волновой телескоп) – это техническое устройство, предназначенное для регистрации гравитационных волн.
В настоящее время в мире реализуются проекты по детектированию гравитационных волн, среди которых: проект LIGO (США), KAGRA (Япония), GEO600 (Германия), VIRGO (Италия).
В целях исследования гравитационных волн NASA совместно с Европейским космическим агентством планируют реализовать проект LISA, предусматривающий создание космической антенны, использующей принцип лазерного интерферометра. Существует ряд других схожих проектов, таких как: ALIA (китайская миссия, несколько лучшая версия LISA), DESIGO (японская миссия), µAres (обсуждаемый концепт интерферометра огромных размеров, сопоставимых с размерами орбиты Марса).
Вышеизложенные факты свидетельствуют об актуальности и важности для мировой науки изучения космического пространства посредством регистрации и анализа приходящих из космоса гравитационных волн.
Перспективы использования обсерватории LIO
Принимая во внимание вышеизложенное, обсерватория LIO может быть использована в прикладных и научных целях.
Использование обсерватории LIO в прикладных целях:
в качестве самого точного гравиметра (сферы применения: нефтегазовая разведка, разведка полезных ископаемых, геологическое картирование, инженерное обеспечение строительства, инженерная геология, региональные гравиметрические исследования, археология и др.).
Использование обсерватории LIO в научных целях:
создание самой точной гравитационной карты Земли;
поиск и установление событий и процессов, которые вызывают изменения квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли;
исследование изменений квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли и их взаимосвязи с заданными значимыми для человека событиями и процессами;
исследование влияния изменений положений Земли относительно Солнца, планет солнечной системы на изменение квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли и их взаимосвязи с заданными значимыми для человека событиями и процессами;
исследование влияния изменений положений Солнца и солнечной системы относительно Галактики «Млечный путь» на изменение квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли и их взаимосвязи с заданными значимыми для человека событиями и процессами;
исследование влияния изменений солнечной активности, солнечных вспышек, солнечного ветра, геомагнитных бурь на изменение квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли и их взаимосвязи с заданными значимыми для человека событиями и процессами;
исследование влияния изменений квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли на поведение животных, реагирующих на предстоящие значимые для человека события и процессы;
исследование влияния космической турбулентности в межзвездной среде, космических лучей в околоземном космическом пространстве на изменение квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли и их взаимосвязи с заданными значимыми для человека событиями и процессами;
исследование аномальных изменений квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли, которые не связаны с вышеуказанными факторами;
исследование космического пространства посредством детектирования гравитационных волн, приходящих в гравитационное поле Земли из космоса;
исследование гравитационных взаимодействий в космосе путем установки обсерватории LIO на космическом аппарате.
Преимущества и перспективы обсерватории LIO
Отличия и преимущества обсерватории LIO по сравнению с самыми высокоточными гравиметрами
Наиболее близкими конкурентами являются:
относительный сверхпроводящий гравиметр iGrav SG Meter (СГ), точность измерений которого составляет 1 наноГал [11];
исследовательский гравиметр CG-6 Autograv, точность измерений которого составляет 1 микроГал [12].
Обсерватория LIO может быть использована в качестве относительного гравиметра. Точность измерений экспериментального образца ЛДИЛ составляет 1,7 наноГал. Точность измерений серийного образца ЛДИЛ будет доведена минимально до 0,1 наноГал.
Отличия обсерватории LIO от конкурентов: в отличие от конкурентов, измеряющих силу тяжести, обсерватория LIO измеряет изменение скорости света, которое происходит в результате изменений квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли (подробнее см. раздел «Введение»).
Преимущества обсерватории LIO по сравнению с конкурентами:
более высокая точность измерений;
исключен фактор инерции при осуществлении измерений;
быстродействие;
не чувствителен к внешним вибрациям;
простота конструкции;
компактность (размер серийного образца ЛДИЛ будет значительно меньше экспериментального образца ЛДИЛ) и малый вес;
не требует настройки;
простота эксплуатации;
себестоимость в несколько раз ниже.
Таким образом, обсерватория LIO может стать серьезным конкурентом самых высокоточных гравиметров.
Перспективы обсерватории LIO по прогнозированию значимых для человека событий и процессов
Поскольку:
космические условия Земли являются причиной изменений гравитационного поля Земли (см. выше раздел «Актуальность контроля квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли»),
значимые для человека события и процессы являются следствием изменений квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли (см. выше раздел «Актуальность контроля квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли»),
ни одно устройство в мире, кроме обсерватории LIO, не способно напрямую измерять квантовую плотность пространства-времени в гравитационном поле Земли,
значимые для человека события и процессы происходят с некоторым запозданием ввиду инерционности гравитации,
следовательно, посредством обсерватории LIO будет возможно прогнозировать значимые для человека события и процессы.
Таким образом, обсерватория LIO может стать первым в мире техническим средством для прогнозирования значимых для человека событий и процессов.
Преимущества обсерватории LIO по сравнению с проектом GRACE
Проект GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) – это завершенная совместная спутниковая миссия NASA и немецкого центра авиации и космонавтики, которая была направлена на изучение гравитационного поля Земли и его временны;х вариаций, а также на создание гравитационной карты Земли. GRACE картографировала гравитационное поле, измеряя положение двух идентичных спутников, находящихся на полярной орбите на высоте 500 км. Спутники непрерывно обменивались радиосигналами в микроволновом диапазоне, что позволяло с микронной точностью отслеживать изменения расстояния между ними. Миссия завершена в 2017 году. По данным GRACE, была построена наиболее точная карта глобального гравитационного поля Земли.
В случае размещения обсерватории LIO на искусственном спутнике Земли, станет возможным не только получить гораздо более точную карту гравитационного поля Земли, но и исследовать влияние изменений квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли на значимые для человека события и процессы. Такой проект будет значительно дешевле проекта GRACE.
Преимущества обсерватории LIO по сравнению с проектом LISA
Проект LISA (Laser Interferometer Space Antenna) нацелен на исследование гравитационных волн посредством лазерной интерферометрии на астрономических расстояниях. Измерения будут проводиться при помощи трёх космических аппаратов, расположенных в вершинах правильного треугольника. Две стороны этого треугольника длиной 1 миллион километров будут образовывать плечи гигантского интерферометра Майкельсона.
С учетом особенностей конструкции ЛДИЛ, особенностей режима ЛДИД, высокой точности измерений и отсутствия фактора инерции при осуществлении измерений, обсерватория LIO позволит детектировать гравитационные волны при ее размещении на Земле, что несопоставимо меньше затрат на проект LISA. В случае установки обсерватории LIO на космическом аппарате будет возможно исследовать не только гравитационные волны, приходящие из дальнего космоса, но и влияние изменений гравитационных взаимодействий космических объектов, солнечной активности, солнечных вспышек, солнечного ветра, геомагнитных бурь и других космических факторов на изменение квантовой плотности пространства-времени в гравитационном поле Земли и их взаимосвязи со значимыми для человека событиями и процессами.
Преимущества обсерватории LIO по сравнению с проектом LIGO
Наиболее чувствительным гравитационным детектором является лазерный интерферометр, созданный в рамках проекта LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). Основным элементом детектора является Г-образная система, состоящая из двух 4-х километровых плеч с высоким вакуумом внутри. Внутри такой системы устанавливается модифицированный интерферометр Майкельсона. За все время существования проекта LIGO удалось только 4 раза зарегистрировать гравитационные волны. Проект финансируется американским Национальным научным фондом в объеме 365 миллионов долларов. Нобелевская премия по физике за 2017 год была присуждена с формулировкой «за решающий вклад в создание детектора LIGO и регистрацию гравитационных волн». Около 40 научно-исследовательских институтов и 600 отдельных учёных работают над анализом данных, поступающих с LIGO и других обсерваторий.
С учетом особенностей конструкции ЛДИЛ, особенностей режима работы ЛДИД, высокой точности измерений и отсутствия фактора инерции при осуществлении измерений, обсерватория LIO позволит регистрировать гравитационные волны, приходящие из космоса.
Обсерватория LIO – это компактная переносная обсерватория (обсерватория LIGO – это Г-образная система, состоящая из двух 4-х километровых плеч с высоким вакуумом внутри). Конструкция обсерватории LIO несопоставимо проще конструкции обсерватории LIGO и работать с обсерваторией LIO несопоставимо проще. Стоимость обсерватории LIO и ее обслуживание несопоставимо ниже аналогичных параметров обсерватории LIGO. Кроме того, возможности обсерватории LIO в целях использования ее в научных целях несопоставимо шире.
О создателе динамического интерферометра
Леонов Владимир Семенович - лауреат премии Правительства России в области науки и техники, инженер-конструктор, изобретатель, автор патентов в области новых энергетических технологий, наземного и космического транспорта, новых каналов связи, основоположник новых научно-технических направлений: квантовой энергетики и полевой космонавтики, кандидат технических наук, физик-теоретик, автор фундаментальных научных открытий: кванта пространства-времени и сверхсильного электромагнитного взаимодействия. Продолжил исследования Эйнштейна по теории Единого Поля и успешно их завершил, впервые создав теорию Суперобъединения фундаментальных взаимодействий: гравитации, электромагнетизма, ядерных и слабых сил. Автор многочисленных научных публикаций в России и за рубежом, академик Международной Академии Системных Исследований, профессор.
С некоторыми научными работами Леонова В.С. на английском языке можно ознакомиться на следующих сайтах:
https://vixra.org/author/vladimir_leonov
https://www.researchgate.net/profile/Leonov-Vladimir
Правовые основания
ЛДИЛ обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью. Леонов В.С. обладает ноу-хау конструкции ЛДИЛ, особенностей режима работы ЛДИЛ, улучшения функциональных возможностей и значительного увеличения точности измерений ЛДИЛ. Авторские и исключительные права на ЛДИЛ принадлежат Леонову В.С.
Что нужно для создания обсерватории LIO
В настоящее время команда Леонова В.С. нацелена на создание и коммерциализацию обсерватории LIO. В этих целях предусмотрены:
в целях подтверждения ноу-хау проведение дополнительных опытно-конструкторских работ по оптимизации конструкции и режимов работы ЛДИЛ, улучшение функциональных возможностей и значительное увеличение точности измерений ЛДИЛ;
подготовка технического задания на создание компьютерной программы;
создание компьютерной программы для анализа регистрируемых ЛДИЛ данных;
изготовление первого экземпляра обсерватории LIO;
наработка обсерваторией LIO первоначальных статистических данных;
патентная защита ноу-хау конструкции и режимов работы ЛДИЛ и защита авторских прав на компьютерную программу;
проведение официальных испытаний обсерватории LIO с приглашением авторитетных экспертов.
Обсерватория LIO может быть создана в течение 12 месяцев при наличии финансовой поддержки.
Команда Леонова В.С. заинтересована в сотрудничестве с лицами, которые могли бы содействовать созданию лаборатории LIO.
С уважением,
Пилкин Виталий Евгеньевич
Представитель команды Леонова В.С.
Документы [1] – [11] доступны в правой колонке блога.
Текст блога в формате pdf доступен здесь
Англоязычная версия блога доступна здесь