ООО "Камгражданпроект", 423814, Россия, РТ, г. Набережные Челны,
Московский проспект, д.98, кв.173, тел. 8-919-620-51-81,E-mail: anikitinaaa@mail.ru
Этой статьей мы начинаем излагать энергетическую теорию единого Космоса, в которой все изменения и взаимодействия (в том числе и гравитационные) рассматриваются не как силовые взаимодействия и проявления искривления пространства-времени, а как проявления и следствия энергетических процессов в Космосе. Мы считаем, что созрели для изменения современной научной парадигмы, принятой и разделяемой научным сообществом, и предлагаем продолжить дальнейшее развитие физической науки на основе новых фундаментальных постулатов. В статье утверждается, что дальнодействия нет в принципе. Так называемая "сила тяготения" зависит только от энергетических характеристик Космоса, а массы тел - это всего лишь мера (коэффициент) "материализованной" энергии Космоса, а формулу А. Эйнштейна необходимо написать следующим образом: E=2?mC2.
Автор считает ошибочным поиск частиц - носителей гравитационных волн, которые являются, по его мнению, энергетическими волнами в структуре Космоса.
Ключевые слова и фразы: гравитационные волны, гравитация, регистрация гравитационных волн, закон всемирного тяготения-движения, энерго- гравитационный потенциал, энергетический принцип, энергетическая теория.
"Нас может интересовать только одно: познание взаимной зависимости элементов"
Эрнст Мах
"Никаким количеством экспериментов доказать теорию нельзя, но достаточно одного, чтобы её опровергнуть"
А. Эйнштейн
Гравитационные волны - это по определению волны, порождённые ускоренным движением материальных, то есть гравитирующих, тел. Согласно современной научной парадигме, гравитационные волны свободно распространяются от источника гравитации в физическом вакууме, искривляя пространство-время, что приводит к изменению гравитационного поля в окружающем нас пространстве. Гравитационные волны предсказываются общей теорией относительности (ОТО) А.Эйнштейна и другими теориями гравитации. Теория гравитационных волн впервые изложена А. Эйнштейном в статье "Приближенное интегрирование уравнений гравитационного поля" в 1916 году [3, Т.1, с.514-523], в которой вычислены потери энергии системой, связанные с гравитационным излучением и прогнозируется, что "...атом, вследствие внутриатомного движения электронов, должен излучать не только электромагнитную, но и гравитационную энергию..." "...квантовая теория должна модифицировать не только максвелловскую электродинамику, но также и новую теорию гравитации"[3, Т.1, с. 522]. Правда, в выражение для излучаемой системой энергии у А. Эйнштейна в этой статье вкралась расчётная ошибка [3, Т.1,с.522], которую он исправил через полтора года в статье "О гравитационных волнах" [3, Т.1, с. 631-646]
В ОТО гравитация рассматривается как изменения пространства-времени, то есть материальным носителем тяготения является нематериальные геометрическое пространство-время, с такими физическими свойствами как метрика и кривизна, - этот факт есть следствие принципа эквивалентности, когда все материальные тела в поле тяготения получают одинаковое ускорение. Движущееся с постоянной скоростью тело не излучает гравитационных волн, так как не меняются характеристики его поля тяготения. Гравитационное излучение возникает при изменении гравитационного квадрупольного момента системы. Гравитационные волны не могут быть по аналогии с электродинамикой дипольными. Гравитационный излучатель волн - это квадруполь, то есть гравитационно нейтральная система, когда гравитационное излучение одной части тела, движущегося так как с ускорением, почти полностью компенсируется излучением другой части излучающей части тела. Считается, что принимающая антенна тоже должна быть квадрупольной. Гравитационная волна создаёт переменное поле ускорений, распространяющееся со скоростью света. Амплитуда этой волны убывает обратно пропорционально квадрату расстояния до источника. Поперечные волны тяготения должны искажать пространство-время в плоскости перпендикулярной вектору распространения, следовательно твёрдое тело должно испытывать деформации в этой же плоскости. Две массы гравитационной антенны должны колебаться относительно друг друга с частотой излучения.
Решение волнового уравнения ОТО представляют собой изменение метрики пространства-времени, которое движется со скоростью света. Считается, что проявлением этого изменения-возмущения должно быть изменение расстояния между двумя свободно двигающимися пробными массами. Из определения гравитационные волны должны излучать все материальные тела, двигающиеся с ускорением. Следовательно, амплитуды гравитационных волн должны быть пропорциональны массам и ускорению, то есть ~ma=F - силе гравитационного взаимодействия.
Согласно ОТО гравитационные волны - это изменения в устоявшемся искривлённом пространстве-времени, как "рябь на поверхности озера". Эти изменения происходят, когда меняется расположение масс. Энергия этих волн имеет сравнительно небольшую величину и уменьшается обратно пропорционально объёму 4/3?R3 и соответственно кубу расстояния R3 до источника, в чём только и заключается проблема их обнаружения. Самыми мощными источниками гравитационных волн, конечно, являются две "чёрные дыры", образующие двойную систему, то есть обращающиеся вокруг друг друга с ускорением. Двойные системы также могут быть образованы обычными звёздами, нейтронными звёздами или их комбинациями. Чем больше масса и скорость обращения, соответственно и ускорение, таких объектов, тем больше энергии, как считает ОТО, они излучают в виде гравитационных волн. Половина всех звёзд нашей Галактики -двойные системы. Идею о существовании двойных звёзд высказал Джон Мичелл на выступлении в Королевском обществе в 1767 году. Гравитационное взаимодействие между двойными звёздами хорошо описывается законами Ньютона и Кеплера, но, чтобы описать двойные пульсары (двойной пульсар Тейлора - Халса, например), уже без ОТО не обойтись. Здесь уже проявляются релятивистские эффекты.
Для изучения гравитационных волн важное значение приобрело открытие в 1974 году на 300-метровом радиотелескопе в Аресибо (Пуэрто-Рико) Д. Тейлором и его аспирантом Р. Халсом пульсара PSR B1913+16 - двойной звёздной системы, состоящую из двух звёзд массами примерно 1,4 М?, с периодом обращения 7,75 часа. Одна из звёзд оказалась нейтронной звездой - пульсаром, диаметром ~20-30 км, с периодом импульса 59,03 мс и со средней скоростью движения по орбите 200 км/с вокруг центра масс. Вторая звезда, вероятнее всего, тоже является нейтронной звездой и, возможно, пульсаром, радиоизлучение которого не попадает на Землю. Двойной пульсар находится в созвездии Орла, а орбита пульсара диаметром ~ 1 млн. км лежит в плоскости, наклонённой к нашему лучу зрения под углом 45Њ. Оказалось, что орбитальный период обращения видимого пульсара сокращается на 76 мкс за год, что точно согласуется с решениями уравнений ОТО, согласно которым двойная система из-за гравитационного излучения должна терять энергию, что считается косвенным подтверждением наличия гравитационных волн. В полном согласии с ОТО оказалась и прецессия орбиты пульсара, аналогично прецессии орбиты Меркурия, только сильнее в 36000 раз. На Земле с помощью различных детекторов предполагается обнаружить гравитационные волны, излучаемые этой двойной системой. (Если с ОТО всё так хорошо, то почему же всё так плохо?! Фундаментальной проблемой ОТО является невозможность выполнения закона сохранения энергии из-за неоднородности времени в ОТО. Другой неразрешимой проблемой ОТО с точки зрения современной физики является невозможность построения квантовой модели ОТО. Со стороны квантовой механики гравитационное излучение должно состоять из квантов-частиц, названных гравитонами. ОТО предсказывает, что гравитоны должны быть безмассовыми частицами со спином 2, но гравитоны пока не обнаружены. Альтернативные ОТО теории (теория струн, М-теория, петлевая квантовая гравитация и др.) не смогли разрешить эти проблемы. Многие из этих теорий не могут быть проверены экспериментально, то есть не фальсифицируемы)
Гравитационное поле около вращающейся системы двойной звезды изменяется с определённой периодичностью, и это периодическое изменение должно "докатиться" до нас в виде гравитационных волн. Соответствующая оценка амплитуды гравитационной волны, пропорциональная ускорению, но убывающая обратно пропорционально квадрату расстояния, например, от пульсара PSR B1913+16 (двойная звёздная система, состоящая из двух звёзд примерно 1,4 М?, с периодом обращения 7,75 часа, на расстоянии ~15 000 -16 000 световых лет [15, с.718], [188, с. 771]= ~ 4600 пк =14,2 х1019 м, (в википедии - 23 250 световых лет = 7130 пк =22,0 х1019 м?), должна быть равна:
По классической теории гравитации Ньютона система из двух тел не теряет энергию, а в ОТО Эйнштейна двойная система должна излучать энергию в виде гравитационных волн. В этом принципиальное отличие этих двух теорий тяготения. Мощность энергии гравитационного излучения от двойной системы оценивается по формуле:
NG=32G4m2M2(m+M)/5C5 r5 ,
(где r- большая полуось орбиты, m и M - массы)
Оценим мощность гравитационного излучения от системы Луна-Земля:
NG=32G4m2M2(m+M)/5C5r5=7,7 х10-6кг м2с-3=7,7 х10-6Дж с-1. Источник этого излучения считается расположенным в центре масс системы Луна-Земля, то есть в ~4670 км от центра Земли (1700 км от поверхности), почти "у нас под боком".
Для системы Юпитер-Солнце с центром масс в ~0,75 х10 6 км от центра Солнца:
Удивительно, что для всех 3 случаев мощность гравитационного излучения фактически имеет один и тот порядок величины (численно ~ в 4? раз меньше постоянной Хаббла, равной H=2,3655 х10-18с-1), что явно указывает на общую фундаментальную причину этого явления. Какова же тогда его природа?
По оценке Зельдовича Я. Б. [16, с.76] поток энергии от пульсара в Крабовидной туманности может составить ~5х10-18 Дж/м2с, а амплитуда h=10-24, что обозначает периодическое изменение расстояния между двумя свободными частицами в этой волне на 10-24 величины расстояния. По Зельдовичу величина W=1052 Дж/с является максимальной возможной мощностью источника гравитационных волн независимо от его массы [16, с.76-77], что совпадает с нашей оценкой мощности гравитационной энергии фактической барионной материи в Космосе равной (при ?ф=3/8?GТ2=1,0008 х10-26кгм-3):
NG=1,0885 х1052Дж/с.
С точки зрения излагаемой энергетической теории гравитационные волны являются "энергетическими" и не представляют никакой тайны. Их регистрация - только вопрос чувствительности приборов. На изменение расположения масс в Космосе потребляется "тёмная энергия" Космоса. Вот эти изменения энергетических характеристик Космоса мы и воспринимаем как гравитационные волны.
Ортодоксы всё время обвиняют нас в метафизических взглядах, но позвольте, - искривлённое пространство-время - это не метафизика? Физический вакуум - это не метафизика? Виртуальные частицы - что это такое? Геометродинамика - что это такое?
Только зачем ходить так далеко, хотя полезно: у нас под боком есть Луна. Система Земля-Луна, двигающаяся с ускорением-замедлением, - чем не источник гравитационных волн? Эта система должна испускать гравитационные волны, изменяя ускорение свободного падения на Земле с периодичностью месяц. По нашей оценке колебания значений ускорения свободного падения g и веса предметов на Земле должны составлять ~0,5% в месяц, что уже очень легко можно измерить на высокоточных электронных весах.
Для системы Земля-Луна, рассматриваемой как двойная планета с единым центром масс в 4670 км от центра Земли, должны явно проявляться так называемые "антигравитационые" эффекты или "экранирование гравитации". Например, Земля, оказываясь между Солнцем и Луной, должна уменьшать энерго -гравитационный потенциал на орбите Луны с соответствующим уменьшением её скорости на ~ 38,25 м/с и соответственно, когда Луна оказывается между Солнцем и Землёй в состоянии соединения её скорость увеличивается на 38,25 м/с по сравнению со средней скоростью, равной 1023 м/с на орбите Земли. (расчёт оценочный при допущении, что орбита центра масс системы совпадает с орбитой Земли):
vлз=vл-(?л)1/2~1,023 х103-[(889,65831х106)1/2 -(887,37229х106)1/2]=1,023 х103-0,03825 х103 = 0,985 х103 = 985 м/с и соответствующим увеличением расстояния от Солнца по закону Кеплера с периодичностью месяц.
По нашему мнению "антигравитационный" эффект должен также наблюдаться и на Земле, когда Луна оказывается между Солнцем и Землёй, проявляющийся в уменьшении орбитальной скорости Земли на величину (расчёт оценочный):
?v=vЗ- (?З-?Л)1/2=~29788,8 - 29788,3 =0,465 м/с с соответствующим увеличением расстояния от Солнца на 4670 км и уменьшении ускорения свободного паденияg, равной напряжённости гравитационного поля а,
g =а = GM/r2, (и соответственно силы тяжести P=mg) с периодичностью, равную времени обращения Луны вокруг Земли. (Известно, что отношение массы Земли к массе Луны равно 81,3. Интересно, что 4670 км х 81,3=379 671км - среднее расстояние от Земли до Луны, а изменение скорости Луны под действием Земли также пропорционально отношению масс и равно 0,465х81,3 = 37,8 м/с) Действительно, соответствующие изменения орбитальной скорости Луны и Земли наблюдаются. За фактическими наблюдательными данными мы отсылаем читателей к известным нам следующим публикациям: [10, Черняев А.Ф. Пульсация Земли, изменение веса и гравитационной "постоянной". М.: 2007], [11, Черняев А.Ф. статьи "Гравитационная линза Солнечной системы", "Гравитация и Антигравитация"], [12, Колков И.Е. О некоторых особенностях движения Луны] и [13. Иванченко С.И. О периодическом изменении движения Луны по орбите]
(Наше Солнце, находясь в рукаве Ориона, обращается вокруг центра Галактики ~ за 220-250 млн. лет и каждый год наша Земля оказывается то между Солнцем и ядром Галактики и соответственно за Солнцем. В эти моменты экстремумов также должны наблюдаться периодические изменения энерго-гравитационных характеристик)
Нам пока неизвестны целевые опыты по измерению периодического изменения ускорения свободного падения gна Земле, связанные с движением Луны. Это мог бы быть эксперимент по измерению хода маятниковых часов или измерению веса с помощью высокоточных электронных весов. Ввиду изменения орбитальной скорости Земли и соответствующего изменения энерго-гравитационного потенциала ?=v2=GMC/RЗ и других взаимосвязанных параметров, например ускорения свободного падения g=GMЗ/r2, изменяется вес предметов, которые можно измерить на точных электронных весах. Колебания значений ускорения свободного падения g и веса предметов должны составлять ~0,5% в месяц, а периодичность таких изменений должна составлять месяц и год. Если изменяется значение ускорения свободного падения равное g=GMЗ/r2, то спрашивается за счёт какого параметра из этой формулы закона всемирного тяготения? Гравитационная постоянная G - величина постоянная, тем более в системе размерностей LT она равна G=1/4?, а
1 кг=8,38554 х10-10 м3с2. Остаются масса и радиус Земли.
g=8,38554 х10-10 MЗ/4?r2.
Черняев А.Ф. в [10] объясняет эти явления пульсацией Земли с изменением её массы и радиуса с периодичностью месяц. Нам представляется, что данная мысль даже не требует экспериментальной проверки: достаточно просто обратить внимание на то, что вокруг Земли обращается Луна, и что удивительно, делает один оборот вокруг Земли именно за месяц. Как только не изощряется человеческая мысль с целью объяснить то, чего нет, - гравитацию!
Закон всемирного тяготения не может объяснить явления замедления и ускорения Земли и Луны. Обратимся к энергетической теории, которая даёт возможность объяснить гравитацию не деформацией самого пространства-времени находящимися в ней массами , как в общей теории относительности (ОТО) А.Эйнштейна, а энергетическим состоянием Космоса, который "концентрирует" свою энергию в материи, создавая таким образом энергетическое разряжение вокруг масс, создавая энергетическую "яму", в которую, условно говоря, "падает" материальное тело. Потенциал "материального" энергетического поля равен ?0=C2. Мы должны констатировать, что существует единственное поле - энергетическое, а гравитационное поле - часть этого поля.
Сток энергии тяготения для массы М из объёма V, ограниченного поверхностью S (по формуле Гаусса-Остроградского ??EdS=???divEdV -связь тройного интеграла по объёму с поверхностным интегралом по поверхности, ограничивающим этот объём):
??EdS=???divEdV
Конвергенция массы в объёме V через поверхность сферы S с радиусом R, на которой напряжённость гравитационной энергии а:
??adS=???divEdV
a4?R2=М,
откуда а=М/4?R2 и М=a4?R2
с другой стороны при рассмотрении массы mкак "энергетического заряда", помещённого в гравитационное поле с энергетической напряжённостью а=М/4?R2, работа-энергия по его перемещению в энергетическом поле тяготения, равна
А=Е=FR=mU=m(?0-?)=mаR=mМ/4?R2 R, откуда F=mа,
F=mМ/4?R2 - законы Ньютона в естественной LT-системе.
(где М - масса-энергия, а=g=М/4?R2=(?0-?)/R=??/R =grad? -напряжённость энергии энерго-гравитационного поля на поверхности S на расстоянии R от центра массы-ускорение свободного падения, равная градиенту энергетического потенциала. U=??=(?0-?)=[?0-(?0-?1]=аR=v2,-разность между энергетическим потенциалом Космоса ?0=C2 и разностью энергетических потенциалов между энергетическим потенциалом Космоса ?0=C2 и энерго-гравитационным потенциалом на поверхности S, равным ?0-?1=C2-v2)
Откуда же берётся такая громадная энергия для изменения скорости - торможения и ускорения Земли и Луны? Ответ однозначен: только из Космоса. "Необходимо, чтобы такой вывод последовал"
Согласно классической механике планеты движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам по инерции. Но наблюдательные данные и таблицы эфемерид показывают, что скорости орбитальных движений, например Луны и Земли, периодически меняются, что невозможно при инерциальном движении. Известно, что решение задач небесной механики по движению и реальному положению небесных тел представляет сейчас большую трудность. Но эти задачи легко решаются на основе принципов энергетической теории, по которой тела "двигаются" туда, где энерго-гравитационный потенциал меньше. Земля с Луной двигаются не по круговым или эллиптическим орбитам - это нам так кажется, - они "устремляются" в сторону меньшего энерго-гравитационного потенциала Космоса. Если мы посмотрим, например, с полюса нашей галактики на Солнечную систему, то никакого кругового движения Луны вокруг Земли и Земли вокруг Солнца не увидим. Круговые движения планет вокруг Солнца - это модель, удобно объясняющая математический закон всемирного тяготения Ньютона. Луна не обращается вокруг Земли, а движется в космическом пространстве вместе с Землёй по гелиоцентрической орбите, - "Луна с Землёй танцуют вальс вокруг Солнца". Гелиоцентрические эллиптические орбиты Луны и Земли взаимно возмущаются соответствующими энерго-гравитационными потенциалами Луны и Земли. Энерго-гравитационный потенциал Земли на орбите Луны равен
?ЗЛ =GMЗ/RЛЗ =1,04653 х106 м2/с2 (?vЛ=1023 м/с),
а энерго-гравитационный потенциал Луны на орбите Земли -
?ЛЗ=GMЛ/RЛЗ=0,0127569 х106м2/с2(?vЗ=113 м/с - это, можно сказать, скорость вращения Земли вокруг Луны) - Луна, изменяя энерго-гравитационный потенциал около Земли, то убыстряет, то тормозит Землю меняя орбитальную скорость Земли на 113 м/с в течение месяца.
(где при расчётах взяты средние значения параметров, не учтён и наклон лунного пути к эклиптике в 5о 09', вращение Земли, а также влияние других планет, что не влияет на принципиальные результаты расчёта)
Энерго-гравитационный потенциал Солнца на средней орбите Земли (в данных расчётах приравненной к гелиоцентрической орбите центра масс системы Земля-Луна, без учёта влияния Луны на орбиту Земли, что составляет 4670000 м = 4670 км):
(где R0=149 598 261 000 м=1,49598261000 х1011м, RЛЗ = 384 000 000 м = 3,844 х108 м
R0+ = R0 + RЛЗ = 1,49982661000 х1011 м,
R0-= R0 - RЛЗ = 1,49213861000 х1011 м, )
Известная средняя скорость Луны, "летящей" вместе с Землёй вокруг Солнца, относительно Земли на орбите центра масс Земля-Луна равна ?vЛ =1023 м/с,
в положении "Луна в противостоянии с Солнцем" ?vЛ+= 985 м/с,
в положении "Луна в соединении с Солнцем" ?vЛ- =1061 м/с.
Луна из-за "разряжения" в дополнение к солнечному, создаваемого энерго-гравитационным потенциалом Земли , в противостоянии с Солнцем" имеет скорость vЛ+=29751+985=
30 736 м/с, то есть опережает Землю, а в соединении с Солнцем vЛ+=29827 - 1061=28766 м/с - отстаёт от Земли. Можно утверждать, что Луна движется в направлении уменьшения энерго-гравитационного потенциала, который создают движущиеся Солнце и Земля.
(Интересно, что отношение средней скорости Земли по орбите к средней скорости Луны вокруг Земли почти равно синодическому месяцу: 29,79км/с/1,023км/с = 29,12)
Земля с Луной вращаются вокруг Солнца со скоростью ~30 км/с, Солнце со своей планетной системой летит вокруг центра нашей Галактике со скоростью 254 км/с, наша галактика "Млечный путь" движется к своей соседке "Туманности Андромеды" со скоростью 40 км/с и со скоростью 552 км/с относительно фонового реликтового излучения и со скоростью ~620 км/с к громадному скоплению галактик "Великий Аттрактор"...Материальные тела движутся в Космосе не по круговым или эллиптическим орбитам, а по сложным спиральным траекториям, что обусловлено фундаментальным изменением энергетических характеристик макромира и микромира и всего Космоса по спиральным траекториям. Движение по спирали - фундаментальное свойство Космоса. Космос бесконечен. Скорость относительна. Всегда найдётся такая галактика (точка отсчёта) относительно которой мы движемся с любой скоростью. А какая максимальная предельная относительная скорость в нашем мире? Альберт Эйнштейн построил теорию относительности, приняв на основе опытов Майкельсона максимально возможную скорость равной скорости света С. В излагаемой теории максимально возможная "материальная" скорость определяется максимально возможной в Космосе разностью энергетических потенциалов ??max=?0-(?0-?)=C2 -(C2-?)=C2 , откуда максимальная возможная скорость Vmax=(??max)1/2 =(C2)1/2 =C. Границы нашего материального мира и времени определяются не скоростью света С, а возможной разностью энергетических потенциалов. Видимо, это относится и к микромиру. Наш мир и время начинаются там, где ??С < C2. Другой вопрос - максимальная скорость передачи информации : она выводится из энергетических параметров "тёмной энергии" и равна 2?С?. В конце концов придётся отказаться от понятия "скорость", она останется только для "удобства".Нам также необходимо выйти из "оболочки" круговых и эллиптических движений материальных тел из картинки Коперника с круговыми движениями планет вокруг Солнца, и сделать вывод, что математическая модель круговых движений нам нужна только для относительного понимания движения, а на самом деле "движение" материальных тел определяется градиентом энергетического потенциала Космоса.
Эти задачи можно было бы решить без больших проблем построив компьютерную модель Солнечной системы и Галактики на простых принципах энергетической теории, когда механическое движение тел однозначно определяется изменением энергетического потенциала Космоса.
Список использованной литературы.
--
Бехтерев В.М. Коллективная рефлексология . Москва, Наука , 1993, с. 8.
--
Принцип относительности. Г. А. Лоренц. А. Пуанкаре. А. Эйнштейн. Г. Минковский. Сборник работ классиков релятивизма под редакцией В. К.Фредерикса и Д. Д. Иваненко. - М.-Л.: ОНТИ, 1935.
--
Эйнштейн А.. Собрание научных трудов. - М.;Наука, 1965,1966.
--
Фейнман, Ричард. Фейнмановские лекции по физике. Т.1
--
Никитин А. П. Прости меня, Эйнштейн. Буквика. Москва, 2013. ISBN 978-5-8853-2985-9, www.bookvika.ru
--
Aleksandr P. Nikitin. The Law of Eternal Movement. Eastern European Scientific Journal, Ausgabe 4-2013. DOI 10.12851/EESJ201308. www.Auris-verlag.de.
7. Никитин А.П. Космос-это Я. М.: "Авторская книга", Москва., 2014. ISBN978-5-91945-482-3