Как рождается гравитация

Корректор Татьяна Дайнеко

© Геннадий Ершов, 2020

ISBN 978-5-0050-2308-7

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Отзыв на книгу

Название книги начинается с вопроса: Как рождается гравитация? У обычного читателя сразу возникает встречный вопрос, что физика не знает, как рождается и работает гравитация? А как же Ньютон, как Эйнштейн, данные теории гравитации у всех школьников и студентов на слуху. Потом, совсем недавно, в 2017-м году присуждена Нобелевская премия по физике за «вклад в создание детектора LIGO и наблюдение гравитационных волн». Но автору книги этого оказалось мало, и он решил докопаться до истинных гравитационных волн, которые окружают его рабочее место не штучно, а триллионно, квадриллионно и далее с прибавлением нулей (Электрическая лампа мощностью 100 Вт излучает 10 квинтиллионов фотонов в секунду). Глядя на то, как развивается мысль и логика автора книги, невольно думаешь, как подолгу гравитация удерживала его за письменным столом, не позволяя ему оторваться от стула.

После прочтения книги, складывается впечатление, что автор смелый человек, который «покусился» на святые законы физики, на самых признанных корифеев в области гравитации: Ньютона и Эйнштейна. Две святых теории гравитации: Закон всемирного тяготения и Общая теория относительности подверглись пересмотру и ревизии. Тут следует сразу оговориться, что он не сметает их со стола гравитации, а весьма корректно дополняет. В законе Ньютона он заменяет гравитационную постоянную на энергетический коэффициент, а в соотношение Эйнштейна вводит этот же коэффициент, придавая данным формулам статус общих, а не частных, для одного значения температуры.

Действительно, нельзя не согласиться с автором, что Луна это спутник Земли, а не планета, как получается при расчете по формуле Ньютона. Солнце никак не может притягивать Луну в 2 раза сильнее Земли, иначе мы не наблюдали бы ее на небосводе. Аналогичная ситуация со знаменитой формулой Эйнштейна (E=mc2), по образному описанию автора, исходя из энергетических расчетов, одним тортом в течение суток можно было бы накормить все население Земли и что-то еще осталось домашним животным. Это действительно выглядит, как парадокс современной физики.

И таких парадоксов оказывается не один и не два, а все расчеты по небесной механике приводят к противоречию со здравым смыслом. В книге приводятся сравнительные расчеты плотности небесных тел планет и спутников. Титан, спутник Сатурна, находящийся на расстоянии 9,5 астрономических единиц (а. е.) от Солнца и планета Меркурий, с орбитой в 0,39 а. е. Титан превосходит Меркурий по объему, но катастрофически уступает ему по плотности, почти в 3 раза! Здесь, я думаю, следует согласиться с автором, охлажденный Титан никак не должен уступать по плотности разогретому Меркурию, тем более в разы.

Почему наука до сих пор не может обнаружить загадочные гравитоны, которые удерживают каждого из нас на планете Земля? Автор на протяжении всей книги полемизирует сам с собой, задавая разные вопросы, а затем отвечает на них, иногда добавляя юмористические нотки. Главный вопрос: где искать загадочные гравитоны? В книге приводится основательный анализ сложившейся ситуации в первых двух главах. Действительно нельзя не согласиться, что XXI в. многие, если не все основные физические законы уже открыты, остается только понять и правильно применять их к самому распространенному явлению, как гравитация. Рассуждая, на данную тему и исходя из той силы, какую необходимо приложить для удержания планет на своих орбитах, автор книги приходит к мысли, что гравитация осуществляется под действием энергии Солнца, но не его массы, хотя в законе Всемирного тяготения Ньютона фигурируют только массы.

Ключевая идея книги: загадочные гравитоны превращаются в обычные солнечные фотоны и крафоны (данный термин введен, как сокращенное от красного фотона), притом каждый фотон в момент генерации действует не с отдачей, а придачей.

Третья глава данной книги посвящена гравитационной постоянной, данная константа составной частью входит в уравнение закона всемирного тяготения. По сути это понижающий коэффициент, но от него зависит правильность расчетов по всей небесной механике. Эта константа имеет странную размерность (м³/ (кг·с²)) и даже для физиков эта размерность порой непонятна. Автор книги решительно и весьма оригинально разрубает этот гордиев узел. Он утверждает: гравитационная постоянная – не постоянная и заменяет ее энергетическим коэффициентом. Но для того чтобы определить данный коэффициент, ему пришлось основательно поработать, чтобы найти максимальную температуру вещества в природе. С помощью графических и математических расчетов ему удалось найти максимальную температуру. Полагаю, что это одно из достоинств данной книги. По существу он убирает одну константу и вводит новую, тем самым замыкает термодинамическую шкалу, начало которой положил лорд Кельвин в середине 19 века. С тех пор прошло всего-то чуть более полутора веков, и вот получена вторая реперная точка, которая замкнула абсолютную шкалу температур. (До 2019 года первая реперная точка определяется как 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды).

Теплота, как всеохватывающая сущность природы, как внутренняя энергия всех тел действительно должна отражаться в законе всемирного тяготения.

Для любого любителя физики будет особенно интересна информация о броуновском движении. Широко известное явление о вечном броуновском движении, изучается в средней школе с наглядным представлением на опыте. Казалось бы, что там необычного и нового отыскал в нем автор книги. Оказывается, есть над чем поразмыслить думающему человеку. Откуда черпает энергию броуновская частица, пробегая зигзагами в дождевой капле? Почему атмосфера не падает на поверхность земли, почему, наконец, не падают облака? Автор находит броуновское движение даже в проводниках с током. Этому посвящена небольшая, но весьма интересная информация в 4-й главе.

Казалось бы, в очевидных и исследованных областях знаний автор находит белые пятна, неизвестные науке. Свободное падение тел, опять школьная физика. Все дети бросали камни, с какой либо высоты, а итальянские дети с Пизанской башни. Но их мозг переворачивался, когда они наблюдали одновременное падение свинцовой дробинки и пушинки в стеклянной колбе на уроке физики. Автор по этому поводу даже написал сказку «Как поспорили Аристотель и Галилей», где в шутливой и ироничной форме дает разъяснение, почему тела с разной массой падают всегда с одним ускорением. Почему «песчинка падает с таким же ускорением, как мельничный жернов». И снова встает вопрос об энергии: откуда берется энергия на ускорение тел в их свободном падении и меньше ее не становится? Пятая глава книги дает разъяснение этому физическому явлению.

В последней главе книги приводится сравнительная таблица по массе, ускорению свободного падения, плотности и энергетическому коэффициенту всех планет Солнечной системы и самых больших спутников. Сравнивая новые данные, полученные по уточненной автором формуле Ньютона с табличными значениями, взятыми из научной литературы и справочников, невольно задумываешься о том, что возможно автор и прав в своих рассуждениях и расчетах. Безусловно, это достижение автора книги, т.к. уточненная формула закона всемирного тяготения дает больше шансов выживаемости летательным аппаратам при космических полетах.

Достоинство книги в том, что она дает совершенно новый подход к пониманию гравитации и других проблем, неизвестных в физике. При этом, безусловно, теория автора «Фотонно-квантовой гравитации» нуждается в теоретической и практической проверке.

К недостаткам книги следует отнести неосвещенность вопросов Космологии, черных дыр, темной материи и т. п. Во всяком случае, было бы интересно узнать его мнение и позицию на эти вопросы в свете того, что гравитационная постоянная присутствует во всех расчетах, а она им свергнута с пьедестала постоянных.

Также недостаточно уделено внимание профильным журналам, как отечественным, так и зарубежным в цитируемых источниках.

В целом, книга достойна не только прочтения, но и серьезного изучения, т.к. открывает новые направления в понимании окружающей нас природы. Цитирую автора: «Физика может удовлетворить ваше любопытство».

Предисловие

На повестке дня у всего человечества всегда стояли две проблемы: что делать и кто виноват? У обывателя также два вечных вопроса: куда деваются деньги и откуда берутся клопы? У физиков одна серьезная проблема: откуда берутся гравитоны и куда они исчезают?

С первыми четырьмя проблемами и вопросами человечество более или менее справляется, а вот пятая проблема растянулась на всю историю жизни человека разумного и до сих пор не решена.

Гравитация будоражит умы разумных людей, наверное, с того самого первого эксперимента, когда Homo sapiens (человек разумный) осмысленно подпрыгнул вверх, но не полетел, как птица, а тут же жестко приземлился. Возможно, при этом получил болезненный ушиб. Сейчас мы бы сказали, что на человека подействовала сила гравитации. По крайней мере, это событие произошло за много тысячелетий до того момента, когда Исаак Ньютон, сидя на скамейке в семейном саду Вулстхоп, на фоне висящей в небе Луны проследил за падением яблока.

В наше время всевозможные теории гравитации завалены многочисленными тяжеловесными формулами, указывающими на мифические свойства массы. Хотя сама масса не является мифической и в гравитационном притяжении не участвует. Притяжением занимается энергия, заключенная в массах, но ее наука также никак не может обнаружить.

Термин gravitas, в переводе – «тяжесть», происходит от латинского слова. Какому термину отдать предпочтение: латинскому – «гравитация» или русскому – «тяготение»? По смыслу они равнозначны, но есть одно отличие: от слова «гравитация» умные физики образовали слово «гравитон» и наделили его соответствующими свойствами. Гравитон – это элементарная частица, которая, по предположению ученых, переносит гравитационное взаимодействие. Но вот парадокс: до сегодняшнего дня этот гравитон, что называется, никто в глаза не видывал, а гравитация как действовала после первого прыжка человека, так и продолжает с неизменной силой его притягивать. Отсюда физики сделали вывод, что всякое притяжение осуществляется под действием гравитационного поля, подобно действию электромагнитного поля, у которого есть носитель – фотон, с квантом энергии (действия). Тогда, по аналогии с электромагнитным полем, у гравитационного поля должен быть свой носитель – гравитон со своим квантом действия (энергии). Физикам логики не занимать, согласно ей, гравитоны должны существовать, и точка! Но не управляемая, не логичная природа не хочет подчиняться теоретическим построениям ученых и искусно прячет этот пресловутый гравитон.

Вот здесь физики прибегают к хитрому приему, утверждая, что из-за чрезвычайной слабости гравитационных взаимодействий экспериментально подтвердить или обнаружить отдельно взятые гравитоны в настоящее время не представляется возможным. В то же время, проснувшись поутру, тот же физик становится на весы и обнаруживает лишний вес, который напоминает ему, что пора бы худеть. Но вес, не только «лишний», обнаруживается легко, а у тучных людей весы просто зашкаливают, и это в науке называется слабостью гравитации?

Так что же делать с этим гравитоном, может, использовать слово «тяготение» и преобразовать его в тягун или тягон? Возможно, после этого он явится на свет божий в понятном и осязаемом обличье. В общем, здесь физики (особенно англоязычные) не стали упражняться, посчитав такие созвучия непривычными для ушей ученых.

Но суть не в терминах, а в их раскрытии и понимании сущности, стоящей за ними. Так существует ли гравитон, и как его отловить, поймать и зафиксировать? А может, удастся его взвесить? Только где взять такие весы? Или это все блеф ученых, чтобы хоть как-то оправдаться перед человечеством, страдающим от силы тяготения и лишнего веса?

Попробуем разобраться с этой проблемой в данной книге. Будут опубликованы оригинальные идеи по гравитации, а также будет предпринята попытка свержения с пьедестала постоянство «гравитационной постоянной», а заодно отредактируем закон всемирного тяготения.

Сегодня на вооружении науки – две самые популярные теории гравитации: закон всемирного тяготения Ньютона и общая теория относительности (ОТО) Эйнштейна. Как не пытались ученые скрестить эти две замечательные теории, чтобы получить еще более замечательную теорию, ничего не получилось. Это как-то странно, вроде гравитация одна и та же, и там – и здесь – везде! А как стали скрещивать, то оказалось, теории так далеко отстоят друг от друга, что на этом фоне земноводных и млекопитающих можно отнести к ближайшим родственникам.

Эволюция в познании природы не останавливается, и тут подоспела квантовая механика, которая занимается такой мелочью, что без микроскопа никак. И вновь ученые с удвоенной силой, с новыми знаниями, но особенно – вооруженные новой техникой, типа Большого адронного коллайдера (БАК), лабораторией LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), ринулись скрещивать ОТО и квантовую мелочь, чтобы получить новую «Теорию всего». И снова конфуз. Оказывается, трудность заключается в том, что указанные теории опираются на разные наборы физических принципов. Квантовая механика занимается физическими явлениями микроскопического масштаба, например, рассматривает свойства и поведение атомов, ионов, молекул с электронно-ядерным строением, а ОТО занимается эволюцией физических систем во времени на фоне внешнего пространства-времени. Все бы хорошо, но теперь скрещиваемые пары оказались еще дальше, как микробы и небоскребы.

Казалось бы, зачем эти эксперименты со скрещиванием нескрещиваемого – чтобы получить мутанта? Оказывается, раздельно теория Ньютона и теория Эйнштейна порой работают не корректно. А если минус на минус, то можно получить и плюс! Математика всегда помогала физике, так, может, и здесь все получится. Но не получается, слишком разные коды с их слагаемыми, сомножителями и интегралами.

Современная физика все больше становится на путь абстрактного математического моделирования, которое не требует более или менее полного объяснения и понимания сути физических явлений. Физика гравитации все больше скатывается к формально математическим преобразованиям не физических явлений, а каких-то искусственно построенных моделей и конструкций. Но ученику в школе, студенту вуза, да и просто обывателю важно знать, почему яблоки в саду соседа не падают на его собственный участок. Человек всегда стремится к достоверному знанию.

Наконец, почему нет ответа на детские вопросы, к примеру: какая сила с легкостью расширяет тела при нагревании? Или: почему облака не падают?

А что происходит с Луной – это просто какой-то беспредел (извините за жаргон). Согласно расчетам, она давно уже должна быть планетой и вращаться по гелиоцентрической орбите вокруг Солнца, которое притягивает Луну в 2 раза сильнее, чем планета Земля.

Еще много простых и не очень простых вопросов, на которые физика не имеет ответа. Иногда доходит до парадоксов и нехватки здравого смысла. Во многих книгах и научных сайтах указывается плотность спутников Марса – Фобоса и Деймоса менее 2 г/м3. Такая плотность соответствует земным облакам! А грозовые и потяжелее будут. Как оценить и понять такую плотность? А ведь расчеты проводились по законам классической физики. Ну да, Фобос – это «консервная банка» без внутреннего содержимого, например, И. С. Шкловский так и утверждал, добавляя к такому объяснению, что это космическое тело – дело рук разума. Может, это и наводило «страх» и «ужас» на астрономов – так с греческого переводятся названия Фобос и Деймос. Но сенсации не получилось: после появления первых снимков стало ясно, что спутники Марса – каменные глыбы естественного происхождения, после чего плотность марсианам добавили почти на порядок и пустоты уменьшили до 1/3. Но даже эти данные противоречат здравому смыслу: откуда у глыб со скальной породой могут быть огромные пустоты, ничтожная плотность и масса? Та же картина со спутниками планет гигантов: например, Титан провально уступает Меркурию по плотности, хотя превосходит его размерами и находится в жесточайшем холоде, а Меркурий поджаривается Солнцем. Аналогичная картина со всеми спутниками, астероидами и кометами. Такие просчеты в физике – по всей небесной механике.

Мои попытки исправить противоречивую картину мира натыкаются на «корректное» непонимание редакций профильных научных журналов. Это я о чем?

Пора за работу, господа, товарищи!

Гравитация – одна из самых старых проблем, связанных с устройством мира. В то же время взаимодействие тел между собой посредством тяготения – это общее свойство всех тел в природе.

Гравитация, притяжение, всемирное тяготение – вот сила, которая будет притягивать вас к стулу на протяжении всего времени, которое Вы, уважаемый читатель, потратите на прочтение данной книги. А может, наоборот, Вы будете вскакивать со своего стула, демонстрируя свое противодействие гравитации и бурное несогласие с автором книги.

Тем не менее я надеюсь, что Вы почерпнете что-то новое, что натолкнет на новую идею разрешения очередной проблемы в физике, за что человечество будет благодарно. Вперед! Но не на баррикады и винные склады, а к истине! Не будь истина прекрасной, ее бы никто не искал!

Физика может удовлетворить Ваше любопытство!

Книга рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся развитием современной науки.

Глава 1. Гравитация

1.2. Сила гравитации – есть?

Мир таков, потому что он таков.

(когда нет основы для логических рассуждений)

Так что же все-таки такое гравитация?

Нет смысла углубляться далеко в историю, когда считали Землю плоской, покоящейся на китах, слонах и гигантских черепахах, и все звезды вращались вокруг Земли.

Идеи о возможном устройстве мира, в центре которого находится Солнце, высказывались начиная со времен Аристотеля. Впервые об этом прямо заявил древнегреческий астроном, математик и философ Аристарх Самосский, но в те времена доказать это было невозможно. Аристарх Самосский (около 310 – 230 до н. э.) – выдающийся древнегреческий учёный, сделал первую попытку определить расстояние от Земли до Луны и от Земли до Солнца, впервые выдвинул гипотезу о гелиоцентрической системе мира1. «Огонь лучше земли, и огню, а не земле, полагается быть в центре Вселенной» [1].

Спустя почти два тысячелетия Николай Коперник вернул гелиоцентрическую систему. До этого периода, как мы помним, существовала геоцентрическая система Птолемея (от др. греч. Γῆ, Γαῖα – Земля). Геоцентрическая система отсчета – это система, где начало координат размещено в центре Земли. Настоящая теория гравитации началась с И. Ньютона. Именно он, с подачи других ученых того времени, стал рассматривать гравитационное взаимодействие в соответствии с убыванием сил по обратно квадратичному закону. Данный закон явился прорывом в расчетах физических параметров планет и их движения по небесным орбитам, но сам закон ни на йоту не добавил физического понимания принципа действия гравитации во всей Вселенной.

О законе всемирного тяготения, о приоритете первооткрывателя до сих пор ведутся споры: одни указывают на Роберта Гука, занимавшего до Ньютона пост главы Лондонского королевского общества, другие – на Ньютона. Гук также оспаривал приоритет всех открытий Ньютона в области оптики. Было это так или совсем иначе, позаимствовал ли Ньютон открытие интегрально-дифференциального исчисления у немецкого математика Г. Лейбница, а также воспользовался ли трудами астронома Д. Флемстида, – все возможно. Но в данный момент меня не интересует моральный облик сэра И. Ньютона. Главное, что закон был открыт и до сих пор служит верой и правдой, бывает, работает некорректно – об этом разговор на страницах данной книги.

К формуле притяжения планет по закону обратных квадратов приложили руку еще несколько ученых, о которых упоминал и сам Ньютон, – это Буллиальд и Кристофер Рен.

Следует привести математическую запись этого закона, который гласит, что между материальными массами m1 и m2 существует притяжение (сила гравитации F), которое тем больше, чем меньше расстояние r между ними.

G=6,67·10—11 Η·м2/кг2 – гравитационная постоянная.

Гравитационная постоянная получена экспериментально и никак не связана с другими фундаментальными константами, о ней разговор особый, данной константе посвящена отдельная глава.

Значимость закона всемирного тяготения весьма велика, особенно в наше время, поэтому потомки великого Ньютона назвали этот закон «величайшим обобщением, достигнутым человеческим разумом» [2].

Должен сказать, что данный закон является ключевым в расчетах всей небесной механики, но работает он далеко не всегда корректно, поэтому его следует скорректировать.