Читайте также: |
|
Движение электрона по орбите принципиально не отличается от движения планеты. Поэтому плоская траектория движения электрона в пространстве и временные особенности его движения полностью определяются функцией g = f2 (e,φ) = fз (е,τ), где е – эксцентриситет электронной орбиты.
Отсюда следует вывод принципиальной важности: процессы распространения различных видов энергий в пространстве и во времени являются физически подобными.
Этим объясняется возможность и законность использования в классической механике метода обобщенных потенциалов и обобщенных координат.
Далее, если на графики функций r ' = f1 (e,φ), g = f2 (e,φ), τ' = f3 (e,φ), построенные для какой-либо планеты Солнечной системы, нанести графики функций ri = f1 (ei,φ), gi = f2 (ei,φ), i, = f3(е,φ), построенные для электронов, вращающихся на стационарных орбитах атомов химических веществ, составляющих таблицу Д. И. Менделеева (из которых состоит данная планета), то окажется, что эти графики совершенно однотипны. Это означает, что независимо от положения во времени и в пространстве, планета и электроны атомов постоянно пребывают в состоянии пространственно-временных соответ-ствий друг с другом. При этом часть электронов атомов (те из них, эксцентриситеты орбит которых близки по значению эксцентриситету орбиты самой планеты) находятся с этой планетой в состоянии пространственно-временного резонанса (т.е. являются энергети- чески скомпенсированными). Эти электроны ответственны за создание сил гравитационного происхождения на самой планете. Другая часть орбитальных электронов тех же самых атомов остается энергетически нескомпенсированной, образуя внутри и вокруг любого тела и самой планеты энергетические поля различной природы (тепловое, электромагнитное, химическое, гравитационное), то есть находящийся в беспрестанном движении эфир.
В связи с этим интересно отметить, что в геологии с некоторых пор существует классификация, разделяющая все химические элементы таблицы Д.И. Менделеева на четыре группы (отвечающие за степени дифференциации их по глубинам залегания в Земле): центробежные, центростремительные иокеанического происхождения. Указанная классификация имеет важное практическое значение при определении месторождений тех или иных полезных ископаемых [58] и косвенным образом подтверждает справедливость изложенного.
Физическое подобие равносильно возможности описания процессов различной природы с помощью универсальных уравнений, представленных в обобщенных потенциалах и в обобщенных координатах, в которые лишь следует подставить соответствующие рассматриваемому типу взаимодействия значения физических величин. Поскольку во все полученные соотношения входит пространственно-временной параметр целесообразно остановиться на этом факте подробнее.
γ = 2 Е/П = (1+ 2 e∙cosφ + е2) / (1 + e∙cosφ) = f2 (е,φ) = f3 (r,τ) (А)
Из физики [53,57] известно, что отношение кинетической и потенциальной энергии тела определяет форму его траектории в пространстве. При этом оказывается, что для замкнутых эллиптических траекторий полная энергия W < 0, для разомкнутых параболических W = 0и для гиперболических W > 0. Из геометрии [54] плоских конических сечений (эллипс, парабола, гипербола), кроме того, известно, что вид конического сечения всецело определяется величиной эксцентриситета е: для эллиптических сечений 0 < е < 1, (0 < g < 2); для параболических е = 1, (g = 2) и для гиперболических е > 1, (g > 2). Таким образом, форма траектории тела в пространстве может быть полностью определена либо знаком и величиной полной энергии W, либо величиной ее эксцентриситета е, либо величиной параметра γ по соотношению (А).
Для замкнутых эллиптических траекторий при нахождении тела (планеты, электрона в атоме) в перигелии орбиты (φ = 0 °)параметр g, согласно формуле (А), принимает максимальное значение: gр = 1 + е, а в случае же нахождения тела в афелии орбиты (φ =180°) этот параметр принимает минимальное значение: gа = 1 – е. Для Земли (е = 0,017), gр = 1,017 и gа = 0,983. Таким образом, погрешность, вносимая неучетом параметра g, в равенстве (3.34) составляет для Земли всего ±1,7% (см. рис. 23). Этим во многом объясняется тот факт, что второй и третий законы Ньютона, не содержащие этого параметра, оказываются достаточно точными для земных условий. Однако уже для таких планет, как Меркурий (е = 0,2066) и Плутон (е = 0,2530) эти законы оказываются ограниченно верными. И совсем неприменимыми они становятся для описания движения электронов на орбитах атомов (где реализуется диапазон 0< g <2), а также для тел, движущихся по параболическим (g = 2) и гиперболическим (g > 2) траекториям. Среднее же (для эллиптических орбит) значение параметра g равно gср = (gа + gр) / 2= 1. Амплитуда кривой g = f2 (e,φ)на рис. 23 равна, таким образом, gа – gр = 2 е.
Здесь следует обратить внимание на следующие принципиально важные обстоятельства.
Согласно соотношению (А), параметр g = f2 (e,φ) = f3 (r',τ')уже для электронных орбит атомов различных химических веществ приобретает смысл регулируемого параметра, способного при искусственном управлении им изменять как свою абсолютную величину, так и знак (вследствие периодичности функции cosφ). Очевидно, что это справедливо и для более глубоких уровней строения вещества, где происходят аналогичные беспрестанные движения соответствующих микротел вокруг притягивающих центров.
При е = 1, γмах= 2и gтин = 0.Это означает, что при достижении величины эксцентриситета е = 1 происходит разрыв орбиты и она превращается в разомкнутую параболическую траекторию, характеризуемую величиной полной энергии W = 0. Последнее свидетельствует о величине минимально необходимой полной энергии, требуемой для того, чтобы материальное тело начало движение по параболической траектории, при котором реализуется наиболее экономичный режим его движения. Согласно соотношениям (3.24) и (3.25) при этом Е – П, т.е. происходит полная взаимопревращаемость кинетической и потенциальной энергии. Именно так движется фотон, который излучается или поглощается в период перехода электронов с одной на другую орбиту атома. При этом полная энергия фотона оказывается равной:
W = 2 Е = 2 П = тс2 = 2 hω,
где h – постоянная Планка, ω – круговая частота.
Эта формула в части W = тс2 находится в полном соответствии с формулой А. Эйнштейна для полной энергии фотона, а в части W = 2hω в полном противоречии с формулой корпускулярно-волновой теории А. Эйнштейна для полной энергии фотона [59] где, как известно, W = hω.
Если е = 0(т.е. g = 1), движение любого материального тела должно было бы происходить по идеальной круговой траектории, а при е = ¥ (g = ¥) по идеальной прямолинейной траектории. Оба эти предельные случая соответствуют равномерному движению тела постоянной массы без сопротивления окружающей среды, т.е. движения тела с постоянной скоростью в условиях абсолютного вакуума, чего в Природе не наблюдается. Это позволяет сделать заключение о том, что параметр ¥ имеет следующие допустимые пределы изменения:
0 < γ < ∞.
Согласно соотношению (3.23) это означает, что никакое тело не может пребывать в состоянии абсолютного покоя. Тот факт что g ≠ ¥ означает, кроме того, что принцип равномерного прямоли нейного движения, постулируемый первым, законом И. Ньютона, а также являющийся основой теории относительности А. Эйнштейна и ее математического аппарата (линейных преобразований Э. Лоренца), ошибочен. Но в таком случае закономерен вопрос: в чем должна заключаться истинная роль первого закона механики?
Вводя чрезвычайно важные объективные и субъективные принципы, перечисленные в начале этой главы, отметим, что указанный закон, во-первых, оказался неполным (ибо не учитывает случая идеального равномерного кругового движения тела), а во-вторых, является фактически невыполнимым во всех своих положениях. Эта парадоксальная ситуация может быть разрешена, если условиться, что первый закон механики должен играть роль правила, вводящего естественные ограничения на возможность построения какой-либо физической теории, основанной на принципах, противоречащих принципу существования находящейся в вечном движении и взаимодействии материи как вещества.
Если согласиться с предложенным условием, то первый закон новой механики может быть изложен в следующей редакции.
Всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя, равномерного кругового или равномерного прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.
При этом необходимо помнить о том, что любая физическая теория, основанная на принципах покоя, равномерного кругового, либо равномерного прямолинейного движения (т.е. не учитывающая взаимодействия тел с окружающей средой), обречена на провал.
Подводя итоги изложенного, особенно важно отметить, что проведенный анализ выявил существование равенства (3.34), находящегося в явных формальных противоречиях со вторым и третьим законами классической механики, не содержащими параметра g.
3.3. Гравитационная деформация тел
В статической аксиоматике Евклидова пространства, все области последнего обладают одинаковой мерностью, и перенос измерительного инструмента (например, жесткого метра) из одной области пространства в другую по определению не изменяет его геометрических размеров. Эта математическая аксиоматика привнесена без изменений в механику Ньютона и использована для описания взаимодействия тел в гравитационном поле. Такой подход неявно постулирует изотропность пространства, отсутствие воздействия внешнего гравитационного поля на находящиеся в нем тела, а, следовательно, и отсутствие влияния напряженности внешнего гравиполя на параметры тела. Таким образом, в классической механике постулируется, что тело при перемещении во внешнем гравиполе не испытывает воздействия со стороны последнего и не деформирует, т.е. остается тождественным самому себе. Поэтому как система тело либо не взаимодействует с внешним гравиполем, либо это взаимодействие не является физическим. Оставим последнее предположение без внимания как не имеющее отношения к физике. Рассмотрим притяжение тел как следствие взаимодействия между системами свойств притягиваемых тел.
Надо отметить, что механика Ньютона отождествляет тело с гравитирующей точкой и потому все описание притяжения между телами проводится как взаимодействие гравитирующих центров — точек. Поскольку гравитирующие центры — абстракция, а точка — геометрическая фигура, не имеющая объема и не обладающая физическими свойствами, то и никаких деформаций с ней происходить не может.
Однако тела — не точки. Они, как системы, образуют свое пространство, поверхность которого связана как со свойствами самого тела, так и со свойствами внешнего пространства. И если в системе тела или во внешнем пространстве происходит изменение количественной величины некоторых свойств (например, напряженности внешнего гравиполя), то эти изменения должны отражаться и на величинах свойств самого тела. В частности, следует ожидать деформации геометрических параметров (объема) тела. Это обстоятельство является важнейшим для понимания сущности гравитационного взаимодействия.
Гравитирующие тела достаточно условно можно полагать точками только тогда, когда напряженность гравиполя в их нейтральной зоне на три-четыре порядка меньше, чем на поверхности. Во всех остальных случаях рассмотрения гравитационного взаимодействия отсчет расстояния между телами производится не от их центров, а от поверхности. Именно такой подход к описанию гравитационного взаимодействия проводится в русской механике. И именно он приводит к пониманию сущности гравитационной деформации тел. Рассмотрим его.
Тело, находящееся в пространстве над поверхностью, взаимодействует с внешним гравиполем и потому притягивается Землей. В этом взаимодействии участвуют все свойства тел, однако в закон притяжения входят только массы тела и Земли, расстояние между телами, гравитационная «постоянная» и сила притяжения между ними. Особо подчеркну то обстоятельство, что само притягиваемое тело в законе представлено только «неизменной» массой. Другие свойства данного тела в последующих расчетах явно не участвуют ни во взаимосвязи, ни по отдельности.
Можно предложить множество экспериментов, подтверждающих наличие гравидеформации тел при изменении напряженности внешнего гравиполя. Некоторые из них, связанные с перемещением мерного инструмента по высоте над поверхностью, уже приводились ранее. Как отмечалось, измерительные инструменты из различных материалов, отрихтованные на мерной миле в долине и перенесенные на такую же милю на плато, будут давать различное значение ее длины. Данное различие является следствием того, что внутреннее строение, химический состав тела и его свойства влияют на характер деформации при изменении напряженности внешнего гравиполя. А это означает, что гравидеформация вызывает изменение не только линейных параметров тел, но и их массы и веса при статическом изменении положения тела по высоте, а при динамическом — различные ускорения при падении. В последнем случае сопротивление внутренних сил тела грависжатию вызывает возникновение внешних тормозящих воздействий, обусловливающих различное ускорение «свободно» падающих тел.
Можно проделать более простой эксперимент. Достаточно уравновесить на рычажных весах с разрешающей способностью ~10-7 два тела из различных материалов (например, вода и свинец) на одной высоте и, подняв их на высоту 1 км, убедиться, что достигнутое равновесие на высоте нарушается больше, чем это следует из классической механики. Не корректируя показания весов, опустить их вместе с грузами на прежний уровень и получить начальное равновесие рычагов. Это и будет свидетельством изменения веса тел по высоте.
Эти достаточно простые и относительно дешевые эксперименты не проводились не из-за технологических сложностей, а потому, что противоречили постулату изотропности пространства и принципу эквивалентности. Согласно последнему, по К. Уиллу, «все тела в гравитационном поле падают с одним и тем же ускорением вне зависимости от их массы или внутреннего строения» [11].
В конце 1986 г. группа физиков во главе с Э. Фишбахом опубликовала в журнале Phys.Rev.Letters гипотезу о возможном падении тел в вакууме с различным ускорением. Гипотеза противоречила основам классической механики (все тела, независимо от своих свойств, падают в вакууме с одинаковым ускорением) и опиралась на ряд экспериментов группы австралийских геофизиков во главе с Ф. Стейси по измерению значения гравитационной «постоянной» G в глубоких шахтах. При опускании приборов в них фиксируется постоянное возрастание силы притяжения. Аналогичный результат, был получен при опускании гравиметров в полуторакилометровую скважину, пробуренную во льдах Гренландии, и при подъеме на 600 метровую телевизионную башню в штате Северная Каролина. Более того, проведя тщательный анализ результатов классических эксперимен-тов Г. Этвеша, группа Фишбаха обнаружила в них подтверждение своей гипотезы. Таким образом, гипотеза имела достаточно доказательное обоснование и претендовала стать настоящей научной сенсацией.
Объясняя эти эксперименты, Фишбах выдвинул предположение о существовании в природе пятой силы — силы отталкивания, с радиусом действия в несколько сот метров и примерно на два порядка более слабой, чем сила гравитационного притяжения. Предполагалось, что величина пятой силы не зависит от массы, а определяется общим барионным числом на единицу массы (обусловливается числом протонов и нейтронов в теле). Основой существования сил отталкивания между одинаковыми телами разного химического состава становится отсутствие пропорциональности между барионным зарядом и массой тел.
Гипотеза вызвала широкую дискуссию по проблеме пятой силы и стремление эмпирического доказательства ее существования. В течение ряда лет было проведено несколько десятков экспериментов по проверке гипотезы и предложены различные физические обоснования возможности существования этой силы. Тем не менее, однозначного доказательства реальности пятой силы получено не было. Часть экспериментов подтверждала наличие такой силы, но большая часть ей противоречила.
Международный симпозиум, состоявшийся в августе 1988 г. в Австралии по проблеме пятой силы и выработке теоретического и экспериментального, подхода к этому явлению оказался безрезультатным и ограничился рекомендацией о необходимости дальнейшего изучения данного явления. Отсутствие однозначного эмпирического доказательства существования пятой силы притушило интерес к данной проблеме, и к настоящему времени упоминания о ней появляются в научных публикациях от случая к случаю. Тем не менее, проблема остается. Чем же она вызвана?
Как известно, ньютоновская механика не предполагает изменения количественной величины свойств тела, находящегося в гравитационном поле, в результате изменения напряженности этого поля. Следовательно, тела лежащие на поверхности Земли, остаются тождественными самим себе и при подъеме их на некоторую высоту над поверхностью. Тождественность тел при перемещении в гравитационном поле обусловливает постоянство ускорения при их падении в вакууме (в эфире).
Постулирование тождественности тел с изменением внешнего гравитационного поля физически означает, что гравиполе данных тел не взаимодействует с внешним гравиполем, и поэтому становятся необъяснимыми как причины, вызывающие их падение, так и «переливы» потенциальной и кинетической энергий с изменением высоты.
Тем не менее, тело, находящееся на поверхности, своим гравитационным полем взаимодействует с гравиполем Земли и только поэтому притягивается ею. Поскольку внешние и внутренние свойства тела взаимосвязаны, то изменение любого из них вызывает соответствующее явное или неявное изменение всех остальных свойств (например, напряженности собственного гравиполя, массы, геометрических размеров и т.д.) [5].
Поэтому при движении тела вверх или вниз относительно поверхности явственно изменяется величина двух параметров: напряженность внешнего гравиполя g и расстояние R между центрами масс тел. А так как напряженность гравиполя тела g1, связана с напряженностью внешнего гравиполя g0, то изменение последнего должно вызывать соответствующее изменение напряженности гравиполя тела, а вместе с ним и всех остальных свойств. Поскольку произведение напряженности гравиполя g 1 на квадрат радиуса r есть инвариант, то изменение напряженности гравиполя тела при подъеме вызывает пропорциональное изменение его геометрических параметров. То есть, изменение напряженности внешнего гравиполя сопровождается гравита-ционной деформацией тела. А это главное для понимания и объяснения гравитационных взаимодействий.
Рассмотрим пример [44]:
Рис. 24.
Предположим, что на поверхности по отвесу возведена башня высотой h = R (где R – радиус Земли) и длиной основания l, а верхней площадки l1 (рис.24). На полу башни лежит тело – шар, радиусом r. Поднимем этот шар на верхнюю площадку и определим его радиус. Поверхностная напряженность гравиполя тела на полу g1 гравиполя Земли gо. Напряженность гравиполя тела на верхней площадке g2, Земли g. Если в системе тело-Земля напряженность внешнего гравиполя gо пропорциональна напряженности гравиполя тела g1 то с подъемом шара на площадку напряженность поверхности его гравиполя меняется пропорционально напряженности гравиполя Земли, а вместе с ней меняется и радиус сферы r1. Зависимость напряженностей определяется уравнением:
g1/go = g2/g. (3.35)
Напряженность внешнего гравиполя g на верхней площадке башни находим из уравнения:
g = A/ (h + R) 2 = gо/ 4, A = R2gо. (3.36)
Подставляем в уравнение (3.36) значение g из (3.35) и находим g2:
g2 = g1/ 4. (3.37)
Напряженность гравиполя сферы связана с радиусом инвариантом g1r2 = const, и количественная величина инварианта не изменяется с подъемом тела на верхнюю площадку. Поэтому имеем:
g1r2 = g2r12 (3.38)
Подставляя в (3.38) значение g2 из (3.37), получаем величину радиуса шара r1 поднятого на верхнюю площадку башни:
r1 = 2 r. (3.39)
Равенство (3.39) показывает, что с подъемом тела (сферы) на высоту его геометрические размеры возрастают пропорционально изменению напряженности наружного гравиполя, а физические параметры остаются постоянными. Физический жесткий метр на полу башни отложится столько же раз, сколько и на верхней площадке. Поэтому длина стороны пола башни l физически равна длине стороны верхней площадки l1:
l = l1 – физически,
а геометрические размеры их различны и l ≠ l1:
l =1/2 l.
Все тела, как и жесткие измерительные стержни, с возрастанием напряженности внешнего гравиполя «геометрически» сжимаются (деформируют), а при уменьшении – расширяются. (Это и есть гравитационный аналог температурного эффекта, описанного А. Пуанкаре.) Геометрические размеры тел определяются их местом во внешнем гравитационном поле. Изменение геометрических размеров и есть гравитационная деформация тела. Последняя определяет количественную величину взаимоперехода потенциальной и кинетической энергии при подъеме или опускании тела во внешнем гравиполе. Именно гравитационная деформация обуславливает режим «свободного» падения тел в эфире.
Рассмотрим, учитывая гравитационную деформацию тел, результаты некоторых экспериментов, необъяснимых с позиций ньютоновской механики. Их можно достаточно условно разделить на две группы: эксперименты в статической и динамической постановке. Еще раз отмечу, что и классическая механика, и теория относительности, и другие гравитационные гипотезы постулируют тождественный характер поведения тел приэтих качественно разных взаимодействиях.
Различие статической и динамической природы гравитационных взаимодействий обусловлено дихотомией понятия «ускорение свободного падения» g. С одной стороны, оно является именно ускорением тел в падении (в динамике), с другой — выполняет функции напряженности гравиполей тел (в статике). Поэтому при статической постановке эксперимента более сказывается участие во взаимодействии свойств, связанных со сжимаемостью тел в условиях, когда время и скорость сжатия не существенны. И потому состояние поднятых (опущенных) относительно своего первоначального положения тел определяется изменением плотности ρ и сжимаемости х.
При «свободном» падении тел в возрастающем внешнем гравитационном поле (динамическое взаимодействие) сопротив-ление сжатию обусловливает движение их с различным ускорением. В свою очередь и скорость гравитационного сжатия в падении и величина деформации определяются физическими и химическими свойствами тел.
Для определения деформации поднимаемых (опускаемых) над поверхностью Земли тел можно предложить расчетную формулу, выведенную Д.В. Черняевым [43]:
∆ z = 9 h2 (l/ x2ρ2 – 1/ x1ρ1)/ gR2, (3.40)
где ∆ z – расчетное расстояние между телами, брошенными с высоты h, g – напряженность гравитационного поля (ускорение свободного падения), R – радиус Земли, ρ1, ρ2 – плотности опущенных тел, ѕ1,ѕ2 – коэффициенты сжимаемости опущенных тел.
Формула (3.40) позволяет определить расстояние z между двумя как бы одновременно опущенными телами после опускания их с высоты h = 1 км и в пересчете этой разницы на собственный вес тела на новой высоте. Расчет по (3.40) производился для 6 типов материалов, имеющих одинаковый первоначальный вес, равный Р = 2,13865∙104 г, и, как видно из табл. 8, на новой высоте все тела имеют уже различный вес. По закону Ньютона вес всех опущенных с одной высоты тел должен оставаться одинаковым и равным 2,14032113∙104 г.
Таблица 8
Материалы Х, 10-12 ρ, г/см3 Рп, 104 г
смс/г
1 Стекло 1,3 2,6 2,14048928
2 Сталь 0,6 7,7 2,14048913
3 Медь 0,7 8,93 2,14048902
4 Свинец 2,3 11,34 2,14048879
5 Платина 0,36 21,4 2,14048896
6 Уран 1,8 19,05 2,14048877
Коэффициенты сжимаемости Х достаточно приблизительны, поскольку свойство сжимаемости тел для одного и того же материала варьируется в широких пределах (до порядка) в зависимости от технологии получения образца, его химической чистоты, кристаллической структуры и т.д. А поэтому при подготовке подобных тел к эксперименту необходимо фиксировать параметры каждого образца на высоте проведения эксперимента.
В статической постановке проводились эксперименты Р. Этвеша, Дж. Эйри, С. Стабса, Э. Адельберга, П. Бойнтона, П. Тибергера и большинство других. В этих экспериментах отсутствуют свободно падающие тела и используются различные конструкции крутильных весов или гравиметров.
Наиболее известен в статической постановке классический эксперимент Р. Этвеша, проведенный более 80 лет назад. Попытка двух исследовательских групп Бойнтона, а также Стабса и Адельберга повторить эксперименты Этвеша с применением пробных тел из других материалов не привели к получению аналогичных результатов.
В эксперименте Этвеш использовал крутильные весы, подвешенные на упругой нити (рис. 25). На коромысле весов закреплялись одинаковые по массе m пары пробных тел из различных материалов (всего 13 пар), помещаемые в эксперименте с одной стороны от массивных тел М. Если сила притяжения пробных тел к массивным будет неодинакова, то коромысло повернется на некоторый угол и приборы зафиксируют этот поворот [5]. Результаты эксперимента, проделанного с точностью до 10-9-10-10, были интерпретированы Этвешем в отчете как доказательство того, что ускорение свободного падения для любых тел с данной точностью постоянно. Однако по отчету в 9-м знаке обнаруживаются заметные статические различия в ускорении 10 пар пробных тел. Именно эти различия и использовал
Дата добавления: 2015-07-11; просмотров: 69 | Нарушение авторских прав