Гравитация в квантовом представлении
Самое большое, в чем разобралось человечество, как ему кажется, это электромагнитное поле. Несколько меньше человек понимает в электрическом поле, а еще меньше в магнитном поле. А в познании гравитационного поля пока успехов мало, хотя моделей гравитационных процессов достаточно много. Но все может оказаться не так и сложно.
Что такое гравитация в современной науке?
В БСЭ сказано:
“Тяготение, гравитация, гравитационное взаимодействие, универсальное взаимодействие между любыми видами материи. Если это взаимодействие относительно слабое и тела движутся медленно (по сравнению со скоростью света), то справедлив закон всемирного тяготения Ньютона. В общем случае Т. описывается созданной А. Эйнштейном общей теорией относительности”.
Гравитацию или закон всемирного тяготения открыл Исаак Ньютон. Точнее не то чтобы он открыл этот закон с нуля, а как-то упорядочил его и описал его математикой. О тяготении знали и до него. Не мало было перебросано ядер и других предметов из башни, чтобы определить, что быстрее притягивает земля. Но это представлялось каким-то локальным явлением: вот земля, вот ядро, его и притягивает земля.
В то же время знали уже о движении планет и знали, что луна вращается вокруг земли и не улетает от нее, потому что ее притягивает к себе земля. Эти силы считались какими-то особыми.
А Ньютон, может и в правду, увидев луну и падающее яблоко, понял, что в обоих случаях действуют одни и те же силы. Объединив группу нейромедиаторов, воспроизводящих процесс падения яблока, группу нейромедиаторов, воспроизводящих процесс движения луны, в одну группу. То есть совершил акт мышления. Все это произошло в его мозгу.
Мало того, он все это описал математикой. И, как пишут в Интернете, вот что получилось:
В рамках классической механики гравитационное взаимодействие описывается законом всемирного тяготения Ньютона, который гласит, что сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы m1 и m2, разделёнными расстоянием r, пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния — то есть:
Несомненно, формула всемирного тяготения верна, но представьте себе, что произойдет с силой взаимодействия, если r устремить к нулю? Так может быть это и есть ядерные силы или сильное взаимодействие? Так гравитационное взаимодействие плавно переходит в сильное взаимодействие.
И еще одно явление спрятано в этой формуле. Каждое из этих тел формирует или излучает “нечто”, что равномерно распределено вокруг тела в определенном количестве и поэтому чем дальше от тела, тем меньше этого “нечто” приходится на единицу площади сферы и, соответственно, на второе тело. Конечно, можно сказать, что это потенциал гравитационного поля или, ближе к делу, гравитоны. Только вот, что такое гравитон, никто сказать не может.
Моделей гравитации много, я насчитал 14 штук, дальше не стал искать. Понятно, что 14 истин по одному и тому же явлению быть не может. Ложных теорий может быть сколько угодно, а истина может быть только одна.
Среди этих моделей есть и модель, созданная в общей теории относительности А. Эйнштейном.
Почему же возникает такая морока с гравитацией? Давайте посмотрим при помощи чего (этого “нечто”) могут взаимодействовать гравитирующие тела.
1. Первое, и, наверное, самое распространенное мнение, - это то, что тела взаимодействуют через гравитационное поле. Но тут любая недоросль поставит любого мудреца в тупик. Опыт показывает, что притягиваться могут только различные поля. Например, электрически заряженные шарики отрицательными полями будут отталкиваться, а не притягиваться. То же и с положительно заряженными шариками. И только, если один шарик будет заряжен положительно, а другой отрицательно, то они притянуться. Так же ведут себя и магнитные поля. А больше то мы полей и не знаем. Электромагнитное поле – это подобие полю пшеницы или конопли.
Так что если мы хотим, чтобы земля притягивала луну или яблоко, то мы должны признать, что гравитация есть плюсовая и минусовая. Но современная наука даже не задается этим вопросом.
2. Второе – взаимодействие осуществляется через гравитационные волны. Во втором десятилетии 21 века был поднят в научном мире большой шум. Интерферометры LIGO зафиксировали гравитационные волны, пришедшие от двух столкнувшихся черных дыр. Это еще одно подтверждение общей теории относительности. Потом шум стих и ничего интересного не произошло. Да и что могло произойти, если эти LIGO обладают таким чудным свойством: за миллиарды миллиардов гравитационные волны они чувствуют, а вот рядом находящееся солнце излучает какие-то хилые гравитационные волны, которые эти шедевры науки не чувствуют. В то время как большое количество метеозависимых людей чувствуют на своей шкуре изменения в нашем светиле.
Но еще диковинно то, что мало кому понятно – а как же волна может притягивать к себе тело? Ну она может покачать тело, нести на себе серфингиста, дотащить куда-нибудь бутылку с письмом, но и то это в основном благодаря ветрам, а как она может что-то притягивать к себе не понятно.
3. Третье – взаимодействие осуществляется при помощи гравитонов, то есть каких-то частиц. Но тут тоже тупик для ученых.
4. Почему Эйнштейн придумал такую сложную конструкцию, как ОТО, а не остановился на частице квант или гравитон? Вероятнее всего, что он не мог предположить, как частица, летящая к телу, могла передать ему свой импульс в обратном направлении? Не могла же она облететь это тело и толкнуть его с обратной стороны? Придумать частицу, которая тянула бы на себя тело, почему-то не удалось. Возможно он не знал, того, что одна и та же частица может летать где угодно и возвращаться в обратно в требуемое место (опыт Юнга), но зато теперь это знают многие маститые ученые. Могли же они расширить понятие гравитации, cказав, что гравитацию создают обратно летящие частицы. Глядишь, у нас бы и прибавилось венценосных голов.
Мысль, о том, что тело толкают некие силы извне, требует принять теорию эфира. Все это не приемлемо для Эйнштейна. Потребовалось выстраивание искривленной плоскости, по которой тело скатывалось бы к требуемому телу. А если тела одинаковы, то следовало бы им строить эту потенциальную яму, в какой-то промежуточной точке между ними. Ничто не может строить эти потенциальные ямы, путем пригибания пространства-времени, кроме как сами тела. Как тела искривляют пространство-время Эйнштейн показал вот такой формулой:
Это связь массы тел с кривизной пространства. Где-то изменили массу, сразу же там изменяется кривизна пространства-времени.
Это очень наглядно представляется в трехмерном пространстве, если положить какое-нибудь тело на батут или на какое-нибудь натянутое полотнище. Образуется яма, в которую действительно будут скатываться по ее склону тела, оказавшиеся на этом склоне и не смогшие продавить достаточной глубины ямы, чтобы удержатся на склоне. Но дело в том, что даже по склону тело не будет катится, если не будет соответствующей силы или силы будут уравновешены. В космическом корабле все пространство-время отрихтовано до отсутствия всякой кривизны. Выходит, что одни явления искривляют пространство-время, а другие его спрямляют. Даже обидно за наше пространство-время: мнут его как тряпку.
Есть и еще одна пикантная вещь. Посмотрите: вот где-то появилось в пространстве-времени некоторое тело и искривило его до соответствующей кривизны и вдруг одна из координат начала изменяться и не где-то в бесконечности, а тут же под телом. Например, растягиваться или сокращаться. Как вы полагаете – будет изменятся кривизна пространства-времени или нет? Может быть я не прав, но мне кажется, что будет. Естественно, что пространственная координата сама по себе так изменятся не будет, в то время, как временная координата изменяется непрерывно. Спрашивается: не навредит ли это изменение времени (временная координата является равноправной среди других) нашей кривизне, по сути гравитации.
Какой же выход из этого, не совсем понятного тупика. Как сказал Ричард Фейнман – у нас ничего нет кроме электронов и фотонов. Из этого я и буду исходить.
В этой статье я представлю квантовую модель гравитации. Действующей силой в этом выступают фотоны, модель которых представлена в статье”Фотон” .
Сначала вспомним, что мы знаем о реактивном движении. Чуть по-другому реактивное движение называется движением с переменной массой. Ближе всего нам представляется ракета, которая выбрасывая из себя горящее топливо, движется в противоположную сторону от выбрасываемых частиц продуктов горения. Масса всей системы (ракета + топливо) при этом изменяется. Все возможных примеров такого реактивного движения как природных (каракатица и др.) так и созданных человеком достаточно много.
Но есть и другой вид реактивного движения, который человечество пока не освоило, хотя о нем было известно на много раньше Мещерского и Циолковского. Например, “писатели-фантасты предлагали самые разные средства для достижения этой цели. В XVII веке появился рассказ французского писателя Сирано де Бержерака о полёте на Луну. Герой этого рассказа добрался до Луны в железной повозке, над которой он всё время подбрасывал сильный магнит. Притягиваясь к нему, повозка всё выше поднималась над Землёй, пока не достигла Луны”. Понимал человек, что магнит подтянет себе повозку. Но не знал он, что, бросая магнит в направлении Луны, он отталкивает повозку от Луны. Вот если бы магнит бросал, вернее, ставил на пути, не наш герой, а кто-то другой со стороны, то магниты привели бы в движение повозку, хотя бы повозка и нагружалась магнитами. Магниты можно бы было использовать вторично, выбрасывая противоположно их прибытию и тем, создавая реактивную силу, подобно ракете.
А возможны, хотя бы теоретически, модели реактивного движения на увеличение (присоединение) массы системы? Рассмотрим такие примеры.
Первый. Возьмем металлический небольшой шар (пусть опыт происходит в невесомости, где нет сил трения, сопротивления воздуха и др.) и выстрелим у него стрелой. Если удар стрелы будет абсолютно упругим, то стрела передаст часть импульса движения шару. Стрела потеряет определенную скорость, а шар получит некоторую скорость. В том случае, когда удар будет абсолютно не упругим, т.е. кинетическая энергия стрелы превратится в другие виды энергии, например, в тепловую или энергию по перестройке структуры шара, допустим пробивки в шаре отверстия, то в этом случае шар может вообще остаться не подвижным (если он был таком состоянии).
В общем, ситуаций может быть довольно много, все они известны и очень просто описываются математикой. А теперь представим, что стрела не обычная, а динамическая, ее поверхностный слой движется в направлении от острия к оперению, а внутри наоборот. Рис. 3.
В этом случае при неупругом столкновении, когда стрела пробивает объект, может случиться так, что при взаимодействии внешнего слоя стрелы и объекта, объект получит импульс движения противоположный импульсу стрелы. Объект потянется стрелой против полета стрелы. Кинетическая энергия стрелы может полностью уйти на процессы в шаре, а энергия движения вешнего слоя стрелы может превратиться в кинетическую энергию шара для обратного движения. Множество стрел и создадут реактивную тягу второго вида – с увеличением массы.
Вторая модель. Пусть в шаре сделана определенная резьба и ударяет в него не стрела, а вращающийся штопор или винт. Рис. 4
В зависимости от направления вращения эти элементы взаимодействуя с телом, могут двинуть объект либо вперед, либо назад. Вращательная энергия винта может перейти в кинетическую энергию шара. При определенном подборе массы винта и скорости его вращения можно заставить его остановится в шаре, и двигаться вместе с ним. А можно оставить немного энергии винту, чтобы он смог пройти шар насквозь, освободив резьбу для следующего винта.
Если взять обычную рулетку и вытянуть из нее полотно, положить рулетку на плоскость без трения или поместить в невесомость, и затем отпустить полотно, то оно начнет втягиваться рулеткой, и рулетка начнет двигаться в направлении противоположном движению полотна. Чем больше масса полотна, тем большую скорость приобретет рулетка. В общем, это вполне моделируемая ситуация.
Народные умельцы могут придумать еще много других моделей реактивных движений. Строгий ученый вряд ли опустится до такой никчемной мелочи, а умельцу все ни по чем.
Все было бы очень наглядно, если бы мы могли остановить винт или стрелу в шаре. В пределах классической механики импульс вращательного движения винта распределяется между импульсом шара и импульсом винта и, как только винт остановится, то из-за того, что он приобрел дополнительный импульс поступательного движения, он начнет шар двигать обратно. В результате шар сначала двинется против движения винта, а потом двинется по направлению движения винта.
Если же винт пройдет через шар, то шар так и будет двигаться против движения винта. Обычная механика не позволяет нам всю вращательную энергию винта превратить в поступательную энергию шара и еще что-нибудь. Но чем больше вращательная энергия от поступательной кинетической энергии винта, тем больший обратный импульс получит шар.
Приведенные примеры показывают только то, что обратное движение организовать можно. Но фотон не винт. Он не может изменять свой импульс, если бы такое могло происходить с винтом, то и проблем не было бы. Фотон свой импульс может отдать электрону целиком. Если фотон не является резонансным для данного состояния электрона, то он будет поглощен, точнее, примерен, электроном, в результате чего фотон отдаст ему свой прямой импульс, но тут же будет ретранслирован и заберет свой импульс обратно.
А если фотон окажется резонансным для данного состояния электрона, то вполне возможно, что его поступательный импульс через вращательные движения поменяет свой знак. То есть часть вращательной энергии фотона уйдет на придание телу обратного движения, и некоторая часть этой энергии уйдет на погашения прямого импульса фотона и придания обратного импульса совместно с телом.
Как происходит такая инверсия я попытался, как мог, объяснить в статье “Устройство электрона”
Вывод из сказанного следует такой: гравитация – это резонансное поглощение фотонов соответствующей мощности, называемых гравитонами. К сожалению, мы не умеем пока такие фотоны регистрировать и сознательно генерировать. Не сознательно, изменением скорости тела, мы разрушаем резонансные пары, но дальше этого дело не идет.
И еще выскажу такую крамольную мысль. Вот строители пирамид и других мегалитических объектов похоже могли генерировать потоки фотонов, изменяющих гравитацию и/или потоки фотонов, ослабляющих или увеличивающих межатомные связи в некоторых веществах, например, таких как гранит.