Гравитационная Энергия

Проблема гравитационных явлений

Как уже было сказано выше, важнейшим физическим свойством Вселенной является ее единство и здесь главную роль играет Энергия. Именно Энергии различных видов соединяют Вселенную в единую систему, которая, как каркас, скрепляет все Мироздания Вселенной. Причем, основное значение в этом «энергетическом каркасе» играет Гравитационная Энергия, которая до сих пор остается самым таинственным из видов Энергии, известных людям. Это вызывает у мыслящих людей постоянное ощущение неудовлетворенности существующим уровнем знаний об окружающем мире, некое смутное беспокойство от того, что они не знают, что чего-то не знают. Похожая ситуация имеет место в исследовании такого привычного для людей физического явления, как взаимное притяжение вещественных объектов, которое приобрело широкую известность под названием «гравитация» («тяготение»). А между тем, большинство людей не имеют об этом ни малейшего понятия. Гравитационные явления по-прежнему остаются такими же загадочными, как и во времена великого древнегреческого философа Аристотеля, который считал, будто бы все тела в Природе движутся «естественным образом» и для объяснения их движения вообще не требуется каких-то внешних сил. Ничуть не прибавили ясности теории, появившиеся в средние века, которые были основаны на безраздельно господствовавшем тогда христианском религиозном мировоззрении. Например известный польский астроном Н. Коперник объяснял взаимное притяжение вещественных тел ничем иным, как «естественным устремлением частей тела для сочетания и соединения в единое целое согласно воле божественного провидения». Очень мило, но совершенно непонятно.

Позже появились первые научные теории. Уже в XV веке были ученые, которые считали, что небесные тела притягиваются к Земле. Известно, что У. Гилберт в 1600 году, И. Буйяр в 1645 году и А. Борелли в 1666 году вплотную подошли к открытию закономерностей тяготения, однако идея о взаимном притяжении вещественных объектов так и не вышла за рамки простой догадки. В 1674 году Р. Гук сумел впервые количественно оценить силу притяжения двух вещественных тел друг к другу и опубликовал книгу о законах притяжения Земли к Солнцу. И, наконец, в 1687 году гениальный английский естествоиспытатель И. Ньютон, проделав тончайшие анализы движения спутников Юпитера и других планет Солнечной системы, а также многочисленные опыты с маятниками, сделанными из различных материалов, сумел придать закономерностям взаимного притяжения вещественных тел ту обобщенную формулировку («Закон Всемирного Тяготения»), которой люди пользуются и по сей день, а именно:

Сила взаимного притяжения двух тел прямо пропорциональна массам этих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними»:

2

F(1,2) = g x (M1 x M2) / R (1,2)

где: F(1,2) – сила взаимного притяжения между телами 1 и 2;

g – гравитационная постоянная;

М 1 – масса тела 1;

М 2 – масса тела 2;

R(1,2) – расстояние между телами 1 и 2.

Cправедливости ради следует заметить, что этот закон также не смог внести окончательной ясности в проблему гравитационных явлений. Более того, по вопросу о физической природе взаимного притяжения вещественных объектов в среде физиков и философов того времени сразу же возникло резкое размежевание. Действительно, было очень трудно признать реальным наличие притяжения между вещественными телами, которое было вызвано неизвестно чем и действовало загадочным образом на огромные расстояния и к тому же мгновенно (!) Но даже если реальность существования взаимного притяжения тел как физического явления сомнению не подвергалась, то его причина все равно оставалась непонятной. Сам Ньютон категорически отказался обсуждать вопрос о причинах, порождающих силы гравитации. И несмотря на все последующие усилия многих поколений ученых, этот вопрос до сих пор так никем и не решен. Физическая природа гравитационных сил так и остается не выясненной. Никто не может сколько-нибудь доказательно объяснить, что именно заставляет вещественные объекты притягиваться друг к другу, и почему именно притягиваться, а не отталкиваться или оставаться безразличным? К сожалению, все эти вопросы пока так и остаются без ответов.

Общая Теория Относительности

Играя на трудностях объяснения физической природы тяготения, представители идеалистического направления в философии продолжают толковать о гравитации как об особом свойстве Природы, которое будто бы не имеет материалистического объяснения. Однако, их бездоказательные ссылки на какое-то религиозно-мистическое Верховное Существо, будто бы «управляющее» всеми физическими (и в том числе гравитационными) процессами по своему непостижимому «промыслу», нельзя признать удовлетворительными, хотя бы потому, что они все равно оставляют открытым вопрос о механизме такого «управления». Здесь возникает резонный вопрос – а как же Общая Теория Относительности (ОТО) знаменитого физика Альберта Эйнштейна? Разве она не решила всех проблем, которые имеют отношение к гравитации? Ответ будет однозначно отрицательным. При внимательном рассмотрении можно легко убедиться в том, что ОТО не только не безупречна по своей сути, но и оставляет за своими рамками ключевой вопрос о физических причинах гравитационных явлений.

Как известно, А. Эйнштейн около 100 лет назад впервые обратил внимание на тот факт, что силы взаимного притяжения вещественных тел очень похожи на силы инерции. При этом, как первые, так и вторые действуют на все тела независимо от величины их вещественной характеристики, которая имеет название «масса», с той только разницей, что для гравитации эта масса называется «тяжелая», а для инерции – «инертная». Причем, как показывают весьма изощренные эксперименты, начиная с опытов известных физиков Этвеша и Зеемана, для одного и того же тела обе эти массы с очень большой точностью равны друг другу.

Исходя из такой локальной тождественности «тяжелой» и «инертной» массы, А. Эйнштейн предложил применять к гравитационным явлениям принцип «эквивалентности», согласно которому поле гравитационных сил тождественно заменяется ускоренной системой отсчета. Однако, при внимательном рассмотрении подобная экстраполяция не представляется правомочной. Принцип эквивалентности, справедливый для механических явлений Макромира, был произвольно перенесен на физические явления (в данном случае на гравитационные), которые с большой долей вероятности имеют совершенно иную природу.

Более того, данный подход не учитывал наличия альтернативных вариантов для объяснения факта равенства гравитационных и инерциальных масс (о чем будет сказано далее). Но главное заключается в том, что методологически совершенно неверно отождествлять результаты локальных физических экспериментов с реальностью природных явлений и уж тем более распространять их на всю Вселенную в целом. Природу гравитационных явлений вряд ли можно постичь, основываясь на ограниченных и к тому же неточных результатах наблюдения взаимного притяжения вещественных объектов в пределах Солнечной системы. Никогда не следует забывать, что замыкая Природу в рамки абстрактных математических теорий, мы неизбежно упрощаем и искажаем ее. Думаем, что оперируем с физической реальностью, а на самом деле доказываем очередную иллюзию, изобретенную людьми.

Еще более усиливает сомнения другое предложение Эйнштейна об отождествлении поля сил тяготения с четырехмерным метрическим тензором, который, как известно, был разработан для решения прикладных задач в специальных разделах математики в качестве характеристики при описании более чем гипотетической геометрической модели так называемого «пространства-времени». Использовав широко распространенный в те годы постулат о том, что геометрические отношения обусловливаются физическими причинами, а конкретно, Веществом (поскольку о других деталях Материи люди в то время не имели правильного представления), Эйнштейн превратил гравитацию из физического в чисто геометрический феномен. Таким образом, в ОТО гравитация стала рассматривается уже не как Сила, а как свойство геометрии «искривленного» Пространства.

Это был типичный подход физика, опиравшегося на актуальные физические и философские принципы своего времени и на существовавший тогда более или менее подходящий для этих принципов математический аппарат, а именно – тензорное исчисление и геометрию Римана. Однако, геометризация физики – это очень серьезная проблема, причем, не математическая, а методологическая Это не просто полет человеческой мысли в мир виртуальной реальности и не очередной математический прием, а особое направление в познании Природы, которое может привести к очень серьезным последствиям для всей физики в целом. Если в качестве объяснения физической сущности гравитационных явлений принять геометрическую концепцию гравитации как следствие «искривления» более чем сомнительного «пространства-времени» под влиянием гравитирующих масс, то при описании сил гравитации мы фактически должны отказаться от одного из фундаментальных понятий физической картины Мироздания – Энергии. Кроме этого, придется отказаться также от некоторых базовых принципов, лежащих в основе физики Макромира, поскольку Пространство, рассматриваемое в ОТО, уже не является однородным и изотропным.

Вообще говоря, в рамках ОТО допускается слишком много следствий, имеющих более чем странный физический смысл. Например, из нее следует, что достаточно массивные вещественные объекты за некоторый конечный промежуток времени собственного существования должны неограниченно (!) сжиматься под действием гравитационных сил, достигая при этом бесконечной (!) плотности. Объекты такого типа получили даже специальное фантастическое название – «Черные Дыры». Но разве можно назвать разумными рассуждения о том, что Вещество, замыкаясь в непроницаемую сферу «схлопывающегося» Пространства, фактически исчезает в никуда?!

 Заканчивая разговор о теории гравитации А. Эйнштейна, можно сделать вывод, что его ОТО является всего лишь одной из многочисленных попыток математического описания гравитационных явлений, на основании которой никак невозможно сделать однозначного заключения о физической природе Гравитационного Взаимодействия. Очень показательно, что сам А. Эйнштейн сознательно отстранился от обсуждения гипотез о причинах гравитации, чтобы ограничиться исключительно изучением ее свойств, а точнее, проявлений этих свойств, доступных экспериментальному наблюдению. И хотя расчеты, сделанные с помощью ОТО, дают результаты, достаточно точно согласующиеся с реальностью, пока нет достоверных и исчерпывающих доказательств истинности ОТО.

Этот вывод может показаться странным, поскольку имеются результаты наблюдений «отклонения» световых лучей вблизи Солнца, «прецессии орбиты» планеты Меркурий, «гравитационного красного смещения» в оптических спектрах далеких звездных объектов и другие эксперименты, которые вроде бы доказывают существование «релятивистских» гравитационных эффектов, являющихся следствиями ОТО, но это далеко не так. Определенные физические явления, несомненно, наблюдаются, но правильно ли люди объясняют их причину? Вот в чем вопрос. Пока еще никто не представил ни одного реального доказательства считать, что люди живут в «искривленном» Мире.