Карпенко Владимир Никитович


Доклад направленный на научно-техническую конференцию
"Энергетика -2005" (15-16 июня 2005г. г. Харьков , Украина)

 Природа гравитации и электромагнитизма

Карпенко В. Н.

Г.Днепропетровск, Украина, e-mail vnkarpenko@list.ru

 

Доклад содержит дальнейшее развитие работы автора "О решении проблемы гравитации" [7]. В этой работе показано, что данная проблема - раскрытие самой природы гравитации, неразрывно связано с другим, не менее важным и известным явлением - явлением электромагнетизма. Оказывается они имеют общую природу. И в основе этих явлений лежит известный закон классической механики о сохранении количества движения (импульса) для замкнутой системы.

Небольшой экскурс в историю физической науки. Нет необходимости повторять, что открытие И.Ньютоном закона всемирного тяготения имеет непреходящее значение. Закон описывает количественную сторону явления. Качественная же его сторона - природа явления, оставалась, что называется, за семью печатями. Тем более, что сам Ньютон, как известно, на вопрос о сущности тяготения ответил: "Гипотез не измышляю!".

На самом деле приведенное высказывание Ньютона имеет очень простое объяснение. А что, собственно говоря, мог предложить в виде гипотезы о природе тяготения этот гениальный ученый в рамках своей концепции? Просто для этого не было никакой материальной основы, ибо взаимное тяготение тел по Ньютону происходило путем мгновенного дальнодействия в абсолютно пустом пространстве. Дальнейшие комментарии к этому очевидно излишни.

Именно господство концепции пустого пространства (пустоты), как вместилища материальных тел, и явилось тормозом на пути к раскрытию природы тяготения.

Это господство было несколько поколеблено в XIX веке бурным развитием теории электромагнетизма. В этих явлениях пространство явно проявляло признаки материальности, игнорировать которые было нельзя. Известно, что классическая электродинамика, созданная Фарадеем, Максвеллом, Лоренцем и др., полностью базируется на объективном существовании в природе некой среды - эфира. Едва возникнув, еще неокрепшая электродинамика вскоре подверглась испытаниям на прочность.

Не получившие объяснения результат опыта Майкельсона и "ультрафиолетовая катастрофа" в рамках тогдашней электродинамики послужили поводом для объявления кризиса в физике XIX века. Хотя, по мнению автора, это был всего лишь кризис волновой теории электромагнитного излучения, в том числе света [8].

Выходом из кризиса физики, как известно, считается создание в 1905 г. А.Эйнштейном специальной теории относительности (СТО). На самом деле, именно эта теория опять отодвинула раскрытие природы гравитации. Ведь СТО отвергла само существование эфира, в результате чего в физике вместо пустоты Ньютона воцарилась пустота Эйнштейна. Поэтому созданная Эйнштейном на основе СТО общая теория относительности (ОТО), как теория гравитации, дальше созданного ею геометрического "образа" тяготения, как искривления пространства, не пошла и не могла пойти дальше. Но об анализе ОТО - в последующей работе, которую заканчивает автор.

Касательно ОТО, согласно которой тяготение есть искривление четырехмерного пространства-времени, необходимо сказать следующее. Адекватность ОТО физической реальности зависит прежде всего от ответа на вопрос: искривляет ли гравитирующий объект реальное, пусть даже четырехмерное пространство-время?

Согласно классической физике все физические процессы происходят в трехмерном евклидовом пространстве, определяемом тремя базисными, например, декартовыми координатами xi (i = 1,2,3), и во времени t. В математике понятие трехмерного пространства обобщено на случай большего числа измерений. Это многомерные евклидовы пространства. Однако, общим для них является то, что для каждого из них квадрат элемента длины

 

, (2)

 

является инвариантом при преобразованиях координат и определяется положительной квадратичной формой (2). Поэтому идея рассмотрения четырехмерного пространства-времени, где время являлось бы его четвертой координатой, с математической точки зрения не является чем-то особенным. Проблема лишь в его адекватности своей физической природе.

Но не все так просто. Оказывается формализм теории относительности (ТО) построен на основе еще более абстрактного четырехмерного пространства-времени Минковского [10]. Его инвариант

 

, (3)

 

где c - скорость света в пустоте.

Т.е. ds2 в (3) определяется знакопеременной квадратичной формой. А такая форма математически может быть реализована только после замены действительной координаты (времени) мнимой величиной , где .

Подобное пространство называется псевдоевклидовым, а значит, к реальному никакого отношения не имеет, так же, как и его "искривление". Это нефизическое пространство, что следует из вышеизложенного.

Но это еще не все. Инвариант четырехмерного пространства-времени Эйнштейна имеет вид:

 

(4)

 

Это тоже псевдопространство, ибо математически реализуется, если пространственные координаты xi являются мнимыми. Как следствие, оно определяется знакопеременной квадратичной формой (4). Как видим, это тоже нефизическое пространство.

Несмотря на то, что из (3) и (4) следует, что

 

,

 

даже математически это совершенно разные пространства с различной сигнатурой. Тем не менее, последователи Эйнштейна [10] скромно умалчивают, почему формализм ТО построен на основе пространства-времени Минковского, а не пространства-времени Эйнштейна?

А все потому, что они же стыдливо обходят даже сам термин "четырехмерное пространство-время Эйнштейна", определяемое инвариантом (4). И дело здесь не в сигнатуре, а в том, что в нем все пространственные координаты - мнимые. И формализм на базе этого пространства более очевидно выявляет нефизический характер последнего.

В этой связи заметим, что если кто и пытается построить формализм ТО, исходя из сигнатуры (+ - - -), то дальше деклараций дело не идет, что является закономерным в свете вышесказанного. Так, например, в книге [11] Ландау Л.Д. и Лившица Е.М. (7-е издание) полностью игнорирована мнимость пространственных координат. И введение квадрата длины вектора А как произведения

 

АіАі = А2

(где Аі и Аі соответственно ковариантные иконтравариантные компоненты 4-вектора), тому не оправдание. Это просто игра символов. И чтобы в этом убедиться, достаточно сравнить книги [10], где принята сигнатура (- + + +) с [11], где сигнатура (+ - - -). Не потому ли издание [11] перешло в разряд пособия для студентов ?!

Как видим, созданный Эйнштейном геометрический образ тяготения, как искривления четырехмерного псевдопространства (неважно - Минковского или Эйнштейна), никакого отношения к физической реальности не имеет.

Еще один момент. О якобы следующем из ТО изменении времени t' в движущейся со скоростью v инерциальной системе отсчета (ИСО) относительно другой, неподвижной ИСО. Т.е. имеет место соотношение:

 

, (5)

 

где t - время в неподвижной ИСО.

Но согласно ТО обе ИСО равноправны. И если мысленно поменять их местами, т.е. неподвижную ИСО считать движущейся, а движущуюся - неподвижной, будем иметь:

 

(6)

 

Разделив (5) на (6), получим:

 

, откуда .

 

А это значит, что никакого изменения течения времени в движущейся ИСО нет.

Примеры подобного рода можно продолжать, но и этих достаточно, чтобы сделать вывод: теория гравитации Эйнштейна неадекватна физической реальности.

В данной же работе показано, что природа гравитации и электромагнетизма раскрывается в рамках классической физики без привлечения ультрасовременных теорий. Вот на этой оптимистической ноте и возвратимся к современности.

 

Под давлением экспериментальных фактов идея непустого пространства - физического вакуума (ФВ) все больше овладевает умами физиков. Ранее это был эфир, с порога отвергнутый А. Эйнштейном в теории относительности и потому полузабытый, но в последнее время также находящий своих сторонников. Но автору импонирует именно название "физический вакуум". В этом названии есть и некоторая история вопроса. Вакуум в физике всегда понимали, как нечто пустое, нематериальное. Теперь же прибавка "физический" дает ему совершенно новое понимание - именно его материальности.

А раз так, то рассмотрение материи в пустом пространстве (по Ньютону), не является физически адекватным. Окружающее нас пространство проявляет признаки материальности, а значит его надо рассматривать в единстве с материальными объектами в нем. При этом вопрос о том заполняет ли ФВ окружающее нас пространство или тождественен ему, автор пока оставляет открытым.

Такой подход сразу дает результаты. Определяющая роль фундаментальных заряженных частиц (электронов и др.) в структуре вещества общеизвестна. Они обладают неразрывно связанным с ними электрическим полем, которое переносится ими при движении. При этом в окружающем их пространстве возникает магнитное поле. Но это не что иное, как реакция физического вакуума на это движение!

Дальнейшее рассмотрение явления обнаруживает следующее. В находящемся в нарастающем магнитном поле замкнутом проводнике возникает ток, но по направлению он противоположен току, который создает это магнитное поле. Это давно известное явление электромагнитной индукции [1]. Но теперь оно может быть истолковано совсем в ином свете, давая ключ к раскрытию природы гравитации и самого электромагнетизма.

Проводник, по которому течет нарастающий ток, образует с физическим вакуумом замкнутую систему [2]. Ускоряемые в проводнике электроны, изменяют свое количество движения на DРэ=DР. В силу закона сохранения импульса для замкнутой системы ФВ дает реакцию в виде DРв= -DР с тем, чтобы общее количество движения системы осталось неизменным [2], т.е.

 

DРэ+DРв=DР-DР=0 (1)

 

Именно количество движения DРв передается физическим вакуумом находящемуся рядом проводнику (его электронам) с учетом расстояния и потерь.

Но такая передача возможна при наличии соответствующих условий, а главное проводящих тел. Если же их нет, то они могут оказаться на огромных расстояниях. При этом будет уместен пример из радиотехники - распространение и прием радиосигналов с оговорками в контексте данной статьи.

Таким образом мы убедились, что магнитное поле является реакцией ФВ на движение заряженных частиц. При этом ФВ воспринимает и переносит на большие расстояния реактивный импульс DРв в соответствии с известными законами распространения и приема радиосигналов.

Но это еще не все. Вспомним, что заряженные частицы обладают еще и массой m. А индуктируемый ток, пусть даже на больших расстояниях от первичного тока, направлен в противоположную ему сторону. Значит, можно заключить, что распространяющийся в ФВ импульс DРв имеет две составляющие: поперечную (пассивную) и продольную (активную). Физические сущности этих составляющих еще предстоит исследовать.

А пока ясно одно. Нейтральные частицы, атомы, хотя и состоят из электрически заряженных частиц [3], поля их практически скомпенсированы. Значит, при любом изменении их количества движения ФВ отвечает лишь продольной составляющей DРв (см. рис.5 для случая столкновения двух частиц одинаковой массы). А раз так, то посмотрим, к чему это приведет.

Рассмотрим колеблющуюся нейтральную материальную частицу массы m1 - одномерный гравитационный осциллятор, в декартовых координатах (рис.1). Это может быть атом, совершающий тепловые колебания.

Реактивные импульсы физического вакуума DРв при движении частицы вправо-влево будут направлены к частице. Разумеется, взаимной компенсации импульсов не будет, так как движения вправо и влево разделены во времени.

Таким же образом перейдя к двумерному (рис.2), а затем и к трехмерному (рис.3) осцилляторам, мы получим трехмерную модель вещества, состоящую из трех атомов m1; m2; m3. Главной же особенностью этой физической модели будет то обстоятельство, что она реально обладает притяжением (гравитацией!). Реактивные импульсы ФВ будут направлять материальные объекты к этому образованию из трех атомов. Другое дело, что эти воздействия на них будут очень малы.

Увеличение числа частиц модели рис.3 принципиально картину уже не изменит, а приведет лишь к увеличению притяжения, пропорционально числу частиц, а значит и общей массе тела m (рис.4).

Аналогичным образом можно убедиться, что все процессы упругого столкновения частиц в материальных телах (рис.5), так же, как и процессы излучения и отражения, распада частиц (рис.6) и т.д., происходят с тем же эффектом гравитации (притяжения), как и в описанном выше случае (рис.4).

Вышеизложенное позволяет сделать следующие выводы:

Так как модель построена на основе закона сохранения импульса в замкнутой системе "вещество - физический вакуум", то здесь следует говорить об открытии механизма гравитации. Этот механизм позволяет определить количественные характеристики гравитации. Предстоит большая работа с применением методов математической и разделов теоретической физики. Но уже сейчас ясно: величина тяготения зависит от внутренней энергии материального тела [4] и баланса массообмена материального объекта с окружающим миром (включая излучение), являясь интегральной величиной описанных выше процессов. В работе автора [5] показана корпускулярная природа электромагнитного излучения.

 




Следует отметить и то, что в данной работе получены ответы на извечные вопросы, стоящие перед физикой: тяготение, это результат дальнодействия или близкодействия и в чем конкретно состоит механизм гравитации?

Из вышеизложенного ясно, что это близкодействие, ибо тяготение - это результат воздействия на материальные объекты ФВ. А более конкретно, тяготение - это уже не притяжение, как считалось ранее в классической механике, а "приталкивание", т.е. реактивные импульсы ФВ действуют на частицы, составляющие материальных тел, в направлении гравитируещего тела.

Небезынтересна и зависимость гравитации от температуры, о чем говорилось выше и о чем уже имеются публикации [6] и др.

В заключение следует подчеркнуть, что сказанное о механизме тяготения - это не очередная гипотеза, а факт, базирующийся на известных законах классической механики.

Многочисленные следствия этого открытия будут установлены в дальнейших работах автора. Но уже сейчас можно сказать, что тяготение уже не является имманентным свойством материи, как это считалось до сих пор. Это чисто внешний фактор по отношению к ней.

Как следствие, здесь получено решение еще одной важнейшей проблемы физики. Эта проблема множественности полей.

Из вышеизложенного следует, что в основе мироздания лежат электрически заряженные частицы противоположного знака - плюс и минус, т.е. обладающие электрическим полем. Ранее об этом говорилось в работе автора [9]. Гравитационные и электромагнитные поля являются лишь формой взаимодействия нейтральных и электрически заряженных тел и частиц с физическим вакуумом, т.е. проблема единой теории поля решена в пользу единой теории электрического поля, куда органически войдут как поля вторичного квантования современной квантовой теории поля, так и теория слабых взаимодействий (основу их, как известно, составляют электрические явления).

Естественно потребуется адаптация современных вариантов квантовой теории поля (КТП) к такому повороту событий, когда в физике будет реабилитирован классический подход к изучению физической реальности как в теории, так и в эксперименте с учетом накопленных о ней знаний.

Что касается ядерных сил, то здесь тоже мы имеем случай проявления электрических и магнитных воздействий на элементарные частицы в условиях атомного ядра. В этом убежден автор, но об этом в последующей работе автора.

Данная статья является изложением доклада на семинаре в Днепропетровском национальном университете (ДНУ) 4 марта 2003 года.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 1.        Тамм И.Е. Основы теории электричества. М., ГИТТЛ, 1951.

2.        Стрелков С.П. Механика, М., Наука, 1963.

3.        Шпольский Е.В. Атомная физика, М., ГИТТЛ, 1951.

4.        Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика, т. 10., М., Наука, 1979, 528 с..

5.        Карпенко В.Н. Подтверждение корпускулярной концепции строения света в физике 19-20-го веков. Физический смысл постоянной Планка. Сб. Актуальные проблемы естествознания начала века. СПб., "Анатолия", 2002. с. 110-119

6.        Кишкинцев В.А. Явление зависимости веса газа от сообщаемой ему тепловой энергии. Жигулевский институт радиоаппаратуры, 1993. - 46с.

7.        Карпенко В.Н. О решении проблемы гравитации. Открытия и гипотезы №12, 2002 с.2-3

8.        Карпенко В.Н. Двухкомпонентная структура электромагнитного излучения. 2001, Интернет-сайт: http://www.antirelativity.dp.ua/

9.        Карпенко В.Н. Единая теория материи. Постановка задачи. Основные идеи. Сб. Проблемы естествознания на рубеже столетий. С.-Петербург.Политехника,1999,с.156-162

10.     Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. М., Физматгиз, 1960. 400с.

11.     Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. М., Наука, 1988 509с.

4 марта 2003г., г. Днепропетровск

Автор:
Карпенко Владимир Никитович,
5-23, ул. 20 лет Победы,
49127, Днепропетровск
Украина.

Вернуться к списку статей