Глава 3.4. Парадоксы гравитации

Общую теорию относительности иначе обозначают как теорию гравитации Эйнштейна. При этом считается, что она дополняет и развивает идеи И. Ньютона. Однако это далеко не так.

Любая теория должна отвечать некоторым прагматическим требованиям. Например, эйнштейновская теория гравитации должна, так или иначе, использоваться на практике. Но примеров этому нет, если не считать искусственно созданные модели “черных дыр”. Следует заметить, что Ньютон вовсе не пытался объяснить природу тяготения. Он ввел лишь количественные соотношения для гравитационных взаимодействий. Но и в модели Эйнштейна также невозможно “разглядеть” физику процесса, вызывающего силы тяготения. Поэтому гравитация и у Эйнштейна осталась “вещью в себе”.

По этой причине и представляет интерес пристальнее разобраться с сутью и механизмами действия гравитации. Это и будет сделано в ряде последующих глав настоящей работы.

В теории Ньютона гравитационное воздействие при дальнодействии происходит мгновенно, что И. Ньютон объяснял существованием и свойствами эфира. В теории Ньютона нет подразделения гравитационных полей на сильные и слабые. Пространство в теории Ньютона сохраняется линейным. Это делает такого рода зависимость ненужной. И из этого уже можно положить, что “внутри” эфира протяженность “внутреннего” пространства всегда тождественно равна нулю. Это очень важное и принципиальное наблюдение. Пространство по Ньютону обладает некоторой физической реальностью. Вот его слова.

“Непонятно, каким образом неодушевленная косная материя, без посредства чего-либо иного, что нематериально, могла бы действовать на другое тело без взаимного прикосновения.

Что тяготение должно быть врожденным, присущим и необходимым свойством материи, так что одно тело может взаимодействовать с другим на расстоянии, через пустоту, без участия чего-то постороннего, при посредстве чего и через что их действие и сила могли бы передаваться от одного к другому, это мне кажется столь большим абсурдом, что я не представляю себе, чтобы кто-либо, владеющий способностью компетентно мыслить в области вопросов философского характера, мог к этому прийти” (Цитируется по книге Вл. Карцева “Приключения великих уравнений”, М. “Знание”, 1970 г., стр. 166).

Такая точка зрения в принципе не создает даже иллюзии о существовании кривизны пространства, поскольку существует нечто (эфир), которое осуществляет передачу сил тяготения. Согласно модели Ньютона пространство и эфир неотделимы. Поэтому пространство Вселенной получалось у Ньютона линейным (Евклидовым), а сама Вселенная – бесконечной во “внешнем” по отношению к эфиру понимании. Бесконечность Вселенной означала вечность ее существования. Это важный гносеологический вывод, который очень важен для общего миропонимания.

У Эйнштейна (ввиду его убеждения о необходимости использования четырехмерного пространства) градация на сильные и слабые гравитационные взаимодействия функционально необходима, поскольку, по мнению Эйнштейна, присутствие поля гравитации меняет и пространство, и время. У Эйнштейна время и пространство стали зависеть от движения одной системы относительно другой. Кроме того, согласно общей теории относительности, движение масс вызывается искривлением пространства (что выглядит как мистическое заклинание), а искривление пространства (еще один элемент мистики) вызывается заполняющей это пространство материей, т.е. исходной причиной - массой.

Итак, общая теория относительности связывает явление поля тяготения с кривизной пространства-времени. В свою очередь кривизну пространства вызывают массивные тела, вызывающие тяготение. В этом случае причина и следствие непрерывно меняются местами, что неизбежно приводит к фантастическим выводам - к пониманию Вселенной как некоторой замкнутой сферы.

Исходным положением этой теории явился принцип эквивалентности инертной и гравитационной масс. Вводя такое обоснование общей теории относительности, Эйнштейн совершенно не удосужился разъяснить, что же такое вообще масса (с точки зрения общей теории относительности) и что такое инерция. Дело в том, что второй закон Ньютона однозначно определяет массу как меру инертности тела. У Эйнштейна в общей теории относительности в итоге получилось, что и причина и следствие взаимно обуславливают друг друга. Это и порождает фантастические выводы. Именно по этой причине в общей теории относительности движение в поле тяготения происходит по так называемым экстремальным, или геодезическим линиям пространства-времени. Но поскольку движение согласно специальной теории относительности является (в смысле – может быть) только относительным, то, следовательно, масса вместе с искривленным пространством могут быть только относительными.

Целесообразно четко различать пространство как математическую абстракцию, которая (т.е. математическая абстракция) в принципе никогда и ни при каких условиях не может и не должна деформироваться от физических воздействий, и пространство как расстояние между какими-либо конкретными точками, которые нам предстоит соединить, скажем, транспортной системой.

В первом случае мы автоматически можем использовать Евклидову геометрию. Во втором случае мы должны учитывать действие внешних сил (силовых линий), которые дадут нам в итоге реальное искривление рабочего пространства. Например, мы прокладываем ветку железной дороги между какими-то географическими пунктами. На карте (например, на сферической объемной карте) мы в состоянии соединить эти пункты линией без учета географических условий, перепадов высот и прочее. Реально на условия прокладки железнодорожной линии будут оказывать “силовые” линии рельефа, гидротехнических и прочих условий на всем протяжении проектируемого пути.

Еще одно принципиальное отличие модели Эйнштейна от модели Ньютона состоит в том, что введенное ограничение на время распространения сил гравитации – не выше скорости света – приводит к рождению теории гравитонов. Это неизбежно, поскольку гравитация в этом случае рассматривается как полевая функция. Замечу, что П. Дирак воспринял эти идеи. В результате этого “родилось” фантастическое представление о существовании неуловимых гравитонов. Согласно модели Ньютона такая идея родиться не могла. Идея “дальнодействия” одного тела на другое предполагает мгновенную передачу сил гравитационного взаимодействия.

Еще одно следствие из общей теории относительности заключается в том, что наша Вселенная является замкнутой сферой, которая непрерывно расширяется. Однако замкнутой Вселенной не может быть по определению. Мысль человека в состоянии выйти за границы любого ограниченного пространства. Это вынуждает нас поставить вопрос: что находится “рядом” с нашей Вселенной, замкнутой в сферу по Эйнштейну? Если мы не в состоянии ответить на этот вопрос, то сразу же должны поставить вопрос о корректности принятой на основе общей теории относительности модели Вселенной. Совершенно понятно, что физической пустоты, отсутствия чего бы то ни было за гранью “такой” Вселенной не может быть. Следовательно, мы далеко не все понимаем.

В предыдущих главах мы уже рассмотрели физическую суть теории Большого взрыва, непосредственно вытекающей из общей теории относительности. Одновременно из этой теории следует и модель так называемых “черных дыр”, т.е. таких участков Вселенной, где теряет смысл само пространство, где силы гравитации возрастают настолько, что ни один элемент, включая и фотоны, не может выйти из сферы действия такого образования. Согласно существующим представлениям, внутри “черных дыр” не должны действовать знакомые нам законы природы. Плотность вещества внутри этих образований практически равна бесконечности; время там остановилось. Но мы ни на миг не можем предположить, что в “черных дырах” вообще не действуют хоть какие-то законы. Отсюда следует вопрос, какие законы природы действуют в “черных дырах”, если привычные законы оказались “недействительными”.

Следовательно, из приведенных соображений видно, что модель Ньютона и модель Эйнштейна совершенно не совпадают. Они никак не могут рассматриваться как взаимное дополнение одна другой. Семантика этих моделей существенно и принципиально отличается. Если говорить по существу, то модель гравитации Ньютона никак не соприкасается с теорией Эйнштейна: это два разных взгляда на мир.

Однако теория гравитации Эйнштейна создает гораздо больше новых вопросов, чем это можно проследить при использовании модели Ньютона. Следует только заметить, что теория тяготения Ньютона не объясняет гравитацию, но констатирует определенную функцию ее влияния. Эйнштейн сказал, что он объяснил “происхождение” этого свойства, но от этого все еще больше запуталось.

Парадокс общей теории относительности заключается в том, что, будучи сформулированной на ошибочных положениях, она предсказала факты, имеющие место в Природе. Пользуясь своей моделью, Эйнштейн предсказал явления, которые затем были обнаружены экспериментально. И это совпадение было признано как символ торжества общей теории относительности.

Некорректность модели гравитации Эйнштейна становится очевидной, когда мы принимаем во внимание постоянное и безостановочное вращение небесных образований. Если бы общая теория относительности давала объяснение причин вращения всех космических образований – от отдельных планет и звезд до галактик, то в этом случае эта теория приобрела бы признаки закона Природы. Этого нет.

Если бы из общей теории относительности как следствие вытекала необходимость нахождения в плоскости единой (в некотором смысле – общей) эклиптики планет каждой из звезд любой галактики, а также звездных систем каждой из галактик, то тогда по совокупности этих признаков общую теорию относительности следовало бы назвать не теорией, а законом Природы.

Но ни того, ни другого общая теория относительности не описывает и не может дать хоть какое-то объяснение этому явлению. Поэтому ее никак нельзя признать корректной и вообще нельзя назвать теорией, а то, что она “предсказала” некоторые явления, следует считать всего лишь счастливым совпадением.

Проведем мысленный эксперимент. Для этого поднимемся над плоскостью эклиптики нашей Галактики настолько высоко, чтобы Галактика была видна для нас как малая монета. Положим также, что разрешающая способность нашего зрения возросла настолько, что мы будем в состоянии разглядеть на сотни миллиардов световых лет свое окружение – бесчисленное количество галактических образований. Положим также, что мы оказываемся в состоянии наблюдать за этим окружением в течение, например, 5 – 10 миллиардов лет и более того.

Что же мы увидим?

Не только наша Галактика, но и все остальные, что окажутся в поле нашего зрения, будут вращаться с примерно одинаковой скоростью относительно собственных центров вращения, никак не связанных между собой. Поскольку во всем необозримом пространстве Вселенной можно обнаружить только вращательное движение, это означает, что такое движение вечное, т.е. не прекращающееся и не возникающее вновь. Но сколько бы мы ни наблюдали, мы не заметили бы хоть какое-либо вращения совокупности галактик относительно некоторого общего центра вращения. Если бы такой центр существовал, то это означало бы определенную ограниченность пространства Вселенной. Но такого центра по всем наблюдениям не обнаруживается, что говорит о бесконечности Вселенной. Мы увидим также, что все галактики рассредоточены в Космосе примерно равномерно. Равномерность распределения вещества во Вселенной обнаружена учеными уже давно и получила название космологического принципа.

Наконец, в результате наших продолжительных наблюдений стало бы понятно, что галактики существуют (рождаются, развиваются и умирают) независимо друг от друга. Это также дало бы нам аргумент в защиту вечности существования бесконечной и безграничной Вселенной.

Мы нигде не обнаружили бы также в пространствах Вселенной каких-либо анти-галактик или чего-то подобного. Наличие таких образований рано или поздно приводило бы к нарушению космологического принципа хоть в какой-то малой области Вселенной. Но анти-галактикам в безбрежном Космосе просто некуда деться, поскольку повсюду имеется хоть какое-то количество обычного вещества, которое сразу же вступило бы в определенную реакцию с антивеществом.

Между тем, наличие антиматерии предписывается логикой общей теории относительности. Поэтому возвратимся к общей теории относительности и заметим, что если и был когда-то Большой взрыв, то в этом случае могла родиться только одна какая-нибудь отдельная галактика, но не Вселенная. При этом механизм рождения отдельной галактики был и будет совсем иным, чем это предписывается общей теорией относительности. Именно вследствие определенной независимости каждой из галактик от остальных такой процесс должен был привести к рождению только одной галактики, а другие при этом как были до этого, так и остались бы после этого. Не видеть функциональную независимость галактик друг от друга – это значит сознательно вводить себя в заблуждение.

Следовательно, общая теория относительности, оперируя массами и пространством, взаимно влияющими согласно этой теории друг на друга, не способна не только корректно, но и вообще никак не может ответить на принципиальные и фундаментальные вопросы об эволюции Вселенной.

Теперь следует рассмотреть некоторые парадоксы гравитации, которые, несомненно, наблюдались учеными, но не признавались существенными и/или действующими.

Сформулированный Ньютоном закон всемирного тяготения звучит так.

“Между всякими двумя материальными точками действуют силы взаимного притяжения, прямопропорциональные их массам и обратнопропорциональные квадрату расстояния между ними. Эти силы направлены вдоль линии, соединяющей точки. Если массы точек m1 и m2, а расстояние между ними r, то действующая на каждую из точек сила определяется соотношением

Коэффициент пропорциональности γ называют гравитационной постоянной” (И. М. Дубровский, Б. В. Егоров, К. П. Рябошапка “Справочник по физике”, АН Украинской ССР, Институт металлофизики, Киев, “Наукова думка”, 1986 г.).

На данном этапе я не буду рассматривать природу гравитационного взаимодействия. Это будет сделано позже. Пока нам необходимо выяснить лишь некоторые парадоксы гравитационного взаимодействия, на которые по каким-то причинам никто не обращал внимания.

Рассмотрим две массивные точки с массами m1 и m2. Удаление этих точек друг от друга составляет r. На рисунке 3.3 приведены разные возможные варианты взаимодействия этих материальных точек. Сила тяготения направлена вдоль линии, соединяющей эти точки. Мы можем предположить, следуя по приведенному определению, что сила тяготения может действовать и вдоль направления r′ или вдоль направления r′′. Однако эмпирически известно, что гравитационное притяжение действует только по линии кратчайшего расстояния между точками m1 и m2 при использовании геометрии Евклида. Вдоль других возможных линий (r′′, r′′) такое взаимодействие отсутствует.

Земное тяготение действует так, что можно предположить почти фантастическое проявление сил гравитации. Например, если сугубо условно мы обозначим силы тяготения как некоторые силовые линии, которыми привычно изображают линии полевых образований, то обнаружим, что линии этого поля тяготения воздействуют только на те тела и предметы, которые оказались на непосредственном пути этих линий (рисунок 3.4).

Можно привести пример, когда это явление исследовалось вблизи самых высоких гор на Земле – вблизи Гималаев, никакого отклонения вектора силы тяжести от вертикали эти массивные горы не вызывали. Это подсказывает нам, что гравитационное взаимодействие не является полевой структурой. Рисунок 3.4 иллюстрирует сказанное. На рисунке обозначена определенная однородность этого гипотетического силового поля тяготения (впоследствии мы увидим, что гравитация вовсе и не полевое образование).

Итак, что все это может означать? И правильный ответ может быть только таким: закон всемирного тяготения действует и проявляется не совсем так, как его описал Ньютон, но и совершенно не так, как это объяснял Эйнштейн.

По виду (типу) гравитационного взаимодействия мы должны, по-видимому, выделить два типа тел, сила гравитации которых качественно отличается.

Активные гравитационные взаимодействия можно обнаружить и описать у небесных тел, которые вращаются и обладают активной и мощной магнитосферой.

Малоактивные гравитационные взаимодействия можно обнаружить у невращающихся и полностью остывших небесных тел, не имеющих собственного магнитного поля (кометы, малые астероиды), а также все предметы и тела, находящиеся на поверхности Земли. Подобный тип гравитационного взаимодействия обозначен подобным образом потому, что силы гравитационного взаимодействия проявляются (могут быть обнаружены) только тогда, когда тела сближаются до молекулярного расстояния. Например, это явление можно наблюдать при использовании измерительных эталонов в виде полированных стальных плиток (плитки Иогансона), которые “слипаются” друг с другом при прикладывании одной плитки к другой. Этим же объясняется так называемый эффект Казимира.

Вследствие этого мы, по-видимому, обязаны выделить три разных типа гравитационного взаимодействия.

К первому типу следует отнести такую пару гравитационного взаимодействия, когда каждое из участвующих в гравитационном взаимодействии тел обладает активной формой гравитационного взаимодействия. К этому типу относятся звезды и планеты, входящие в системы этих звезд, а также взаимодействующие между собой звезды и звездные системы. Для нас ярким представителем такого взаимодействия является Солнце и любая планета Солнечной системы.

Ко второму типу следует отнести такую пару, когда активной формой гравитационного воздействия обладает только одно из тел, участвующих в гравитационном взаимодействии. Например, солнце и кометы, солнце и малые астероиды, а также Земля и любые тела на поверхности Земли.

К третьему типу следует отнести такую пару гравитационно-взаимодействующих тел, каждое из которых обладает только малоактивной формой проявления гравитационного взаимодействия, заметной на микрорасстояниях. Это привычные для нас тела из нашего окружения, любые предметы технического и бытового применения, объекты и тела окружающей природы. В этом случае гравитационное взаимодействие практически незаметно.

Практика жизни нас постоянно убеждает именно в этом: гравитацию Земли мы постоянно ощущаем на собственных организмах, о действии гравитации со стороны Солнца мы можем догадываться, но уловить существование гравитации окружающих тел любой массы нам не удастся. Мы как-то не обращаем внимание на то, что падающая (свободная) пылинка в своем падении стремится к центру земли, но не прилипает навечно к склону массивной горы. По этим причинам закон тяготения Ньютона можно было бы поставить под сомнение в части его всеобщности. Мы далеко не всегда внимательно относимся к явлениям, сопровождающим нашу жизнь. Непонимание, в данном случае, явления гравитации возникает потому, что до сих пор природа самого явления оставалась совершенно неизученной. По этой причине и само проявление гравитации рассматривается как нечто данное, неизменяемое.

Итак, здесь выделены три разных типа гравитационного взаимодействия, которые качественно отличаются друг от друга.

Солнце активно притягивает Землю, но и Земля активно притягивает Солнце. Это первый тип гравитационного взаимодействия. Это взаимодействие не проходит бесследно ни для Солнца, ни для Земли, что мы в дальнейшем выясним.

Солнце активно притягивает комету, но гравитационное воздействие кометы на Солнце мало и им можно пренебречь. Это второй тип гравитационного взаимодействия.

Гравитационное воздействие малого астероида, не имеющего своего магнитного поля и полностью остывшего, настолько мало, что другой подобный астероид практически не подвергается гравитационному воздействию со стороны первого. Таким же типом гравитационного взаимодействия обладают любые тела на поверхности Земли. Это третий тип гравитационного взаимодействия, которое в эксперименте обнаруживается только на сверхмалых расстояниях.

Принципиальное различие трех типов гравитационного взаимодействия позволяет предположить природу гравитации. На данном этапе лишь скажу, что именно выявляемое различие действия гравитации позволяет предположить механизм ее действия. Мы можем представить действие гравитации как воздействие некоторого потока, возникающего из “ниоткуда” и “текущего” к определенному центру формирования гравитации. В этом центре указанный поток сходится в точку и уходит в “никуда”. Такой эффект присутствует в природных образованиях (планеты, звезды, галактики).

Такой процесс формирования гравитации несколько отличается от процесса формирования искусственной гравитации в некоторых устройствах, которые мы обсудим далее. Однако в том и другом случае объяснить наличие и действие такого потока можно лишь при условии понимания некоторых свойств физического вакуума. Во всяком случае, практические результаты создания приборов формирования искусственной гравитации, о которых мы будем далее говорить, указывают именно на описанные формы гравитационного взаимодействия. Более того, в созданных установках формирования искусственной гравитации собственно гравитация возникала вовсе не от действия массы установки, которая была слишком мала для проявления чрезвычайно больших эффектов, которые могли быть не только замечены, но и измерены. Кроме того, поскольку масса тела не вызывает существенного гравитационного воздействия на другие тела, третий тип гравитационного взаимодействия до сих пор если и был замечен, оставался всегда неверно интерпретированным (эффект Казимира).

Отсюда следует, что закон гравитации в записи Ньютона, по-видимому, описывает лишь первый или второй (что вернее) тип гравитационного взаимодействия. Для других типов гравитационного взаимодействия необходимо искать другие формульные записи. Эти записи должны отражать для каждого типа гравитационного взаимодействия уровень активности источника гравитации, которая обуславливается совершенно иными факторами и лишь в последнюю очередь значениями масс, как количественными характеристиками содержания вещества.

Теория гравитации Эйнштейна ничего не описывает…