Участник:Oleg555/Классическая теория гравитации (ограниченная)

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Классическая теория гравитации (ограниченная) (далее КТГ) – является альтернативной теорией (на уровне гипотезы) гравитации по отношению к Общей теории относительности и другим теориям гравитации.
«Ограниченная» – так как ограничена расстоянием «снизу» (планетарный масштаб) и «сверху» (дальней окрестностью видимой части галактики), как наиболее наглядным масштабом для её подтверждения. При изложении именно этого масштаба описания гравитации – учтены: интерес научного сообщества к проблемам «темной материи» и к гравитационному линзированию, возможность подтверждения этой теории астрономическими наблюдениями.

Преамбула[править]

Многие помнят строки А.С. Пушкина, в которых выражалась надежда на науки и просвещение:

О, сколько нам открытий чудных
Готовят просвещенья дух
И опыт, сын ошибок трудных,
И гений, парадоксов друг
А.С. Пушкин

Многие надежды поэта сбываются, однако развитие наук и современное их состояние, в частности – в физике, не совсем однозначно, так как присутствует много теорий (гипотез) описывающие одинаковые явления (в частности – тяготение), а должна быть только одна теория для описания явления или группы явлений.
Это состояние можно описать, шуточно перефразируя выше приведенные слова поэта:

О, сколько нам «открытий» чудных
Насочинял наш просвещенный дух,
А опыт, сын ошибок трудных,
Их превращает в прах и пух!
H@lo Nitats


Введение[править]

КТГ основана на идеях, которые сейчас относят к классическим представлениям в физике, разработанных многими учеными и философами прошлого, суть которых заключается в том, что гравитация есть следствие взаимодействия с некой средой, при этом – это взаимодействие есть уменьшение давления вокруг тел, а эта среда имеет свойства твердого тела.
Ключевые моменты этих представлений, на которых основаны дальнейшие рассуждения о гравитации, высказанные разными учеными, приведены ниже.

Для краткости дана ссылка на один источник[1], в котором есть ссылки на первоисточники (приведена страница источника и год публикации идеи).
Рене Декарт, стр.23, идея (1638г) - все пространство заполнено некими мелкими частицами без пустоты, кроме того пространства, которое заполняет простая материя (частицы вещества), а движение – это перемещение частиц среды (Эфира) и частиц вещества в этой среде.
Роберт Гук, стр. 33, идея (1667г) - вводит понятие упругой среды, колебания которой – есть свет.
Леонард Эйлер, стр.126, идея (1761г) – объяснял гравитацию, как увеличение давления среды по мере удаления от тела, что можно трактовать также как уменьшение давления среды по мере приближения к телу.
Огюстен Френель, стр.145, идея (1821 год) – доказал, что свет есть поперечные колебания, а поперечные колебания могут распространяться только в «твердой среде», то есть светоносная среда стала не только упругой, но и «твердой».
Этих воззрений классической физики (наличие упругой светоносной среды) придерживались многие ученые (Анри Пуанкаре, Хендрик Лоренц, Филипп Ленард, Владимир Ф. Миткевич и другие) и после опубликования теорий относительности (СТО и ОТО) А. Эйнштейном.
Основы всей оптики построены на принципе Гюйгенса, который предполагает наличие упругой твердой светоносной среды (только это умалчивают - словесно обходят).

Нет никаких оснований утверждать, что среда, в которой распространяется свет, и среда, «ответственная» за гравитацию, - это разные среды, поэтому - это одна и так же среда.
Под понятием «твердая среда» понимается широкий спектр сред, в которых могут распространяться поперечные колебания (включая: гели, смолы, вязкие жидкости), при этом исключаются кристаллические среды (так как они анизотропны, а наблюдаемое пространство – изотропно), то есть среда является аморфной с "твердыми" свойствами.

Модель КТГ[править]

Тело (создающее вокруг себя меньшее давление, согласно Эйлеру), находящееся в такой среде создает вокруг себя некоторое распределение напряжений в ней. Для анализа этих напряжений и следствий из них создается модель. Эта модель представляет собой шар, состоящей из такой среды (твердой, аморфной), в центре которого имеется полость с меньшим давлением, чем наружное (эта полость заменяет «тяготеющее» тело).

Эта модель (точнее – её аналитическое решение) носит название «задача Ламе» (Габриэль Ламе)[2] для толстой пустотелой сферы (нагруженной разными давлениями). Во многих учебниках по сопротивлению материалов для технических ВУЗов есть описание решения этой задачи.

Рисунок 1

На рисунке 1 представлено решение задачи Ламе для пустотелого шара с бесконечным наружным радиусом (в виде графиков напряжений и формул их определения, приведенных к удобному виду), при этом ось X (расстояние) пересекает левую ось Y (напряжения) в точке больших значений напряжений, поэтому они «обрезаны» осью X при малых расстояниях от центра шара, а правая ось Y (для силы F) имеет логарифмический масштаб. Врезка справа на картинке показывает типичное распределение орбитальных скоростей в галактиках, где B – наблюдаемая орбитальная скорость в галактиках, а пунктирная кривая A – это те скорости, которые получаются на основании наблюдаемых масс, то есть темная материя «нужна», чтобы из кривой А «сделать» кривую В.

В этой модели имеется следующие три области, границы между которыми зависят от напряжений, свойств среды и расстояния от центра шара (значения радиуса условные):
• от бесконечности до 450 – область упругой деформации;
• от 450 до 50 – область пластической деформации (когда превышено некоторое предельное эквивалентное напряжение);
• менее 50 – область упрочнения пластической деформации (когда «вычерпываются» пластические свойства некой структуры среды и происходит «разрушение» более прочных структур среды).

Рисунок 2

Эти три области присутствуют и при растяжении обычных твердых тел, например, твердого не хрупкого стержня, типичная диаграмма которого представлена на рисунке 2[3] . На этом рисунке по оси X отложена величина относительной деформации, а по Y – величина напряжения в процессе растяжения стержня. Этот рисунок и описание к нему приведены только для лучшего понимания читателем модели гравитации, представленной на рисунке 1. При малых напряжениях происходит упругая деформация (подъем кривой с 0), при превышении некоторого напряжения – пластическая деформация (горизонтальная ступенька), дальше идет упрочнение пластической деформации (следующий подъем кривой), а в расчетной модели эти три области следующие: более 450; от 450 до 50; менее 50 соответственно.

Анализ модели КТГ[править]

Если в любую из этих областей поместить «пробное тело» (сферическую полость с меньшим давлением), то на нее будет действовать сила (F), направленная в сторону центра шара, эквивалентная градиенту радиального напряжения.

Особенности этой силы (гравитации) в следующем:
• при радиусе менее 50 – соответствует силе в законе Ньютона для тяготения;
• при радиусе от 50 до 450 – пропорциональна силе центробежного ускорения для тела, поэтому орбитальная скорость (V= const для этой области) не зависит от радиуса (подходит для описания области спиральной галактики, где современным теориям нужна «темная материя»);
• при радиусе более 450 – имеет очень резкий спад (в минус четвертой степени от радиуса), такой высокий градиент напряжения и нахождение далеко от центра хорошо подходят для описания гравитационного линзирования.

В КТГ (в отличие от других теорий):
• ясен физический смысл гравитации – это градиент радиального напряжения в Материи (среды с твердыми свойствами);
• хорошо описывается движение тел в спиральных галактиках в области, где многим другим теориям необходима темная материя (чтобы зависимости закона Ньютона соответствовали наблюдаемым фактам);
• имеется область, «не открытая» в астрономии, соответствующая упругой области модели гравитации, которая предсказывает многие явления (помимо упомянутого гравитационного линзирования), проверка которых астрономическими наблюдениями и расчетами поможет утверждению этой теории.

Подтверждение КТГ[править]

Область действия зависимости гравитации, соответствующая закону Ньютона для тяготения (до 50 в модели), подтверждать нет необходимости – это планетарная область Солнечной системы, которая хорошо знакома.
Область действия зависимости гравитации, в которой орбитальная скорость не зависит от радиуса (от 50 до 450 в модели), тоже не требует подтверждения, то есть эта область сама является подтверждением КТГ, так как соответствует наблюдениям.

Рисунок 3

«Не открытая» область гравитации астрономами (более 450 в модели), в которой реализуется высокий градиент изменения напряжения, который максимальный в абсолютном значении в начале этой области, «визуализируется» при гравитационном линзировании. Одним из таких примеров визуализации является гравитационное линзирование вокруг галактики LRG_3-757 на рисунке 3, которая этой, далеко отстоящей от центра масс, областью преломляет свет другой галактики.

При сравнительном анализе приведенных зависимостей модели с реальными космическими объектами необходимо учитывать, что в реальных условиях не будет четкой границы между областями модели, то есть одна область будет плавно переходить в другую область. Это следует из того, что «чистая» среда имеет различные по величине и энергии разрушения крупные структуры и во всей среде «циркулирует» энергия, которая сглаживает эти границы.

О движении тел в твердой среде[править]

Движение тела в среде с твердыми свойствами не является очевидным представлением, поэтому, в качестве дополнения к КТГ, которая основана на наличии твердой упругой среды, приводятся два варианта возможности такого движения, имеющих известные аналоги в веществе.

Движение тела в среде с твердыми свойствами без потерь можно объяснить «идеальной» добротностью среды, при которой энергия, затрачиваемая на «раздвигание» по ходу движения тела, равна энергии, выделяемой при восстановлении связи за телом. Аналог такого движения – относительное движение тела в сверхтекучей жидкости – в жидком гелии.

Движение тела в среде с твердыми свойствами можно описать и другим способом, имеющим известные аналоги. Этот способ реализуется если считать частицы вещества только формой существования этой среды, то есть любая частица вещества является только одной из устойчивых форм существования этой среды. Это утверждение основано на известных фактах рождения пар частиц (как бы из «ничего») и аннигиляция частиц (как бы исчезающих «бесследно»). Частицу вещества, как устойчивую форму существования среды, можно представить как некоторую анизотропию этой среды в виде ее сложного устойчивого дефекта.
Считая частицы вещества только некоторой анизотропией (формой) этой среды, движение в твердой среде будет представлять собой процесс перемещения только формы в этой среде, при этом сама среда будет оставаться на месте. Аналогом такого движения является движение дефектов в сверх чистом веществе, при котором все структурные элементы вещества остаются на месте, а перемещается только дефект, а при определенных условиях (локальном поглощении энергии) возможно рождение дефектов или их взаимное уничтожение (с выделением заключенной в них энергии).

Заключение[править]

Рассмотренную КТГ можно будет считать частично доказанной после подтверждения астрономами приведенной зависимости градиента напряжения в «не открытой» области гравитации (более 450 в модели), а окончательное подтверждения этой теории – после прямого экспериментального подтверждения среды, на основе которой построена эта теория гравитации.

Выявить среду, в которую «погружены» тела и которая является носителем колебаний, которым является свет, можно экспериментально. Для этого необходимо провести эксперимент, описанный в ссылке.


Источники[править]

  1. ↑ Уиттекер Э. История теории эфира и электричества. – Ижевск: НИЦ РХД, 2001, 512 стр. ISBN 5-93972-070-6 (перевод с английского издания 1953г).
  2. ↑ G. Lame. Lecons sur la Theorie … de l’Elasticite, Paris, 1852.
  3. ↑ В.И. Феодосьев. Сопротивление материалов, ГИФМЛ, Москва, 1963, 540 стр. (стр. 61)

Ссылки[править]

Категория:Гравитация

Источник — http://cyclowiki.org/w/index.php?title=Участник:Oleg555/Классическая_теория_гравитации_(ограниченная)&oldid=1334071