ВВЕДЕНИЕ

 

 

Условием объединения различных направлений физики является обновление ее фундамента, изменение принятых и привычных понятий в физике, математике и философии. Из совместного рассмотрения этих трех наук должна вытекать возможность –

• написания основных законов природы в единой форме;

·        использования универсальной системы единиц.

Выполнение перечисленных требований в начале нашего рассмотрения допускает возможность выразить некоторые физические закономерности и их математическое описание через размерности физических величин и их принятую мерность. Ограничение значений мерности физического пространства в существующих теориях усложняет его описание, хотя в понятии размерности уже заложены законы связей их с другими физическими величинами, и на этой основе можно предполагать существование других простых значений мерности для физических величин более трех, как результат продолжения мерного счета (табл. 1).

Таблица 1.

Простейшие мерности для физических величин

 

Что это означает? Например, возьмем три числа – 10, 100, 1000. Их можно представить как 10¹, 10², 10³. 10 – это основание системы счисления, 1, 2, 3 – степени, над которыми можно производить арифметические действия. Вопрос, в каком пространстве? Ответ, в логарифмическом, по основанию 10. И, чтобы найти мерности других физических величин, сначала надо найти основание логарифмического физического пространства.

Размерности определяются выбранной системой единиц физических величин. По принципу создания систем единиц их можно подразделить на эталонные и естественные. Главным стимулом при создании систем эталонных единиц является фактор практической потребности, или наибольшей повторяемости при составлении физических уравнений, и фактор точности воспроизведения. Такими системами являются: СИ, СГС, СГСЭ, СГСМ.

Естественная Система Единиц (ЕСЕ) является дальнейшим развитием эталонных единиц. Получение единиц ЕСЕ происходит в первую очередь из взаимосвязи фундаментальных констант, на основе метода размерностей. Этот метод заключается в составлении уравнения для показателей степени размерностей физических величин, входящих в состав формулы исследуемого закона, и обеспечивает тем самым, еще до теоретического обоснования, составление формул с точностью до безразмерного коэффициента. Например, составление уравнений для степеней размерностей взаимных отношений физических констант с, G, h и k дает в итоге значения единиц, предложенные М. Планком. Он не показал применимость этих единиц в какой-либо физической теории, его последователи применительно к конкретным направлениям физики разработали более десятка других систем естественных единиц [1]. В развитие идеи М. Планка за основу взята система единиц СГС (1875 г.).

Глубокий анализ взаимосвязей различных физических теорий на основе тех же констант был сделан М. П. Бронштейном (рис. 1).

 

Рис. 1. Схема Бронштейна. Отношение физических теорий друг к другу

 и к космологической теории (пунктиром отмечены теории, не открытые к 1934 г.)

 

 

По Бронштейну [2] следует, что космологическая теория "должна увенчать здание физической теории вообще". В схеме отношений физических теорий трем константам с, G и h отводится особое положение в физике - они в определенном  наборе стоят под названиями физических теорий. Эти константы имеют отношение ко всякому физическому явлению, но если эти константы выборочно приравнивать к единице, то будем иметь частные случаи, или отдельные или совместные теории. Это было отмечено и развито далее А.Л. Зельмановым в виде геометрического обобщения "пространства" физических теорий в "кубе теорий", в вершинах которого находятся константы с, G и h (рис. 2) [3].

Рис. 2. Куб cGh - пространства теоретической физики Зельманова

 

Константы, которые на рис. 1 символизировали теорию, теперь определяют оси пространства теоретической физики, а названия теорий ушли внутрь этого пространства в виде точек, линий, площадей и объемов в следующей последовательности:

 

1. (1, G, 1),    G - теория,      теория тяготения;

2. (c, 1, 1),      c - теория,      релятивистская теория;

3. (1, 1, h),      h - теория,      квантовая теория;

4. (c, G, 1),   cG - теория,      релятивистская теория тяготения;

5. (c, 1, h),     ch - теория,      релятивистская квантовая теория;

6. (1, G, h),   Gh - теория,      теория квантовой гравитации;

7. (c, G, h), cGh - теория,      релятивистская квантовая теория тяготения.

Связующим и переходным от теоретического к геометрическому представлению, описывающему состояния материи, в которых надо искать физические закономерности, является исследование Г.Е. Горелика (рис. 3) [3].

Рис. 3. Результаты Г.Е. Горелика

"Границы области квантовогравитационных явлений (cGh), полученные с помощью ньютоновского закона тяготения и квантового постулата Бора в координатах m, r и ρ, r. Точка­ми отмечена область невозможных значений параметров, G - область ньютоновской теории тяготения, cG - область ОТО, Gh - нерелятивистская квантовогравитационная область".

 

В каком направлении далее должно развиваться геометрическое представление  предложил Б.Н. Иванов [4] в книге “Законы физики”: - «Поскольку математическая форма закона всемирного тяготения … аналогична записи закона Кулона, все полученные результаты автоматически переносятся на движение массивных тел в центральном поле тяготения (Кеплерова задача)» (рис. 4).

 

Рис. 4. Эффективная потенциальная энергия движения заряда в кулоновском поле

 

 

Обзор физических теорий

 

1. G - теория,

ТЕОРИЯ ТЯГОТЕНИЯ

 

Созданию непротиворечивой теории тяготения во многом способствовали труды Галилея (17 в.). Опытным путем он установил математическое соотношение между расстоянием, которое проходит падающее тело, и временем его падения, вывел закон инерции, показал, что для поддержания движения наличие силы не обязательно. О природе тяготения Галилей не имел представле­ния. Кеплер, современник Галилея, склонялся к мысли, что существует некое общее притяжение между телами, благодаря которому удаленные в пространстве тела стремятся двигаться по направлению друг к другу, допускал, что притяжение распространяется в пустоте. Рене Декарт в 1641 году сформулировал закон инерции, известный как первый закон Ньютона.

Эдм Мариотт сформулировал понятие массы, силы инерции, которые были использованы в механике Ньютоном. В 1658 году с помощью созданного им математического анализа Ньютон сумел доказать, что притяжение Земли можно рассматривать так, как если бы вся ее масса была сосредоточена в центре симметрии (рис. 1.1).

Этот факт позволил доказать, что одна и та же сила, обратно пропорциональная квадрату расстояния от источника притяжения, управляет и движением Луны на орбите, и падением тел на поверхности Земли. Таким образом, было установлено, что сила тяготения пропорциональна массам взаимодействующих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними

(1.1)                                F = GmM / R² .

Закон

(1.2)                                F = am

отражает наличие у масс свойств инерции, которые являются следствием воздействия на них абсолютного пространства. Инерциальная система отсчета, по Ньютону, находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения по отношению к абсолютному пространству.

Рис. 1.1. Взаимное расположение двух тел

 

Из формул (1.1) и (1.2) следует, что масса покоя является мерой инертности тел и обладает свойствами тяготения. В чем причина этих свойств теория ответа не дает. В ньютоновской концепции тяготения притяжение считается силой прямого взаимодействия между массами, разделенными пространством, действующей мгновенно. Природа силы тяготения для Ньютона осталась загадочной. В своем труде "Математические начала натуральной философии", изданной в 1687 году, им дано изложение учения о всемирном тяготении и показано, что траектории тел, движущихся под влиянием центральных сил, описываются коническими сечениями.

К концу 18 века небесная механика - наука, основанная на законах движения и тяготения Ньютона, разрешила множество трудных задач о движении тел в Солнечной системе, а к концу первой половины 19 века было установлено, что закон всемирного тяготения Ньютона выполняется повсеместно в наблюдаемой области Вселенной.

 

2. с - теория,

РЕЛЯТИВИСТСКАЯ ТЕОРИЯ

(СТО)

 

В шестидесятых годах 19 века Максвелл на основе опытных данных Фарадея создал теорию электромагнетизма, в которой установил органическую взаимосвязь электричества и магнетизма, ввел понятие поля. Из его теории следовало, что движение заряженной частицы определяется напряженностью поля в данной точке пространства и порождает электромагнитные волны, скорость  распространения которых в вакууме зависит от свойств среды

(2.1)                с = (ε_ο· μ_ο)^-1/2.

В качестве среды для этих волн Максвелл избрал эфир, неподвижность которого отождествлял с абсолютным пространством.

Выполнение принципа относительности для электромагнитных процессов оказалось несовместимым с классическим представлением о пространстве и времени. Это потребовало их пересмотра и в дальнейшем привело Эйнштейна в 1905 году к созданию специальной теории относительности, которая основывалась на двух положениях:

1)    все инерциальные системы отсчета эквивалентны друг другу в отношении постановки в них любых физических экспериментов (отбросив тем самым как не нужную идею о неподвижном эфире ньютоновского абсолютного пространства);

2)   постоянство скорости света во всех инерциальных системах отсчета.

Эйнштейн видоизменил уравнения механики Ньютона таким образом, что вместе с уравнениями Максвелла и скоростью света они оказались инвариантными по отношению к преобразованию Лоренца. Из СТО, при скорости объектов υ стремящейся к скорости света с, следуют зависимости [5]:

- зависимость приращения массы от скорости

(2.2)                ∆m = m_o - (l - υ²/c²)^-1/2;

- сокращение длины

(2.3)                ∆l_{движения} = l_покоя · (1- υ²/с²)^1/2;

- замедление времени

(2.4)                ∆t _{движения} = t_покоя · (1 - υ²/с²)^1/2;

- эквивалентность массы и энергии

(2.5)                ∆E = E _покоя – E _{движения} = E _покоя · (1 - υ²/c²);

при υ = 0

(2.6)                Е_{движения} = mс²

- "скорость тела относительно инерциальной системы не может превышать скорости света в вакууме".

 

3.      h - теория,

КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ

 

Вначале 20 века выяснилось, что классическая механика Ньютона имеет ограниченную область применения. При скоростях, сравнимых со скоростью света, ее заменила релятивистская механика, построенная на основе СТО Эйнштейна.

В 1900 году М. Планк предположил, что свет испускается определенными порциями энергии - квантами. Величина энергии ε такого кванта (фотона) зависит от частоты ν и равна

(3.1)                ε =  hν = hc / λ .

На этой основе в 1905 году была создана теория фотоэффекта, а в 1922 году экспериментально показано, что рассеяние света электронами происходит по законам упругого столкновения двух частиц - фотона и электрона. При этом фотону следует приписать наряду с энергией ε и имп ульс p

(3.2)                p = h / λ = hν / с ,

где λ = c/ν - длина световой волны.

В этом проявляется дуализм частицы-волны, на основе которого Луи де Бройль выдвинул гипотезу о всеобщности корпускулярно-волнового дуализма. По этой гипотезе не только фотоны, но и все частицы обладают волновыми свойствами, что позднее подтвердилось экспериментально. В 1926 году Э. Шредингер предложил уравнение, описывающее поведение таких волн во внешних силовых полях. По второму направлению в квантовой теории было объяснено излучение или поглощение волн веществом - квантами энергии, что способствовало разработке теории твердых тел.

В 1913 году Н. Бор применил идею квантования энергии к теории строения атома водорода, в котором излучение электроном световых волн происходит лишь при переходе его с одной орбиты на другую

(3.3)                hν =  ε_i - ε_k.

Так возникает линейчатый спектр. Но теория Бора не могла объяснить движение электронов в сложных атомах. В 1927 году В. Гейзенберг сформулировал соотношение неопределенностей, освещающее физический смысл уравнений квантовой теории. Квантовая теория разрешила проблему строения атома, но в то же время электромагнитное поле в ней описывалось уравнениями Максвелла, то есть как классическое непрерывное поле. Для описания процессов излучения, взаимного превращения частиц потребовалось дальнейшее развитие квантовой теории.

 

4. cG - теория,

РЕЛЯТИВИСТСКАЯ ТЕОРИЯ ТЯГОТЕНИЯ

 (ОТО)

 

В Общей Теории Относительности рассматриваются методы определения положения объектов в пространстве и измерения времени, позволяющие судить о месте и времени каждого отдельного события. Современные теории тяготения опираются на основные принципы ОТО и, в первую очередь, исходят из равенства тяжелой и инертной массы, характера поведения света в объектах типа "черная дыра". Первоначальное понятие черной дыры, высказывалось еще в 18 веке Митчеллом, затем Лапласом, а это название предложил в 1968 г. Дж. А. Уиллер, определение же было введено после открытия радиуса черной дыры Шварцшильдом.

В ОТО (1905 г.) было дано старое определение, которое и осталось до сих пор, что это такой объект, в окрестностях которого движение квантов происходит по геодезической искривленного пространства-времени. Выражение для радиуса черной дыры R_g в рамках ОТО было добавлено в 1916 году Шварцшильдом и имело бескомпромиссное содержание: "Свет из поля тяготения такого объекта выйти не может" и два ограничения: первое содержится в слове "свет" - значит все кванты любой длины волны; второе содержится в слове "не может" [6]

(4.1)                R_g = 2GM / c².

cG - теория официально ввела в физику объекты типа "черная дыра" и рассматривает эффекты, возникающие при приближении к ее поверхности тел, частиц и квантов поля.

 

5. ch - теория,

РЕЛЯТИВИСТСКАЯ КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ

 

ch - теория в современном развитии идет по пути углубления внутрь микромира в противоположность cG - теории, развивающейся наружу, в макромир.

Для своего развития теория применяет сложный абстрактновероятностный математический аппарат.

 

6. Gh - теория,

КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ТЯГОТЕНИЯ

 

В механике подразделение потенциальной энергии на внутреннюю и внешнюю, ее соотнесение к самой себе и к окружающей энергии, до сих пор не имеет четкого определения. Обычно ограничиваются лишь общим выражением в виде закона сохранения механической энергии в изолированной системе, в системе отсчета этого же тела. Но в то же время широко применяется система отсчета вне данного тела, например, в поле тяготения.

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ ТЕЛА ВО ВНУТРЕННЕЙ СИСТЕМЕ ОТСЧЕТА. Одним из фундаментальных является закон сохранения энергии: "Полная энергия замкнутой системы, которая не отдает своей энергии и не получает энергию извне, остается неизменной". Этот же закон, рассматриваемый в механике, имеет следующее определение: "В замкнутой механической системе сумма механических видов энергии (потенциальной и кинетической энергии, включая энергию вращательного движения) остается неизменной [7]

(6.1)                W_пот + W_кин  = W_полн = const ".

Формула (6.1) только интерпретируется как закон сохранения энергии, так как каждая его составляющая вычисляется заранее (при конкретных условиях опыта) самостоятельно, а затем их сумма объявляется величиной постоянной и равной полной энергии системы. При таком подходе исключается случай, когда одна из составляющих полной энергии может оказаться больше или меньше константы. Это происходит из-за того, что именно величина константы определяет полную энергию изолированного объекта в его собственной системе отсчета.

ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ПОЛНОЙ ЭНЕРГИИ. Притяжение двух материальных точек с массами m и М, находящихся на расстоянии R друг от друга, согласно закону всемирного тяготения Ньютона, выражается формулой (1.1).

Выражение

(6.2)                GM / R = φ_тяг

представляет собой поверхность равного потенциала поля тяготения объекта М на расстояние R от его центра. С учетом (6.2) формула (1.1) будет иметь вид  F_тяг = φ_тягm / R. В свою очередь, величина потенциала φ_тяг на поверхности сферы радиуса R определяет ускорение свободного падения g_R (индекс радиуса R при g означает его величину только при данном радиусе),

(6.3)                g_R = φ_тяг / R,

что позволяет перейти от силы тяготения F_тяг   к весу Р материальной точки m,

находящейся на сфере радиуса R

(6.4)                F_тяг  = Р = mg_R ,

и потенциальной энергии  

(6.5)                W_пот = mg_RR = PR.

Таким образом, потенциальная энергия тела массы m равна произведению его веса Р на радиус сферы R, на которой оно находится.

КИНЕТИЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ПОЛНОЙ ЭНЕРГИИ. Рассмотрим классический пример, связанный с движением груза m на подвеске, то есть физический маятник (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Физический маятник

В точке В без движения груз m обладает потенциальной энергией, равной его весу. При отклонении груза в точку А потенциальная энергия его увеличится пропорционально высоте подъема h и, будучи отпущенным, груз начинает колебаться между точками А и С. В этом случае разность потенциальных энергий между точками А и В (В и С) будет преобразовываться в кинетическую энергию, достигающую своего максимума в точке В.

В преобразовании потенциальной энергии в кинетическую на высоте H-h₀ учитывается только доля mg_Rh от всей потенциальной энергии груза, а если представить, что высота Н стала равной нулю, то у маятника в точке В уже вся потенциальная энергия стала бы переходить в кинетическую. А это означает, что груз на одно мгновение в точке В как бы находился в невесомости. Далее отметим, что груз m от точки А до точки В движется равноускоренно, а от точки В до точки С - равнозамедленно, то есть в точке В имеем смену знака в функции для ускорения. Или в точке В мгновенное значение ускорения равно нулю, а это означает, что в это мгновение скорость в точке В есть величина постоянная.

Задаваясь основным векторным уравнением динамики mā=F, будем иметь d(mv)/dt=F. Поскольку m постоянно, то после умножения на dt, получим d(mv)=Fdt, дающее дифференциальную форму записи теоремы об изменении импульса.

Для перехода к рассмотрению кинетической энергии умножим скалярно обе части основного уравнения динамики на вектор бесконечно малого перемещения точки, получим [8]   m(dv/dt)dr = F·dr.

После простого тождественного преобразования левой части полученного равенства имеем  mdv(dr/dt) = mv·dv, из которого получим mv·dv = F·dr. По условию, что в точке В скорость v постоянна, будем иметь mv² = F·r, или выражение кинетической энергии для случая постоянной скорости

(6.6)                W_кин = mv².

Если же рассматривать скорость как величину переменную, то будем иметь d(mv²/2)=Fdr или выражение для кинетической энергии при переменной скорости движения

(6.7)                W_кин  = mv² / 2

Далее рассмотрим случай, когда подвеской физического маятника является само поле тяготения Земли. Это будет в том случае, когда тело движется по круговой траектории радиуса R с постоянной первой космической скоростью v_1к. При этом центробежная сила F_цс (называемая также силой инерции) уравновешивает центростремительную силу, то есть вес или mа_цс = mGM / R² или, с учетом зависимости для центростремительного ускорения          а_цс = v² / R, получим

(6.8)                Mv_1к² / R = GmM / R².

Сократив одинаковые физические величины в правой и левой частях равенства (6.8), будем иметь

(6.9)                v_1k² = GM / R

или потенциал тяготения

(6.10)              φ_тяг = v_1к² .

 

-------------------начало новой интерпретации ---------------

 

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ ВО ВНЕШНЕЙ СИСТЕМЕ ОТСЧЕТА. Рассмотрим еще раз, но уже с несколько иных позиций, энергию пробного тела m, находящегося на сфере радиуса R в системе отсчета тела М, создающего поле тяготения. То есть перейдем к новой системе координат, центр которой находится уже не в пробном теле, а в центре тела М. В этом случае потенциальную энергию поля тяготения тела можно рассматривать как энергетическую жидкость. В этой среде движутся другие локализованные энергетические объекты, на которые действует сила выталкивания за счет разности энергетической плотности - по аналогии с известным законом Архимеда. Для исследования поведения тел в этой среде необходимо подобрать такое пробное тело, универсальная форма которого позволила бы устанавливать достаточно простые зависимости для случая привнесения в него дополнительной энергии и изменение местоположения его относительно тела М. Примем, что форма пробного тела представляет собой кольцо.

Если допустить, что диаметр кольца совпадает с траекторией, по которой двигалось бы точечное тело с первой космической скоростью, и то, что каждая точка кольца имеет линейную скорость, равную первой космической, то вес кольца будет равен нулю. А если кольцо остановить, то вес каждой его точки станет максимальным, то есть кинетическая энергия любой точки кольца перейдет в потенциальную.

Выходит, что существует вполне определенное условие перераспределения видов энергии на данном потенциале тяготения для совокупности точек кольца в пределах некоторой постоянной величины энергии, которую обозначим П_wφ. Она равна максимальным значениям потенциальной энергии (когда кольцо находится в покое на поверхности сферы радиуса R) или кинетической (когда каждая точка кольца вращается с первой космической скоростью)

(6.11)                            W_пот = mg_RR = П_wφ

или

(6.12)              W_кин = mv_1к² = П_wφ.

А при 0 < v_л < v_1к будем иметь сумму взаимозависимых частей энергии кольца в пределах некоторой конкретной величины

(6.13)              W_пот + W_кин  = П_wφ.

 

Сохранение величины полной энергии кольца на     поверхности  потенциала тяготения - есть закон.

 

ЗАВИСИМОСТЬ СОСТАВЛЯЮЩИХ ОТ МГНОВЕННОЙ ЛИНЕйНОЙ СКОРОСТИ КОЛЬЦА. В уравнении (6.13) энергию П_wφ примем за единицу. Тогда максимальное значение кинетической энергии кольца при его вращении с   первой космической скоростью будет равно единице, а потенциальной нулю. И наобо­рот, потенциальная энергия кольца будет максимальной, равной единице, когда кольцо находится в покое, а кинетическая - равна нулю.

Для определения коэффициента изменения энергии приравняем кинетическую энергию вращения массы покоя к энергии взаимодействия двух масс, массы вращения m_вр и массы Земли, W_вp = W_тяг или приняв, что линейная скорость v_л = 2πfr, получим m_покоя·v_л²=Gm_врМ_Земли / R, откуда определяем массу, наводимую вращением

(6.14)              m_вр = m_пок·v_л²R / GМ_Земли ,

где выражение R / GM_3eмли = 1/v_1k² , подставив которое в (6.14) получим

(6.15)              m_вр = m_пок·v_л² / v_1к²,

из выражения (6.15) имеем изменение массы вращения по квадратичному закону скоростей или

(6.16)              m_вр / m_пок = v_л² / v_1к².

            Теперь рассмотрим соответствующее соотношение энергий - вращения и покоя

(6.17)              W_вр / W_пок = m_врv_л² / m_покv_1к² = v_л⁴ / v_1к⁴,

из выражения (6.17) имеем изменение энергии вращения по закону четвертой степени скоростей, откуд а

(6.18)             W_вр = W_пок·v_л⁴ / v_1к⁴.

Соответствующее изменение коэффициента скорости К_vкин в выражении для кинетической энергии составит величину К_vкин = v_л⁴ / v_1к⁴ откуда

(6.19)              W_кин = mv_lк² - K_vкин .

Соответственно, изменение коэффициента потенциальной энергии выразится равенством К_vпот = 1 - К_vкин, так что

(6.20)              W_пoт = mg_R·R · (l - K_vкин).

Подставляя формулы (6.19) и (6.20) в (6.13), получим выражение для взаимозависимости составляющих полную энергию кольца от его мгновенной линейной скорости  

(6.21)              W_пот · (1- К_vкин ) + W_кин· K_vкин  = П_wφ .

ЗАВИСИМОСТЬ СОСТАВЛЯЮЩИХ ОТ ВЕЛИЧИНЫ РАДИУСА КОЛЬЦА. Рассмотрим теперь случай, когда кольцо радиуса r < R не вращается и находится на поверхности сферы радиуса R. Для обеспечения выполнения равенства (6.13) в этом случае необходимо скомпенсировать составляю­щие полной энергии. При понижении положения кольца относительно сферы с одновременным уменьшением его радиуса до r, коэффициент для потенциальной    составляющей будет равен

(6.22)              K_пот = (R² - r²) / R,

а коэффициент для кинетической составляющей - соответственно будет равен

(6.23)              К_кин = r / R .

Подставив эти отношения в (6.13), получим взаимосвязь для составляющих полную энергию

(6.24)              П_wφ  =  W_noт · K_пот + W_кин · K_rкин ,

или зависимость W_пот· (R² - r²)^1/2 / R. + W_кин · r / R = П_wφ, учитывающую изменение величины радиуса кольца.

ЗАВИСИМОСТЬ ДЛЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ С УЧЕТОМ РАДИУСА КОЛЬ­ЦА И ЕГО МГНОВЕННОЙ ЛИНЕЙНОЙ СКОРОСТИ. В общем случае, с учетом скорости v_л и радиуса кольца r, зависимость для составляющих П_wφ через коэффициенты будет иметь вид

(6.25)              К_vпотК_rпотW_пот + К_vкинК_rкинW_кин = П_wφ.

БЕЗРАЗМЕРНОСТНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ДЛЯ КОЛЬЦА. Сократив в выражении (6.25) правую и левую части на П_wφ = W_пот = W_кин, получим зависимость для кольца при осевом его вращении на сферической поверхности рав­ного потенциала тяготения   

(6.26)              К_vпотК_rпот + К_vкинК_rкин = 1.

Формула (6.26) представляет собой зависимость, составленную из безразмерных коэффициентов таким образом, что изменяются не сами энергетические величины, а именно коэффициенты при них.

СЛЕДСТВИЯ ИЗ ЗАВИСИМОСТИ ДЛЯ ЭНЕРГИИ КОЛЬЦА В ПОЛЕ  ТЯГОТЕНИЯ. Выражение (6.26), раскрывает энергетическую зависимость для кольца в поле тяготения при постоянной массе, радиусе и потенциале. При привнесении дополнительной энергии коэффициенты при потенциальной составляющей уменьшаются, а коэффициенты при кинетической составляющей увеличиваются. В выражении (6.26) это означает уменьшение веса, или появление силы противоположной весу кольца на данном потенциале тяготения с направлением вектора в сторону его меньшего значения.

Для оценки эффекта выталкивания кольца с поверхности Земли рассмотрим случай, когда r_кольца << R_3eмли. Тогда будет учитываться только коэффициент для линейной скорости в потенциальной составляющей, а коэффициентом К_r   можно пренебречь.

Подставив в К_vпот = 1 - v_л⁴/v_1к⁴,  v_л = 2πfr, получим К_vпот = (2πfr)⁴ / v_lк⁴.

 

Пример 1. Рассмотрим снижение веса Р = 175 г гироскопа при радиусе кольца  r  = 1 см, угловой скорости f = 13 тысяч об/с.

Р - Р·(1 - К_vпот) = Р·2⁴·π⁴·13000⁴ / (7.9·10⁵)⁴  = 20 мг.

Рассмотрим другую конструкцию. Два обода радиусом 5 м по 10 тонн на одной подвешенной оси раскручиваются в противоположные стороны. При какой угловой скорости раскрутки ободов произойдет зависание конструкции? Ответ 252 об/с.

 

Пример 2. Рассмотрим опыт Козырева. "К коромыслу рычажных весов подвешивался небольшой гироскоп 90 грамм весом. Раскручивался. Фиксировалось уменьшение веса на 4мг. Затем брали стакан с горячей водой и добавляли в него два кусочка сахара, ставили возле весов. Система весы - гироскоп сразу же реагировала на это действие - стрелка весов продвигалась еще... на два деления. В то время, когда просто стакан с горячей водой никакого действия не оказывал."

То есть, строение сахара содержит инерционную массу, при растворении она выделяется, растекаясь, и увеличивает плотность энергии на местном потенциале тяготения. Обратный эффект формирования твердой фазы вещества при воздействии торсионными полями на расплав рассматривается А.Е. Акимовым и Г.И. Шиповым [10]. Привнесение в него дополнительной энергии инерции уменьшает потенциальную и увеличивает кинетическую составляющую массы, которая уже входит в структуру металла. В создании решетки кристалла уже участвует меньшая тяжелая масса, дополненная векторной инертной массой и "либо произойдет кристаллизация, .. либо возникнут торсионно индуцированные дефекты кристаллической решетки." В идеальном случае возможно создание "кристаллов" почти полностью содержащих инерционную массу, тогда остается только найти «растворитель» для выделения энергии. Другими примерами наличия инерционной массы может быть радиоактивность элементов, виртуальные частицы, искусственные алмазы, термоядерная реакция сильными электрическими токами, шаровая молния, химические реакции с поглощением и выделением тепла и так далее.

В опытах В. П. Мышкина подвижная система из подвешенного слюдяного диска приобретает вращательный момент силы, при том же воздействии, как и у Козырева, что свидетельствует о наличии у векторной массы инерции еще и вращательной составляющей. В итоге имеем эффекты приема, обмена и выделения массы инерции. Отметим, что масса инерции чисто энергетическое понятие и не содержит тяжелой массы как таковой, а ее эквивалент рассчитывается из кинетической энергии. Переносчиками массы инерции являются частицы, кванты и их производные.

 

 

Далее, чтобы перейти к квантованию потенциального поля тяготения, а оно начинается с поверхности черной дыры, где        v_1k = c,        необходимо уточнить определение объекта типа "черная дыра".

 

Перейти на главную страницу