природа гравитации

П Р И Р О Д А    Г Р А В И Т А Ц И И
 Каждый знаком с силой тяжести, неся сумку с продуктами из магазина или с овощами    с огорода. Школьный курс физики знакомит нас с законом всемирного тяготения И. Ньютона (1643 -1727г.) о взаимном притяжении тел. В окружающем нас мире существуют поля тяготе-ния, в которых двигаются все тела. Немецкий физик А. Эйнштейн (1879 – 1955г.) создал общую теорию относительности, которая устанавливает общие свойства областей пространства – времени. Обосновывается существование искривлённых пространственно – временных областей. Скорость света принимается максимально  возможной  для всех излучений и материальных  тел. Используя эти знания, человек бесстрашно освоил космос. Однако причинность возникновения, существования поля тяготения, гравитации до сих пор неизвестна.
    В этой ситуации появление книги Н. Мальцева «Гравитация и феномены её  проявления» (1) вызывает большой интерес любителей физики. В предисловии автор книги пишет: «…я добросовестно и с великим  пристрастиям  изучал все новейшие теории во всех областях науки, особенно в области фундаментальной физики, астрофизики и астрономии» (1, с.7). Такой научный интерес вызывает уважение. Там же в предисловии автор излагает своё предположение : «Как может наука признать мою теорию гравитации, если, опираясь на неё,    я доказываю невероятные для науки понятия о том, что объёмной твердой материи вообще не существует в природе? А весь «объёмный» материальный мир построен из спаренных и одиночных  вращающихся и сжимающихся одномерных нитей, упакованных силой гравитации в трёхмерные структуры окружающего мира» (1, с.8). Такое «сногсшибательное» заявление  должно подогревать интерес к книге, но почему – то начало сеять сомнения. Далее автор пишет: «А когда наука поймёт, что Вселенная есть плановое творение Всевышнего Разума и работает под принуждением внешних алгоритмов, то разрушится вся парадигма фундаментальной  науки, и наука вынуждена будет признать власть Бога Всевышнего» (1, с.10). Автор книги в предисловии сказал всё, и дальше уже можно не читать. Но как современный человек, он чувствует основную проблему человечества.  «Историческое будущее неопределённо и туманно. Как снежный ком нарастают природные катаклизмы, а человеческое сообщество всё глубже погружается в полосу перманентных кризисов, вплоть до готовности развязать самоубийственную мировую термоядерную войну. Всё это указывает не на дефицит ресурсов, а на дефицит духовности и глубочайшую деградацию человеческих душ» (1, с.10). Такое понимание автором современного мира всё же заставляет читателя хотя бы просмотреть предлагаемую книгу.
    Автор книги многократно использует термин сингулярность современной науки синергетики о самоорганизации сложных систем, нагружая его содержанием центра тяжести «всего множества механических объектов Вселенной» (1, с.14). «Сингулярности не являются Богом, они являются рабочими инструментами Бога» (1, с. 31). «И первичные сингулярности, и все сингулярности, которые до сих пор существуют в нашей Вселенной, не принадлежат нашему  трёхмерному миру» (1, с.36). Автор книги подменяет физическую сущность явления мистикой. Этот термин вошёл в науку недавно, в «Новой иллюстрированной энциклопедии», изданной в 2004 году, его нет (ООО «Мир книги», Москва). Дадим пример понимания этого термина по другим источникам. В учебном пособии «История и философия науки» (2) в разделе 7.5 «Физика и синергетика» сказано: «Синергетика – это не новая наука, но новое объединяющее направление в науке (2, с.175). И далее: «Синергетика изучает, каким образом из хаоса возникает порядок, из порядка – хаос …» (2, с.176). « В 1964 г. американские учёные – астрофизик А. Пензиас и радиоастроном К.Уилсон обнаружили однородное изотропное реликтовое излучение, явно свидетельствующее о «горячем начале» Вселенной. Эта модель стала доминирующей, была признана большинством космологов, однако сама эта точка «начала», точка сингулярности рождала множество проблем и споров, как по поводу механизма «Большого взрыва», так и потому, что поведение системы (Вселенной) вблизи её не удавалось описать в рамках известных научных теорий …(2, с.186). Как видно, свойство сингулярности в астрофизике довольно редко обнаруживается.
    При всех успехах современной астрофизики, какого – либо продвижения в теории тяготения, причинности гравитации не замечено. Вероятнее всего потому, что сила тяготения, с одной стороны, присутствует в космическом пространстве всюду. С другой стороны, величина её в каждой точке пространства своя, определяется наибольшим материальным объектом в этом пространстве. Сила тяготения является не начальной, а производной от расположения материальных объектов.
    Возьмём на себя смелость высказать версию причинности силы тяготения вокруг и внутри космических объектов. В 90 –ые годы в журнале «Наука и жизнь» во многих номерах были статьи по астрофизике (например, №8 за 1994г., №7 за 1995г., № 2,3, 5,9 за 1997 г. и др.). Знакомство с этими статьями вызвало интерес автора данных заметок к проблеме гравитации. В результате была написана небольшая статья о природе времени и причинности гравитации. Статья была выслана в соответствующий журнал, но, видимо, не дошла.
   В г. Калининграде ранее издавалась ежемесячная газета для деловых и творческих людей «Гравитон». Газета издавалась в сотрудничестве с белорусским научным обществом. В номерах с августа по декабрь 2000 года в этой газете печатались материалы автора данных заметок по указанной тематике. В настоящее время статья «Природа времени» размещена в «Прозе. ру» на сайте автора (3). Ниже мы излагаем свою версию о природе гравитации, избегая излишней математизации. В алфавите «Прозы.ру» нет математических знаков, а описывать их словами нерационально.
    По нашему представлению природу гравитации надо искать в начальном периоде создания космических объектов. Сейчас мы видим (в обозримой части Вселенной) сформировавшееся состояние и, соответственно, действующие силы. Обратим внимание на то, что тяготением обладают материальные объекты, которые вращаются или которые являются частью вращающихся объектов. Наверное, нигде в природе не найти объектов, которые бы не были в составе какой - либо  большой вращающейся системы. Астероиды, кометы, движущиеся по своим орбитам, являются частью вращающейся солнечной системы и нашей Галактики, закрученной в спираль. Вся небесная природа всегда и везде совершает вращательное движение. Механизм сил тяготения надо искать во вращении.
   Когда рассматривают вращение твёрдых тел, то считают плотность тела одинаковой     во всех его точках. Чем меньше тело, тем это справедливее. При вращении газовых и жидких сред неравномерностью плотности вдоль радиуса – вектора уже пренебрегать нельзя, возни-кают новые физические явления, используемые в технике. Закон всемирного тяготения  И. Ньютона (сила взаимного притяжения двух тел равна произведению масс тел, делённому на квадрат расстояния между ними) условно предполагает, что вся масса объекта сосредоточена в его центре масс. Для вращающихся тел этот центр почти всегда располагается на оси (в центре) вращения. Планеты, звёзды, космические системы, все они вращаются. И центры их масс находятся на оси вращения. Для большинства технических систем в человеческой практике эта условность вполне преемлима и удобна, т.к. упрощает расчёты. Относительно космических объектов такая условность позволила найти количественные величины сил тяготения, но затруднила понимание природы сил тяготения.
   То, что мы видим сегодня, сформировавшиеся планеты и звёздные системы, когда – то представляло распылённое вещество, в котором постепенно начали образовываться центры конденсации вещества, и это обязательно сопровождалось вращательным движением. Только вращающиеся объекты могли быть устойчивы. Невращающеяся объекты неустойчивы и имеют тенденцию к распылению. Происхождением планет и космических объектов занимается наука космология, и в ней эти вопросы достаточно разработаны.
    Многим  знакомо веретено для пряжи ниток из шерсти овец, очень простое, но хитроумное изобретение человека. С помощью веретена скручивается шерсть, получается толстая нитка, которая наматывается на веретено. Готовая пряжа сматывается в клубок. Все эти прозаические операции можно смоделировать, используя математические уравнения спиралей. Спираль – плоская фигура и по отношению к веретену это будет его поперечное сечение, если нитка каждый раз укладывается в одной плоскости. За каждый оборот радиус спирали увеличивается на толщину нити. Все видимые космические системы имеют вид закручивающихся спиралей с расстоянием между витками в миллионы километров.
    Механизм намотки на веретено ясен, но какое это имеет отношение к вращению планет и, тем более, к силам тяготения? Чтобы выявить связь, рассмотрим силы, которые действуют на нить, и динамику вращающего тела в целом с учётом постепенного увеличения  его массы от наматываемой нити. Из теоретической механики известно, что на вращающуюся материальную точку действует сила, которую можно разложить на две: тангенциальную, направленную по касательной в сторону движения, и силу, направленную по нормали к центру кривизны, т.е. к центру вращения. Эти две силы вызывают движение материальной точки по криволинейной траектории. Если точка двигается по окружности, то обе силы равны по величине и направлены в разные стороны. Их называют центростремительной и центробежной силами. Для их вычисления существуют строгие формулы. Разница движения точки по окружности и по спирали заключается в неравенстве центростремительной и центробежной сил.
    Мы попытаемся смоделировать процесс образования тела в космосе путём намотки вещества из окружающего пространства на какой – то вращающийся центр, точку или ось. Для этого используем геометрический объект - спираль, которую образуют наматываемые на вращающийся центр слои из окружающего пространства. Для простоты принимаем, что наматываемые слои одинаковы по толщине, одинаковые по плотности, т. к. имеют одинаковую массу на единицу длины. Нас интересует изменение плотности вещества (или наматываемой по спирали нити) на площади, занимаемой всей спиралью. Для простоты принимаем спираль Архимеда, которая ближе всего отражает механизм намотки тонкого слоя (нить, проволока и др.) на ось. Расстояния вдоль радиуса между спиралями (слоями) постоянны и соизмеримы с толщиной слоя. Площадь, занимаемая плотно намотанными слоями, пропорциональна квадрату радиуса намотки. Длина наматываемой нити имеет свою формулу для расчёта. Все параметры спирали теоретически вполне определимы.
    Если площадь плоской спирали пропорциональна квадрату радиуса намотки, то это значит, что наматываемая масса вещества также увеличивается пропорционально квадрату радиуса. В формулу спирали входит как аргумент угловая скорость вращения центра, отражающая количество оборотов, количество слоёв намотки. Этот временной параметр отражает время жизни вращающегося объекта. С увеличением радиуса намотки линейная скорость очередного наматываемого слоя увеличивается. В реальных технических механизмах это требует уменьшения скорости вращения (намотки), чтобы не порвалась наматываемая нить. В космических масштабах изменение скорости вращения также наблюдается.
    Дальнейшее сопоставление поведения геометрической фигуры спирали с реальными вращающимися объектами в мировом пространстве заканчивается. Во – первых, вращающийся «зародыш», всё тело или его какой – то центр, имеет вполне определённые размеры, на что и наматываются слои вещества из прилегающего пространства. Вращающееся тело «обрастает» по всей поверхности вращения. Во - вторых, плотность тела вращения (масса вещества на единицу объёма) не остаётся одинаковой по длине радиуса вращения. Чем ближе к центру вращения, тем плотнее сжимается его вещество, т.к. при увеличении общей массы тела должны возрастать силы, которые его вращают, или замедляться скорость вращения. В теоретической механике эта закономерность отражается показателем момента инерции, который зависит от массы и радиуса вращения. Чем больше плотность вещества к центру вращения, тем меньше его плотность к поверхности. В – третьих, вращающеяся поверхность тела, крайние спиральные слои теряют плотность осаждаемого вещества за счёт увеличения толщины «намотки». При этом разрыва потоков вещества на поверхности вращения не происходит за счёт насыщенности пространства распылённым веществом. Происходит только уменьшение плотности вещества от центра вращения до самых далёких границ пространства, в котором присутствует вращающееся тело. Градиент изменения плотности вещества от центра вращения до самых дальних границ пространства и является гравитацией, создающей переменные силы тяготения.
     Возникает не менее важный вопрос: откуда берётся первоначальная энергия вращения? На этот вопрос квалифицированного ответа можно ждать от физиков – теоретиков, изучающих строение вещества, его атомной структуры. Мы же можем сказать только следующее. Любой материальный объект находится в поле влияния другого объекта с какими – то физическими, связями, электромагнитными или ядерными силами. Для первоначального движения, вращения всегда найдётся какая – то внешняя сила. От первоначального «толчка» может быть и прямолинейное движение, но до первого «препятствия». Может быть и внутренняя сила, обусловленная атомным строением вещества.
    Эти доводы в кратком изложении позволяют выявить природу сил тяготения во вращающихся системах, результат работы которых известен человеку давно. Непредвзятый читатель обнаружит, что описанный механизм появления сил тяготения, связанный с изменением плотности вещества, не входит в противоречие ни с законом всемирного тяготения, ни с движением планет. Все известные закономерности в космосе описывают результат работы сил тяготения, не затрагивая их происхождение. Если предложенные выводы о природе сил тяготения найдут своё место в науке о природе, то некоторые гипотезы придётся пересмотреть. Возможно, прекратятся поиски квантовой теории гравитации (журнал «Наука и жизнь» №1, 1996г.). Что – то существенное может измениться в теории суперструн («Наука и жизнь» №2,3.1997г.). В теории относительности искривление пространства вблизи тяжёлых тел может получить уточнённую трактовку. Любое материальное тело стремиться занять то место  в пространстве, которое соответствует его плотности. Эйнштейн принял как мировую константу скорость света. К этой константе гравитация непосредственно не привязана, но гравитации изменяет плотность вещества, в котором движется свет. Если принять, что в любом пространстве присутствует вещество, и плотность его меняется, то постоянство скорости света потребует энергетического обоснования.
   Предложенная трактовка природы сил тяготения может дать дополнительный толчок к пониманию тектонических процессов Земли. «Советский энциклопедический словарь» (Изд. «Советская энциклопедия». Москва, 1981, 1600с.) в статье Земля пишет. «…в результате дифференциации вещества Земли, под действием её гравитационного поля, в условиях разогрева земных недр возникли и развились различные по химическому составу, агрегатному состоянию и физическим свойствам оболочки – геосферы: ядро (в центре), мантия, земная кора, гидросфера и атмосфера». Все оболочки геосферы имеют свою плотность вещества. Постоянное упорядочение внутриземной плотности из – за вращения планеты может служить причиной смещения материковых плит, извержений вулканов, землетрясений («Наука и жизнь» №1,1998)
     Краткое изложение природы гравитации, конечно, требует более строгого обоснования в следующих направлениях. Во – первых, необходимо найти точную математическую модель изменения плотности вращающегося тела в распылённой среде с постоянной и переменной угловыми скоростями. Во – вторых, важно выявить реально действующие начальные внутренние силы вращения, возникающие в малом объёме и при увеличении плотности вещества.
     Хотелось бы надеяться, что любознательного читателя заинтересует эта проблематика, и исследования в этом направлении будут продолжены.
1. Мальцев Н. «Гравитация и феномены её проявления. Философия науки и веры». – М.: Алгоритм, 2018. 320с.
2. История и философия науки (Философия науки): Учебное пособие / Е.Ю.Бельская и др. М.: Альфа – М: ИНФРА – М. 2007. – 335с.
3. См. Google, проза.ру, авторы, автор шулепов  виктор – статья «Природа времени»
Шулепов В.Г, январь, 2019г.
г. Калининград, тел. 8-(4012)-91-94-79
E-mail: stellni@yandex.ru