Принцип эквивалентности и инерция

   Вместо эпиграфа, из переписки: - На дворе двадцать первый век, а мы до сих пор, говоря о гравитации, твердим о «силе тяжести»! Что это?! Безумие, сумасшествие?!.


   Берусь говорить о том, о чём сказано и так много, на разные лады. И вроде, даже есть общее мнение среди учёных об этом принципе эквивалентности, что он в расчёт не берётся, как пройденный этап. И всё же… Идею принципа эквивалентности  Альберт Эйнштейн назвал самой счастливой идеей в своей жизни. Суть принципа проста: гравитационная (тяжелая) и инертная  масса  любого тела равны. Эйнштейн  утверждал: «Закон равенства тяжелой и инертной масс можно сформулировать очень наглядно следующим образом: в однородном гравитационном поле все движения происходят точно так же, как в равномерно ускоренной системе координат в отсутствии поля тяготения». Тут сразу надо сделать две важные поправки. Во-первых, в данном случае речь должна идти не о массе, а о весе. Масса – мера инертности тела, величина скалярная, не имеет направления, и является характеристикой тела. Тогда как вес тела – сила, величина векторная; сила, с которой тело «притягивается» к Земле. Во-вторых, гравитационное поле неоднородно, напряженность поля изменяется с удалением от источника гравитационного поля. В сущности, речь идёт о градиенте давлений и плотностей среды вокруг массивного тела. Принцип эквивалентности Эйнштейна начался не с образа двух лифтов: один – покоится в поле тяготения Земли, а второй – движется в космосе вверх с ускорением, причём человек в первом и человек во втором лифте испытывают одинаковое «притяжение», гравитацию. Принцип эквивалентности Эйнштейна начался с образа падающего с высокой крыши человека, падающего с ускорением. Что испытывает при этом человек? То, что он стал невесом, потерял вес (вес, а не массу!). Эйнштейн развил этот образ до образа двух названных лифтов. Тело одной массы имеет вес, но по двум совершенно различным физическим причинам: в одном случае действует на тело тяготение Земли, в другом – давит на тело снизу ускоряющийся вверх лифт. Идея Эйнштейна эквивалентности тяжелого (гравитационного) и инерционного веса тела довольно проста, и этой простотой подкупает, хочется с ней согласиться. Но вот на эту простоту он и «купился», повёлся! Потому что идея сама по себе спекулятивная и антифизичная. Эйнштейн положил принцип эквивалентности в основу своей Общей теории относительности, теории гравитации. Учёный стал рассматривать гравитационное поле массивного тела как геометрическую кривизну пространства-времени. Падающий с высокой крыши с ускорением человек движется по геодезической кривой в изменённом пространстве-времени. Никакие силы на него не действуют, лишь кривизна. «Изюминка» Общей теории относительности (ОТО) – введение равномерно ускоренной системы отсчёта.

   До ОТО Эйнштейн создал Специальную теорию относительности (СТО). Там никаких равномерно ускоренных систем отсчёта нет. Имеются только равномерно и прямолинейно движущиеся инерциальные системы отсчёта (ИСО). И есть постоянство скорости света. Скорость света не зависит от скорости движения источника света. Если рассматривать ИСО и явления, в них происходящие, относительно постоянства скорости света, то течение времени и линейные размеры тел в ИСО оказываются изменчивыми, не постоянными. В мире, где всё в движении, нет абсолютности, всё относительно, релятивно. За основу СТО Эйнштейн взял первый закон Ньютона, закон инерции: тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, пока на него не действует какая-либо сила. Только сила может изменить состояние тела. Но, как оказалось, первый закон Ньютона неверен, и строить  на  нём  фундаментальную физическую теорию нельзя. В реальном физическом мире нет равномерного прямолинейного движения, тем более, не ограниченного во времени. Все движения цикличны, замкнуты, и происходят в силовых полях. Даже покоящееся тело на Земле находится постоянно под действием силы, «силы тяжести». Вот об этой ускоряющей «силе тяжести» и хотелось бы сказать особо. Ведь падающий с ускорением с высокой крыши человек, теряющий при этом свой вес, движется к земле не без причины. Ускоряться тело может только под действием дополнительной силы, по второму закону Ньютона. Отрицая здесь ускоряющую тело силу – мы, по сути, отрицаем закон сохранения энергии. Энергия не может браться из ничего, оттуда, где её нет. Энергия – в самой среде, которая раньше звалась эфиром, теперь зовётся физическим вакуумом. Энергия давления, градиент давлений, разность давлений! Эйнштейн не хотел верить ни в какие силы давления, потому что материальной среды, как таковой, по его суждению, нет и не было. Опыты по её обнаружению не дали результата, эфирного ветра нет. В СТО Эйнштейн отказался от гипотезы эфира. Но вместе с тем, он отказался и от энергии этой среды. Отказаться-то можно, но убрать её из реального физического мира нельзя!          

    В мысленном эксперименте с лифтами без внешней дополнительной энергии ничего ускоряться не будет. Лифт, который ускоряется вверх и создаёт в лифте «силу тяжести», не будет ускоряться без причины, сам по себе. Для ускорения лифта нужна возрастающая энергия, сила давления. Сила давления со стороны пола лифта передаётся на ступни ног человека, и он испытывает то, что испытывает стоящий на земле человек, «силу тяжести». Кто-то должен этот лифт тянуть спереди или толкать сзади, только тогда в лифте возникнет «сила тяжести» тела. Эйнштейн этот вопрос обходит стороной, а по сути – игнорирует вообще закон сохранения энергии. В покоящемся лифте в гравитационном поле Земли «сила тяжести» тела создаётся давлением вакуумной среды сверху. Лифт находится в гравитационном поле, в градиенте давлений и плотностей, где и лифт, и тело в нём под постоянным ускоряющим давлением среды. Имеется поле энергии, от действия которого можно избавиться, спустивших в центр Земли или удаливших очень далеко от Земли, где градиент давлений и плотностей среды равен нулю, невесомость. Эквивалентность гравитационного («тяжелого») веса и инерционного веса обусловлены силой давления, энергией давления. Иначе – никак! Отрицать в данном случае закон сохранения энергии – заведомо идти против природы явления. Повторяю, Эйнштейн повёлся, «купился» на эту красивую эквивалентность, потому что не понимал физики явления свободного падения с ускорением. А как может свободно падать тело в градиенте изменяющегося давления и плотности среды, если давление с приближением к поверхности массивного тела убывает?! Только с ускорением, так как падение давления и плотности среды тождественно дополнительному импульсу. Да, гравитационное поле неоднородно, это градиент давлений и плотностей. Эйнштейн спекулятивно и антифизично ввёл в ОТО равномерно ускоренную систему отсчёта в однородном гравитационном поле, чтобы получить физический результат там, где его быть не может. Хотя учёные много раз проводили эксперименты по установлению принципа эквивалентности, и находили абсолютное тождество гравитационного и инертного веса тела. Но причина-то как раз в давлении, в силе давления, в работе закона сохранения энергии. Все тела, из любого атомарного вещества, выдавливаются («притягиваются») к Земле с одинаковой силой. Опыты Этвеша с крутильными весами чем-то напоминают эксперименты Майкельсона-Морли по обнаружению эфирного ветра. Хотя с самого начала было ясно, что никакого эфирного ветра обнаружено не будет. Так и у Этвеша: шар из меди и шар из платины на крутильных весах не обнаруживают никакого различия, двигаясь вместе с Землёй во вращательном движении; мол, гравитационный и инертный вес равны. Подводя итог, скажу: между уравнением F = ma (второй закон Ньютона) и уравнением F = mg (сила тяжести) нет никакого принципиального различия, уравнения выражают одно и то же физическое действие, разве что в законе Ньютона: сила, ускорение и направление ускорения – произвольны.  Масса m получает ускорение a (g), если приложена сила F. Ускорения a и g здесь тождественны. А сила F – всегда давление, сила давления. Давление может быть моментальным (удар), а может растянутым во времени (нарастающий со временем напор). В этом причина эквивалентности тяжелой (гравитационной) и инертной массы тела.

   Пожалуй, один из самых сложных, запутанных вопросов физики – инерция, природа инерции. Что такое инерция, откуда она берётся? Вот одна из трактовок инерции: «Инерция – это явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел». Остановить разогнанный до большой скорости груженый камнями грузовик очень непросто, инертность его огромна. Однако есть деятели науки, которые вообще отрицают реальность инерции. Мол, это лишь работает закон сохранения энергии там, где есть трение, взаимодействие, и там, где нет трения. Несмотря на парадоксальность подобного утверждения, резон здесь есть. Ведь, по правде говоря, разговор об инерции – это разговор о расходе получаемой или полученной системой энергии движения. Нет в природе абстрактной инерциальной системы отсчёта (ИСО). Есть инерциальная система с трением (ИСТ) и есть инерциальная система без трения (ИБТ). Третьего не дано! Пример ИСТ – все покоящиеся и движущиеся тела на поверхности Земли. Пример ИБТ – сама планета Земля в Солнечной системе, её вращение вокруг своей оси и орбитальное вращение вокруг Солнца. Все покоящиеся и движущиеся тела на поверхности Земли находятся под постоянным действием силы, энергии – гравитационного вакуумного давления, направленного к центру планеты. Гирю в тридцать два кг, стоящую на полу, сдвинуть в сторону не так-то просто. Но если изменить её «трение», иначе, связь с опорой, давление на опору, то картина сильно меняется. Подвесь гирю прочной длинной верёвкой к потолку, и гирю можно сместить в сторону одним пальцем, хотя масса гири ничуть не изменилась. А можно гирю поставить на тележку, или разлить под ней масло. На Земле трением можно пренебречь лишь условно, гипотетически. Можно свести трение к минимуму, но избавиться совсем – невозможно. Трение будет постепенно «пожирать» полученную изначально энергию движения. Именно по этой причине невозможно создание вечного двигателя. Попытка изменить состояние тела (покоя или движения) в условиях       гравитации Земли – всегда сила против силы, иначе не бывает. Чтобы сбросить тело сверху вниз – тело раньше должно быть поднято, затрачена энергия.

   Инерционное вращение планеты вокруг своей оси и инерционное орбитальное движение планеты вокруг светила – движения тела без трения, расхода энергии тут нет. Хотя квантовый физический вакуум – отнюдь не пустота, а среда с давлением и плотностью колоссальной! Циклическое движение тел по эллиптической орбите – это аналог колебания, периодического движения. Но такое вращение тел есть не первичная, изначальная форма динамики, а результат эволюции форм движения во вселенной, к ней ещё надо придти. Исток инерции надо искать в природе частицы протон, в её колебательной динамике дыхания вакуума. В любой колебательной динамике есть момент инерции, момент ускорения, момент торможения, момент остановки. Вот этот момент инерции в колебательной динамике протона в развитие вселенной потом распространяется на иные формы движения материи (вещества). Инерция не возникает из ниоткуда, как чудо. Она – в сохраняющейся энергии протона, в его колебательной и вращательной динамике без трения. Очень трудно изменить состояние сильно раскрученного гироскопа, он очень инерционен. А вращающийся в кольцевом, орбитальном движении протон – тот же гироскоп без трения. Но на Земле нет динамики без трения, и потому все инерционные движения тел (колебательные, вращательные, поступательные) ограничены исчерпанием энергии движения, ограничены во времени. Отрицать существование инерции глупо. Но  формулировка понятия «инерция» для земных условий должна звучать иначе: тело в силовом гравитационном поле сохраняет состояние покоя или продолжает своё движение до полного исчерпания энергии этого движения. Как говорилось, никаких равномерных, прямолинейных, не ограниченных во времени движений тел быть не может! Закон сохранения энергии движения здесь надо восстановить в своих правах! В середине восемнадцатого века Михайло Ломоносов говорил о тяжести тела как заторможенном движении, которое постоянно даёт телу эфирная среда своим давлением, «первичным движением» (по Ломоносову – вечное, неуничтожимое движение). Если убирать из-под тела постоянно опору, то тело будет двигаться к центру Земли. «Первичное движение» давления среды есть причина силы тяжести тела, его гравитационной массы. Сила, с какой среда «выдавливает» тела к центру Земли, не зависит от химического состава тел. До ОТО Эйнштейна и опытов Этвеша было ещё больше полутора сотен лет.