Теория гравитации элементарных частиц

Теория гравитации элементарных частиц.

Физика 20 века, изучая элементарные частицы, установила наличие в них следующих электромагнитных полей:

- постоянного электрического поля,
- постоянного магнитного поля,
- переменного электромагнитного поля.

Единственной элементарной частицей в природе, обладающей только одним переменным электромагнитным полем, является движущийся со скоростью света фотон.

Также физика установила наличие у элементарных частиц еще и гравитационного поля.

Поскольку внутри элементарных частиц имеется переменное электромагнитное поле то оно должно вращаться со средней скоростью, равной скорости света.

Вот мы подошли к полевой теории элементарных частиц, тех самых элементарных частиц, которые создают гравитационные поля Вселенной. Эта теория еще не раз понадобится.

Фундамент теории гравитации элементарных частиц

В фундаменте теории гравитации элементарных частиц лежат:

- Закон всемирного тяготения,
- Классическая электродинамика,
- Формула Эйнштейна,
- Полевая теория элементарных частиц,
- Законы геометрии,
- Закон сохранения энергии и др.

Теория гравитации элементарных частиц не вводит несуществующих в природе частиц и взаимодействий и не управляет законами природы. - В этом заключается сущность научного подхода теории гравитации элементарных частиц.

Гравитационное поле, создаваемое элементарными частицами

Итак, пусть у нас имеется покоящаяся элементарная частица с электромагнитными полями (перечисленными выше) и гравитационным полем. Сказочные поля, придуманные сказочными теориями, оставим их авторам.

Согласно классической электродинамике, для этих электромагнитных полей можно записать уравнения плотности энергии. Дальнейшие выкладки будут вестись в системе СГС, принятой в классической электродинамике и удобной, для понимания физики. Желающие могут перевести уравнения в СИ самостоятельно.

Плотность энергии электрического поля (как постоянного, так и переменного) будет:

(в1)

Аналогично, плотность энергии магнитного поля (как постоянного, так и переменного) будет:

(в2)

Где E - напряженность электрического поля, H - напряженность магнитного поля.

Согласно закону сохранения энергии, обе плотности энергии можно сложить вместе и в итоге получим плотность энергии электромагнитного поля элементарной частицы:

(в3)

Энергия электромагнитного поля элементарной частицы (обозначим ее как W0), согласно интегральному исчислению, определяется:

(в4)

Где определенный интеграл берется по всему пространству, занятому электромагнитным полем элементарной частицы.

Воспользовавшись формулой Эйнштейна, мы, с одной стороны, получим уравнение массы покоя элементарной частицы:

(в5)

а с другой стороны получим плотность массы (“вещества”) элементарной частицы (которая нам потребуется в дальнейшем):

(в6)

или более наглядно, для физики:

(в7)

Вот мы и подобрались к гравитации элементарных частиц и ее источнику.

Согласно закону всемирного тяготения, малая масса (dm) создает вокруг себя (в точке, удаленной от источника гравитации на расстояние r) гравитационное поле напряженностью:

(в8)

Но, согласно физике, величина этой массы определяется как:

(в9)

А плотность ρ мы вычислили ранее, тогда уравнение напряженности гравитационного поля создаваемого элементарной частицей в окружающем пространстве в дифференциальной форме (это форма записи уравнения, а не форма существования поля) запишется:

(в10)

Уравнение напряженности гравитационного поля, создаваемого элементарной частицей, можно записать и в интегральной форме:

(в11) уравнение гравитации Горуновича

Здесь выплыла одна особенность физики. Поскольку сила - это величина векторная, то ее надо интегрировать по правилам сложения векторов в каждой точке. Замена векторной суммы ее скалярным эквивалентом даст ошибку, особенно в ближней зоне. Соображения симметрии не должны подменять собой законы природы.

Эта маленькая, но очень емкая для физики формула отправит в архив истории развития физики не одну сказочную "теорию" гравитации, вызвав гнев их авторов, возомнивших, что их мнение и математические формулы выше законов природы. Вот и управляют законами природы: когда надо - включают, когда не надо - отключают, выдавая это за науку. Вот только природа этому не подчиняется.

Уравнение (в11) можно записать и в более привычной форме, подставив в него (в7)

(в12) - уравнение гравитации

Как видим, полученное уравнение гравитации, поскольку оно является векторным уравнением, отличается от общепринятого (в котором вектор вынесен за знак интеграла), на основании которого была построена ни одна математическая сказка.

Подведем итог. Мы, строго действуя в рамках законов природы, получили уравнения для массы покоя элементарной частицы и создаваемого покоящейся элементарной частицей гравитационного поля, ставшие основой теории гравитации элементарных частиц. - Это и есть действие в рамках НАУКИ. А вымышленные кварки и сказочный бозон Хиггса оказались не у дел.

Поскольку все тела во Вселенной состоят из элементарных частиц, кроме конечно сказочных (темной материи и других представителей математических сказок), выводы из данной теории будут иметь глобальное значение. Разрабатываемая теория не является релятивистской, поскольку внутри элементарных частиц специальная теория относительности (СТО) не работает.

Содержание:

- 1. Гравитационное поле элементарной частицы с квантовым числом L>0 (кроме фотона)
- 2. Гравитационное поле кольцевой области
- 3. Гравитационное поле, создаваемое кольцевой областью свободной покоящейся элементарной частицы за ее пределами
- 4. Компоненты гравитационного поля, создаваемого кольцевой областью свободной покоящейся элементарной частицы за ее пределами
- 5. Гравитационный потенциал поля, создаваемого кольцевой областью свободной покоящейся элементарной частицы за ее пределами
- 6. Природа инерционных свойств элементарных частиц
- 7. Поле гравитационного диполя
  - 7.1. Поле вращающегося гравитационного диполя, гравитационные волны
  - 7.2. Поле осциллирующего гравитационного диполя, его гравитационные волны
- 8. Гравитационные волны создаваемые тепловым движением атомов кристаллической решетки
- 9. Гравитационные волны элементарных частиц
- 10. Гравитационные волны, “черные дыры” и лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)

1. Гравитационное поле элементарной частицы с квантовым числом L>0 (кроме фотона)

Полевая теория элементарных частиц, установив электромагнитное строение элементарных частиц, определила тем самым природу гравитации, как способность энергии электромагнитных полей к притяжению.

Согласно закону всемирного тяготения, классической электродинамике, полевой теории элементарных частиц (сокращенно полевая теория) и формуле Эйнштейна, напряженность гравитационного поля покоящейся элементарной частицы равна:

где G - гравитационная постоянная, E - напряженность электрического поля элементарной частицы (как постоянного, так и переменного), H - напряженность магнитного поля элементарной частицы (как постоянного, так и переменного), c - скорость света, R - расстояние от точки наблюдения до точки интегрирования, n - единичный вектор из точки наблюдения в точку интегрирования.

Из уравнения (1) следует отсутствие антигравитации в природе. Какими не делай E или H, а сумма их квадратов ВСЕГДА будет положительной, за исключением конечно сказочных “теорий”, но физику таковые не интересуют.

Но на практике, воспользоваться уравнением (1) затруднительно, поскольку требуется знать величины E и H в каждой точке пространства. Полевая теория помогает выйти из этого затруднения. Приступим.

Пусть нам предстоит решить задачу нахождения напряженности гравитационного поля, создаваемого покоящейся элементарной частицей. Про элементарную частицу известны: величина массы покоя с набором квантовых чисел и другими характеристиками, местоположение центра, ориентация спина.

Поместим в центр элементарной частицы начало координат, а ось Z направим вдоль вектора спина. Тогда, согласно полевой теории элементарных частиц, кольцевая область вращения переменного электромагнитного поля элементарной частицы будет лежать в плоскости (X,Y), а центр будет совпадать с началом координат. Координата (Z) будет означать высоту расположения искомой точки над плоскостью (или под плоскостью, когда Z меньше нуля). Масса, содержащаяся в переменном электромагнитном поле, будет вращаться по среднему радиусу r0~, определяемому полевой теорией. Поскольку радиус вращения заменен средним, мы можем вместо объемного распределения вещества внутри кольцевой области использовать линейное, избежав, с одной стороны, сложных интегралов, а с другой стороны, значительных потерь точности, при определении напряженности гравитационного поля за пределами кольцевой области.

Итак, пусть у нас имеется тонкая материальная нить, массой m0~ и радиуса r0~, размещенная в плоскости (X,Y) с центром в начале координат (см. рис 1). Остальную часть массы покоя (m0) элементарной частицы (назовем ее m0=) рассмотрим после. В дальней зоне массы сложатся и дадут верный результат, а в ближней зоне это позволит минимизировать отклонение (от реального поля).

Рис. 1 Аппроксимация кольцевой области элементарной частицы

Согласно полевой теории элементарных частиц:

где L - главное квантовое число элементарной частицы в полевой теории, ħ - постоянная Планка, деленная на 2π, k~ - коэффициент, указывающий какая часть полной внутренней энергии покоящейся свободной элементарной частицы, сосредоточена в ее переменном электромагнитном поле.

где m0= - величина массы, заключенная в постоянных полях (электрическом и магнитном) покоящейся свободной элементарной частицы. Для элементарной частицы, входящей в состав атомного ядра, эта величина будет меньше на величину дефекта массы частицы, соответствующей энергии связи ядра.

Линейная плотность вещества (σ) в кольцевой области элементарной частицы:

Определим координаты точки интегрирования кольцевой области элементарной частицы

где ϕ - угол между осью X и вектором из точки начала координат в точку интегрирования (x0,y0,0).

Расстояние от точки (x0,y0,0) до точки (x,y,z) будет:

Масса сегмента кольцевой области, создающего гравитационное поле, будет:

А создаваемая им величина напряженности гравитационного поля в точке (x,y,z):

(10)

Для дальнейшего интегрирования разложим вектор dГ~ на составляющие. Проекция dГ~ на плоскость (X,Y) равна:

(11)

Проекция dГ~ на ось Z:

(12)

Проекция dГ~ на ось X:

(13)

Проекция dГ~ на ось Y:

(14)

Теперь можно провести интегрирование:

(15)

(16)

(17)

Введем еще одно обозначение. Радиус кольцевой области элементарной частицы:

(18)

Отметим, что r - это расстояние от центра кольцевой области до точки, в которой определяется напряженность поля (x,y,z).

Уравнения (15)-(17) справедливы за пределами кольцевой области (когда r >r~), создающей основное (более 90%) гравитационное поле элементарной частицы, ограниченной радиусом r~ (см рис.2). Но остается еще область пространства внутри кольцевой области (когда r < r~), создающей гравитационное поле. Рассмотрим также и эту область пространства.

Итак, ищем напряженность гравитационного поля создаваемого веществом со средней плотностью ρ0~ внутри кольца с радиусом r~. На рис.2 отображено поперечное сечение элементарной частицы (в плоскости (X,Z)), когда плоскость проведена через точку наблюдения. Поскольку кольцевая область элементарной частицы обладает центральной симметрией, а также симметрией по отношению к оси Z, мы можем этим воспользоваться и упростить задачу. Будем решать задачу на примере протонов и нейтронов, поскольку в них сосредоточено более 99% массы вещества.

Рис. 2 Поперечное сечение элементарной частицы, с квантовым числом L=3/2 (протон, нейтрон)

Рис 3. Кольцевая область элементарной частицы, с квантовым числом L=3/2 (протон, нейтрон). Вид сверху, немного уменьшенный.

Согласно второй теореме Паппа - Гульдина, объем геометрической фигуры, образованной вращением круга с радиусом r~ вокруг центра элементарной частицы, будет:

(19)

Отсюда можно определить среднюю плотность (ρ0~), как отношение массы, сосредоточенной в переменном электромагнитном поле элементарной частицы, к занимаемому ей объему:

(20)

Согласно первой теореме Паппа-Гульдина, площадь поверхности вращения равна произведению длины вращающейся линии на длину окружности, радиусом которой служит расстояние от оси до барицентра линии. В нашем случае, для гравитационного поля, создаваемого переменным электромагнитным полем элементарной частицы, длина линии будет равна 2πr~, а длина окружности 2πr0~.

(21)

Теперь можно определить напряженность гравитационного поля, возникающую на поверхности области, занимаемой вращающимся переменным электромагнитным полем, она будет:

(22)

Вектор будет перпендикулярен поверхности и направлен к источнику. Как видим, величина напряженности гравитационного поля, создаваемого переменным электромагнитным полем элементарной частицы на поверхности кольцевой области внутри которой поле вращается, пропорциональна кубу величины массы покоя.

Подставив в (22) известные массу покоя протона, рассчитанный параметр k~ (0.9221), квантовое число L (3/2), и другие, получим величину, приблизительно равную максимальной напряженности гравитационного поля свободного покоящегося протона:

У нейтрона получится немного большая величина: 9.5•10-7 м/сек2, а у покоящегося электрона: 4.8•10-16 м/сек2. Точные значения можно будет определить с помощью формулы (45), они будут отличаться от представленных менее чем на 1 процент. Надеюсь, хорошо виден уровень влияния гравитации на микромир.

Для определения напряженности гравитационного поля внутри кольцевой области элементарной частицы (см. рис. 2), снова воспользуемся теоремами Паппа-Гульдина. Объем геометрической фигуры, образованной вращением круга с радиусом r (меньшим, чем r~) вокруг центра элементарной частицы, будет:

(23)

а ее площадь поверхности:

(24)

Средняя масса, заключенная в объеме V~r будет:

(25)

Откуда, напряженность гравитационного поля, возникающая на поверхности геометрической фигуры, будет:

(26)

где n - единичный вектор, перпендикулярный поверхности геометрической фигуры.

Вектор перпендикулярен поверхности и направлен к источнику. Как видим, при стремлении r к нулю, напряженность гравитационного поля, создаваемого переменным электромагнитным полем элементарной частицы будет стремиться к нулю.

У элементарной частицы имеется еще один источник гравитационного поля: m0= - масса, заключенная в постоянном электрическом и магнитном полях элементарной частицы. Разделим ее на три части:

- m=0 - масса постоянных полей элементарной частицы, заключенная в кольцевой области (вращения переменного электромагнитного поля;
- m=e - масса, заключенная во внешнем постоянном электрическом поле элементарной частицы;
- m=m - масса, заключенная во внешнем постоянном магнитном поле элементарной частицы (как показывают расчеты протона и нейтрона, создающих основные гравитационные поля вещества, для этих частиц m=m > > m=e).

Согласно классической электродинамике и формуле Эйнштейна, m=0 равна:

(27)

где Em - максимальная напряженность постоянного электрического поля элементарной частицы на поверхности кольцевой области. Для постоянного магнитного поля заряженных элементарных частиц можно ввести аналогично Hm и упростить выражение , но для магнитного поля нейтральных элементарных частиц это не получится - там более сложная структура поля.

Для простоты записи уравнений, введем еще один коэффициент:

(28)

где k=0 - коэффициент (величина порядка 0.001), указывающий на часть массы покоя элементарной частицы, сосредоточенную в кольцевой области в постоянном электрическом и постоянном магнитном поле.

Для гравитационного поля, создаваемого этой частью массы постоянного электрического и магнитного поля, мы получим результат, аналогичный (15)-(17),

(29)

(30)

(31)

Аналогично в ближней зоне надо в (26) заменить одно m0~ на m=0:

(32)

Мы можем сложить аналогичные уравнения и получим выражения для части массы покоя

Величины m=e и m=m можно определить, зная в каждой точке пространства величины E и H (для этого придется воспользоваться полевой теорией элементарных частиц).

(33)

(34)

Но для определения оставшейся части гравитационного поля элементарной частицы, этого делать не обязательно. Можно ввести плотность электромагнитного вещества (ρ=) суммы постоянного электрического и магнитного полей:

(35)

Тогда, согласно закону всемирного тяготения, мы получим вектор напряженности гравитационного поля, создаваемого ρ=:

(36)

где (x0,y0,z0) - координаты точки источника, рассматриваемого гравитационного поля, (x,y,z) - координаты точки наблюдения.

Но нам требуются составляющие Г=. Величина проекции Г= на плоскость (X,Y) равна:

(37)

Проекция Г= на ось Z:

(38)

Проекция Г= на ось X:

(39)

Проекция Г= на ось Y:

(40)

Пришло время сложить компоненты векторов напряженности гравитационного поля. Для гравитационного поля элементарной частицы, за пределами кольцевой области будем иметь:

(41)

(42)

(43)

А величина вектора напряженности гравитационного поля будет:

(44)

Для гравитационного поля элементарной частицы, внутри кольцевой области будем иметь:

(45)

Получились математические выражения, имеющие мало общего с формулой напряженности гравитационного поля точечного гравитационного объекта:

(46)

на основе которого, были созданы многие математические сказки.

Если в уравнениях (41)-(43) положить r0=0 (поле точечного объекта, не существующего в природе), тогда получится некоторое подобие (46):

(47)

Но это только часть гравитационного поля. Там еще останется гравитационное поле, создаваемое постоянным электрическим и постоянным магнитным полем элементарной частицы, вне кольцевой области, а эти поля распространяются в бесконечность, по законам классической электродинамики.

Теперь разберемся с симметриями, которыми обладает гравитационное поле элементарной частицы.

Из уравнений 41 - 43 следует, что гравитационное поле элементарной частицы не изменится, если поменять спин частицы на противоположный. Для элементарных частиц с нулевым спином это относится к смене направления вектора внутреннего вращательного момента, на противоположное. При любой другой смене ориентации элементарной частицы изменится и ее гравитационное поле. Следовательно: гравитационное поле элементарной частицы НЕ обладает сферической симметрией.

Но гравитационное поле элементарной частицы остается симметричным относительно прямой, проходящей через центр элементарной частицы и перпендикулярной плоскости вращения переменного электромагнитного поля (параллельной или антипараллельной вектору внутреннего вращательного момента). Т.е. величина напряженности гравитационного поля элементарной частицы одинакова для всех точек, равноудаленных от центра элементарной частицы и, одновременно с этим, равноудаленных от оси симметрии. - Строение элементарных частиц отражается на структуре их полей.

Можно выдумать много математически красивых теоретических построений, но гравитационное поле вещества создается элементарными частицами, из которых оно в конечном итоге состоит.

2. Гравитационное поле кольцевой области

Рассмотрим случай некоторого распределения массы в кольцевой области переменного электромагнитного поля (отличного от постоянной плотности). Пусть плотность будет равна ρ~(x).

Тогда величина массы (dm~r), содержащейся в кольцевом сегменте радиуса x и толщиной dx

(48)

В этом случае, масса, заключенная в объеме V~r будет:

(49)

Тогда уравнение (26) перепишется, и напряженность гравитационного поля, возникающая на поверхности геометрической фигуры, будет:

(50)

Мы получили замену уравнения (26) для случая некоторого распределения плотности вещества в переменном электромагнитном поле элементарной частицы, в кольцевой области. В этом случае и перепишется уравнение (45) для компоненты напряженности гравитационного поля элементарной частицы, создаваемого электромагнитными полями внутренней области радиуса r на поверхности геометрической фигуры, внутри кольцевой области:

(51)

(52)

где E~ - напряженность переменного электрического поля элементарной частицы, H~ - напряженность переменного магнитного поля элементарной частицы.

Не стоит по уравнению (51), видя 1/r, стоить всякие сказочные теории о “сильных” гравитационных полях внутри элементарных частиц. Здесь просто работает физика, а когда подставишь в интеграл распределение (52) - эйфория растает, и гравитационное поле вновь станет просто гравитационным полем.

Теперь немного математики.

Выделим из уравнения (26) множитель m~r/S~r и распишем его.

(53)

где Sr - площадь круга радиуса r, lr - длина окружности радиуса r. Не будем его сокращать далее, а остановимся на этом. Тогда уравнение (26) можно переписать:

(54)

Желающие могут убедиться (расписав далее), что

(55)

Где вектор r направлен к источнику гравитационного поля, как и вектор n.

Т.е. теорема Паппа - Гульдина, сократив длину окружности, перевела задачу нахождения гравитационного поля внутри кольцевой области элементарной частицы из трехмерного варианта в двухмерный вариант, что упрощает интегралы и облегчает ее решение.

Теперь решим одну математическую задачу. Пусть у нас имеется тонкое кольцо, толщиной dr, среднего радиуса r0 и массой mk. Посмотрим, какое гравитационное поле оно создает снаружи и внутри. Поместим кольцо в плоскость (X,Y) с центром в начале координат (см. рис. 4).

Рис. 4 Тонкое кольцо

где:

(56)

(57)

(58)

(59)

(60)

(61)

(62)

r1 и r2 - расстояния от dmk до x1 и x2 соответственно, dϕ - угловой размер рассматриваемого сегмента.

Величина напряженности гравитационного поля, создаваемого сегментом dmk в двумерном пространстве в точке (x,0) будет:

(63)

Проекция dГ на ось X для точек x1 и x2, будет:

(64)

А проекция на ось X напряженности гравитационного поля, создаваемого тонким кольцом, будет:

(65)

В точке xi=r0 получается разность двух бесконечностей - не физический случай, в природе нет бесконечно больших полей.

Введем обозначения:

(66)

(67)

Первый интеграл можно преобразовать и свести ко второму:

(68)

Тогда содержимое квадратной скобки уравнения (65) перепишется:

(69)

На больших расстояниях, когда xi>>r0 получается:

(70)

что и должно было быть для гравитационного поля бесконечно длинного цилиндра. Второй член квадратной скобки дает -π/xi на бесконечности, а что будет в ближней зоне, на небольших расстояниях - посмотрим.

(71)

Распишем его

(72)

(73)

Тогда:

(74)

(75)

Подставим это в (71), получим:

(76)

Тогда уравнение (69) перепишется:

(77)

Если подставить в него ϕ=2π, мы получим, что напряженность гравитационного поля внутри кольца (в любой точке) ровна нулю, а снаружи кольца равна -Gmk/R. Тонкое материальное кольцо, толщиной dr, создало гравитационное поле, напряженностью Гxi в каждой точке (i) пространства, за пределами кольца. Отношение изменения величины напряженности гравитационного поля к величине расстояния, на котором это изменение произошло, называется градиентом. В нашем случае (для источника гравитационного поля), будем иметь:

(78)

Распишем mk. Введем плотность вещества (σ). Тогда:

(79)

Тогда (78) перепишется:

(80)

т.е. напряженность гравитационного поля в источнике гравитации создается плотностью вещества (его электромагнитным полем). В трехмерном пространстве будет аналогично, только 2π (полный угол окружности) заменится на 4π (полный телесный угол сферы), а поверхностная плотность (σ) заменится на объемную плотность (ρ).

Но градиент от математической функции равен ее первой производной, тогда градиент напряженности гравитационного поля в кольцевой области элементарной частицы (области действия уравнения 51) будет:

(81)

В уравнении (81) последние два (отрицательных) члена указывают на источники гравитации элементарной частицы (переменное электромагнитное поле и постоянное электрическое и постоянное магнитное поле), а первый (положительный) член отражает особенность распространения поля в пространстве, ρ~ - определено в (52).

В природе нет точечных источников гравитации - гравитационное поле создается распределенным в пространстве электромагнитным полем. А поскольку электромагнитные поля подчиняются законам электромагнетизма, то эти же законы и влияют на структуру создаваемого гравитационного поля. Поместив элементарную частицу в постоянное внешнее электрическое или магнитное поле, мы изменим структуру ее постоянных электромагнитных полей, а следовательно и создаваемого ими гравитационного поля.

В природе также нет однородного вещества. Каждый атом вещества состоит из массивного ядра и электронов оболочки, а каждое ядро имеет определенную структуру и состоит из протонов с нейтронами, не являющихся сферическими образованиями. Равномерно размазав атом по занимаемому им пространству, мы теряем гравитационное поле ядра (энергия которого составляет основную часть энергии гравитационного поля элементарных частиц атома), а потом начинаются математические сказки.

3. Гравитационное поле, создаваемое кольцевой областью свободной покоящейся элементарной частицы за ее пределами

Благодаря симметрии гравитационного поля, уравнения (41) - (42) можно упростить. Введем новое обозначение:

(82)

Тогда уравнения (41) и (42) можно переписать для точек, равноудаленных от центра элементарной частицы:

(83)

(84)

Как видим, определенные интегралы из (83) и (84) равны, тогда, выбрав один из них, получим:

(85)

где nR - единичный вектор, лежащий в плоскости, параллельной плоскости элементарной частицы, проходящей через точку наблюдения (R) и направленный в сторону оси, перпендикулярной плоскости и проходящей через центр элементарной частицы. Аналогично получится и компонента Z из (43):

(86)

Ну а уравнение (44) чуточку изменится:

(87)

Как видим, положив в (86) z=R, мы получим результат, отличный от (85) - гравитационное поле элементарной частицы не является сферически симметричным. Еще очевидно, что полученные уравнения (85) и (86) не соответствуют уравнению (46), но сводятся к таковому, если положить r0~=0 - но мы тогда лишимся природного источника гравитационного поля (81) и заменим его сказочным.

Посмотрим, чему равна напряженность гравитационного поля на оси, проходящей через центр элементарной частицы и перпендикулярной ее плоскости (R=0). Тогда интеграл (85) перепишется:

(89)

И только в самом центре элементарной частицы напряженность и этой компоненты гравитационного поля тоже даст нуль.

Уравнения (85) - (89) описывают гравитационное поле свободной покоящейся элементарной частицы без учета гравитационного поля, создаваемого постоянным электрическим полем и постоянным магнитным полем за пределами кольцевой области, а это более 95% всего гравитационного поля. Для учета остальной части гравитационного поля, придется воспользоваться следующими интегралами из (41) - (43):

(90)

(91)

(92)

А затем, сложение не скалярных величин, а векторов: ГR, Гz, Гx=, Гy=, Гz=.

Итак, мы получили уравнения напряженности гравитационного поля, создаваемого в природе свободной покоящейся элементарной частицей. Поместив элементарную частицу в атомное ядро, мы изменим ее постоянные электромагнитные поля, а, следовательно, и создаваемое этой частицей гравитационное поле. Как следует из (85) и (86), напряженность гравитационного поля элементарной частицы зависит и от ориентации ее спина. В разрабатываемой теории не нашлось места для сказочных: гравитонов, гравитино, да и бозона Хиггса - они природе не нужны, за исключением векторного мезона, прозванного "Хиггсом". Гравитационное поле вещества создается электромагнитными полями элементарных частиц, из которых это вещество состоит, о чем физика гениально догадалась еще сто лет назад, но только сегодня она может это утверждать!

4. Компоненты гравитационного поля, создаваемого кольцевой областью свободной покоящейся элементарной частицы за ее пределами

Определим напряженность гравитационного поля в плоскости элементарной частицы. Уравнение (86) даст нуль, а вот уравнение (85) даст более интересный результат.

(93)

Если бы в знаменателях интегралов в (93) можно было заменить sin ϕ на его среднее значение в диапазоне 0 - 2π (т.е. на нуль), тогда бы интегралы резко упростились:

(94)

где R - расстояние от точки наблюдения до центра элементарной частицы, а r0~ - радиус элементарной частицы в полевой теории, определен в (2). Напоминаю, что определенный интеграл от синуса в диапазоне 0 - 2π дает нуль.

Мы получили выражение, аналогичное (89), говорящее о том, что в гравитационном поле элементарной частицы есть сферически симметричная составляющая. Самым интересным в (94) является знаменатель дроби, в котором присутствует квадрат радиуса элементарной частицы из полевой теории элементарных частиц (лежащей в фундаменте разрабатываемой теории гравитации вместе с формулой Эйнштейна и законом всемирного тяготения) - природа ограничивает гравитационное поле.

Введем новое обозначение:

(95)

Для гравитационного поля за пределами элементарной частицы β будет меньше 1, а на больших расстояниях стремиться в нуль. Тогда уравнение (93) перепишется:

(96)

Неопределенный интеграл от подынтегральной функции, аналогичной (96), согласно интернет ресурсу (http://matematikam.ru/), имеет следующее решение:

(97)

Уравнение (96) можно расписать, получится:

(96-2)

Может показаться, что получился аналог уравнения (46), но это иллюзия: в каждом β, согласно (95), присутствует R и отбрасывание этого факта ведет к математическим манипуляциям над законами природы.

На рисунке 5 представлено семейство кривых подынтегральной функции (97), при фиксированных значениях β (0.5, 0.25, 0.1, 0.05, 0.025, 0.01), полученное с помощью интернет ресурса (http://www.yotx.ru/). Большему значению β соответствует большая величина максимума на графике.

Рис.5 семейство кривых функции (97) в диапазоне интегрирования 0 - 2π.

Как видим, определенный интеграл от любой из кривых даст значение, превышающее 2π, что совместно с (89) говорит о наличии в гравитационном поле элементарной частицы сферически симметричной компоненты, определяемой:

(98)

Даже для сферически симметричной компоненты гравитационного поля элементарной частицы, получилось математическое выражение, отличающееся от (46).

Кроме того, в гравитационном поле элементарной частицы имеется и асимметричная компонента, определяемая структурой ее электромагнитных полей, которая определяется как:

(99)

(100)

(101)

5. Гравитационный потенциал поля, создаваемого кольцевой областью свободной покоящейся элементарной частицы за ее пределами

В физике есть такое понятие, как гравитационный потенциал (ϕ): скалярная функция координат и времени, характеризующая гравитационное поле в классической механике, равная отношению потенциальной энергии материальной точки (в гравитационном поле) к массе этой точки. Зная напряженность гравитационного поля в любой его точке, можно определить и гравитационный потенциал некоторой точки поля, как:

(102)

Возьмем интеграл от симметричной компоненты (98):

(103)

поскольку

(104)

Как видим, даже полученное в (103) выражение, для симметричной компоненты гравитационного поля элементарной частицы, отличается от общепринятого:

(105)

а ведь на основе (105) сочинили “теорию” о черных дырах и пугают ими всех.

Что же тогда говорить обо всем гравитационном поле элементарной частицы, которое даже не является сферически симметричным.

Гравитационный потенциал поля, создаваемого кольцевой областью, в точке с координатами (x,y,z), при условии (x2+y2=Ɩ2) определяется как:

(106)

Для определения гравитационного потенциала всего гравитационного поля элементарной частицы, необходимо еще учесть и гравитационное поле, создаваемое внешними постоянным электрическим и постоянным магнитным полем. И каким бы не получился общий результат - совершенно очевидно, что он будет отличен от (105).

В заключение первой части скажу: в двадцатом веке в физике появилось множество теоретических построений, названных авторами “теориями гравитации”. Со временем физика даст им свою оценку, но что бы ни говорили авторы этих гипотез, а гравитационные поля в природе создаются элементарными частицами, из которых и состоит вещество. Все другие гравитационные поля есть продукт воображения - математические сказки, и наличие в природе иных форм гравитации (вместо существующей электромагнитной формы) предстоит не постулировать, а доказать.

6. Природа инерционных свойств элементарных частиц

Полевая теория элементарных частиц, установив электромагнитное строение элементарных частиц, определила тем самым природу гравитации, подтвердив существование в природе электромагнитной формы гравитации. Но если электромагнитная материя создает вокруг себя гравитацию, т.е. электромагнитная масса является гравитационной, то возникает еще один вопрос: является ли электромагнитная масса источником инерции элементарных частиц. Разберемся с этим вопросом.

Пусть в некотором элементарном объеме пространства dv имеется однородное электрическое поле напряженностью E.

Согласно Классической электродинамике, его энергия будет:

(107)

А согласно формуле Эйнштейна, это поле будет обладать массой:

(108)

и эта масса будет гравитационной - создавать вокруг себя гравитационное поле.

Разберемся теперь с ее инерционными свойствами.

Пусть у нас, в некоторой инерциальной системе отсчета, элементарная частица покоилась, и нам в какой-то момент времени были известны ее электрическое и магнитное поле (нам известны вектор напряженности электрического поля (E) и вектор напряженности магнитного поля (H)). В этой системе отсчета мы можем определить полную внутреннюю энергию электромагнитного поля и величину его массы. Теперь перейдем к другой инерциальной системе отсчета (назовем ее штрихованной), движущейся по отношению к предыдущей системе отсчета с постоянной скоростью V вдоль оси х. Чтобы определить новые величины векторов напряженности (E, H) воспользуемся преобразованием Лоренца для электрического и магнитного поля:

(109) (110) (111)

(112) (113) (114)

На скоростях, значительно ниже скорости света (V < < c), эти выражения упростятся:

(115) (116) (117)

(118) (119) (120)

Последние шесть уравнений можно представить в векторной форме:

(121)

(122)

Согласно уравнению (122) движущееся электрическое поле порождает магнитное поле. Поскольку у покоящейся элементарной частицы было собственное магнитное поле (H), то эти поля (122) складываются по правилам сложения векторов. Обозначим добавочный член как ΔH:

(123)

Результатом сложения векторов будет новый вектор. Пусть угол между исходными векторами равен α, тогда:

(124)

(125)

где:

(126)

θ - угол между векторами V и E.

Квадрат напряженности результирующего магнитного поля будет:

(127)

поскольку сумма квадратов синуса и косинуса равна единице.

При усреднении по направлениям, второй член уравнения даст ноль, поэтому получим:

(128)

Разделив (128) на 8π, мы перейдем к плотностям энергии. Напоминаю, что в системе СГС (используемой в электродинамике) напряженность электрического и магнитного поля имеют одинаковую размерность.

Согласно Классической электродинамике, энергия такого магнитного поля будет:

(129)

Как видим, плотность энергии, по сравнению с покоящейся частицей, выросла на величину:

(130)

Теперь подставим в полученное уравнение (108), получим:

(131)

Взяв определенный интеграл по всему электромагнитному полю элементарной частицы, мы получим для электрической компоненты поля:

(132)

И соответственно

(133)

Получилось, что электрическая компонента электромагнитной массы элементарной частицы обладает инерционной массой.

Но у электромагнитного поля имеется еще и магнитная составляющая. Желающие могут повторить сделанное и для магнитной составляющей. А проще сравнить уравнения (121) и (122) и вспомнить, что вектора складываются по правилам сложения векторов, и знак “-“ в (122) не изменит величину квадрата ортогональной компоненты поля, которая и определяет дополнительную энергию поля. Следовательно, и для магнитной составляющей электромагнитного поля элементарной частицы, можно записать:

(134)

и соответственно

(135)

Из Классической механики нам известно, что кинетическая энергия движущейся со скоростью V инерционной массы m равна:

(136)

В нашем случае, кинетическая энергия электромагнитного поля элементарной частицы равна:

(137)

Следовательно: электрическая и магнитная составляющая электромагнитного поля элементарной частицы и создают инерционные свойства полевой материи, из которой состоит вещество Вселенной. Для сдвигания такой полевой массы или придания ей скорости, потребуется приложить силу, как в Классической механике.

Итак, в первой части теории гравитации элементарных частиц было установлено, что электромагнитная масса электромагнитного поля элементарных частиц создает их гравитационные поля. Теперь установлено еще, что электромагнитная масса электромагнитного поля элементарных частиц создает их инерционные свойства, в соответствии с Классической механикой. Следовательно: масса внутри элементарных частиц является электромагнитной по своей природе.

Вспомним слова Альберта Эйнштейна, написанные им в начале 20 века: “Теперь мы фактически вынуждены различать “материю” и “поля”, хотя и можем надеяться на то, что грядущие поколения преодолеют это дуалистическое представление и заменят его единым понятием, как это тщетно пыталась сделать теория поля наших дней”. - Потребовалось сто лет упорного и самоотверженного труда нескольких поколений физиков, сторонников Теории Поля, чтобы этот день однажды наступил. И в 2015 году Новая физика - физика 21 века смогла утверждать: Элементарные частицы, из которых состоит вещество Вселенной - являются формой электромагнитной полевой материи.

7. Поле гравитационного диполя

Введем понятие гравитационного диполя, как системы, состоящей из двух равных точечных масс. Понятие диполя существует в электростатике, но там заряды имеют противоположный знак. В случае гравитации, любая масса всегда имеет положительный знак, поскольку создается энергией электромагнитного поля.

Поместим в центр диполя начало координат. Ось Y направим вдоль линии, соединяющей центры масс гравитационных объектов, а ось X тогда будет перпендикулярной этой линии. Обе массы одинаковой величины (m), но разнесенные в пространстве на достаточно большое расстояние 2α (чтобы отпала необходимость учитывать структуру гравитационных тел), и находятся в точках (1) и (2). Точка с координатами (x,y) - произвольная точка на плоскости, в которой будем определять напряженность гравитационного поля. Поскольку через прямую линию и точку всегда можно провести плоскость, то рассматриваемая задача будет двумерной (в этой плоскости без оси Z, поскольку компонента напряженности гравитационного поля вдоль оси Z будет равна нулю).

Согласно закону всемирного тяготения, величина напряженности гравитационного поля в точке с координатами (x,y), создаваемого источником гравитационного поля с массой m расположенным в точке (1) удаленной на расстояние r1, будет равна:

(139)

Как видно из представленного рисунка и тригонометрии, квадрат расстояния от источника гравитационного поля до точки наблюдения будет:

(140)

и для другого источника:

(141)

Есть соблазн подставить r1 и r2 в выражения для Г1 (138) и Г2 (139), а затем сложить оба числа (как это часто делается в математике), но тогда мы получим результат, приблизительно верный на больших (по сравнению с a) расстояниях, а в ближней зоне получим откровенно неверный результат.

Поступим так, как требует физика. Для сложения двух векторов, каковыми и являются напряженности гравитационного поля (Г1 и Г2), разложим их на компоненты вдоль осей X и Y.

(142)

(143)

(144)

(145)

Затем надо сложить одинаковые компоненты Г1 и Г2.

(146)

(147)

Модуль величины вектора напряженности гравитационного поля, создаваемого гравитационным диполем, равен корню квадратному из суммы квадратов его компонент, и будет:

148)

Получилось не такое красивое выражение, как при простой подстановке r1 и r2 в Г1 и Г2, зато правда.

В дальней зоне, когда a2 можно пренебречь, полученное выражение упростится:

(149)

где

(150)

Получилась, что удвоенная масса, в дальней зоне создает гравитационное поле удвоенной напряженности, убывающее по закону 1/R2. Но это только для дальней зоны, а в ближней зоне, где сосредоточена основная энергия гравитационного поля, результат совершенно иной.

Как следует из уравнения напряженности гравитационного поля диполя, напряженность равна нулю, как на бесконечно большом расстоянии, так и в центре диполя. Из последнего следует, что вблизи гравитационного диполя имеется область с пониженной (но отличной от нуля) напряженностью поля.

В случае различия величины масс гравитационных объектов, поступим аналогичным образом. Разложим Г1 и Г2 на компоненты вдоль осей X и Y.

(151)

(152)

(153)

(154)

Затем надо снова сложить одинаковые компоненты Г1 и Г2.

(155)

(156)

Модуль величины вектора напряженности гравитационного поля, создаваемого парой гравитационных тел, массами m1 и m2 (находящихся в точках (1) и (2)), равен:

(157)

Если в качестве источника гравитационного поля взять симметричную компоненту гравитационного поля элементарной частицы (см. формулу 98):

(158)

то вместо (157) получится белее интересное уравнение:

(159)

где: r0~ радиус элементарной частицы в полевой теории.

Уравнения (146-148) справедливы для гравитационного поля, создаваемого покоящейся молекулой вещества, состоящей из двух произвольных атомов, и действуют в пространстве, за пределами молекулы. Внутри молекулы необходимо учитывать структуру ядер и распределение электронного облака каждого атома. В свою очередь уравнения (155-157) с хорошей точностью описывают гравитационное поле пары покоящихся элементарных частиц. Точное уравнение гравитационного поля не будет таким простым и наглядным. Как видим, (m1 + m2) за пределы квадратного корня вынести невозможно - это приведет к ошибочному результату, особенно в ближней зоне, где сосредоточена основная энергия гравитационного поля.

Полученные уравнения поля гравитационного диполя отличаются от уравнений поля электрического диполя в электростатике - но так и должно было случиться: гравитация и электромагнетизм относятся к разным фундаментальным взаимодействиям природы.

Вывод: в природе НЕТ гравитационного поля, созданного молекулой, состоящей из пары атомов (1 и 2) и массой, равной сумме масс этих атомов - в природе ЕСТЬ гравитационные поля, созданные элементарными частицами атома 1 и атома 2 и эти поля имеют несимметричную структуру, слагаются по правилам сложения векторов в каждой точке пространства, а не как скалярные величины. Заменив векторную сумму гравитационных полей элементарных частиц некоторым усредненным абстрактным значением (проигнорировав их точные координаты, дефект массы, ориентацию спина), мы потеряем гравитационные поля атомных ядер (в которых сосредоточена основная энергия гравитационных полей вещества) и в итоге перейдем от физики к математическим сказкам.

7.1. Поле вращающегося гравитационного диполя, гравитационные волны

Пусть в плоскости (X,Y) находится гравитационный диполь, вращающийся с частотой f, центр вращения совпадает с центром диполя. Совместим с центром вращения начало координат.

Ищем гравитационное поле в этой плоскости в точке, с координатами (x,y), вне диполя. Пусть в некоторый момент времени угол между осью X и прямой, соединяющей массы равен θ.

(160)

где G - гравитационная постоянная.

Аналогичным образом, величина напряженности гравитационного поля в точке с координатами (x,y), создаваемого источником гравитационного поля с массой m расположенным в точке (2) удаленной на расстояние r2, будет равна:

(161)

Теперь определим r1 и r2.Как видно из представленного рисунка и тригонометрии:

(162)

(163)

(164)

и для другого источника:

(165)

(166)

(167)

Откуда получим компоненты векторов напряженности гравитационного поля:

(168)

(169)

(170)

(171)

Затем надо сложить одинаковые компоненты Г1 и Г2.

(172)

(173)

(174)

В дальней зоне, когда α2 можно пренебречь, полученное выражение упростится:

(175)

где R - среднее расстояние до гравитационного диполя.

Подставим в (174) значение θ=0 (cosθ=1, sinθ=0), получим значение максимальной напряженности гравитационного поля:

(176)

Аналогично, подставив в (174) значение θ=π/2 (cosθ=0, sinθ=1), получим значение минимальной напряженности гравитационного поля:

(177)

Воспользовавшись свойствами симметрии поля, вращающегося гравитационного диполя, уравнения (176) и (177) можно упростить, введя:

(178)

Тогда, положив x=R и y=0, получим:

(179)

(180)

Разница (179) и (180) даст удвоенную амплитуду гравитационной волны, создаваемой вращающимся гравитационным диполем:

(181)

где

(182)

Таким образом, гравитационный диполь с массой M, с расстоянием между половинками массы равным 2α, вращающийся с частотой f поперек своей оси, создает в пространстве непрерывные гравитационные волны, частотой 2f, длиной волны

(183) и амплитудой (в плоскости вращения диполя)

(184) Но множитель 1/(R2) - это лежит на поверхности, а теперь посмотрим, что дает квадратная скобка на больших расстояниях (когда δ < < 1). Для этого заменим множитель второй дроби скобки в степени 3/2 на это же выражение в степени 1 умноженное на два первых члена разложения квадратного корня в ряд Тейлора (взамен квадратного корня).

(185) Тогда квадратная скобка перепишется

(186) Подставив это в (184) получим:

(187) Как видим, амплитуда гравитационных волн, создаваемых вращающимся гравитационным диполем, на больших расстояниях от источника волн (когда α < < R) убывает по закону 1/R4.

Как следует из (187) утверждение о том, что амплитуда гравитационных волн убывает по закону 1/R - к гравитационным волнам, создаваемым элементарными частицами из которых состоят материальные объекты Вселенной, никакого отношения не имеет. Желающие могут самостоятельно найти поле вращающегося гравитационного диполя вне плоскости его вращения.

7.2. Поле осциллирующего гравитационного диполя, его гравитационные волны

Пусть в плоскости (X,Y), проходящей через точку наблюдения, находится гравитационный диполь, осциллирующий с частотой f. Совместим с центром диполя начало координат, а ось Y направим вдоль линии, соединяющей центры масс.

Ищем гравитационное поле в этой плоскости в точке, с координатами (x,y). Пусть в некоторый момент времени расстояние между массами достигло максимума равного 2α1.

Тогда величина напряженности гравитационного поля в точке с координатами (x,y), создаваемого обоими источниками гравитационного поля с массой m, будет равна:

(188)

(189)

(190) где R - расстояние от центра диполя до точки наблюдения.

Когда (через определенное время) массы максимально приблизятся, до расстояния 2α2, мы получим новую величину напряженности гравитационного поля в точке с координатами (x,y), создаваемого источниками гравитационного поля с массой m:

(191)

(192) Разница напряженностей гравитационного поля будет:

(193)

(194) Введем обозначение:

(195) Тогда (6) и (7) перепишутся:

(196)

(197) На больших расстояниях (когда δ < < 1) множитель дроби скобки в степени 3/2 можно заменить на тоже выражение в степени 1 умноженное на три первых члена разложения квадратного корня в ряд Тейлора.

(198) И со знаком минус:

(199) Тогда, отбросив δ6, получим:

(200)

(201) Но

(202) Тогда:

(203) Как получилось, X-компонента стремится в нуль по закону 1/R6. Посмотрим, что даст Y-компонента.

(204) Получилось, что и Y-компонента стремится в нуль по закону 1/R6 (первое слагаемое) и 1/R7 (второе слагаемое).

Как видим, гравитационные волны, создаваемые осциллирующим гравитационным диполем, с удалением от источника, стремятся в нуль не медленнее чем 1/R6.

8. Гравитационные волны, создаваемые тепловым движением атомов кристаллической решетки

Пусть у нас имеется атом кристаллической решетки некого твердого тела, при температуре, отличной от абсолютного нуля. Такой атом будет колебаться, около среднего положения. Проведем плоскость, через точку наблюдения и линию, вдоль которой происходит колебание атома в кристаллической решетке. Направим ось Y через линию колебания атома, а начало координат совместим со средним положением. Пусть амплитуда максимального отклонения равна α.

Ищем гравитационное поле в этой плоскости в точке, с координатами (x,y). Пусть в некоторый момент времени атом находится в точке +α.

Тогда величина напряженности гравитационного поля в точке с координатами (x,y), создаваемого атомом с массой m, будет равна:

(205)

(206)

(207) где R - расстояние от средней точки осцилляций атома до точки наблюдения.

Двигаясь в обратную сторону, атом через некоторое время пройдет среднюю точку. В этом случае, напряженность гравитационного поля в точке с координатами (x,y), создаваемого осциллирующим источником гравитационного поля с массой m будет:

(208)

(209) Когда (через определенное время) атом попадет в точку -α, мы получим новую величину напряженности гравитационного поля в точке с координатами (x,y), создаваемого осциллирующим источником гравитационного поля с массой m:

(210)

(211) Определим, насколько гравитационное поле, создаваемое источником в точке +α, отличается от поля, создаваемого источником в средней точке (0):

(212)

(213) где

(214) Заменим выражение в степени 3/2 на тоже выражение в степени 1 умноженное на три первых члена разложения квадратного корня в ряд Тейлора.

(215) Тогда, отбросив δ6, скобка в (212) перепишется:

(216) Аналогично перепишется и скобка в (213):

(217) Тогда, при δ < < 1, уравнение (212) перепишется:

(218) На оси X, координата х сравняется с R, в результате будет:

(219) Аналогично разберемся с Y компонентой

(220) На оси Y, координата y сравняется с R, в результате получим две составляющие, по-разному стремящиеся к нулю:

(221) Первый член выражения (221) будет стремиться к нулю, быстрее второго члена, поэтому, учитывая и (219), начиная с определенного расстояния, останется только:

(222)

(223) Мы получили гравитационную волну, распространяемую вдоль оси колебания атома, амплитудой

(224) В направлениях, отличных от оси колебания, необходимо умножить еще на косинус угла между направлением и осью колебания атома:

(225) Как видим, 1/R2 дает ослабление с расстоянием самого гравитационного поля, еще 1/R дает гравитационная волна, а в итоге получается 1/R3. - Это самое медленное убывание амплитуды гравитационных волн с расстоянием до источника, создаваемых элементарными частицами и состоящими из них атомами и молекулами вещества Вселенной.

С ростом абсолютной температуры вещества, будет возрастать, и амплитуда создаваемых его атомами гравитационных волн. Очевидно, для регистрации гравитационных волн с помощью твердых тел, как минимум, необходимо охлаждение этих тел (а также окружающих их тел) до температур, близких к абсолютному нулю. Но и при этом остается очень большой шанс поймать гравитационные волны от проезжающего автомобиля или иного движущегося предмета. Также остается поток электронных нейтрино, проходящих через установку, но его можно отделить по частоте принимаемого сигнала.

9. Гравитационные волны элементарных частиц

Любая вращающаяся пара элементарных частиц, связанными между собой силами электромагнитной природы, создает в пространстве вокруг себя гравитационные волны с частотой (f), равной частоте вращения (или удвоенной частоте вращения в случае пары одинаковых элементарных частиц), и длиной волны, определяемой:

λ=vgr/f (...) (226)

где λ- длина волны, vgr - скорость распространения гравитационных волн.

Гравитационные волны создаются также любой вращающейся молекулой вещества, состоящей из нескольких атомов (находящейся при температуре, отличной от абсолютного нуля), а также молекулярными соединениями электронных нейтрино, образующими “темное вещество” Вселенной (также при не нулевой температуре). По прекращению вращения, излучение гравитационных волн (создаваемых вращением пары гравитационных масс) приостанавливается (до возникновения нового вращения, от взаимодействия с пролетевшей рядом элементарной частицей или по другой причине).

В макромире, гравитационные волны создаются и любым вращающимся асимметричным материальным объектом, а одиночные гравитационные волны создаются любым движущимся материальным объектом. Гравитационные волны материальных объектов макромира представляют собой сумму гравитационных волн элементарных частиц, из которых этот объект состоит.

Когда нам заявляют об обнаружении гравитационных волн от объектов, находящихся на расстояниях, превышающих миллиард световых лет, и в тоже время не замечают гравитационных волн от земных источников, находящихся на расстояниях порядка километра, первый вопрос который возникает: а не повторяется ли сказочка, разыгранная с “бозоном Хиггса” уже применительно к гравитации.

Научившись регистрировать гравитационные волны разных частот, определять направление, откуда они пришли, человечество откроет для себя новый мир, недоступный в 20 веке - мир гравитационных волн.

10.Гравитационные волны, “черные дыры” и лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).

В феврале 2016 года появилось сообщение, переполошившее планету. Цитата (и последующие) из Википедии: “11 февраля 2016 года коллаборации LIGO и Virgo объявили об обнаружении гравитационных волн, произошедшем 14 сентября 2015 года на установках LIGO, обнаруженный сигнал исходил от слияния двух чёрных дыр массами 36 и 29 солнечных масс на расстоянии около 1,3 млрд световых лет от Земли, при этом три солнечных массы ушли на излучение”.

То, что “черные дыры” - это из мира математических сказок, я уже показал, но не все умеют читать на русском или желают пользоваться переводчиком, и продолжают повторять обанкротившиеся сказки, выдавая их за науку.

Попробуем в этом разобраться и понять.

1. Цитата: “LIGO состоит из двух обсерваторий: в Ливингстоне (штат Луизиана) и в Хэнфорде (штат Вашингтон), удалённых друг от друга на 3002 километра. Поскольку скорость распространения гравитационных волн, как ожидают, равна скорости света, это расстояние даёт разницу в 10 миллисекунд, которая позволит определить направление на источник зарегистрированного сигнала”.

Вопрос: а из чего следует, что скорость распространения гравитационных волн должна быть равна скорости света? - Утверждения общей теории относительности Альберта Эйнштейна - это утверждение одной из теорий гравитации, а их десятки. Гравитационное поле общей теории относительности существует в рамках данной теории, а что и как его создает в природе. Если не элементарные частицы его создают, то тогда что?

Если гравитационное поле общей теории относительности создают вымышленные черные дыры, которые это же поле и создает - тогда вопрос: что причина, а что следствие? Или может быть, гравитационное поле общей теории относительности создает сказочная “темная материя”? - Гравитационное поле в природе не существует само по себе - физика установила его источники. Если у гравитационного поля общей теории относительности нет источника (способного создавать данное поле), значит, в природе нет и самого этого поля, или мы что-то еще не знаем, но тут можно выдумать все, что придет в голову, а потом выдавать собственное мнение за научные данные.

Распространение гравитационных волн в пространстве и распространение электромагнитных волн в пространстве - это два разных физических процесса, обусловленных разными свойствами пространства, через которое они распространяются. У физики нет веских оснований (кроме желаний некоторых авторов и их сторонников) утверждать, что скорости распространения этих разных физических процессов обязаны совпадать. Следовательно: разница во времени прихода гравитационных сигналов не позволяет определить направление на источник.

2. Цитата: “Основной элемент каждой обсерватории - Г-образная система, состоящая из двух четырёхкилометровых плеч с высоким вакуумом внутри. Внутри такой системы устанавливается модифицированный интерферометр Майкельсона, в каждом из плеч которого благодаря дополнительным зеркалам из кварцевого стекла образуются резонаторы Фабри-Перо, эти зеркала на особом подвесе являются пробными массами, расстояние между которыми меняет пришедшая гравитационная волна. Она удлиняет одно плечо и одновременно укорачивает второе”.

Последнее утверждение недостоверно. Воздействие гравитационной волны на каждое из плеч зависит от направления на источник. Это может привести к разному изменению длины каждого плеча, а иногда и к одинаковому. Имеется направление, вдоль которого устройство не может регистрировать гравитационные волны, в силу одинаковости изменения длин обоих плеч. Это любое из направлений, лежащих в плоскости, проходящей через центр спектрометра, под углом 45 градусов, к каждому из его плеч. В этой плоскости лежит светоделитель, распределяющий световой поток от лазера между плечами.

3. Цитата: “Луч лазера вначале проходит через одностороннее зеркало, которое пропускает луч от лазера и отражает луч, возвращающийся из интерферометра, таким образом, являясь рециркулятором мощности и позволяя вместо 750-киловаттного лазера использовать 200-ваттный. Затем луч входит в интерферометр и разделяется светоделителем на два луча, каждый из которых направляется в соответствующее плечо интерферометра и проходит резонатор Фабри-Перо около 280 раз, многократно отражаясь в конце и начале плеча, что значительно повышает чувствительность интерферометра. Затем лучи из двух плеч складываются в фотодетекторе, и разность хода между ними вызывает изменение тока в детекторе”. - Данная информация необходима для понимания работы интерферометра.

Оба рисунка взяты из Википедии.

4. Цитата: “Параметры события

Форма сигнала совпадает с предсказанием общей теории относительности для слияния двух чёрных дыр массами 36(+5-4) и 29(±4) солнечных. Возникшая чёрная дыра имеет массу 62(±4) массы Солнца и параметр вращения a = 0,67(+0,05-0,07). Излучённая за десятые доли секунды в слиянии энергия - эквивалент 3(±0,5) солнечных масс.

Местонахождение источника

Расстояние до источника было вычислено из сравнения выделившейся мощности, оценку которой дают массы чёрных дыр, и измеренной амплитуды сигнала - 10-21. Расстояние оказалось равным примерно 1,3 млрд. световых лет (410(+160-180) мегапарсек, красное смещение z = 0,09(+0,03-0,04)).

Направление на источник сигнала определяется через разницу времен прохождения сигнала через детекторы. При наличии лишь двух детекторов LIGO эта разница во времени позволяет определить только угол между направлением распространения сигнала и прямой, соединяющей детекторы. Это задаёт конус, на поверхности которого может находиться источник. На карте звёздного неба возможная область нахождения источника выглядит как тонкое кольцо - толщина кольца тем меньше, чем меньше погрешности измерения. Задержка сигнала составила 6,9(+0,5-0,4) мс, это позволило вычислить, что источник сигнала GW150914 лежит на конусе, створ которого направлен в южную небесную полусферу. Дополнительный учёт поляризации гравитационной волны и взаиморасположения двух антенн относительно предполагаемого источника на основании соотношения амплитуд сигналов позволяет дополнительно сузить область. На карте звёздного неба область, где находится источник сигнала, представляет собой полумесяца площадью 140 кв. градусов (с вероятностью 50 %) или 590 кв. градусов (с вероятностью 90 %). При наличии трёх детекторов, не расположенных на одной прямой, можно было бы значительно повысит точность определения координаты источника.”

4.1. Сказочные черные дыры противоречат Классической электродинамике, закону сохранения энергии, теории гравитации элементарных частиц - их существование в природе невозможно.

4.2. На приведенном снимке показаний детекторов интерферометров мы наблюдаем не одиночный импульс, а колебательный процесс, срывающийся на высокой частоте. Это может наблюдаться с колебательной или вращательной системой, у которой во время каждого цикла отбирается некоторая (не уменьшающаяся) величина энергии. Когда вся энергия будет исчерпана, процесс прекратится.

4.3. Вопрос о том, а несут ли в себе гравитационные волны энергию - это еще предстоит выяснить.

4.4. Расстояние до источника и направление на него - все это недоказанные предположения, следствия одной из теорий гравитации.

4.5. Сравним амплитуду гравитационной волны от вращающейся пары гравитационных источников с массами 36 и 29 солнечных масс, расположенных на расстоянии 1,3 млрд. световых лет с амплитудой гравитационной волны от пары вращающихся земных источников гравитации с массами 36 и 29 грамм, расположенных посередине между обоими интерферометрами ( т.е. расстояние равно 1501 км). При этом ориентация плоскости вращения будет соответствовать максимуму излучения в сторону интерферометров.

Масса солнца равна: 1.9891∙1033 грамма, 1 световой год равен: 9,4605281∙1012 км, 1,3 млрд. световых лет равно: .22987∙1022 км. А теперь можно вспомнить формулу (187) определяющую зависимость амплитуды гравитационных волн пары вращающихся объектов от расстояния до источника, и мы увидим 1/R4. В итоге получится, что амплитуда гравитационных волн от вращающейся пары массивных гравитационных источников слабее амплитуды гравитационных волн вращающейся пары земных источников, более чем в 1042 раз. И пока данные устройства не научатся достоверно регистрировать гравитационные волны от земных источников, доверие к их способности регистрировать гравитационные волны от вращающихся источников в других галактиках будет равно нулю.

Для определения подлинного направления на источник гравитационной волны, придется построить еще одно плечо: вертикально вниз - ввести еще одну ортогональную ось и научиться точно измерять длину каждого плеча в отдельности.

Владимир Горунович

Page updated

Google Sites

Report abuse