Техника - молодёжи 2005-05, страница 29

СМЕЛЫЕ ГИПОТЕЗЫ

неточность ньютона и иллюзия эйнштейна

ш На любое тело в пространстве дейст-® вуют гравитационные и инерционные си-О лы. Гравитация является проявление не-q отъемлемого свойства вещества. Любое q тело как бы обладает неким гравитаци-§ онным зарядом, создающим поле тяго-* тения, проявляющего себя дистантно, га Физический механизм его нам неизвес-2 тен.

Инерционные силы отражают явления, наблюдаемые при перемещении тел. Как гравитационные, так и инерционные силы объемные, измеряются одними и теми же единицами. Поэтому мы часто не делаем различия между ними при рассмотрении характера их взаимодействия на физические тела. Следствием такого положения вещей явилось провозглашение принципа эквивалентности Эйнштейна, который утверждает: инертная и тяжелая массы эквивалентны. Однако подобное утверждение вызывает существенные возражения.

Данный принцип лежит в основе Общей теории относительности (ОТО). Утверждается, что этот принцип установлен экспериментально и был еще известен Галилею: все тела движутся в поле тяжести (в отсутствии сопротивления среды) с одинаковым ускорением, траектории всех тел заданной скоростью искривлены в гравитационном поле одинаково.

Благодаря этому, в свободно падающем лифте никакой эксперимент не может обнаружить гравитационное поле. Или: нет такого опыта, благодаря которому можно определить, находитесь вы в равномерно ускоренном лифте в отсутствии сил тяжести или в неподвижном лифте, висящем в однородном поле тяжести. Забегая немного вперед, скажем, что существует такой механический опыт, благодаря которому можно обнаружить, находясь в равномерно ускоренном лифте в отсутствии гравитации или в неподвижном лифте, висящем в однородном поле тяжести, присутствие или отсутствие гравитации.

Однако факт одинакового ускорения всех тел в поле тяжести еще не является доказательством эквивалентности инертной и гравитационной масс.

Рассмотрим такой случай. Поместим волчок в бесконечном удалении от каких-либо материальных тел и постараемся решить вопрос, вращается он или нет. Если волчок вращается, то должны проявляться центробежные силы, которые будут зависеть от числа оборотов. Но это возможно установить только относительно какой-то неподвижной среды или координатной системы, которую можно считать неподвижной. Как же определить эту среду или координатную систему и что значит «неподвижную»?

Т.е., «неподвижная» координатная система должна быть выбрана таким образом, чтобы при покоящемся в ней волчке

не возникали центробежные и инерционные силы. Но как ее определить?

Принято считать, что такой системой является инерциальная система отсчета. Но никто так и не определил, как именно ее надо выбирать и к чему ее конкретно надо привязывать.

Обычно в таких случаях предлагается ориентировать эту систему по «неподвижным звездам». Около 300 лет назад Ньютоном была предложена концепция неподвижного или абсолютного пространства. Центром абсолютного пространства Ньютон считал Солнце, а координатные оси направлялись к трем «неподвижным звездам».

В дальнейшем эта концепция претерпела некоторые изменения и уточнения. Солнце перестали считать центром абсолютного пространства, но ориентировка координатных осей по «неподвижным звездам» была сохранена.

Таким образом, Вселенная уподобляется некоему гигантскому аквариуму, ограничивающему абсолютное пространство, а истинные, неподвижные системы координат привязывают к граням этого аквариума (через «неподвижные звезды»).

Эта концепция находится в прямом противоречии с принципом относительности и ввозит в рамки непогрешимой истины субъективные восприятия «оптического пространства». Наконец, само понятие «неподвижные звезды» является полнейшим абсурдом. При решении практических задач, связанных с проявлением инерционных и центробежных сил, мы исходим из других представлений и пользуемся координатными осями, построенными относительно определенных гравитационных масс. Например, планет или конкретных звезд, а не обращаемся к концепции «неподвижных звезд», предполагающей существование некоего идеального всеобщего неподвижного пространства.

Введение понятия инерциальных систем отсчета основано на использовании представления о свободном теле. Но как можно убедиться в том, что тело действительно свободно, т.е не взаимодействует ни с какими другими телами? В наших земных условиях таких тел нет. Все тела находятся под воздействием сил тяжести нашей планеты. Мы не можем убрать поле гравитации Земли и посмотреть, как будут себя проявлять в этих условиях тела.

Предполагается, что истинно свободные тела будут обладать такими же свойствами (механическими), как и тела, находящиеся под воздействием гравитационного поля Земли.

Но есть все основания считать, что инертные свойства тела зависят от напряженности гравитационного поля. В его отсутствии они вообще проявляться не будут. Т.е. величина инертной мас

сы любого тела не будет абсолютной, а будет зависеть от того, в поле какой гравитационной напряженности это тело будет находиться. На Земле мы условно принимаем инертную массу, равную его гравитационной:

^тин^=тгр . (1)

Или

т„„/т_гр = 1. (2)

Но эти равенства выполняются при условии, что напряжение гравитационного вектора соответствует нашим земным условиям. Т.е. g = 9.8 м/с².

Но у нас не было возможности проверить, будет ли это равенство выполняться при g * 9.8 м/с², т.е. не на поверхности Земли, а в области пространства, насколько удаленном от ее поверхности, там, где напряженность гравитационного поля принимает другое численное значение, скажем, на искусственном спутнике Земли (где g « 8.7-8.9 м/с²) или на поверхности Луны (где g = 1.67 м/с²).

По моему глубокому убеждению, если мы проведем измерения величин отношения инертных масс к их гравитационным массам для одного и того же тела в различных по численному значению гравитационных полях, мы получим разные результаты инертных масс для одного и того же тела.

Поясним это примером. На Земле тело с гравитационной массой в 1 кг будет обладать инертными свойствами, соответствующими его инертной массе в 1 кг. Но это же тело, помещенное, скажем, на искусственный спутник Земли, будет обладать другими инертными свойствами, несоответствующими 1кг, значит инертная масса является функцией гравитации. Т.е.

^тин/^тФ = f(9). (3)

где g - напряженность гравитационного поля. При g = 9.8 м/с² инертную и гравитационную массы мы условно принимаем равными (т_ин/т_ф = 1).

При g = 8.7-8.9 м/с² (на спутнике) инертная и гравитационная массы не будут удовлетворять соотношению (2).

Т.е. инертная масса, в отличие от гравитационной, не является абсолютной (неизменной). Она меняется в зависимости от напряженности гравитационного поля той точки пространства, где мы измеряем инертную массы тела. Т.е. для одного и того же тела его инертная масса будет различной в разных условиях внешней гравитации.

Но каким образом происходит изменение инертной массы в зависимости от напряженности гравитационного поля мы не знаем, но это можно проверить на искусственных спутниках Земли и других космических летательных аппаратах.

Для этого надо сделать установку, которая бы позволила измерить инерционные силы. Схема такой установки очень проста (рис. 1).

Имеется диск, вращающийся вокруг перпендикулярной к нему вертикальной оси z' с угловой скоростью со. Вместе с диском вращается надетый на спицу шарик, соединенный с центром диска пружиной. Шарик занимает на спице такое положение, при котором сила натяжения пружины F оказывается равной

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 5 2 0 0 5

27