Принцип эквивалентности и законы сохранения (стр. 2 из 4)
При ощутимой относительной доле продольной кинетической составляющей величина ускорения g будет отставать от напряженности гравитационного поля g. Сила, действующая на вертикально падающее тело в g-поле, пропорциональна его массе покоя и составляет m0g. Но реальное ускорение тела g определяется отношением действующей силы к его полной инертной массе, равной m , откуда
g = g m0 / m .
Энергия, переносимая фотоном, определяется исключительно его кинетической энергией. Она может быть передана при непосредственном взаимодействии, что указывает на наличие у фотона инертных свойств и соответственно инертной массы. Гравитационная масса фотона не является постоянной величиной. В случае вертикально ориентированного свободного фотона (движение фотона параллельно вектору напряженности g-поля) g-поле на фотон не действует: гравитационная масса фотона равна нулю; массы покоя фотон также не имеет. Отсюда наблюдаемое “посинение” или “покраснение” фотона имеет своей причиной различный ход времени в системах “верхнего” и “нижнего” наблюдателей.
В связи с высказанными выше соображениями не будет излишним проявлять осторожность в выражении соответствия между массой объекта и полной его энергией. Не всякой энергетической составляющей соответствует гравитационная масса; возможно также, что в определенных случаях инертные свойства могут не соответствовать в точности их энергетическому потенциалу. Гравитационная масса объекта по отношению к любому другому гравитирующему объекту определяется сугубо индивидуально.
2.3. Три положения для новой теории гравитации
Ранее уже высказывались предположения о том, что любое макроскопическое тело может быть представлено в виде совокупности осцилляторов, в общем случае ориентированных произвольно и в целом изотропно по всем направлениям. Частицы-осцилляторы на самом элементарном уровне могут быть представлены частицами одного типа. По поводу кандидатов в “элементарные” осцилляторы предлагались различные версии 8; 9 . Наиболее обоснованной представляется гипотеза о фотоне-первомассе 8, свойство массы которых выражено “элементарным” образом. Масса покоя как физическое свойство характерно для совокупности особым образом взаимодействующих меж собой осцилляторов, образующих составные объекты с центром массы, могущим совпадающим с системой отсчета наблюдателя (начиная с уровня микрочастиц и переходя затем к более крупным структурам).
Если на продольно ориентированные фотоны-осцилляторы, образующие составной объект, g-поле не действует, то тогда на входящие в их состав поперечно ориентированные осцилляторы g-поле должно действовать избыточным образом. Это необходимо для выполнения установленного эмпирическим путем положения - в стационарном g-поле вес макроскопического тела пропорционален его инертной массе (по существу, это одна из возможных формулировок классического ПЭ).
Для вычисления влияния g-поля на произвольно ориентированный осциллятор будем исходить из того, что соответствие между инертной и тяжелой массой с высокой степенью точности установлено для неподвижных макротел. Составляющая mkin в пределах покоящегося макротела распределена практически изотропно по всем направлениям, либо анизотропия mkin мала.
Пусть все частицы-осцилляторы одного типа равномерно распределены в пределах некоторого объема (к примеру, шара радиусом r); каждому осциллятору при этом отведен объем сильно вытянутого прямоугольника длиной 2r и сечением dd( - угол в горизонтальной плоскости между заданным горизонтальным направлением и проекцией луча O,r на горизонтальную плоскость; - угол между лучом O,r и его проекцией на горизонтальную плоскость). Горизонтальной считается плоскость, перпендикулярная силовым линиям g-поля ( -плоскость).
Площадь dSгоризонтального среза dс поверхности сферы во всем диапазоне значений (0 2 ) является функцией угла . Площадь поверхности сферы S может быть найдена суммированием площадей всех срезов dS во всем диапазоне значений , с учетом зависимости площади dS от :
.На каждый осциллятор, в зависимости от его ориентации относительно силовых линий g-поля, сила dF гравитационной природы действует по разному. Для случая, когда силовые линии гравитационного поля перпендикулярны плоскости , гравитационное влияние на осциллятор может быть оценено величиной проекции мгновенной скорости осциллятора на плоскость . Отсюда сила F0, действующая на всю совокупность осцилляторов, сосредоточенных в объеме сферы:
.Произведя интегрирование, находим
F0 ~ 22r . (2)
Чтобы определить, во сколько раз действие гравитационного поля сильнее на совокупность горизонтально ориентированных осцилляторов, чем на ту же их совокупность, но равномерно ориентированную по всем трем пространственным направлениям (2), распределим всю площадь сферы S по плоскости, перпендикулярной плоскости (при этом cos = 1), и найдем гравитационную силу для этого случая:
. (3) Из сопоставления (2) и (3) следует коэффициент, равный двум. Это означает, что горизонтально ориентированная ( = 0) составляющая mkin испытывает двойное влияние гравитационного поля (имеет гравитационную массу, вдвое превышающую инертную).
Полученный результат вполне закономерен, если обратить внимание на возможность разложения составляющих движения фотона-осциллятора по трем ортогональным пространственным направлениям x, y, z. Одно из них - m(X) - совпадающее с вектором напряженности поля, два других - m(Y) и m(Z) - перпендикулярны ему. Гравитационное поле трансформирует в m(X) как m(Y) , так и m(Z) ; действие поля на обе поперечные составляющие закономерно приводит к двойному искривлению горизонтального участка траектории фотона.
Под действием гравитации фотон меняет траекторию движения, но его энергия при этом не изменяется. Как известно, энергия фотона жестко связана с величиной его полного импульса. Импульс фотона соответственно остается неизменным по величине, хотя меняется его ориентация. Соответственно проекция импульса фотона на первоначальное направление уменьшается.
Таким образом, инертная масса фотона полностью определяется его кинетической массой, а гравитационная масса фотона mgr в поле тяжести является функцией ориентации движения фотона относительно вектора напряженности g-поля:
mgr = 2min sin , (4)
где sin является коэффициентом, определяющим проекцию скорости фотона на вектор напряженности g-поля. Гравитационная масса фотона равна его инертной массе лишь при определенном значении угла : = 30 .
Выводы, которые сформулированы для фотона (исходя из принятого постулата о единообразии всех форм материи-массы на самом элементарном уровне), не имеют видимых противопоказаний к их распространению на кинетическую составляющую массы тел с ненулевой массой покоя.
Выражение для мгновенной величины силы гравитационной природы Fg , действующей на тело с полной массой m (m = m0 + mkin), с учетом соотношений (3) и (4), запишется так:
Fg = m0 g + 2mkin g sin , (5)
где g - величина напряженности гравитационного поля.
При этом величина (m0 + 2mkin) соответствует поперечной гравитационной массе, а величина m0 - продольной гравитационной массе тела.
В соответствии с (5) при , большем 30, на тело будет действовать большая гравитационная сила, чем предписывается ПЭ (гравитационная масса оказывается больше инертной, приводя к большей кривизне траектории); при 30 соответственно меньшая гравитационная сила.
Данный вывод может быть экспериментально проверен с участием быстрых частиц в гравитационном поле. Кривизна горизонтального участка траектории любой субсветовой частицы (ускоренного электрона, протона, нейтрона), для которой выполняется условие m m0 , в поле тяжести предполагается почти вдвое большей, чем предсказывается теориями гравитации, безусловно поддерживающими справедливость классического ПЭ.
Ключевые положения следующего за ОТО уровня проникновения в сущность гравитации вполне могут быть такими:
1. В общем случае гравитационная масса (гравитационный заряд) тела не равна его инертной массе. Гравитационной массой определяется взаимодействие тела с g-полем, а инертной массой - способность транспортировать энергию в пространстве.
2. Стационарное g-поле не способно изменить ни полную массу, ни полную энергию свободно падающего тела. В гравитационном поле лишь перераспределяются энергетические составляющие полной энергии тела, характеризующие его исходное состояние и меняется импульс тела.