Волновая теория гравитации. Гравитационное взаимодействие. Гравитация. Поле. Природа. Галактика. Вакуумные флуктуации. Вакуум. Эффект Казимира.
Алеманов Сергей Борисович  http://alemanow.narod.ru  alemanow@mail.ru 
Волновая теория гравитации
Видео, доклад "Квантовый закон Хаббла" в РУДН (28.04.16)
 
   

Гравитация - это преломление волн в физическом вакууме

Гравитационное поле можно представить как изменение плотности физического вакуума под действием массы тела, приводящее к изменению показателя преломления вакуума. Такой подход позволяет рассматривать гравитационное взаимодействие как результат преломления волн в неоднородной среде. Физический вакуум является полевой средой, в которой могут распространяться электромагнитные волны - фотоны. Если среда неоднородна, то частица фотон будет замедляться, попадая в более плотные области среды, а также будет изменять свое направление движения в сторону большей плотности, например, такое наблюдается при прохождении света от звезд вблизи Солнца во время затмения. Корпускулярно-волновой дуализм присущ всем элементарным частицам. Волновая теория строения элементарных частиц рассматривает частицы, имеющие массу покоя, как замкнутые волны в полевой среде. При движении волны по кругу также будет возникать смещение (преломление) в сторону более плотной среды, что проявляется как действие гравитации.
 
«... скорость света в вакууме при наличии гравитационного поля не является строго постоянной величиной, но несколько уменьшается при возрастании гравитационного потенциала ... Вблизи поверхности Солнца показатель преломления вакуума имеет величину 1,00000424 ... Но вследствие возрастания показателя преломления вакуума при приближении к Солнцу, т.е. вследствие оптической неоднородности вакуума вблизи Солнца (напоминающей оптическую неоднородность земной атмосферы), угол отклонения лучей Солнцем оказывается, как показывают вычисления на основе формулы (25'), в 2 раза большим. Отклонение лучей в гравитационном поле, предсказанное теоретически Эйнштейном в 1915 г., было подтверждено наблюдениями, сделанными в 1919, 1922 гг. и последующих годах при полных солнечных затмениях.»
Путилов К.А., Фабрикант В.А. Курс физики. C.411.C.413. http://page-book.ru/page/368008
«У гравитационного радиуса черной дыры время останавливается и замирает.»
http://secretspace.ru/index_698.html
 
Получается, на поверхности черной дыры прекращаются колебания в электрическом контуре, электрический ток останавливается, фотоны перестают двигаться - полная остановка всех процессов.
 
Согласно ОТО получается, что фотоны под действием гравитации не ускоряются, а, наоборот, замедляются, т.е. на фотоны не действует гравитационная сила, а искривление лучей происходит из-за изменения показателя преломления вакуума ("искривление" пространства). Это означает, что у фотонов нет гравитационной массы (энергии), а есть только инертная масса - импульс (кинетическая энергия). Электромагнитные волны состоят из электрической и магнитной индукции, а гравитация с этими полями не взаимодействует, и вообще между полями может действовать только принцип суперпозиции.
 
Рассмотрим процессы, которые могут приводить к изменению внутренней энергии и, соответственно, плотности физического вакуума.

 
«Нулевые колебания - флуктуации квантовой системы (обычно квантового поля) в основном (вакуумном) состоянии. ... эффект Казимира делает нулевые колебания наблюдаемыми.»
Физическая энциклопедия. НУЛЕВЫЕ КОЛЕБАНИЯ.
«Причиной эффекта Казимира являются энергетические колебания физического вакуума из-за постоянного рождения и исчезновения в нем виртуальных частиц.»
http://ru.wikipedia.org/wiki/Эффект_Казимира

Флуктуации вакуума.
 Флуктуации вакуума. 

«Виртуальные частицы - кванты релятивистских волновых полей, участвующих в вакуумных флуктуациях.»
Физическая энциклопедия. ВИРТУАЛЬНЫЕ ЧАСТИЦЫ.
 
Вакуумные флуктуации (нулевые колебания) представляют вакуумную форму энергии (внутреннюю энергию квантового поля). Экспериментально установлено, что виртуальные частицы при определенных условиях могут переходить в реальные частицы, например, от столкновения с веществом - динамический эффект Казимира.
 
«Система быстро вращающихся зеркал, превращающая виртуальные фотоны в реальные, позволила впервые продемонстрировать динамический эффект Казимира."»
http://www.popmech.ru/article/9145-dinamicheskaya-razvirtualizatsiya/
 
Если вакуумные флуктуации (нулевые колебания полевой среды), сталкиваясь с веществом, могут превращаться в реальные частицы, то должна уменьшаться плотность энергии флуктуаций вакуума, что приводит к увеличению плотности физического вакуума.
 
«Однако позже выяснилось, что пустота - "бывший эфир" - носитель не только электромагнитных волн; в ней происходят непрерывные колебания электромагнитного поля ("нулевые колебания"), рождаются и исчезают электроны и позитроны, протоны и антипротоны и вообще все элементарные частицы. Если сталкиваются, скажем, два протона, эти мерцающие ("виртуальные") частицы могут сделаться реальными - из "пустоты" рождается сноп частиц. Пустота оказалась очень сложным физическим объектом. По существу, физики вернулись к понятию "эфир", но уже без противоречий. Старое понятие не было взято из архива - оно возникло заново в процессе развития науки. Новый эфир называют "вакуумом" или "физической пустотой".»
Академик А.Мигдал.
 
От флуктуаций вакуума "дрожат" электроны на атомных орбитах - лэмбовский сдвиг. От сильных флуктуаций электроны могут перескакивать на более высокие орбиты, т.е. может происходить поглощение энергии из вакуума.
 
«... нет необходимости предполагать, что энергия корпускул превращается в теплоту; мы можем представить себе, что она превращается в сильно пронизывающее излучение, которое может выделяться из тяготеющего тела.»
Дж.Томсон.
 
Вещество "трясет" от флуктуационных колебаний вакуума, которые в веществе частично превращаются в реальные частицы - устойчивые возбужденные состояния поля, при этом уменьшается энергия вакуума. Возникшие возбужденные состояния поля фотонного типа заметно разогревают большие массы вещества (планеты, звезды). Возникшие возбужденные состояния поля нейтринного типа проникают через вещество, почти не взаимодействуя с ним, унося с собой энергию, полученную из вакуума. Из частиц только фотоны и нейтрино не распадаются и не аннигилируют.
 
«Вселенная еще заполнена и квантами света - фотонами, число которых около 500 в каждом кубическом сантиметре Вселенной, в миллиарды раз больше, чем протонов. ... в каждом кубическом сантиметре пространства находятся и около 500 штук реликтовых нейтрино. Мир не только "светел", но и "нейтринен".»
Журнал "Наука и жизнь". 2000. 2. С.26.
 
Также можно предположить, что в центре галактик, где находится большая масса вещества, из вакуумных флуктуаций рождаются не только фотоны и нейтрино, но и другие элементарные частицы, которые в магнитном поле галактики разделяются на две струи (спиральные рукава). Например, выброс частиц на Солнце также происходит по линиям магнитной индукции. Наблюдаемое синхротронное излучение подтверждает существование сильного межгалактического магнитного поля. Магнитное поле, поворачиваясь, образует рукава в виде спирали. Чем быстрее поворачивается магнит, тем сильнее закручена спираль. Сильное магнитное поле в центре галактики можно наблюдать в виде "бара" (пересеченные спиральные галактики), где спиральные ветви начинаются не в центре ядра, а у концов своеобразной перемычки, проходящей через ядро.

bar.jpg

«Примерно у половины S-галактик ядро сильно вытянуто и спиральные рукава начинаются с концов ядра. Такие галактики (пересеченные спиральные, или спиральные с перемычкой - "баром") обозначаются как SB-галактики.»
Физическая энциклопедия. ГАЛАКТИКИ.
«Магнитные поля галактик играют важную роль в динамике межзвездной среды и в процессах звездообразования. Магнитное поле, в частности, ответственно за удержание космических лучей в галактике, за вытянутую форму и волокнистую структуру многих типов туманностей, оно играет решающую роль в процессах переноса момента количества движения из межзвездных облаков при формировании звезд и в перераспределении момента количества движения между протозвездами и протопланетами. ... В спиральных галактиках магнитное поле наиболее сильно в спиральных рукавах, где оно в среднем вытянуто вдоль рукавов.»
Физическая энциклопедия. МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ ГАЛАКТИК.
«Несколько лет назад с помощью радиоастрономических наблюдений было обнаружено, что из ядра нашей собственной Галактики происходит непрерывное истечение водорода. Каждый год ядро выбрасывает массу газа, равную полутора солнечным массам. Но так как Галактика, по самым скромным оценкам, существует не менее 10 миллиардов лет, то за это время из ядра, видимо, была выброшена масса, равная массе 15 миллиардов солнц!»
http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/4817/
«Изучение радиогалактик позволило предположить, что в каждом ядре есть какое-то тело, обладающее незвездными свойствами, которое выбрасывает из себя огромные массы газов. ... Галактики, вероятно, начинают свое существование как образования неопределенной формы - типа Магеллановых облаков. Под влиянием активности их ядер они постепенно принимают спиральную структуру. Выбрасывающиеся из ядра массы располагаются вблизи ядра вдоль магнитных силовых линий, которые затем из-за вращения галактики закручиваются и образуют спиральные ветви. Эти ветви должны беспрерывно возобновляться путем выбросов вещества из ядра, так как из-за утечки вещества вдоль магнитных силовых линий ветви могут исчезнуть через относительно короткое время в несколько сотен миллионов лет. Каким образом пополняется масса ядер, мы пока еще не знаем.»
http://znaniya-sila.narod.ru/universe/uni001_05.htm
«Газовые рукава участвуют во вращении вокруг галактического центра и одновременно удаляются от него (радиальная скорость ближайшего рукава примерно 50 км/с).»
Физическая энциклопедия. ГАЛАКТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР.

galaxy.jpg     M51     NGC 5754     NGC 2442

Наблюдаемый огромный выброс вещества из ядер галактик происходит вдоль магнитных силовых линий и приводит к тому, что возникают рукава, которые из-за вращения удаляются от центра в виде спиралей. Возникает форма, аналогичная вращающимся фейерверкам.

feirverk.jpg

Спиральные галактики можно считать "космическими фейерверками".
 
«Главной задачей теории спиральной структуры, опирающейся на наблюдательные данные, является объяснение двух моментов. Первый - почему многие галактики, содержащие диски как элемент своей структуры, имеют отчетливо выраженный спиральный узор, охватывающий весь видимый в оптическом диапазоне диск? И второй - почему этот узор существует на протяжении многих оборотов галактики, несмотря на разрушающее действие дифференциального галактического вращения? Действительно, если бы спиральный узор существовал в течение короткого интервала времени, мы не наблюдали бы его в большом числе дисковых галактик. С другой стороны, дифференциальное вращение растягивает любое образование в диске, заставляя его исчезнуть за один - два оборота диска.»
http://www.astronet.ru:8100/db/msg/1245721/lec.17.1.html
 
Установлено, что все звезды в спиральных рукавах движутся примерно с одной линейной скоростью, т.е. угловая скорость разная. Если считать, что галактики вращаются согласно классической модели, то достаточно пары оборотов, чтобы от спиралей не осталось и следа, - все перемешается. Поэтому, чтобы спиральность сохранялась, движение должно быть таким, как в фейерверке, где частицы образуют симметричную спираль и движутся примерно с одной скоростью независимо от расстояния до центра. Также возникновение спиральных рукавов нельзя объяснить какими-то волнами, так как в этом случае не было бы такой симметрии, да и нет причин, чтобы волны двигались по кругу, а не распространялись в пространстве. Потом, почему магнитное поле вытянуто вдоль рукавов и почему спирали парами, кто "следит" за их количеством? Откуда может появиться сила, способная закрутить такую массу звезд, пыли и газа в одном направлении, с одинаковой линейной скоростью, да так, чтобы были симметрично расположены парные рукава, которые каким-то чудесным образом не перемешиваются при вращении? Также, согласно расчетам, гравитация не способна удержать такое вращение. Симметричное расположение спиральных рукавов, их форма закручивания и сам вид спиралей, рассеивающихся на концах, как у фейерверков, прямо указывает на то, что вещество исходит (выбрасывается) именно из центра галактики. Потом, расстояния между спиральными рукавами слишком большие, чтобы они могли как-то по иному синхронизировать такую симметрию. Диаметр галактик доходит до сотен тысяч световых лет. В природе нет таких полевых сил, которые бы смогли на таких громадных расстояниях из туманности или из скопления звезд образовать такую симметричную пару спиральных рукавов. Гравитационное взаимодействие на таких расстояниях ничтожно. Благодаря космическому телескопу "Хаббл" получены детальные снимки спиральных галактик, где ясно видно как текущие струи вещества из "бара", загибаясь на его концах, перетекают в спираль. И такую картину нельзя объяснить никакими "волшебными" волнами. Например, отток материи из "бара" в спираль хорошо видно в галактике NGC 1365, где еще в самом "баре" струи вещества имеют симметрию относительно центра, откуда они вытекают. На снимке видно, что в самом центре галактики происходит движение по кругу. Можно предположить, что когда направление движения совпадает с направлением магнитного поля, то вещество с дальних (крайних) орбит начинает увлекаться полем и это видно в виде симметричных струй, начинающихся с небольшим смещением от центра и текущих в сторону концов "бара".

NGC 1365

«Для NGC 1365 характерен отток материи, природа которого не выяснена.»
http://yastro.narod.ru/a3/a_news327.htm
 
Аналогичный отток материи из "бара" в спираль можно наблюдать и в других галактиках, например, в NGC 1300.

NGC 1300

На снимках видно, что нет никаких волн, а вещество, вытекая из центра галактик, загибается на краях бара там, где, видимо, становится слабым действие магнитного поля и замедляется скорость вещества из-за трения о вакуум (эффект "аномалии Пионеров"). Также видно, что круговое движение вещества в центре галактики совпадает с направлением поворота спиралей. Несмотря на то, что спирали имеют разнообразную форму закручивания, они всегда в паре и всегда симметричны между собой, но гравитационное поле не умеет "считать", чтобы создавать всегда именно пары спиральных рукавов. Поэтому здесь может быть только единственное объяснение - спирали образованы струями вещества, исходящими из центра галактики. Т.е. "кипящие" флуктуации вакуума, представляющие виртуальные частицы, под воздействием больших масс вещества частично переходят в реальные частицы, которые в магнитном поле, разделяясь на две струи, образуют спиральные рукава.

positron.jpg

«Карта неба в аннигиляционном излучении электрон-позитронных пар. Яркое пятно в центре означает, что в центральной области нашей Галактики каждую секунду аннигилирует более 1043 позитронов.»
http://znaniya-sila.narod.ru/universe/uni001_06.htm
«Еще более интригующим является тот факт, что в центральной области Галактики до сих пор не обнаружено точечных источников гамма-излучения. Это означает, что позитроны равномерно заполняют эту область пространства, так что в ней каждую секунду аннигилирует около 15 миллиардов тонн материи.»
http://phys.unn.ru/gazeta/64.pdf
 
В центре галактики, в ее самой яркой области, из флуктуаций вакуума возникает в большом количестве как вещество, так и антивещество. Только электронов и позитронов каждую секунду аннигилирует около 15 миллиардов тонн. Можно предположить, что преимущественно рождаются частицы, а не античастицы, которые в межгалактическом магнитном поле разделяются на две струи (у магнита два полюса), образуя два спиральных рукава. Если полюсов больше двух (возможно, но крайне редко), то и спиралей будет больше, но их количество всегда четное, так как магнитные полюса всегда парные. Если магнитное поле слабое, то не видно "бара" и спиральные рукава размытые. Астрономические наблюдения подтверждают то, что спиральные галактики растут изнутри.
 
«Это говорит в пользу давно высказанной, но ничем не подтвержденной гипотезы, говорящей о том, что спиральные галактики растут изнутри. Что, рождаясь в центре, звезды начинают убегать от него по тем самым спиралям, обильно рассыпая металлы в начале пути и производя их все меньше и меньше, когда они достигнут периферии.»
Спиральные галактики растут изнутри. http://gifakt.ru/archives/cosmos/spiralnye-galaktiki-rastut-iznutri/
 
Вакуум материален, поэтому неудивительно, что вакуумная форма материи может переходить в вещественную и наоборот. Если частицы могут рождаться из флуктуаций вакуума, то должен существовать и обратный процесс. Возможно, вещество "растворяется" в вакууме на концах спиралей, где снова превращается в энергию вакуумных флуктуаций. Галактический круговорот энергии.
 
«... вакуумное, или низшее по энергии, состояние следует представлять не в виде "пустого" пространства, а как своеобразную среду флуктуирующих с большой амплитудой полей.»
Физическая энциклопедия. ВАКУУМНЫЙ КОНДЕНСАТ.
 
Амплитуда флуктуаций в разных областях полевого пространства может быть различной. Чем больше амплитуда флуктуаций, тем ниже плотность. Вещество как диссипативная среда преобразует энергию флуктуаций в различные устойчивые возбужденные состояния поля. Вакуумные флуктуации "бьются" о вещество (эффект Казимира), "трясут" частицы (лэмбовский сдвиг) и теряют энергию. Возникает отрицательное значение плотности энергии гравитационного поля:

w = -γM2/r4

(формула для шара, при r большем, чем его радиус), где γ - гравитационная постоянная, M - масса шара, r - расстояние от центра шара. Например, на поверхности Земли в каждом кубическом метре пространства величина полевой энергии имеет отрицательное значение 5.7·1010 Дж, что, согласно соотношению W = Mc2, соответствует 6.4·10-7 кг, для сравнения - такую же величину гравитационной энергии связи на поверхности Земли имеет тело массой 920 кг.
 
«... напряженность гравитационного поля неподвижной материальной точки массой M, находящейся в начале координат, равна G = -γM/r2, ...»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.75.
 
Соответственно, гравитационный поток:

Фγ = -γMS/r2,

где S - площадь. Плотность энергии гравитационного потока:

w = -G2/8πγ,

Знак минус в формуле связан с отрицательным значением гравитационной энергии. Например, энергия гравитационного поля (потока) шара:
 
« U = -M2/5R »
Задачи по общей физике. И.Е.Иродов. 2001. С.344.
 
Где M - масса шара, R - радиус шара. Чем больше масса, тем больше величина отрицательной энергии гравитационного поля вокруг шара, что означает уменьшение внутренней энергии физического вакуума. Например, гравитационное поле Земли имеет отрицательную энергию 2.2·1032 Дж, что, согласно соотношению W = Mc2, соответствует 2.5·1015 кг, для сравнения - масса Земли 5.98·1024 кг. Если же радиус шара равен гравитационному радиусу R = M/c2, то масса отрицательной энергии гравитационного поля равна Mполя = -0.3M, т.е. гравитационный дефект массы составляет почти треть от первоначальной массы, соответственно, для образования "черной дыры" будет не хватать трети массы, которая при сжатии уходит в виде излучения. Дальнейшее сжатие или увеличение массы шара приведет к тому, что масса шара по абсолютной величине сравняется с массой гравитационного поля и их суммарная масса (энергия) будет равна нулю. Надо заметить, что частица фотон не может притяжением попасть в "черную дыру", так как в гравитационном поле скорость света замедляется, т.е. теоретически свет не может как войти, так и выйти из "черной дыры".
 
«... энергия гравитационного взаимодействия отрицательна, ...»
О физике и астрофизике. В.Л.Гинзбург. 1995. С.123.
 
Чтобы уменьшить энергию гравитационного потока (по абсолютной величине), необходимо затратить энергию.
 
«Очень важную роль играет состояние поля с наименьшей энергией, которое называется вакуумом.»
Физическая энциклопедия. ФИЗИКА.
 
Вакуумное состояние поля условно принято за нулевой уровень энергии, так как могут быть уровни как с положительной, так и с отрицательной энергией относительно нулевого состояния, так же как, например, нулевая линия на шкале Цельсия. Энергия флуктуаций вакуума (поля) в веществе может превращаться в устойчивые возбуждённые состояния поля. Чем ближе к массе, тем меньше внутренняя энергия вакуума, что приводит к увеличению его плотности. Гравитационная энергия поля имеет отрицательное значение, что отражает уменьшение энергии вакуума ниже нулевого уровня.

Продолжение на сайте:  http://alemanow.narod.ru
 
Загрузить полный текст книги в упакованном виде
http://alemanow.narod.ru/theory.zip


Rambler's Top100 Сounter 10.11.2010