Физическая теория гравитационных взаимодействий

Обзор современного учения о гравитации

Состояние дел в теоретическом описании гравитационных взаимодействий такое же, как и в описаниях электрических, только ещё хуже. Учение о гравитации тоже представлено несколькими, радикально разными, и противоречащими друг другу теориями.

Гравитацией мы называем взаимодействия вещественных электрически нейтральных тел на расстоянии. Общим для современного учения о гравитации является представление, что гравитационное взаимодействие присуще любой форме материи, обладающей свойством массы, и что это взаимодействие проявляется только в виде сил взаимного притяжения. В физике гравитационные взаимодействия, хотя и описываются индивидуальными теориями, но в отдельную отрасль науки, в отличие от электрических взаимодействий, не выделены. Они изучаются в механике.

Первой, исторически, появилась классическая теория, называемая «теория тяготения».

В этой теории количественные закономерности отражаются в виде одной эмпирической формулы: «закон тяготения Ньютона», физически толкуемой точно так же как силовое электростатическое поле. Эта формула выявлена И. Ньютоном из массива результатов наблюдений за движением планет Солнечной системы.

В системе отсчета, привязанной к Солнцу, планеты движутся по своим орбитам со скоростями не более 100 км/с. А в радиальном направлении относительно Солнца, вдоль которого направлены силы гравитации, скорости почти нет, так как конфигурации орбит близки к круговым.

Сейчас в науке концепция близкодействия распространена и на характер распространения гравитационных воздействий. Хотя величина скорости распространения гравитационных воздействий еще не выявлена, но в научной литературе принято считать, что её величина равна скорости видимого света. В этой статье тоже, условно, будем считать эту скорость равной скорости света ©.

Из диапазона скоростей, присущих планетам, и принятой величины скорости распространения гравитационных воздействий заключаем: весь массив экспериментальных фактов, которые использовал Ньютон, надо отнести к области квазистатических режимов взаимодействий. Поэтому можно утверждать, что закон тяготения Ньютона правильно отражает действительность, но только в области статических и квазистатических режимов.

Однако, область применения этой эмпирической формулы в теории гравитации распространена на все возможные режимы и потому, в общем случае, искажает действительность.

С позиций общефизических принципов, объективно, закон тяготения Ньютона, рассматриваемый как универсальный закон, отражает в себе концепцию дальнодействия. Поэтому рассматривать поле тяготения как потенциальное можно только при квазистатических режимах взаимодействий (смотри выше электростатическое поле). Из этого следует, что вариационные принципы, лежащие в основе аналитической механики, тоже не являются универсальными, их можно использовать только в области квазистатических режимов взаимодействий.

Одновременно существует еще и корпускулярное (квантовое) толкование механизма гравитационного поля, аналогично толкованию электростатического поля; только корпускулы, несущие гравитационные воздействия, именуют не фотонами, а гравитонами.

Физические свойства гравитонам, как и фотонам, сформулированы на основе СТО. Поэтому квантовая теория гравитации должна характеризоваться так же, как и СТО.

Существует ещё одна теория гравитации: теория Эйнштейна, в которой введено представление о кривизне пространства — времени вокруг объектов, обладающих массой; чем больше масса, тем больше кривизна. Для построения этой теории Эйнштейн в созданной им «общей теории относительности (ОТО)», сформулировал «принцип эквивалентности». Содержание этого принципа формально следует из закона тяготения Ньютона, если принять нынешнее толкование этого закона как универсального, и гравитационное силовое поле рассматривать в общем случае как потенциальное.

Принцип гласит, что, находясь внутри системы отсчета, никакими способами невозможно определить причину ускоренного падения тел (например с ускорением g): или за счет движения самой системы отсчета с ускорением g, или за счет нахождения этой системы в однородном поле тяготения с напряженностью поля g.

С позиций концепции близкодействия, то есть в условиях реальности, выявить причину ускоренного падения методологически очень просто. Достаточно сообщить пробному телу скорость в рассматриваемой системе отсчета в направлении падения, сопоставимую по величине со скоростью распространения гравитационных воздействий, и затем измерить его ускорение в свободном падении.

Если величина ускорения не изменилась, значит, система отсчета движется с ускорением, а если ускорение падения изменилось, уменьшилось, значит, система отсчета находится в гравитационном поле.

Вывод: в общем случае, принцип эквивалентности в природе не имеет места быть; его действие практически точно проявляется только в области квазистатических режимов относительного движения. Поэтому не нужно разбираться, о чем толкует теория гравитации Эйнштейна, и к каким выводам она приводит.

Подведем итог: современное учение о гравитации верно отражает действительность только одной эмпирической формулой (Ньютона), и только в области квазистатических режимов взаимодействий; поэтому надо признать, что цельной физической теории, правильно отражающей действительность при любом режиме взаимодействий, в современном учении о гравитации нет.