Gravitacija traukia ar stumia?

Feb 26, 2012 23:18

Betrolindamas gerbiamą astrofiziką konstanta-42 , sulaukiau jo reakcijos ir dedikuoto specialiai mano skramnai personalijai straipsnio. http://www.konstanta.lt/2012/02/kodel-gravitacija-traukia-o-ne-stumia/

Ginčas įvyko dėl to, jog leidau sau suabejoti gravitacijos jėgos traukos savybėmis. Neseniai man teko nagrinėti fiziko Viktoro Katiuščiko teoriją, kur jis pateikia svarius įrodymus dėl stumiančios, o ne traukiančios gravitacijos.

Kadangi mano kompetencija nėra pakankama, kad operuoti formulėmis ginče teko straipsnį versti į rusų kalbą ir jį permesti Viktorui

Čia mano darytas Konstantos_42 straipsnio vertimas į rusų kalbą:


Делая записи или познавательные тексты в этом блоге, я всегда пытаюсь представить описываемые явления простым языком, но вместе с тем в деталях - так чтобы было понятно не ученым. Но, конечно же, где-то я должен полагаться на фундаменты физики, которых читатели могут не понимать, поэтому они должны это принять в качестве аксиомы. Это, например, некоторые основы электромагнетизма или воздействия гравитации. Время от времени я получаю вопросы об этих основах, и я пробую объяснить их более подробно, раскрыв новый слой «аксиом». Но бывает, что некоторые комментаторы оспаривают эти очевидные утверждения, и я не понимаю - это он серьезно или просто троллит. Интернет - это место, где троллить легко.

Зачем это введение здесь? Один такой Velnias, который к моей недавней записи в комментариях пытался мне и другим неблагоразумным объяснить, что гравитация не притягает, но толкает. Да, да, толкет. И с серьезным лицом (ну, я не видел его лица, но с серьезными буквами, почти без смаиликов) объяснил, что это действительно так. И даже ссылки на какие-то ютубные видео дал, где Эйнштейн не умеет считать и ЖЖ записи с переводом с русского на английский гугльтранслятором дал ... Я признаюсь, что не посмотрел видео, запись ЖЖ тоже не прочитал - на это у меня нет времени. Но я пообещал найти время, чтобы объяснить, почему гравитация (или любое другое взаимодействие, в качестве замены) не может быть отталкивающей. Я думал, что напишу об этом на первое апреля, но мыслей в голове набралось уже сейчас, поэтому выложу их сюда. Сразу оговорюсь, что я не гарантирую, что предложенные мною аргументы являются верными всегда и везде, но с другой стороны, это действительно не все возможные аргументы объясняющие существование всемирного тяготения, а не толкающей силы.

Первый аргумент - локальность силы

Самый простой способ, чтобы представить себе отталкивающую гравитацию, это перевернув знак в формуле гравитационного взаимодействия. Вместо F = -GMM / R ^ 2 (тяготение), писать F = АMM / R ^ 2 (отталкивание), я константу изменил специально с гравитационной постоянной G в неопределённую А, чтобы немного обобщить. Что случится? Представьте себе, что вместо нескольких сотен ньютонов силы, которые притягивают вас к Земле, вдруг та же сила будет вас отталкивать вдаль. Вы бы вылетели вверх с ускорением свыше 10 метров в секунду в квадрате. Вместе с вами вылетело бы всё, атмосфера ... и сама Земля, потому что ее породы также поддерживаются под действием силы тяжести, так что если сила внезапно перевернётся, все камни станут толкать друг друга. Земля (и все другие объекты во Вселенной) распадется на мелкие кусочки, поддерживаемые только химическими связями, они более или менее равномерно распределятся в пространстве (каждый предмет старался бы оказаться как можно дальше от всех остальных). Очевидно, что такой вариант неподходящий. Это означает, что на нас воздействующая сила отталкивания сотворена не местными условиями (Земля), а чем-то иным (далекой в пространстве материей). Другими словами, взаимодействие не является локальным, даже, можно сказать, оно антилокально. В принципе, это, пожалуй, не является невозможным, но такое взаимодействие будет еще более отличается от трех других нам знакомых (электромагнитное, сильное и слабое ядерное), нежели гравитация.

Второй аргумент - зависимость силы от расстояния

Таким образом, если Земля толкает нас, но мы не улетаем, то кто-то должен давить на нас к ней (и так же давить саму Землю, чтоб не разлетелась). Такую силу должна породить далекая материя, и еще, она должна распределиться почти точно изотропно. Если материя была бы распределена не изотропно, то отталкивающая сила имела бы четко определенное направление во всех областях на Земле, по определению к Космосу, так что если бы нас прижимало к Земле Европе, то в Австралии нас бы толкало вдаль еще сильнее, чем сама Земля. Более формально говоря научно, эта сила не может быть вызвана далекой материей распределенной в диполь (~ имеющая одно направление) компоненты или этот диполь должен быть очень точно компенсирован гармониками более высокого порядка (~ имеющими больше направлений). Даже не вдаваясь в такие вещи, достаточно отметить, что теорема Ньютона о силе, воздействующей при изотропно распределённой материи в середине сферы, одинаково хорошо действует и для толкающей и для притягивающей силы. Таким образом, с одной стороны распределение материи должна быть очень изотропным (чтобы удалить диполь-эффект), но с другой стороны не может такого быть, так что величина силы не может быть обратно пропорциональна квадрату расстояния.

Ну ладно, непропорциональный, так непропорциональный. Ведь всяких потенциалов и от них происходящих пропорциональностей сил может быть. Но, каким бы не был этот потенциал (и, вместе, сила), он должен быть сферически симметричным (иначе вернётся проблема с четким направлением силы по отношении космоса). В таком случае опять же можно посмотреть на вариант теоремы Ньютона, т.е. рассмотреть, как поведёт себя частица помещенная в середину равномерной сферы. Проблема является сферически симметричной, какая-то сила воздействует на частицу, так что возможны только три варианта - либо сила притягивает частицу к периферии (поверхности?) сферы, или к её центру, или получаем своего рода равновесие в области на определённом расстоянии от центра (возможны комбинации из этих вариантов, то есть несколько сфер равновесия). В любом случае, стабильной может быть только в очень специфически образом расположенной материи. Тем не менее, мы видим, что во Вселенной не специфическим образом расположенную материю, а множество сложных структур, которые существуют во многих масштабах (от астероидов до галактик). Под влиянием внешней силы отталкивания, никакая подобная система не может быть стабильной.

Из всего этого становится ясно, что силы отталкивания не могут быть созданы из потенциала возникающего в связи с расположением материи.

Третий аргумент - масштаб силы

Возможна ли какая-то альтернатива? По крайней мере одна, в принципе, представляется возможной. Это похоже на давление жидкости. Мы можем представить себе Вселенную, заполненную невидимой жидкостью (назовем его толкающим эфиром), которая не взаимодействует ни по одной из трех Плотностных(?) моделей взаимодействия, но производит давление (не будем углубляться как) и оказывает давление на все тела пропорционально массе тела, так сохраняя формы объектов. В этом случае, если два тела находятся рядом друг с другом, между ними давление жидкости ниже, чем вокруг, и общая сила толкает тела друг к другу.

Несколько похожее явление наблюдается и в квантовой механике. Это называется эффектом Казимира - две очень близко параллельно помещённые металлические пластины прижимаются друг к другу, потому что квантовые флуктуации вакуума вне имеют больше энергии (и, следовательно выше давление), чем внутри. В повседневной жизни, тоже можно увидеть несколько подобное явление - на волнистой воде два небольших (но не слишком малых) объекта волнами могут быть приталкиваемы друг к другу.

Суть происходящего состоит в следующем. Давление - это плотность энергии. Энергия сосредоточена в колебаниях (флуктуациях) жидкости (или в энергии вакуума, или в "давлеющем эфире"), которые отличаются длиной волны. В полости, ограниченной двумя объектами, могут быть только такие колебания, длина волны которых не превосходит размера полости (как и колебания, которые значительно превосходят величину ограничиваемых объектов - колебания просто не замечают этих объектов). Таким образом, плотность энергии (давление) между двумя объектами уменьшается, и они прижимаются друг к другу. Если объект меньше, чем наименьший возможный интервал длин волн между ними, или больше, чем максимум - такого эффекта нет.

Давайте попробуем воспользоваться эффектом «давлеющего эфира» для объяснения гравитации. Очевидно, что колебания в нем должны быть на длинах волн от нанометров (в меньших объектах гравитационные эффекты уступают место другим взаимодействиям, поэтому мы можем считать, что вероятно гравитация совсем «отключается», но, скорее всего, есть эксперименты, показывающие действие силы тяжести ив таких масштабах) до порядка мегапарсеков (большИх космических структур не существует, в таких масштабах Вселенная расширяется не особенно обращая внимание на гравитацию, поэтому можно предположить, что в таких масштабах сила тяжести перестает действовать). Жидкости, которые мы знаем, так себя не ведут, но раз мы фантазируем, то можем предположить, что этот "давлеющий эфир" обладает такими свойствами. Возможно даже можно придумать, как должна быть распределена энергия на определенных длинах волны, чтобы появился эффект обратной пропорциональности квадрату расстояния, хотя я не уверен, что это возможно сделать.

Но теперь давайте подумаем, как сила зависит от размера воздействуемого объекта. Расстояние между двумя объектами показывает какое наименьшее колебание волны происходит только снаружи системы, но не между объектами, и тем самым определяет перепад давления. Размер объекта определяет, какая максимальная длина волны обратит внимание на существование объекта. Если сложить эти два утверждения в одно, то мы видим, что если объекты меньше, чем расстояние между ними, то длины волн, которые реагируют на наличие объектов, будут успешно существовать по обе стороны объектов, и разности давлений не будет. Какой-то эффект появится только в том случае, если расстояние между объектами будет того же порядка или меньше, чем размер объектов. Именно по той же причине на поверхности воды плавающий мусор прижимается друг к другу только тогда, когда на случайных движениях подплывёт близко друг к другу. Учитывая, что гравитационное взаимодействие астрономических объектов на значительно больших расстояниях, чем размер объектов (Земля ведь вращается вокруг Солнца, в конце концов :)), то мы видим, что "давлеющий эфир" не может объяснить гравитацию.

Уже всё?

Не утверждаю, что мы все хорошо знаем о гравитации. Текущие теории, объясняющих её эффекты (я имею в виду классическую механику и общую теорию относительности) может оказаться неверным, возможно, придется дополнить или изменить (хотя, вероятно, не сильно, и только в исключительных случаях). Из философской стороны сила тяжести менее ясно дело, также как из точки зрения в области физики элементарных частиц. Тем не менее, тот факт, что гравитационное притяжение это проявления между телами, мы знаем уже достаточно хорошо. Вот и все.

Laiqualasse

P. S. Забегая вперёд будущим вопросам и т.д. - У меня нет желания и времени, чтобы продолжать спорить о псевдо-науке. Velnias (и другие, если таковые имеются), если они хотят верить, что сила тяжести толкает, а ученые всего мира это тупые недоумки или участвуют в заговоре -верьте, это ваши проблемы. Конечно, если у кого-то есть вопросы, я постараюсь на них ответить.

Sulaukiau atsakymo iš Viktoro: http://viictor.livejournal.com/198844.html

Уважаемый Laiqualasse,
все Ваши аргументы против тяготения построенного на приталкивании полностью несостоятельны:
Ваш 1 аргумент:
Если представить себе, что локальные силы отталкивания больше комплексных сил извне.....
Ответ:
Зачем выдумывать нереальные сценарии?
Взгляните например на вариант при котором внешние силы в 1000 раз больше частных сил отталкивания:
F = (1000 / R ^ 2 ) - (1 / R ^ 2) = 999/ R ^ 2
И уже ничего никуда не улетает.
Ваш аргумент №2:
//Если бы материя была распределена во Вселенной равномерно//
Ответ:
Справочно:
Материя во Вселенной на макроуровне распределена именно равномерно.
Равномерность начинается со 100Мпа
2.2. Со сферами у Вас вообще хаос в сознании. Определитесь с системой отсчета, если она связана с телом, то там не сфера, а смещенная полость, со всеми вытекающими последствиями.
Как распределяется воздействие в незамкнутом пространстве подробно описано здесь:
http://viictor-viictor.blogspot.com/2010/01/blog-post.html?commentPage=2
Формулы, графики, иллюстрации.
Ваш 3 аргумент:
Корпускулярная гравитация.
- эта версия несостоятельна и нет никакого смысла её обсуждать.
И вообще - почему вдруг гравитация должна быть именно корпускулярной и работать по аналогии с давлением? Это вообще несостоятельно.

vertimas į lietuvių:

Mielas Laiqualasse,

visi jūsų argumentai prieš stumiančią sunkio jėgą yra visiškai nepagrįsti:
Jūsų pirmas argumentas:
Jeigu įsivaizduosime, kad, lokalios stūmos jėgos yra didesnės už kompleksines išorines jėgas ....:
Kam išradinėti nerealius scenarijus?
Pažvelkite į variantą, kai išorinės jėgos yra 1000 kartų didesnės už lokalines stumiamąsias jėgas :
F = (1000 / R ^ 2) - (1 / R ^ 2) = 999 / R ^ 2
Ir jau niekas niekur neišskrenda.
Jūsų argumentas numeris 2:
/ / Jei materija Visatoje būtų pasiskirsčiusi tolygiai  / /
Pažymėsiu:
Visatoje materija makro lygiu yra pasiskirsčiusi būtent tolygiai.
Tolygumas  prasideda nuo 100Mpa
2.2. Dėl sferų pas Jus chaosas suvokime.
Kaip pasiskirsto poveikis atviroje erdvėje yra išsamiai aprašyta čia:
http://viictor-viictor.blogspot.com/2010/01/blog-post.html?commentPage=2
Formulės, grafikai ir iliustracijos.
3 argumentas:
Dalelių gravitacija.
- Ši versija yra nepagrįsta, ir nėra prasmės apie tai ginčytis.

Noriu paklausti:
ką tiksliai jūs norite užginčyti?
Pakanka suformuluoti suprantami frazę pagal tipą:
Iš tokios fakto dalies teiginys yra nepagrįstas, dėl šios priežasties.

žemė, įdomu, kosmosas

Previous post Next post
Up