Баллистическая


Природа массы и гравитации



жүктеу 8.2 Mb.
бет18/99
Дата04.03.2018
өлшемі8.2 Mb.
1   ...   14   15   16   17   18   19   20   21   ...   99

Природа массы и гравитации

Объяснение Цёлльнера, принятое Лоренцем, состоит, как известно, в том, что сила притяжения двух электрических зарядов противоположного знака немного превосходит силу отталкивания двух зарядов одного знака и той же абсолютной величины. Это объяснение отвергает мнение об односторонности электрического поля и, следовательно, об исключительной применимости его лишь к элементарным воздействиям.



Вальтер Ритц, "Критический анализ общей электродинамики" [8]
В предыдущих главах мы обсуждали мнимое изменение массы в опытах и закон сохранения массы. Тут впору задуматься, а что же вообще такое масса, какова её природа? Надо сказать, что смысл понятия массы не ясен до сих пор. Даже теория относительности, претендующая на разгадку этого вопроса, даёт лишь самые общие и абстрактные определения, да и то больше в виде формул, выражающих эти понятия количественно. Не зря прекрасная книга Ф.С. Завельского о природе массы и истории её исследований названа "Масса и её измерение" [55]. И действительно, путь к пониманию массы, как и вообще любого физического явления, понятия, пролегает через меру. Недаром наиболее известное определение массы, данное ещё Ньютоном, звучит так: "Масса - это количество материи". Поэтому закон сохранения массы - это, по сути, закон неуничтожимости материи. Однако даже в смысле измерения массы не всё однозначно, ибо если в классической физике массу считают постоянной, всюду одинаковой, то в той же теории относительности – переменной, относительной, зависящей от условий. Обнаруживаемое в опытах изменение массы говорит, на первый взгляд, в пользу теории относительности. Но если справедлива баллистическая теория Ритца (БТР), то и в рамках классической физики, как было показано, эти кажущиеся изменения находят простое истолкование.

Что же представляет собой масса, и какова природа гравитации? В настоящее время можно считать доказанным, что скорость распространения гравитации равна скорости света. Уже одно это наводит на мысль, что гравитация имеет электромагнитную природу, что её, подобно электрическому воздействию, переносят реоны, источаемые зарядами со скоростью света. Именно Ритц был первым, кто предположил, что скорость распространения гравитации равна скорости света и обосновал предположение о том, что она создаётся электродинамическими взаимодействиями всех зарядов тела [8]. Так, Ритц упоминает следующую интересную идею физика И. Цёлльнера. Известно, что в каждом теле положительных и отрицательных зарядов точно поровну, и потому силы электрического притяжения и отталкивания между двумя телами должны уравновешивать друг друга. Но что если сила притяжения двух разноимённых зарядов слегка превосходит силу отталкивания двух таких же по величине, но одноимённых? Тогда суммарная сила взаимодействия между всеми зарядами двух тел будет притягивать, сближать их. Эта не скомпенсированная электрическая сила и будет силой тяготения.

Как возможна такая асимметрия, показывает реонная модель взаимодействия. Рассмотрим для начала два одноимённых заряда. Пусть один электрон "стреляет" реонами в другой, тем самым отталкивая его. Реон массой m, попав в электрон массой M и поглотясь им, передаёт ему свой импульс mc. После удара электрон приобретёт скорость V1 и массу M+m, причём его импульс (M+m)v=mc, откуда V1=mc/(M+m). Если же заряды разноимённые, то они, как было показано, должны и массы иметь разного знака, и реоны испускать соответствующие. После поглощения реона с антимассой (-m) масса электрона станет M-m, а значит, он приобретёт скорость V2=mc/(M-m), превышающую V1. Иными словами, действие электрического притяжения и впрямь чуть больше действия отталкивания (Рис. 43).

Рис. 43. Поглощая реон и антиреон, электрон приобретает скорость v.

В итоге, две нейтральные системы, состоящие каждая из электрона и позитрона, после взаимообмена реонами станут сближаться со скоростью v=V2V1=2cm2/M2 (при условии, что реон много легче электрона). Другими словами, такие нейтральные системы будут притягиваться (Рис. 44). И точно так же должны притягиваться любые два тела, состоящие из атомов, причём сила притяжения будет пропорциональна числу элементарных зарядов первого и второго тела, то есть, в конечном счёте, массам этих тел. Если причина тяготения в этом, то отсюда легко выразить массу реона. Мы выяснили, что один электрон придаёт другому с каждым попаданием реона скорость V=cm/M (с учётом малости m). В то же время в двух нейтральных системах электрон-позитрон каждый реон в среднем сообщает системе скорость v= cm2/M2. То есть оказываемое одним реоном электрическое воздействие больше гравитационного в V/v= M/m раз – во столько же, во сколько электрон тяжелее реона. Поскольку электрическое взаимодействие F двух электронов сильней гравитационного G в 1042 раз, то примерно столько реонов должен содержать один электрон. В таком случае понятно, почему электрон, постоянно источающий мириады реонов, почти не теряет в весе.

Рис. 44. Сумма элементарных сил F взаимодействия зарядов двух тел даёт силу притяжения G=FmR/me, либо по другому механизму G=F2/r2.

Впрочем, если учесть, что масса реонов, вероятно, ещё меньше, то основная причина гравитации не в этом. Возможно, главная причина асимметрии элементарных сил притяжения и отталкивания зарядов состоит в асимметрии свойств самих элементарных зарядов – электронов и позитронов, из которых сложены атомы и тела. Считается, что свойства этих частиц полностью симметричны: электрон и позитрон похожи как близнецы, один – это зеркальное отображение другого. А потому все их характеристики – радиус, масса, заряд, спин – одинаковы с точностью до знака. Но, видно, есть всё же ничтожная разница, которая и ведёт к неравноправию электронов и позитронов. Проще всего допустить небольшое различие их радиусов и частот испускания ими частиц (реонов и ареонов). Пусть радиус электрона r, и испускает он в единицу времени N реонов. А радиус позитрона чуть больше R=r+Δ, и испускает он ежесекундно n ареонов. Сила F воздействия первого заряда на второй пропорциональна числу испускаемых первым частиц на сечение (квадрат радиуса) второго (Рис. 6 и Рис. 45). Всего четыре силы:

1) отталкивание электрона другим электроном F1=kNr2;

2) отталкивание позитрона другим позитроном F2=knR2;

3) притяжение электрона позитроном F3=knr2;

4) притяжение позитрона электроном F4=kNR2.

Рис. 45. Небольшое различие сил взаимодействия зарядов вызвано разницей их размеров и числа испускаемых частиц.

Очевидно, силы отталкивания одноимённых зарядов F1=F2=F. Это необходимо для приближённого баланса сил в макромире и для равенства инертных масс электрона и позитрона. Ведь по гипотезе Ритца сила инерции– это сила воздействия заряда самого на себя. Тогда Nr2=nR2 и N=n(R/r)2=n(1+2Δ/r+Δ2/r2). В итоге с учётом малости Δ<<r получим: F1= F2= knr2(1+2Δ/r+Δ2/r2), F3= knr2, F4=knr2(1+4Δ/r+2/r2). Значит, две нейтральные системы, каждая из электрона и позитрона притягиваются с силой G=F3+F4F1F2=4knΔ2 (Рис. 44). То есть силы притяжения в среднем и впрямь чуть превосходят силы отталкивания. Поскольку Δ<<r, сила тяготения G много меньше силы F взаимодействия элементарных зарядов: G/F=4knΔ2/knr2=4Δ2/r2. Известно, что G/F=10–42. Значит, нужная сила тяготения возникнет уже при Δ/r=10–21, то есть при ничтожной разнице размеров электрона и позитрона.

Итак, на базе БТР не только магнитные, но и гравитационные эффекты удаётся объяснить как частные проявления электрических. И магнетизм и гравитация сводятся к электричеству. Стоит лишь принять гипотезу Цёлльнера, по которой электрическое взаимодействие элементарных зарядов двух тел (электронов и ядер) порождает гравитационное, если притяжение двух разноимённых зарядов на ничтожную величину превосходит отталкивание одноимённых [106]. Становится понятной причина равенства скорости распространения гравитации и света - и то и другое переносят реоны. Также гипотеза Цёлльнера объясняет убывание силы тяготения с расстоянием R, как в законе Кулона F~1/R2, и рост силы с массой. Ведь чем тяжелей тело, тем больше в нём атомов, зарядов и элементарных сил, дающих в сумме силу тяготения. Наконец, ясно, почему силы тяготения гораздо меньше электрических: гравитационное воздействие, подобно магнитному, возникает как ничтожный избыток электрической силы. На базе БТР уже можно строить единую теорию поля, которую в течение последних 30 лет своей жизни бесплодно пытался создать Эйнштейн. В своей работе 1908 г. Ритц, вплотную подойдя к идее такого объединения, сумел объяснить и некоторые релятивистские гравитационные эффекты. В самом деле, если гравитация имеет электрическую природу, то к ней применимы законы электродинамики. И Ритц их успешно применил, задолго до Эйнштейна объяснив вековое смещение перигелия Меркурия и предсказав в 1908 г. величину смещения для других планет по выведенной им формуле, лишь семь лет спустя, в 1915 г., найденной А. Эйнштейном (§ 2.3.).

Отметим, что сам Ритц, утверждая электрическую природу гравитации, считал, что различие элементарных сил притяжения и отталкивания связано с неравенством скорости V движений положительных и отрицательных зарядов в атоме, что с учётом зависимости силы от скорости давало поправки порядка (V/c)k к силе взаимодействия отдельных зарядов атомов. Эти неуравновешенные поправки и проявляются, по мнению Ритца, в виде гравитационных сил. Таким образом, Ритц принимал динамическую природу гравитационной силы, который допускают и некоторые современные физики [44]. Такой механизм возникновения гравитации тоже возможен, хотя бы потому, что электроны, в отличие от ядер, как считается, пребывают в атоме в постоянном движении. Но даже если такого движения нет, существует хаотическое движение электронов и ядер, напоминающее тепловое, броуновское, связанное с ударами и отдачей при испускании-поглощении реонов (§ 3.14.). Причём скорости этих "броуновских" колебаний уже не зависят от заряда ядра и от рода атома. Электроны, будучи меньше ядер по массе, должны двигаться заметно быстрее - это и создало бы асимметрию сил притяжения и отталкивания, учтённую в высших порядках разложения силы по степеням V/c.

Как видим, Ритц раскрыл природу гравитации и гравитационной массы. Но ведь есть ещё масса инертная - то есть степень сопротивления тела ускорению. В самом деле, отчего тело сопротивляется воздействию, ускорению? Почему для ускорения предмета надо приложить к нему силу пропорциональную ускорению? Ритц, подобно Лоренцу, допускал, что инертная масса тела, может в принципе иметь электромагнитную природу. Он рассмотрел следующий механизм рождения инерции. Пусть два связанных заряда поливают друг друга реонным "огнём" (Рис. 46). В такой системе силы F взаимного отталкивания зарядов уравновешивают друг друга. Но, ускоряя систему, мы это равновесие нарушаем. Воздействие на передний заряд, который реонам приходится догонять, снижено. Задний же заряд, напротив, сам движется навстречу реонам – их ударное воздействие на заряд увеличено. Силы, подобно частотам в эффекте Ритца, изменяются пропорционально (1±aL/c2).



Рис. 46. Равенство сил взаимодействия зарядов (или частей одной заряженной частицы) в покое (а) и нарушение их баланса при ускорении системы (б).

Результирующая сила ΔF=2FaL/c2 направлена против движения и пропорциональна величине ускорения a. То есть возникает своего рода электрическая сила инерции. Так, может, фиктивная сила инерции Fин, вводимая иногда для удобства в механике, реальна? Ускорение тела будет расти до тех пор, пока сила инерции не уравновесит все прочие силы – ситуация как в статике. На каждый заряд ускоренно движущегося тела будет действовать такая тормозящая сила. Создаётся воздействие заряда, к примеру электрона, самого на себя. Его передняя (по ходу ускорения) часть сильнее отталкивает заднюю, чем задняя переднюю. Оттого электрон и сопротивляется ускорению. А поскольку все тела сложены из заряженных частиц - электронов и ядер, то инертная масса тела складывается из инертных масс всех его зарядов. Если гравитационная и инертная массы имеют чисто электрическую природу, то понятно, почему они равны: обе пропорциональны числу заряженных частиц тела. Примечательно, что при соединении электрона с позитроном, их притяжение, напротив, заставит систему мгновенно ускориться и уйти в бесконечность. Быть может, поэтому исчезают, "аннигилируют" электрон и позитрон при контакте, так что их не удаётся обнаружить.

Таким образом, известны два типа массы: инертная и гравитационная. У всех тел и частиц они положительны, поскольку любые тела и частицы всегда сопротивляются ускорению, и всегда притягиваются. И ни в коем случае нельзя считать, подобно Эйнштейну в ОТО, что эти типы масс эквивалентны друг другу, ведь они, как видели, имеют разную природу. Можно говорить лишь о пропорциональности или равенстве инертной и гравитационной массы в соответственно подобранной системе единиц. А как же быть с определением Ньютона массы как количества материи? Судя по всему, существует и этот третий вид массы. Именно он имеет фундаментальный смысл, тогда как инертная и гравитационная масса возникают лишь как частные следствия материальной массы. Материальная масса может быть, как выяснили, и отрицательной, если речь идёт об антиматерии (минус-материи), скажем о позитроне. При этом инертная масса позитрона положительна и равна электронной массе, поскольку позитрон так же сопротивляется ускорению, как электрон. Итак, всего есть три типа массы: материальная, инертная и гравитационная, обусловленные разными причинами. Потому следует всегда чётко различать, о какой из масс идёт речь в каждом из случаев.

Вообще же, рассуждать о природе массы следует очень осторожно. К этому призывал и сам Ритц. Допуская электромагнитную природу массы, он не исключал, что инерция – это самостоятельное свойство тел. Другими словами, возможно, инертная масса определяется количеством материи, и понятие массы не сводится ни к какому другому. Поэтому предложенные здесь модели не решают проблему массы, а лишь ставят её ребром, дают взгляд с позиций БТР на то, каким это решение может быть.



    1. Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   14   15   16   17   18   19   20   21   ...   99


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет