Реферат: Физическая природа времени гравитации и материи. Реферат по физике гравитация

Реферат - Гравитация - Физика

ЛалетинА.П.  13. 06. 2007.

                     Пространство -  единственная объективно существующая не материальнаясубстанция. Оно вечно, неизменно и бесконечно.  Оно заполнено раствореннымв нем веществом, но само не материально.  Оно ни с чем не взаимодействует,никакие деформации пространства невозможны, искривляется световой луч, но непространство.   У пространства нет ни верха, ни низа, потомунаходящийся в нем объект никуда не падает, не летит, а находится в состояниипокоя. Это свойство пространства порождает инерцию движения материи.   Пространство невозможно уничтожить даже в воображении. Пространство, это то, что остается после исчезновения всего, если бы вообщеникогда ничего не было бы, пространство(пустота) все равно существовало бы. Намдано взаимодействовать только с материей   находящейся в нем, ноникак не с пространством. Пространственные координаты относятся к материи, либовиртуальны, но никак не связаны с пространством.  Не может быть движенияотносительно пустоты,  любое движение возможно только относительнокакой-то материи.  Ничто и нечто.  Ничто, это пространство, массаноль, размер бесконечно велик, и нечто, это материя, размер бесконечно мал,масса бесконечно велика.  Что бы не создавать мифических образов в физике,  вместо слова /пространство/ используйте слово /пустота/, оноконкретно отображает суть пространства.   Пустота времени, многомерность пустоты,  энергия пустоты, искривление пустоты, сжатиепустоты, параллельная пустота,  поляризация пустоты, абсурдность этих понятийсразу становится очевидной.

                      Вещество

     Никаких сил притяжения в природе нет.    Абсолютно плотноевещество (материя) не обладает никакими силами, сдерживающими егофрагменты.  Потому оно аморфно, бесформенно, свободно разваливается,рассыпается,  растворяется до бесконечности вглубь. Абсолютная плотностьне является твердостью. Это те частицы, которые образуют гравитацию, потому дляних самих  гравитация не существует. Внутреннее движение в плотном вещественевозможно.   Количество материи в космосе постоянно, материя никогдане образовывалась, не образуется и не исчезает.  Плотные фрагментывещества столь малы, что,  потеряв орбитальное движение,  становятсяне обнаруживаемыми.  Создается видимость перехода энергии в вещество, либовещества в энергию.  В действительности же происходит только передачаколичества движения от одних материальных объектов к другим, количествовещества при этом постоянно.  Одно и то же количество вещества можетзанимать радикально различный объем, в зависимости от энергонасыщености. Строение вещества одинаково и в микро, и в макро, и в нашем мире. Аналогияабсолютна.  Изучив окружающий космос можно определить,  в составкакого атома входит наша планета, частью какой молекулы  является этот атом.Линейно лучевая структура эфира образует сферическую структуру материи, чтоявляется гармоническим ключом образования жизни.  (об этом подробно встатье «Математика круга».

<span Arial",«sans-serif»; color:#333333">       Энергия.

<span Arial",«sans-serif»; color:#333333">Любой вид энергии в первооснове является количествоминерционного движения материи.  Столкновение материальных объектовразличных направлений (векторов) движения называется передачей энергии, иприводит  к потери энергии  одними, и приобретению энергии другими материальными объектами.  Приобретение большего количествадвижения материальными объектами

называетсяпоглощением,  энергии.  Потеря количества движения материальнымиобъектами называется выделением энергии.  Проявлением любого вида энергииможет быть только передача количества движения от одних материальных объектов кдругим материальным объектам.  В основном это энергия вращения, но всегдав совокупности с энергией линейного движения.   Инерция существуетблагодаря нематериальности пространства. Каждое тело в пространстве находится всостоянии покоя относительно самого себя.  При столкновении каждое из телпытается сохранить свой покой, и каждому из них приходитсяостанавливать(усмирять) нарушителя своего покоя. Энергия не имеетразновидностей.  Как количество движения может быть темным или светлым,химическим или ядерным?  Весь наш мир живет за счет энергии столкновениятех двух черных дыр,  которые, столкнувшись однажды, его образовали, ипротиводействующей ей сжимающей энергии эфира.   Миров подобныхнашему, в космосе бессчетное множество, нет никакой уникальности ни у одного изних. Кроме нашего   конечно, ведь в нем живуя.                        

               Эфир

 Изотропныепотоки растворенного в пространстве вещества, мчащиеся со всех сторон, в любуюточку пространства с огромными скоростями составляют эфир.  Средняяскорость эфирных потоков определяет скорость света. Весь спектр свойств материипорожден эфиром. Без эфира материя обладает только плотностью инепроницаемостью.  Только эфир придает ей твердость, форму, гравитацию и электромагнетизм.  Эфир образует гравитацию, электричество,магнетизм и активно участвует во всех случаях энергообмена. Обнаруженныесвойства пространства, по сути, есть свойства эфира. Само пространство имееттолько одно свойство, это абсолютная прозрачность. Все остальные свойствасозданы эфиром.  Можно предположить, что в состав эфира входят иные миры,мчащиеся сквозь нас с гипер световыми скоростями, а мы являемся частью ихэфира.  Но тут неувязка с проницаемостью чд, они абсолютно не проницаемы.  Полный хаос эфирных потоков создает равномерное давление со всех сторон,что порождает гармонию мироздания.  Сгустки вещества, размер которыхпозволяет эфиру равномерно обжать их со всех сторон, обретают твердость и формушара. Своей непроницаемостью они создают вокруг себя сферическую эфирную тень,что и является гравитационным полем. Внутренняя энергия таких шариков равнанулю, не зависимо от размера.  По сути, это черные дыры, только маленькие. Иисус Христос знал это, “тот кто имеет, тому дано будет, а кто не имеет,отнимется последнее” это про те сгустки вещества, если они имеют достаточнуюмассу, то будут приростать эфирной пылью, если масса мала, то будут разбиты впыль.   Энергией обладают орбитальные системы, состоящие извсевозможных вариаций объединения твердых шариков. Вся материя однородна,никакого (антивещества) нет, наблюдаемая аннигиляция всего лишь взаимнаяостановка от лобового столкновения. Возникает эффект исчезновения, сами шарикистоль малы, что после остановки не обнаруживаются.  Все известные сегодняэлементарные частицы являются  орбитальными системами, внешниеорбиты  мы принимаем за плотную поверхность.  При попадании такойэнергонасыщеной материи на поверхность чд  орбитальная структура материираздавливается эфиром. Твердые шарики сливаются с телом чд, лишь малая часть ихв виде жесткого излучения уносит выделенную энергию разрушенного вещества.Внутренняя энергия чд нулевая. Когда чд окружена большим количеством вещества,его разрушение замедляется отбрасыванием вещества от поверхности чд мощным излучением выделяющейся энергии.  В центре солнц и почти всехпланет есть изюминка, то есть чд.  Название чд не верно, дыра-это пустоеместо в чем-то плотном, чд на оборот, шарик абсолютно плотной материи вокружении более разряженного пространства.  Свойства чд меняются с ееростом, ее размер определяет скорость разрушения попавшего на ее поверхностьвещества.  Гигантские чд моментально уничтожают попавшие на нихэлементы.  Тела чд содержат вещество угасших галактик, но при столкновениичд эти угасшие миры вновь возрождаются.  Вспышки сверх новых звезд возникают от столкновения чд.  По внешнему виду взрыва можно определитьучастников катаклизма.  Если столкнулись две чд одинакового размера, товнешний вид взрыва будет копировать, как бы, в увеличенном и замедленном видеприкосновение двух шаров, где точка соприкосновения будет самой яркой зоной, идалее по обоим шарам яркость будет убывать. Видна будет ось их полета достолкновения, линия от самой темной точки на одном шаре через самую яркую точкусоприкосновения к темной точке на другом шаре, и яркая плоскость излучения източки прикосновения перпендикулярная оси столкновения.  Со временем вплоскости перпендикулярной оси столкновения может возникнуть яркое кольцопервичного выброса самой горячей плазмы.  Разность размеров столкнувшихсячд будет отображена с фотографической точностью во внешнем виде вспышки. Существует множество вариантов столкновений чд, разная встречнаяскорость, разная масса, разного вида оболочки чд, скорость и направлениевращения.  Любая звезда, это чд в оболочке.  Все это будетотображаться в форме вспышки и в спектре излучения.   Если формавзрыва один равномерно яркий шар, то взрыв произошел не от столкновения, а отвнутренних процессов.  Определив размеры и массы обнаруженных в космосечд,  можно довольно точно рассчитать удельный вес абсолютно плотнойматерии.  Это позволило бы нам точно определять, на сколько энергетичното, или иное вещество.   Внутренняя энергия материи различна. Огромная у молодых легких элементов, и уменьшается с возрастом, старея, онипревращаются в более тяжелые и менее энергетичные.  Но при образованиидостаточно больших чд внутри элементов начинается свой звездный процесспорождающий радиоактивность. Микро мир создает свой собственный эфир которыйобразует гравитацию и магнитные поля микро мира, это то что наз сильным ислабым взаимодействием. Заряд частицы в действительности определяется вращениемее в одну либо в др сторону, отсутствие спина определяет отсутствие заряда. Утяжеление элементов идет с выделением энергии, создание более легкихэлементов требует затраты энергии.   

                       Время – последовательность изменения расположения материи. (последовательность движения)

   Существование движения,  где бы то ни было,  определяет ход времени во всем пространстве. Даже для абсолютно неподвижного мира время идет,потому что где–то есть движение.  Время образовано движением материи, ипотому не влияет на материю. Не материя стареет от времени, а время идет в видуизменения  материи.  Время не материально, это понятие,способствующее упорядочиванию хаоса всеобщего движения.  Любые влияния,воздействия относятся к движению материальных объектов, и уже в следствииизменения их движения,  можно говорить о изменении хода времени, что вдействительности будет только изменением условий отслеживания времени. Мирживет движением, и только материя взаимодействует, а время мы отслеживаем.  Время не способно оказывать либо воспринимать физическоевлияние.    Настоящий момент одновременен во всем космосе.Быстрые или медленные процессы, протекают в едином настоящем моменте,независимо ни от чего.  Замедление или ускорение процессов, принятых вамиза эталон времени, не является временным сдвигом, а всего лишь результатоммеханического взаимодействия материи.  Движение во вселенной вечно и непрерывно, потому и время вечно и не прерывно.  Если бы вся материя однаждыполностью была неподвижна,  то эта неподвижность осталась бынавсегда.  Существование движения во вселенной является доказательствомвечного существования движения.   Время, как и движение, существуетнезависимо от существования разума.  Но обнаружить, увидеть время, возможно только обладая разумом, имеющим память и прогноз.  Имеющееся унас сознание живое, то есть оно существует благодаря существованию движениянекоторых материальных субстанций. Но мы не ощущаем этой связи, и потому можетвозникнуть мнение,  что время шло бы, даже при полном отсутствиидвижения.  Но это недомыслие, при полном отсутствии движения ни времени,ни мысли нет.   Ход времени необратим, обратное движение материи непрерывает и не обращает течения времени вспять.  Время не имеетинвариантности,   прошлое и будущее возможно только в одномединственном варианте. Мы имеем выбор действий, но можем выбрать только одинвариант.  Время идет равномерно, потому, что инерционное движение впространстве равномерно. Можно воспринимать, отслеживать время, с различнойскоростью, но само течение времени равномерно. Объективно существует тольконастоящий момент времени. Временного пространства нет.  Временная шкалавиртуальна. Материя, само плотное вещество, существует безвременно, как ипространство, а последовательность его вариаций расположения  и естьвремя.  Абсолютно плотная материя не имеет внутреннего движения,следовательно, и времени внутри абсолютно плотного вещества несуществует.  Например, в черной дыре.  Для нас существует предельномалый промежуток времени, но для более тонкого микромира это целая эпоха. Как идля макромира наше время-неопределяемый миг.

             Магнетизм и электричество.  Эфир имеет линейную структуру, его потокипрямолинейны. Нарушения равномерности эфира называют полем.  Поля имеютсферическую структуру.  Поля образуются при взаимодействии эфира с большимскоплением материи,  либо с их излучением.  Взаимодействие излученийобразует магнитное поле.  Изотропное излучение эфира, взаимодействуя сизлучением объекта образует магнитные силовые линии.  Электрический токсоставляют вращающиеся вокруг собственной оси частицы.  Скорость ихвращения определяет напряжение, их количество определяет силу тока. Направлениевращения определяет полярность. Известные нам частицы микро мира являютсясложными энерго системами имеющими ядро и орбитальное вещество. Ихпроницаемость эфиром не однородна.  Минимальна в экваториальной плоскости,и максимальна по оси вращения. Это полностью согласуется с расположениеммагнитных силовых линий. Направление вращения орбитального вещества и ядраопределяет полярность.     Полностью эта тема еще неподготовлена к публикации, слишком сложно описать взаимосвязи частотного,гироскопического, эфирного и других эффектов взаимодействия частиц, но современем и это решаемо.  <span Courier New";color:#333333">Отсутствие стройной теории, дающей познаниефизического устройства взаимодействия элементов микромира,  породилоотдельную науку —  химию.  Подменив отсутствующие знанияэкспериментом, химикам удалось обнаружить массу конкретных практическихрешений, накоплен богатейший опыт практической работы.  Но физическогопонимания процессов микромира как не было, так и нет.  Убежден, что выходна новый технологический уровень старым химическим способом, без понимания физики происходящих в микромире процессов невозможен, либо на порядокдольше.

[email protected]  

         Лалетин А.П.           7. 07. 2007.

                        Строение звезды.

Вцентре звезды находится черная дыра, то есть скопление выгоревшей материи,полностью остановившиеся фрагменты вещества.  Внутренняя  температураи энергия чд равна абсолютному нулю. Черная дыра (чд) обладает максимальной, тоесть абсолютной плотностью вещества.  Эфирные потоки не способны проникатьсквозь ч д.  На ее поверхности существует максимальная  разницаэфирного давления, которая разрушает любые орбитальные микро энергосистемы.  Громадноеколичество выделяющейся лучевой энергии, внутри звезды на поверхности чд, пытается отбросить окружающее чд вещество.  Но разница эфирногодавления прижимает его внутрь звезды, к поверхности чд.   В такомпротивоходе более тяжелые элементы располагаются  ближе к центру, а легкиевыталкиваются на поверхность.  Поэтому, даже если основная масса звездысостоит из тяжелых элементов, внешний анализ покажет только гелий иводород.   Существует много вариантов звезд, разная масса чд иразличный состав оболочки в сочетании с разным временем существования создаютширочайший спектр разновидностей.  Когда в недрах звезды выгорают всетяжелые элементы, которые сдерживали лучевой разброс, то легкие элементыотбрасываются дальше от центра. Звезда увеличивается, но количество веществакасающегося поверхности чд  уменьшается, энергии выделяется меньше. Современем чд сожрет и эту разряженную оболочку, при отсутствии энергосодержащейматерии на поверхности чд всякое излучение прекращается. Планета отличается отзвезды тем, что в оболочке чд, находящейся в центре планеты,  слишкоммного тяжелых элементов, а сама чд еще мала и процесс разрушения элементов наее поверхности на много скромнее звездного, потому поверхность оболочкиостывшая. Но со временем чд увеличивается,  и количество выделяемойэнергии увеличивается.   Вспышки сверх новых звезд происходят врезультате столкновения двух черных дыр.  Поскольку существует многоразновидностей оболочек и размеров чд, то и вспышки могут быть различны. По внешнему виду и спектру излучений вспышки можно установитьхарактеристики  виновников катаклизма.  Если столкнулись две чдодинакового размера, то внешний вид взрыва будет копировать, как бы взамедленном и увеличенном виде прикосновение двух шаров, где точкасоприкосновения будет самой яркой зоной, и далее по обоим шарам яркость будетубывать. Видна будет ось их полета до столкновения, линия от самой темной точкина одном шаре через самую яркую точку соприкосновения к темной точке на другомшаре, и яркая плоскость излучения из точки прикосновения перпендикулярная осистолкновения.  Со временем в плоскости перпендикулярной оси столкновенияможет возникнуть яркое кольцо первичного выброса самой горячей плазмы. Разность размеров столкнувшихся чд будет отображена с фотографической точностьюво внешнем виде вспышки.  Существует множество вариантов столкновений чд,разная встречная скорость, разная масса, разного вида оболочки чд. 

Все этоотображается во внешнем виде вспышки. Космическая пустота и плотная материябыли всегда, они никогда не появлялись и не исчезали.  Свое начало и конецимеет каждая сложная энергосистема, но всеобщего начала никогда небыло, как небудет и конца. Процесс имеет несколько случайных вариантов, но достаточнооднотипен и цикличен.   Никогда вся материя не находилась в единомскоплении, если бы такое случилось, то так и осталось бы навсегда.  Нечемубыло бы это нарушить.  Не материально только пространство, все остальноеимеет свою материальную массу.       [email protected]

<a href=«docs.google.com/Doc?docid=dfhrxzng_18cwst6w&hl=»ru">http://docs.google.com/Doc?docid=dfhrxzng_18cwst6w&hl=ru

www.ronl.ru

Доклад - Сила Земного притяжения

Много тысячелетий назад люди наверняка замечали, что большая часть предметов падает все быстрее и быстрее, а некоторые падают равномерно. Но как именно падают эти предметы — этот вопрос никого не занимал. Откуда у первобытных людей должно было появиться стремление выяснить, как или почему? Если они вообще размышляли над причинами или объяснениями, то суеверный трепет сразу же заставлял их думать о добрых и злых духах. Мы легко представляем, что эти люди с их полной опасности жизнью считали большую часть обычных явлений «хорошими», а необычные — «плохими».

Все люди в своем развитии проходят много ступеней познания: от бессмыслицы суеверий до научного мышления. Сначала люди проделывали опыты с двумя предметами. Например брали два камня, и давали возможность им свободно падать, выпустив их из рук одновременно. Затем снова бросали два камня, но уже в стороны по горизонтали. Потом бросали один камень в сторону, и в тот же момент выпускали из рук второй, но так, чтобы он просто падал по вертикали. Люди извлекли из таких опытов много сведений о природе.

Рис.1

По мере своего развития человечество приобретало не только знания, но и предрассудки. Профессиональные секреты и традиции ремесленников уступили место организованному познанию природы, которое шло от авторитетов и сохранилось в признанных печатных трудах.

Это было началом настоящей науки. Люди экспериментировали повседневно, изучая ремесла или создавая новые машины. Из опытов с падающими телами люди установили, что маленький и большой камни, выпущенные из рук одновременно, падают с одинаковой скоростью. То же самое можно сказать о кусках свинца, золота, железа, стекла, и т.д. самых разных размеров. Из подобных опытов выводиться простое общее правило: свободное падение всех тел происходит одинаково независимо от размера и материала, из которого тела сделаны.

Между наблюдением за причинной связью явлений и тщательно выполненными экспериментами, вероятно, долго существовал разрыв. Интерес к движению свободно падающих и брошенных тел возрастал вместе с усовершенствованием оружия. Применение копий, стрел, катапульты и еще более замысловатых «орудий войны» позволило получить примитивные и туманные сведения из области баллистики, но они принимали форму скорее рабочих правил ремесленников, нежели научных познаний, — это были не сформулированные представления.

Две тысячи лет назад греки формулировали правила свободного падения тел и дали им объяснения, но эти правила и объяснения были малообоснованны. Некоторые древние ученые, по-видимому, проводили вполне разумные опыты с падающими телами, но использование в средние века античных представлений, предложенных Аристотелем (примерно 340 г. до н.э.), скорее запутало вопрос. И эта путанница длилась еще много столетий. Применение пороха значительно повысило интерес к движению тел. Но лишь Галилей (примерно в 1600 г.) заново изложил основы баллистики в виде четких правил, согласующихся с практикой.

Великий греческий философ и ученый Аристотель, по-видимому придерживался распространенного представления о том, что тяжелые тела падают быстрее, чем легкие. Аристотель и его последователи стремились объяснить, почему происходят те или иные явления, но не всегда заботились о том, чтобы пронаблюдать, что происходит и как происходит. Аристотель весьма просто объяснил причины падения тел: он говорил, что тела стремятся найти свое естественное место на поверхности Земли. Описывая, как падают тела, он высказал утверждения вроде следующих: «… точно также, как направленное вниз движение куска свинца или золота или любого другого тела, наделенного весом, происходит тем быстрее, чем больше его размер...», «… одно тело тяжелее другого, имеющего тот же объем, но движущегося вниз быстрее...». Аристотель знал, что камни падают быстрее, чем птичьи перья, а куски дерева — быстрее, чем опилки.

В XIV столетии группа философов из Парижа восстала против теории Аристотеля и предложила значительно более разумную схему, которая передавалась из поколения в поколение и распространилась до Италии, оказав двумя столетиями позднее влияние на Галилея. Парижские философы говорили об ускоренном движении и даже о постоянном ускорении, объясняя эти понятия архаичным языком.

Великий итальянский ученый Галилео Галилей обобщил имеющиеся сведения и представления и критически их проанализировал, а затем описал и начал распространять то, что считал верным. Галилей понимал, что последователей Аристотеля сбивало с толку сопротивление воздуха. Он указал, что плотные предметы, для которых сопротивление воздуха несущественно, падают почти с одинаковой скоростью. Галилей писал: «… различие в скорости движения в воздухе шаров из золота, свинца, меди, порфира и других тяжелых материалов настолько незначительно, что шар из золота при свободном падении на расстоянии в одну сотню локтей наверняка опередил бы шар из меди не более чем на четыре пальца. Сделав это наблюдение, я пришел к заключению, что в среде, полностью лишенной всякого сопротивления, все тела падали бы с одинаковой скоростью». Предположив, что произошло бы в случае свободного падения тел в вакууме, Галилей вывел следующие законы падения тел для идеального случая:

1. Все тела при падении движутся одинаково: начав падать одновременно, они движутся с одинаковой скоростью

2. Движение происходит с «постоянным ускорением»; темп увеличения скорости тела не меняется, т.е. за каждую последующую секунду скорость тела возрастает на одну и ту же величину.

Существует легенда, будто Галилей проделал большой демонстрационный опыт, бросая легкие и тяжелые предметы с вершины Пизанской падающей башни (одни говорят, что он бросал стальные и деревянные шары, а другие утверждают, будто это были железные шары весом 0,5 и 50 кг). Описаний такого публичного опыта нет, и Галилей, несомненно, не стал таким способом демонстрировать свое правило. Галилей знал, что деревянный шар намного отстал бы при падении от железного, но считал, что для демонстрации различной скорости падения двух неодинаковых железных шаров потребовалась бы более высокая башня.

Итак, мелкие камни слегка отстают в падении от крупных, и разница становится тем более заметной, чем большее растояние пролетают камни. И дело тут не просто в размере тел: деревянный и стальной шары одинакового размера падают не строго одинаково. Галилей знал, что простому описанию падения тел мешает сопротивление воздуха. Обнаружив, что по мере увеличения размеров тел или плотности материала, из которого они сделаны, движение тел оказывается более одинаковым, можно на основе некоторого предположения сформулировать правило и для идеального случая. Можно было бы попытаться уменьшить сопротивление воздуха, используя обтекание такого предмета, как лист бумаги, например.

Но Галилей мог лишь уменьшить его и не мог устранить его полностью. Поэтому ему пришлось вести доказательство, переходя от реальных наблюдений к постоянно уменьшающимся сопротивлением воздуха к идеальному случаю, когда сопротивление воздуха отсутствует. Позже, оглядываясь назад, он смог объяснить различия в реальных экспериментах, приписав их сопротивлению воздуха.

Вскоре после Галилея были созданы воздушные насосы, которые позволили произвести эксперименты со свободным падением в вакууме. С этой целью Ньютон выкачал воздух из длинной стеклянной трубки и бросил сверху одновременно птичье перо и золотую монету. Даже столь сильно различающиеся по своей плотности тела падали с одинаковой скоростью. Именно этот опыт дал решающую проверку предположения Галилея. Опыты и рассуждения Галилея привели к простому правилу, точно справедливому в случае свободного падения тел в вакууме. Это правило в случае свободного падения тел в воздухе выполняется с ограниченной точностью. Поэтому верить в него, как в идеальный случай нельзя. Для полного изучения свободного падения тел необходимо знать, какие при падении происходят изменения температуры, давления, и др., то есть исследовать и другие стороны этого явления. Но такие исследования были бы запутанными и сложными, заметить их взаимосвязь было бы трудно, поэтому так часто в физике приходится довольствоваться лишь тем, что правило представляет собой некое упрощение единого закона.

Итак, еще ученые Средневековья и Возрождения знали о том, что без сопротивления воздуха тело любой массы падает с одинаковой высоты за одно и тоже время, Галилей не только проверил опытом и отстаивал это утверждение, но и установил вид движения тела, падающего по вертикали: «… говорят, что естественное движение падающего тела непрерывно ускоряется. Однако, в каком отношении происходит, до сих пор не было указано; насколько я знаю, никто еще не доказал, что пространства, проходимые падающим телом в одинаковые промежутки времени, относятся между собою, как последовательные нечетные числа». Так Галлилей установил признак равноускоренного движения:

S1:S2:S3:… = 1:2:3:… (при V0= 0)

Таким образом, можно предположить, что свободное падение есть равноускоренное движение. Так как для равноускоренного движения перемещение рассчитывается по формуле , то если взять три некоторые точки 1,2,3 через которые проходит тело при падении и записать:

(ускорение при свободном падении для всех тел одинаково), получится, что отношение перемещений при равноускоренном движении равно:

S1:S2:S3 = t12:t22:t32

Это еще один важный признак равноускоренного движения, а значит и свободного падения тел.

Ускорение свободного падения можно измерить. Если принять, что ускорение постоянно, то его довольно легко измерить, определив промежуток времени, за который тело проходит известный отрезок пути и, воспользовавшись опять же соотношением . Отсюда a=2S/t2. Постоянное ускорение свободного падения обозначают символом g. Ускорение свободного падения знаменито тем, что оно не зависит от массы падающего тела. Действительно, если вспомнить опыт знаменитого английского ученого Ньютона с птичьим пером и золотой монетой, то можно сказать, что они падают с одинаковым ускорением, хотя у них разные массы.

Измерения дают значение g, равное 9,8156 м/с2.

Вектор ускорения свободного падения всегда направлен по вертикали вниз, вдоль отвесной линии в данном месте Земли.

И все же: почему тела падают? Можно сказать, вследствие гравитации или земного притяжения. Ведь слово «гравитация» латинского происхождения и означает «тяжелый» или «весомый». Можно сказать, что тела падают потому, что они весят. Но тогда почему тела весят? И ответить можно так: потому, что Земля притягивает их. И, действительно, все знают, что Земля притягивает тела, потому, что они падают. Да, физика не дает объяснения тяготению, Земля притягивает тела потому, что так устроена природа. Однако, физика может сообщить много интересного и полезного о земном тяготении. Исаак Ньютон (1643-1727) изучил движение небесных тел — планет и Луны. Его не раз интересовала природа силы, которая должна действовать на Луну, чтобы при движении вокруг земли она удерживалась на почти круговой орбите. Ньютон также задумывался над несвязанной, казалось бы, с этим проблемой гравитации. Поскольку падающие тела ускоряются, Ньютон заключил, что на них действует сила, которую можно назвать силой тяготения или гравитации. Но что вызывает эту силу тяготения? Ведь если на тело действует сила, значит она вызывается со стороны какого-либо другого тела. Любое тело на поверхности Земли испытывает действие этой силы тяготения, и где бы тело ни находилось, сила, действующая на него направлена к центру Земли. Ньютон заключил, что сама Земля создает силу тяготения, действующую на тела, находящиеся на ее поверхности.

История открытия Ньютоном закона всемирного тяготения достаточно известна. По легенде, Ньютон сидел в своем саду и обратил внимание на падающее с дерева яблоко. У него неожиданно возникла догадка о том, что если сила тяготения действует на вершине дерева и даже на вершине гор, то, возможно, она действует и на любом расстоянии. Так мысль о том, что именно притяжение Земли удерживает Луну на ее орбите, послужила Ньютону основой, с которой он начал построение своей великой теории гравитации.

Впервые мысль о том, что природа сил, заставляющих падать камень и определяющих движение небесных тел, — одна и та же, возникла еще у Ньютона-студента. Но первые вычисления не дали правильных результатов потому, что имевшиеся в то время данные о расстоянии от Земли до Луны были неточными. 16 лет спустя появились новые, исправленные сведения об этом расстоянии. После того, как были проведены новые расчеты, охватившие движение Луны, всех открытых к тому времени планет солнечной системы, комет, приливы и отливы, теория была опубликована.

Многие историки науки в настоящее время считают, что Ньютон выдумал эту историю для того, чтобы отодвинуть дату открытия к 60-м годам 17 века, тогда как его переписка и дневники указывают на то, что по-настоящему он пришел к закону всемирного тяготения лишь около 1685 г.

Ньютон начал с определения величины гравитационного взаимодействия, с которым Земля действует на Луну путем сравнения ее с величиной силы, действующей на тела на поверхности Земли. На поверхности Земли сила тяготения придает телам ускорение g = 9,8м/с2. Но чему равно центростремительное ускорение Луны? Так как Луна движется по окружности почти равномерно, ее ускорение может быть рассчитано по формуле:

a = g2/r

Путем измерений можно найти это ускорение. Оно равно

2,73*10-3м/с2. Если выразить это ускорение через ускорение свободного падения g вблизи поверхности Земли, то получим:

Таким образом, ускорение Луны, направленное к Земле, составляет 1/3600 ускорения тел вблизи поверхности Земли. Луна удалена от Земли на 385000 км, что превышает приблизительно в 60 раз радиус Земли, равный 6380 км. Значит Луна в 60 раз дальше от центра Земли, чем тела, находящиеся на поверхности Земли. Но 60*60 = 3600! Из этого Ньютон сделал вывод, что сила тяготения, действующая со стороны Земли на любые тела уменьшается обратно пропорционально квадрату их расстояния от центра Земли:

Сила тяготения ~1/r2

Луна, удаленная на 60 земных радиусов, испытывает силу гравитационного притяжения, составляющую всего лишь 1/602 = 1/3600 той силы, которую она испытывала бы, если бы находилась на поверхности Земли. Любое тело, помещенное на расстоянии 385000 км от Земли, благодаря притяжению Земли приобретает то же ускорение, что и Луна, а именно 2,73*10-3 м/с2.

Ньютон понимал, что сила тяготения зависит не только от расстояния до притягиваемого тела, но и от его массы. Действительно, сила тяготения прямо пропорциональна массе притягиваемого тела, согласно второму закону Ньютона. Из третьего закона Ньютона видно, что когда Земля действует силой тяготения на другое тело (например, Луну), это тело, в свою очередь, действует на Землю с равной по величине и противоположно направленной силой:

Рис. 2

Благодаря этому Ньютон предположил, что величина силытяготения пропорциональна обеим массам. Таким образом:

где m3 — масса Земли, mT — масса другого тела, r — расстояние от центра Земли до центра тела.

Продолжая изучение гравитации, Ньютон продвинулся еще на шаг вперед. Он определил, что сила, необходимая для удержания различных планет на их орбитах вокруг Солнца, убывает обратно пропорционально квадрату их расстояний от Солнца. Это привело его к мысли о том, что сила, действующая между Солнцем и каждой из планет и удерживающая их на орбитах, также является силой гравитационного взаимодействия. Также он предположил, что природа силы, удерживающей планеты на их орбитах, тождественна природе силы тяжести, действующей на все тела у земной поверхности (о силе тяжести мы поговорим позже). Проверка подтвердила предположение о единой природе этих сил. Тогда если гравитационное воздействие существует между этими телами, то почему бы ему не существовать между всеми телами? Таким образом Ньютон пришел к своему знаменитому Закону всемирного тяготения, который можно сформулировать так:

Каждая частица во Вселенной притягивает любую другую частицу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Эта сила действует вдоль линии, соединяющей эти две частицы.

Величина этой силы может быть записана в виде:

где и — массы двух частиц, — расстояние между ними, а — гравитационная постоянная, которая может быть измерена экспериментально и для всех тел имеет одно и то же численное значение.

Это выражение определяет величину силы тяготения, с которой одна частица действует на другую, находящуюся от нее на расстоянии. Для двух не точечных, но однородных тел это выражение правильно описывает взаимодействие, если — расстояние между центрами тел. Кроме того, если протяженные тела малы по сравнению с расстояниями между ними, то мы не намного ошибемся, если будем рассматривать тела как точечные частицы (как это имеет место для системы Земля — Солнце).

Если нужно рассмотреть силу гравитационного притяжения, действующую на данную частицу со стороны двух или нескольких других частиц, например силу, действующую на Луну со стороны Земли и Солнца, то необходимо для каждой пары взаимодействующих частиц воспользоваться формулой закона всемирного тяготения, после чего векторно сложить силы, действующие на частицу.

Величина постоянной должна быть очень мала, так как мы не замечаем никакой силы, действующей между телами обычных размеров. Сила, действующая между двумя телами обычных размеров, впервые была измерена в 1798г. Генри Кавендишем — через 100 лет после того, как Ньютон опубликовал свой закон. Для обнаружения и измерения столь невероятно малой силы он использовал установку, показанную на рис. 3.

Два шарика закреплены на концах легкого горизонтального стержня, подвешенного за середину к тонкой нити. Когда шар, обозначенный буквой А, подносят близко к одному из подвешенных шаров, сила гравитационного притяжения заставляет закрепленный на стержне шар сдвинуться, что приводит к небольшому закручиванию нити. Это незначительное смещение измеряется с помощью узкого пучка света, направленного на зеркало, укрепленное на нити так, что отраженный пучок света падает на шкалу. Проделанные ранее измерения закручивания нити под действием известных сил позволяют определить величину силы гравитационного взаимодействия, действующей между двумя телами. Прибор такого типа применение в конструкции измерителя силы тяжести, с помощью которого можно измерить весьма небольшие изменения силы тяжести вблизи горной породы, отличающейся по плотности от соседних пород. Этот прибор используется геологами для исследований земной коры и разведки геологических особенностей, указывающих на месторождение нефти. В одном из вариантов прибора Кавендиша два шарика подвешиваются на разной высоте. Тогда они будут по разному притягиваться близким к поверхности месторождением плотной горной породы; поэтому планка при надлежащей ориентации относительно месторождения будет слегка поворачиваться. Разведчики нефти заменяют теперь эти измерители силы тяжести инструментами, непосредственно измеряющими небольшие изменения величины ускорения силы тяжести g о которых будет сказано позже.

Кавендиш не только подтвердил гипотезу Ньютона о том, что тела притягивают друг друга и формула правильно описывает эту силу. Поскольку Кавендиш мог с хорошей точностью измерить величины, ему удалось также рассчитать величину постоянной. В настоящее время принято считать, что эта постоянная равна

Схема одного из опытов по измерению показана на рис.4.

К концам коромысла весов подвешены два шарика одинаковой массы. Один из них находится над свинцовой плитой, другой — под ней. Свинец (для опыта взято 100 кг свинца) увеличивает своим притяжением вес правого шарика и уменьшает вес левого. Правый шарик перевешивает левый. По величине отклонения коромысла весов вычисляется значение .

Открытие закона всемирного тяготения по праву считается одним из величайших триумфов науки. И, связывая этот триумф с именем Ньютона, невольно хочется спросить, почему именно этому гениальному естествоиспытателю, а не Галилею, например, открывшему законы свободного падения тел, не Роберту Гуку или кому-либо из других замечательных предшественников или современников Ньютона удалось сделать это открытие?

Дело здесь не в простой случайности и не в падающих яблоках. Главным определяющим было то, что в руках Ньютона были открытые им законы, применимые к описанию любых движений. Именно эти законы, законы механики Ньютона, позволили с полной очевидностью понять, что основой, определяющей особенности движения, являются силы. Ньютон был первым, кто абсолютно ясно понимал, что именно нужно искать для объяснения движения планет, — искать нужно было силы и только силы. Одно из самых замечательных свойств сил всемирного тяготения, или, как их часто называют, гравитационных сил, отражено уже в самом названии, данном Ньютоном: всемирные. Все, что имеет массу — а масса присуща любой форме, любому виду материи, — должно испытывать гравитационные взаимодействия. При этом загородиться от гравитационных сил невозможно. Для всемирного тяготения нет преград. Всегда можно поставить непреодолимый барьер для электрического, магнитного поля. Но гравитационное взаимодействие свободно передается через любые тела. Экраны из особых веществ, непроницаемых для гравитации, могут существовать только в воображении авторов научно-фантастических книг.

Итак, гравитационные силы вездесущи и всепроникающи. Почему же мы не ощущаем притяжения большинства тел? Если подсчитать, какую долю от притяжения Земли составляет, например, притяжение Эвереста, то окажется, что лишь тысячные доли процента. Сила же взаимного притяжения двух людей среднего веса при расстоянии между ними в один метр не превышает трех сотых миллиграмма. Так слабы гравитационные силы. Тот факт, что гравитационные силы, вообще говоря гораздо слабее электрических, вызывает своеобразное разделение сфер влияния этих сил. Например, подсчитав, что в атомах гравитационное притяжение электронов к ядру слабее, чем электрическое в раз, легко понять, что процессы внутри атома определяются практически одними лишь электрическими силами. Гравитационные силы становятся ощутимыми, а порой и грандиозными, когда во взаимодействии фигурируют такие огромные массы, как массы космических тел: планет, звезд и т.д. Так, Земля и Луна притягиваются с силой примерно в 20 000 000 000 000 000 тонн. Даже такие далекие от нас звезды, свет которых годы идет от Земли, притягиваются с нашей планетой с силой, выражающейся внушительной цифрой, — это сотни миллионов тонн.

Взаимное притяжение двух тел убывает по мере их удаления друг от друга. Мысленно проделаем такой опыт: будем измерять силу, с которой Земля притягивает какое-либо тело, например, двадцатикилограммовую гирю. Первый опыт пусть соответствует таким условиям, когда гиря помещена на очень большом расстоянии от Земли. В этих условиях сила притяжения (которую можно измерять с помощью самых обыкновенных пружинных весов) практически будет равна нулю. По мере приближения к Земле появится и будет постепенно возрастать взаимное притяжение, и, наконец, когда гиря окажется на поверхности Земли стрелка пружинных весов остановится на делении «20 килограммов», поскольку то, что мы называем весом, отвлекаясь от вращения земли, есть ни что иное, как сила, с которой Земля притягивает тела, расположенные на ее поверхности(см. ниже). Если же продолжить эксперимент и опустить гирю в глубокую шахту, это уменьшит действующую на гирю силу. Это видно хотя бы из того, что если гирю поместить в центр земли, притяжение со всех сторон взаимно уравновесится и стрелка пружинных весов остановится точно на нуле.

Итак, нельзя просто сказать, что гравитационные силы убывают с увеличением расстояния — нужно всегда оговаривать, что сами эти расстояния при такой формулировке принимаются много большими, чем размеры тел. Именно в этом случае прав сформулированный Ньютоном закон о том, что силы всемирного тяготения убывают обратно пропорционально квадрату расстояния между притягивающимися телами. Однако остается неясным, что это — быстрое или не очень быстрое изменение с расстоянием? Означает ли такой закон, что взаимодействие практически ощущается лишь между ближайшими соседями, или же оно заметно и на достаточно больших расстояниях?

Сравним закон убывания с расстоянием гравитационных сил с законом, по которому уменьшается освещенность по мере удаления от источника. Как в одном, так и в другом случае действует один и тот же закон — обратная пропорциональность квадрату расстояния. Но ведь мы видим звезды, находящиеся от нас на таких огромных расстояниях, пройти которые даже световой луч, не имеющий соперников в скорости, может лишь за миллиарды лет. А ведь если до нас доходит свет от этих звезд, значит должно, хотя бы очень слабо, чувствоваться их притяжение. Следовательно, действие сил всемирного тяготения простирается, непременно убывая, практически на неограниченные расстояния. Радиус их действия равен бесконечности. Гравитационные силы — это дальнодействующие силы. Вследствие дальнодействия гравитация связывает все тела во вселенной.

Относительная медленность убывания сил с расстоянием на каждом шагу проявляются в наших земных условиях: ведь все тела, будучи перемещенными с одной высоты на другую, меняют свой вес крайне незначительно. Именно потому, что при относительно малом изменении расстояния — в данном случае до центра Земли — гравитационные силы практически не изменяются.

Высоты, на которых движутся искусственные спутники, уже сравнимы с радиусом Земли, так что для расчета их траектории учет изменения силы земного притяжения с увеличением расстояния совершенно необходим.

Итак, Галилей утверждал, что все тела, отпущенные с некоторой высоты вблизи поверхности Земли будут падать с одинаковым ускорением g (если пренебречь сопротивлением воздуха). Сила, вызывающая это ускорение называется силой тяжести. Применим к силе тяжести второй закон Ньютона, рассматривая в качестве ускорения a ускорение свободного падения g. Таким образом, действующую на тело силу тяжести можно записать как:

Fg=mg

Эта сила направлена вниз, к центру Земли.

Т.к. в системе СИ g = 9,8, то сила тяжести, действующая на тело массой 1кг, составляет .

Применим формулу закона всемирного тяготения для описания силы тяжести — силы тяготения между землей и телом, находящимся на ее поверхности. Тогда m1заменится на массу Землиm3, а r — на расстояние до центра Земли, т.е. на радиус Земли r3. Таким образом получим:

Где m — масса тела, находящегося на поверхности Земли. Из этого равенства следует, что:

Иными словами ускорение свободного падения на поверхности земли g определяется величинами m3 и r3.

На Луне, на других планетах, или в космическом пространстве сила тяжести, действующая на тело одинаковой массы, будет различна. Например, на Луне величина g представляет всего лишь одну шестую g на Земле, и на тело массой 1 кг действует сила тяжести, равная всего лишь 1,7 Н.

До тех пор, пока не была измерена гравитационная постоянная G, масса Земли оставалась неизвестной. И только после того, как G была измерена, с помощью соотношения удалось вычислить массу земли. Это впервые проделал сам Генри Кавендиш. Подставляя в формулу ускорение свободного падения значение g=9,8м/с и радиуса земли rз=6,38·106 получаем следующее значение массы Земли:

Для силы тяготения, действующей на тела, находящиеся вблизи поверхности Земли, можно просто пользоваться выражением mg. Если же необходимо рассчитать силу притяжения, действующую на тело, расположенное на некотором отдалении от Земли, или силу, вызываемую другим небесным телом(например Луной или другой планетой), то следует использовать значение величины g, вычисленное с помощью известной формулы, в которой r3 и m3должны быть заменены на соответствующее расстояние и массу, можно также непосредственно воспользоваться формулой закона всемирного тяготения. Существует несколько методов очень точного определения ускорения силы тяжести. Можно найти g просто взвешиванием стандартного груза на пружинных весах. Геологические весы должны быть удивительны — их пружина изменяет растяжение при добавлении нагрузки меньше чем в миллионную долю грамма. Превосходные результаты дают крутильные кварцевые весы. Устройство их в принципе несложно. К горизонтально натянутой кварцевой нити приварен рычаг, весом которого нить слегка закручивается:

Для тех же целей применяется и маятник. Еще недавно маятниковые способы измерения g были единственными, и лишь в 60-е — 70-е гг. Их стали вытеснять более удобные и точные весовые методы. Во всяком случае, измеряя период колебания математического маятника, по формуле можно найти значение g достаточно точно. Измеряя на одном приборе значение g в разных местах, можно судить об относительных изменениях силы тяжести с точностью до миллионных долей.

Значения ускорения свободного падения g в разных точках Земли несколько различаются. Из формулы g = Gm3 можно увидеть, что величина g должна быть меньше, например, на вершинах гор, чем на уровне моря, поскольку расстояние от центра Земли до вершины горы несколько больше. Действительно, этот факт установили экспериментально. Однако формула g=Gm3/r32 не дает точного значения g во всех точках, так как поверхность земли не является в точности сферической: на ее поверхности не только существуют горы и моря, но также имеет место изменение радиуса Земли на экваторе; кроме того, масса земли распределена неоднородно; вращение Земли также влияет на изменение g.

Однако свойства ускорения свободного падения оказались сложнее, чем предполагал Галилей. Выяснить, что величина ускорения зависит от широты, на которой его измеряют:

Величина ускорения свободного падения меняется также с высотой над поверхностью Земли:

Вектор ускорения свободного падения всегда направлен по вертикали вниз, а вдоль отвесной линии в данном месте Земли.

Таким образом, на одной и той же широте и на одной и той же высоте над уровнем моря ускорение силы тяжести должно быть одинаковым. Точные измерения показывают, что весьма часто встречаются отклонения от этой нормы — аномалии тяготения. Причина аномалий состоит в неоднородном распределении массы вблизи места измерения.

Как уже было сказано, сила тяготения со стороны большого тела может быть, представлена как сумма сил, действующих со стороны отдельных частиц большого тела. Притяжение маятника Землей есть результат действия на него всех частиц Земли. Но ясно, что близкие частицы вносят наибольший вклад в суммарную силу — ведь притяжение обратно пропорционально квадрату расстояния.

Если вблизи места измерения сосредоточены тяжелые массы, g будет больше нормы, в обратном случае g меньше нормы.

Если, например, измерить g на горе или на самолете, летящем над морем на высоте горы, то в первом случае получится большая цифра. Также выше нормы величина g на уединенных океанских островах. Ясно, что в обоих случаях возрастание g объясняется сосредоточением дополнительных масс в месте измерения.

Не только величина g, но и направление силы тяжести может отклоняться от нормы. Если подвесить груз на нитке, то вытянутая нить покажет вертикаль для этого места. Эта вертикаль может отклониться от нормы. «Нормальное» направление вертикали известно геологам из специальных карт, на которых по данным о значениях g построена «идеальная» фигура Земли.

Произведем опыт с отвесом у подножия большой горы. Грузик отвеса притягивается Землей к ее центру и горой — в сторону. Отвес должен отклониться при таких условиях от направления нормальной вертикали. Так как масса Земли много больше массы горы, то такие отклонения не превышают нескольких угловых секунд.

«Нормальная» вертикаль определяется по звездам, так как для любой географической точки вычислено, в какое место неба в данный момент суток и года «упирается» вертикаль «идеальной» фигуры Земли.

Отклонения отвеса приводят иногда к странным результатам. Например, во Флоренции влияние Апеннин приводит не к притяжению, а к отталкиванию отвеса. Объяснение может быть одно: в горах есть огромные пустоты.

Замечательный результат дают измерения ускорения силы тяжести в масштабе материков и океанов. Материки значительно тяжелее океанов, поэтому, казалось бы, значения g над материками должны быть больше. Чем над океанами. В действительности же значения g, вдоль одной широты над океанами и материками, в среднем одинаковы.

Объяснение опять -таки лишь одно: материки покоятся на более легких породах, а океаны — на более тяжелых. И действительно, там, где возможны непосредственные изыскания, геологи устанавливают, что океаны покоятся на тяжелых базальтовых породах, а материки- на легких гранитах.

Но сразу же возникает следующий вопрос: почему тяжелые и легкие породы точно компенсируют различие весов материков и океанов? Такая компенсация не может быть делом случая, причины ее должны коренится в устройстве оболочки Земли.

Геологи полагают, что верхние части земной коры как бы плавают на подстилающей пластичной, то есть легко деформируемой массе. Давление на глубинах около 100 км должно быть всюду одинаковым, так же как одинаково давление на дне сосуда с водой, в котором плавают куски дерева разного веса. Поэтому столб вещества площадью 1 м2 от поверхности до глубины 100 км должен иметь и под океаном и под материками одинаковый вес.

Это выравнивание давлений (его называют изостазией) и приводит к тому, что над океанами и материками вдоль одной широтной линии значение ускорения силы тяжести g не отличается существенно. Местные аномалии силы тяжести служат геологической разведке, цель которой- найти залежи полезных ископаемых под землей, не роя ям, не копая шахт.

Тяжелую руду нужно искать в тех местах, где g наибольшее. Напротив, залежи легкой соли обнаруживают по местным заниженным значениям величины g. Измерить g можно с точностью до миллионных долей от 1 м/сек2.

Методы разведки при помощи маятников и сверхточных весов называют гравитационными. Они имеют большое практическое значение, в частности для поисков нефти. Дело в том, что при гравитационных методах разведки легко обнаружить подземные соляные купола, а очень часто оказывается, что где есть соль, там и нефть. Причем нефть лежит в глубине, а соль ближе к земной поверхности. Методом гравитационной разведки была открыта нефть в Казахстане и в других местах.

***

Вместо того, чтобы тянуть тележку с помощью пружины, ей можно придать ускорение, прикрепив перекинутый через блок шнур, к противоположному концу которого подвешивается груз. Тогда сила, сообщающая ускорение, будет обусловлена весом этого груза. Ускорение свободного падения опять таки сообщается телу его весом.

В физике вес — это официальное наименование силы, которая обусловлена притяжением предметов к земной поверхности — «притяжением силы тяжести». То обстоятельство, что тела притягиваются по направлению к центру Земли, делает такое объяснение разумным.

Как бы его не определили, вес — это сила. Он ничем не отличается от любой другой силы, если не считать двух особенностей: вес направлен вертикально и действует постоянно, его невозможно устранить.

Чтобы непосредственно измерить вес тела, мы должны воспользоваться пружинными весами, проградуированными в единицах силы. Поскольку это зачастую сделать неудобно, мы сравниваем один вес с другим при помощи рычажных весов, т.е. находим отношение:

ЗЕМНОЕ ПРИТЯЖЕНИЕ, ДЕЙСТВУЮЩЕЕ НА ТЕЛО Х ЗЕМНОЕ ПРИТЯЖ-Е, ДЕЙСТВУЮЩЕЕ НА ЭТАЛОН МАССЫ

Предположим, что тело Х притягивается в 3 раза сильнее, чем эталон массы. В этом случае мы говорим, что земное притяжение, действующее на тело Х равно 30 ньютонам силы, что означает, что оно в 3 раза больше земного притяжения, которое действует на килограмм массы. Нередко путают понятие массы и веса, между которыми имеется существенное различие. Масса — это свойство самого тела (она является мерой инертности или его «количества вещества»). Вес же — это сила, с которой тело действует на опору или растягивает подвес (вес численно равен силе тяжести, если опора или подвес не имеют ускорения).

Если мы при помощи пружинных весов измерим вес какого-нибудь предмета с очень большой точностью, а потом перенесем весы в другое место, то обнаружим, что вес предмета на поверхности Земли несколько меняется от места к месту. Мы знаем, что вдали от поверхности Земли, или в глубине земного шара, вес должен быть значительно меньше.

Меняется ли масса? Ученые, размышляя над этим вопросом, давно пришли к выводу, что масса должна оставаться неизменной. Даже в центре Земли, где тяготение, действуя во всех направлениях, должно давать нулевую результирующую силу, тело по-прежнему имело бы ту же самую массу.

Таким образом, масса, оцениваемая по трудности, которую мы встречаем при попытке ускорить движение маленькой тележки, одна и та же всюду: на поверхности Земли, в центре Земли, на Луне. Вес, оцениваемый по удлинению пружинных весов(и ощущению

в мускулах руки человека, держащего весы), будет значительно меньше на Луне и практически равен нулю в центре Земли. (рис.7)

Как велико земное притяжение, действующее на разные массы? Как сравнить веса двух предметов? Возьмем два одинаковых куска свинца, скажем, по 1 кг каждый. Земля притягивает каждый из них с одинаковой силой, равной весу 10 Н. Если соединить оба куска в 2 кг, то вертикальные силы просто складываются: Земля притягивает 2 кг вдвое сильнее, чем 1 кг. Мы получим точно такое же удвоенное притяжение, если сплавим оба куска в один или поместим их один на другой. Гравитационные притяжения любого однородного материала просто складываются, и нет ни поглощения, ни экранирования одного куска вещества другим.

Для любого однородного материала вес пропорционален массе. Поэтому мы считаем, что Земля является источником «поля силы тяжести», исходящего из ее центра по вертикали и способного притягивать любой кусок вещества. Поле силы тяжести воздействует одинаково, скажем, на каждый килограмм свинца. А как обстоит дело с силами притяжения, действующими на одинаковые массы разных материалов, например 1 кг свинца и 1 кг алюминия? Смысл этого вопроса зависит от того, что нужно понимать под одинаковыми массами. Наиболее простой способ сравнения масс, которым пользуются в научных исследованиях и в торговой практике — это применение рычажных весов. В них сравниваются силы, которые тянут оба груза. Но получив таким путем одинаковые массы, скажем свинца и алюминия, можно предположить, что равные веса имеют равные массы. Но фактически здесь разговор идет о двух совершенно разных видах массы — об инертной и о гравитационной массе.

Величина в формуле Представляет собой инертную массу. В опытах с тележками, которым придают ускорение пружины, величина выступает как характеристика «тяжеловесности вещества» показывающая, насколько трудно сообщить ускорение рассматриваемому телу. Количественной характеристикой служит отношение. Эта масса представляет собой меру инертности, тенденции механических систем сопротивляться изменению состояния. Масса — это свойство, которое должно быть одним и тем же и вблизи поверхности Земли, и на Луне, и в далеком космосе, и в центре Земли. Какова ее связь с тяготением и что на самом деле происходит при взвешивании?

Совершенно независимо от инертной массы можно ввести понятие гравитационной массы как количества вещества, притягиваемого Землей.

Мы считаем, что поле тяготения Земли одинаково для всех находящихся в нем предметов, но приписываем различным пред

метам разные массы, которые пропорциональны притяжению этих предметов полем. Это гравитационная масса. Мы говорим, что разные предметы имеют разный вес, поскольку они обладают различными гравитационными массами, которые притягиваются полем тяготения. Таким образом, гравитационные массы по определению пропорциональны весам, а также силе тяжести. Гравитационная масса определяет, с какой силой тело притягивается Землей. При этом тяготение взаимно: если Земля притягивает камень, то камень точно также притягивает Землю. Значит, гравитационная масса тела определяет также, насколько сильно оно притягивает другое тело, Землю. Таким образом, гравитационная масса измеряет количество вещества, на которое действует земное притяжение, или количество вещества, обуславливающее гравитационные притяжения между телами.

Гравитационное притяжение действует на два одинаковых куска свинца вдвое сильнее, чем на один. Гравитационные массы кусков свинца должны быть пропорциональны инертным массам, поскольку массы того и другого вида, очевидно, пропорциональны числу атомов свинца. То же самое относится к кускам любого другого материала, скажем, воска, но как сравнить кусок свинца с куском воска? Ответ на этот вопрос дает символический эксперимент по изучению падения тел всевозможных размеров с вершины наклонной Пизанской башни, тот, который по легенде производил Галилей. Сбросим два куска любого материала любых размеров. Они падают с одинаковым ускорением g. Сила, действующая на тело и сообщающая ему ускорение6 — это притяжение Земли, приложенное к этому телу. Сила притяжения тел Землей пропорциональна гравитационной массе. Но силы тяжести сообщают всем телам одинаковое ускорение g. Поэтому сила тяжести, как и вес, должна быть пропорциональна инертной массе. Следовательно, тела любой формы содержат одинаковые пропорции обеих масс.

Если принять 1 кг в качестве единицы обеих масс, то гравитационная и инертная массы будут одинаковы у всех тел любых размеров из любого материала и в любом месте.

Вот как это доказывается. Сравним эталон килограмма, сделанный из платины6 с камнем неизвестной массы. Сравним их инертные массы, перемещая поочередно каждое из тел в горизонтальном направлении под действием некоторой силы и измеряя ускорение. Предположим, что масса камня равна 5,31 кг. Земное тяготение в этом сравнении не участвует. Затем сравним гравитационные массы обоих тел, измерив гравитационное притяжение между каждым из них и каким-нибудь третьим телом, проще всего Землей. Это можно проделать путем взвешивания обоих тел. Мы увидим, что гравитационная масса камня тоже равна 5,31 кг.

Более чем за полстолетия до того как Ньютон предложил свой закон всемирного тяготения, Иоганн Кеплер (1571-1630) обнаружил, что “запутанное движение планет Солнечной системы можно было бы описать с помощью трех простых законов. Законы Кеплера укрепили веру в гипотезу Коперника о том, что планеты вращаются вокруг Солнца, а.

Утверждать в начале XVII века, что планеты вокруг Солнца, а не вокруг Земли, было величайшей ересью. Джордано Бруно открыто защищавший систему Коперника, как еретик был осужден святой инквизицией и сожжен на костре. Даже великий Галлилей, несмотря на тесную дружбу с папой римским, был заточен в тюрьму, осужден инквизицией и вынужден был публично отречься от своих взглядов.

В те времена священными и неприкосновенными считались учения Аристотеля и Птолемея, гласившие, что орбиты планет возникают в результате сложных движений по системе окружностей. Так для описания орбиты Марса требовалась дюжина, или около того, окружностей различного диаметра. Иоганн Кеплер поставил задачу “доказать”, что Марс и Земля должны обращаться вокруг Солнца. Он пытался найти орбиту простейшей геометрической формы, которая точно бы соответствовала многочисленным измерениям положения планеты. Прошли годы утомительных вычислений, прежде чем Кеплер смог сформулировать три простых закона, очень точно описывающих движение всех планет:

Первый закон: Каждая планета движется по эллипсу, в

одном из фокусов которого находится

Солнце.

Второй закон: Радиус-вектор (линия, соединяющая Солнце

и планету) описывает за равные промежутки

времени равные площади

Третий закон: Квадраты периодов обращения планет

пропорциональны кубам их средних

расстояний от Солнца:

R13/T12 = R23/T22

Значение трудов Кеплера огромно. Он открыл законы, которые затем Ньютон связал с законом всемирного тяготения Конечно, сам Кеплер не отдавал себе отчета в том, к чему приведут его открытия. “Он занимался утомительными намеками эмпирических правил, которые в будущем должен был привести к рациональному виду Ньютон”. Кеплер не мог объяснить, чем обусловлено существование эллиптических орбит, но восхищался тем, что они существуют.

На основе третьего закона Кеплера Ньютон сделал вывод, что силы притяжения должны убывать с увеличением расстояния и что притяжение должно изменяться как (расстояние)-2. Открыв закон всемирного тяготения, Ньютон перенес простое представление о движении Луны на всю планетную систему. Он показал, что притяжение по выведенным им законам обусловливает движение планет по эллиптическим орбитам, причем в одном из фокусов эллипса должно находится Солнце. Ему удалось легко вывести два других закона Кеплера, которые также вытекают из его гипотезы всемирного тяготения. Эти законы справедливы, если учитывается только притяжение Солнцем. Но нужно учитывать и действие на движущуюся планету других планет, хотя в Солнечной системе эти притяжения малы по сравнению с притяжением Солнца.

Второй закон Кеплера следует из произвольной зависимости силы притяжения от расстояния, если эта сила действует по прямой, соединяющей центры планеты и Солнца. Но первому и третьему законам Кеплера удовлетворяет только закон обратной пропорциональности сил притяжения квадрату расстояния.

Чтобы получить третий закон Кеплера, Ньютон просто объединил законы движения с законом всемирного тяготения. Для случая круговых орбит можно рассуждать следующим образом: пусть планета, масса которой равна m, движется со скоростью v по окружности радиуса R вокруг Солнца, масса которого равна М. Это движение может осуществляться только в том случае, если на планету действует внешняя сила F = mv2/R, создающая центростремительное ускорение v2/R. Предположим, что притяжение между Солнцем и планетой как раз и создает необходимую силу. Тогда:

GMm/r2 = mv2/R

и расстояние r между m и M равно радиусу орбиты R. Но скорость

v = = 2

где Т — время, за которое планета совершает один оборот. Тогда

Чтобы получить третий закон Кеплера, нужно перенести все R и Т в одну сторону уравнения, а все остальные величины — в другую:

R3/T2 = GM/4p2

Если перейти теперь к другой планете с другим радиусом орбиты и периодом обращения, то новое отношение опять будет равно GM/4p2; эта величина будет одинаковой для всех планет, так как G -универсальная постоянная, а масса М — одна и та же для всех планет, вращающихся вокруг Солнца. Таким образом, величина R3/T2 будет одной и той же для всех планет в согласии с третьим законом Кеплера. Такое вычисление позволяет получить третий закон и для эллиптических орбит, но в этом случае R — средняя величина между наибольшим и наименьшим расстоянием планеты от Солнца.

Вооруженный мощными математическими методами и руководимый великолепной интуицией, Ньютон применил свою теорию к большому числу задач, вошедших в его ПРИНЦИПЫ, касающиеся особенностей Луны, Земли других планет и их движения, а также других небесных тел: спутников, комет.

Луна испытывает многочисленные возмущения, отклоняющие ее от равномерного кругового движения. Прежде всего, она движется по кеплеровскому эллипсу, в одном из фокусов которого находится Земля, как и любой спутник. Но эта орбита испытывает небольшие вариации за счет притяжения Солнцем. При новолунии Луна находится ближе к Солнцу, чем полная Луна, появляющаяся на две недели позднее; эта причина изменяет притяжение, что ведет к замедлению и ускорению движения Луны в течение месяца. Этот эффект увеличивается, когда зимой Солнце ближе, так, что наблюдаются и годовые вариации скорости движения Луны. Кроме того, изменения солнечного притяжения меняют эллиптичность лунной орбиты; лунная орбита отклоняется вверх и вниз, плоскость орбиты медленно вращается. Таким образом, Ньютон показал, что отмеченные нерегулярности в движении Луны вызваны всемирным тяготением. Он не разработал во всех деталях вопрос о солнечном притяжении, движение Луны осталось сложной проблемой, которая разрабатывается со все возрастающими подробностями и до наших дней.

Океанские приливы и отливы долгое время оставались загадкой, объяснить которую казалось можно было бы, установив их связь с движением Луны. Однако люди считали, что такая связь реально существовать не может, и даже Галилей осмеял эту идею. Ньютон показал, что приливы и отливы обусловлены неравномерным притяжением воды в океане со стороны Луны. Центр лунной орбиты не совпадает с центром Земли. Луна и Земля вместе вращаются вокруг их общего центра масс. Этот центр масс находится на расстоянии примерно 4800 км от центра Земли, всего лишь в 1600 км от поверхности Земли. Когда Земля притягивает Луну, луна притягивает Землю с равной и противоположно направленной силой, благодаря чему возникает сила Mv2/r, вызывающая движение Земли вокруг общего центра масс с периодом, равным одному месяцу. Ближайшая к Луне часть океана притягивается сильнее (она ближе), вода поднимается — и возникает прилив. Находящаяся на большем от Луны расстоянии часть океана притягивается слабее, чем суша, и в этой части океана также поднимается водяной горб. Поэтому, за 24 часа наблюдается два прилива. Солнце тоже вызывает приливы, хотя и не столь сильные, ибо большое расстояние от Солнца сглаживает неодинаковость притяжения.

Ньютон раскрыл природу комет — этих гостей солнечной системы, которые всегда вызывали интерес и даже священный ужас. Ньютон показал, что кометы движутся по очень вытянутым эллиптическим орбитам, водном из фокусов которого находится Солнце. Их движение определяется, как и движение планет, гравитацией. Но они имеют очень малую величину, так что их можно увидеть только тогда, когда и они проходят вблизи Солнца. Эллиптическая орбита кометы может быть измерена, и время ее возвращения в нашу область точно предсказано. Их регулярное возвращение в предсказанные сроки позволяет проверить наши наблюдения и дает еще одно подтверждение закона всемирного тяготения.

В некоторых случаях комета испытывает сильное гравитационное возмущение, проходя вблизи больших планет, и переходит на новую орбиту с другим периодом. Вот почему мы знаем, что у комет масса невелика: планеты оказывают воздействие на их движение, а кометы не влияют на движение планет, хотя и действуют на них с такой же силой.

Кометы движутся так быстро и приходят так редко, что еще до сих пор ученые ждут момента, когда можно применить современные средства к исследованию большой кометы.

Если вдуматься, какую роль играют силы тяготения в жизни нашей планеты, то открываются целые океаны явлений, и даже океаны в буквальном смысле этого слова: океаны воды, воздушный океан. Без тяготения они бы не существовали.

Волна в море, все течения, все ветры, облака, весь климат планеты определяются игрой двух основных факторов: солнечной деятельности и земного притяжения.

Гравитация не только удерживает на Земле людей, животных, воду и воздух, но и сжимает их. Это сжатие у поверхности Земли не так уж велико, но роль его немаловажна.

Знаменитая выталкивающая сила Архимеда появляется только потому, что сжата тяготением с силой, увеличивающейся с глубиной.

Сам земной шар сжат силами тяготения до колоссальных давлений. В центре Земли давление, по-видимому, превышает 3 миллиона атмосфер.

Как творец науки Ньютон создал новый стиль, который до сих пор еще сохраняет свое значение. Как научный мыслитель он выдающимся основоположником идей. Ньютон пришел к замечательной идее всемирного тяготения. Он оставил после себя книги, посвященные законам движения, гравитации, астрономии и математике. Ньютон возвысил астрономию; он дал ей совершенно новое место в науке и привел ее в порядок, использовав объяснения, в основе которых лежали созданные и проверенные им законы.

Поиски путей, ведущих ко все более полному и глубокому пониманию Всемирного Тяготения продолжаются. Решение великих проблем требует великих трудов.

Но как бы не пошло дальнейшее развитие нашего понимания гравитации, гениальное творение Ньютона двадцатого века всегда будет покорять своей неповторимой дерзновенностью, всегда останется великим шагом на пути познания природы.

from original page N 17...

метали разные массы, которые пропорциональны притяжению этих предметов полем. Это гравитационная масса. Мы говорим, что разные предметы имеют разный вес, поскольку они обладают различными гравитационными массами, которые притягиваются полем тяготения. Таким образоь, гравитационные массы по определению пропорциональны весам, а также силе тяжести. Гравитационная масса определяет, с какой силой тело притягивается Землей. При этом тяготение взаимно: если Земля притягивает камень, то камень точно также притягивает Землю. Значит, гравитационная масса телаопределяет также, насколько сильно оно притягивает другое тело, Землю. Таким образом, гравитационная масса измеряет количество вещества, на которое действует земное притяжение, или количество вещества, обуславливающее гравитационные притяжения между телами.

Гравитационное притяжение действует на два одинаковых куска свинца вдвое сильнее, чем на один. Гравитационные массы кусков свинца должны быть пропорциональны инертным массам, поскольку массы того и другого вида, очевидно, пропорциональны числу атомов свинца. То же самое относится к кускам любого другого материала, скажем, воска, но как сравнить кусок свинца с куском воска? Ответ на этот вопрос дает символический эксперимент по изучению падения тел всевозможных размеров с вершины наклонной Пизанской башни, тот, который по легенде производил Галлилей. Сбросим два куска любого материала любых размеров. Они падают с одинаковым ускорением g. Сила, действующая на тело и сообщающая ему ускорение6 — этопритяжение Земли, приложенное к этому телу. Сила притяжения тел Землей пропорциональна гравитационной массе. Но силы тяжести сообщают всем телам одинаковое ускорение g. Поэтому сила тяжести, как и вес, должна быть пропорциональна инертной массе. Следовательно, тела любой формы содержат одинаковые пропорции обеих масс.

Если принять 1 кг в качестве единицы обеих масс, то гравитационная и инертная массы будут одинаковы у всех тел любых размеров из любого материала и в любом месте.

Вот как это доказывается. Сравним эталон килограмма, сделанный из платины6 с камнем неизвестной массы. Сравним их инертные массы, перемещая поочередно каждое из тел в горизонтальном направлении под действием некоторой силы и измеряя ускорение. Предположим, что масса камня равна 5,31 кг. Земное тяготение в этом сравнении не участвует. Затем сравним гравитационные массы обоих тел, измерив гравитационное притяжение между каждым из них и каким-нибудь третьим телом, проще всего Землей. Это можно проделать путем взвешивания обоих тел. Мы увидим, что гравитационная масса камня тоже равна 5,31 кг.

Более чем за полстолетия до того как Ньютон предложил свой закон всемирного тяготения, Иоганн Кеплер (1571-1630) обнаружил, что “запутанное движение планет Солнечной системы можно было бы описать с помощью трех простых законов. Законы Кеплера укрепили веру в гипотезу Коперника о том, что планеты вращаются вокруг Солнца, а.

Утверждать в начале XVII века, что планеты вокруг Солнца, а не вокруг Земли, было величайшей ересью. Джордано Бруно открыто защищавший систему Коперника, как еретик был осужден святой инквизицией и сожжен на костре. Даже великий Галлилей, несмотря на тесную дружбу с папой римским, был заточен в тюрьму, осужден инквизицией и вынужден был публично отречься от своих взглядов.

В те времена священными и неприкосновенными считались учения Аристотеля и Птолемея, гласившие, что орбиты планет возникают в результате сложных движений по системе окружностей. Так для описания орбиты Марса требовалась дюжина, или около того, окружностей различного диаметра. Иоганн Кеплер поставил задачу “доказать”, что Марс и Земля должны обращаться вокруг Солнца. Он пытался найти орбиту простейшей геометрической формы, которая точно бы соответствовала многочисленным измерениям положения планеты. Прошли годы утомительных вычислений, прежде чем Кеплер смог сформулировать три простых закона, очень точно описывающих движение всех планет:

Первый закон: Каждая планета движется по эллипсу, в

одном из фокусов которого находится

Солнце.

Второй закон: Радиус-вектор (линия, соединяющая Солнце

и планету) описывает за равные промежутки

времени равные площади

Третий закон: Квадраты периодов обращения планет

пропорциональны кубам их средних

расстояний от Солнца:

R13/T12 = R23/T22

Значение трудов Кеплера огромно. Он открыл законы, которые затем Ньютон связал с законом всемирного тяготенияю Конечно, сам Кеплер не отдавал себе отчета в том, к чему приведут его открытия. “Он занимался утомительными намеками эмпирических правил, которые в будущем должен был привести к рациональному виду Ньютон”. Кеплер не мог объяснить, чем обусловлено существование эллиптических орбит, но восхищался тем, что они существуют.

На основе третьего закона Кеплера Ньютон сделал вывод, что силы притяжения должны убывать с увеличением расстояния и что притяжение должно изменяться как (расстояние)-2. Открыв закон всемирного тяготения, Ньютон перенес простое представление о о движении Луны на всю планетную систему. Он показал, что притяжение по выведенным им законам обусловливает движение планет по эллиптическим орбитам, причем в одном из фокусов эллипса должно находится Солнце. Ему удалось легко вывести два других закона Кеплера, которые также вытекают из его гипотезы всемирного тяготения. Эти законы справедливы, если учитывается только притяжение Солнцем. Но нужно учитывать и действие на движущуюся планету других планет, хотя в Солнечной системе эти притяжения малы по сравнению с притяжением Солнца.

Второй закон Кеплера следует из произвольной зависимости силы притяжения от расстояния, если эта силадействует по прямой, соединяющей центры планеты и Солнца. Но первому и третьему законам Кеплера удовлетворяет только закон обратной пропорциональности сил притяжения квадрату расстояния.

Чтобы получить третий закон Кеплера, Ньютон просто объединил законы движения с законом всемирного тяготения. Для случая круговых орбит можно рассуждать следующим образом: пусть планета, масса которой равна m, движется со скоростью v по окружности радиуса R вокруг Солнца, масса которого равна М. Это движение может осуществляться только в том случае, если на планету действует внешняя сила F = mv2/R, создающая центростремительное ускорение v2/R. Предположим, что притяжение между Солнцем и планетой как раз и создает необходимую силу. Тогда:

GMm/r2 = mv2/R

и расстояние r между m и M равно радиусу орбиты R. Но скорость

v = = 2

где Т — время, за которое планета совершает один оборот. Тогда

Чтобы получить третий закон Кеплера, нужно перенести все R и Т в одну сторону уравнения, а все остальные величины — в другую:

R3/T2 = GM/4p2

Если перейти теперь к другой планете с другим радиусом орбиты и периодом обращения, то новое отношение опять будет равно GM/4p2; эта величина будет одинаковой для всех планет, так как G -универсальная постоянная, а масса М — одна и та же для всех планет, вращающихся вокруг Солнца.

www.ronl.ru

Реферат - Физическая природа времени гравитации и материи

Реферат  на  тему:

Физическая  природа  Времени, гравитации  и  материи.

                                                                 Выполнил:  Богачков  М.Н.

Томск-2003 г.

СОДЕРЖАНИЕ.

     Введение                                                                                       3

1.  Развитие  пространственно временных  представлений.       4

2.  Пространство  и  время  в  теории относительности.              7

3.  Пространство  и  время  в  физике микромира.                        8

4.  Природа  времени.                                                                     15

5.   Природа  гравитации.                                                               18

6.  Строение  атома.                                                                         19

7.  Заключение.                                                                               22

8.  Приложение.  Чем  живут  звёзды?                                         23

9.  Используемая  литература.                                                       28

ВВЕДЕНИЕ.

Природа  материи,  пространства  и  времени  интересовала людей  с  незапамятных  времён.   Наверное  с  того  времени  когда  у  людей появилась  свободная  минута  от  трудностей  жизни,  взглянуть  на  звёзды  и мир  вещей.   Основные  дискуссии  об  устройстве  мира  развернулись  в античности,  между  двумя  философскими  школами  идеализма  ( Зенон,  Платон) и  материализма ( Демокрит, Аристотель).  Накопленный  опыт  и  знания  в последствии  вылилось  в  развитие  пространственно  временных  представлений в  современной  науке  физике.  В  данной  работе  попытаемся  наглядно рассмотреть  что  же  из  себя  представляет  время, пространство,  материя  и гравитация.  Начинать  исследование  целесообразно  с  представлений  античной натур философии  анализируя   затем  процесс  развития  пространственно временных  представлений  в  плоть  до  наших  дней.

1. РАЗВИТИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО — ВРЕМЕННЫХ

     В  идеалистической  доктрине  античности развиваемой  такими  философами  как  Зенон  и  затем  Платон,  наряду  с первичностью  сознания  перед  материей,  когда  сознание  определяет  бытиё.На   рассуждениях   о  соревновании  Гермеса  с  черепахой.  Когда  Гермес  не может  догнать  черепаху, пробегая  большее  расстояние  чем  уползающая от него  черепаха, впервые  вводятся  понятие  о  причинно  следственной  связи дискретной  материи  во  времени.

    Атомистическая  доктрина   была   развита   материалистами  

ДревнейГреции Левкиппом и Демокритом. Согласно этой  доктрины, всё  природное многообразие  состоит  из  мельчайших  частичек  материи  (  атомов  ), которые   двигаются,   сталкиваются   и   сочетаются в  пустом пространстве.Атомы ( бытие ) и  пустота (

небытие) являются первоначалами мира. Атомы не возникают и  не

уничтожаются, их  вечность   проистекает   из   безначальности  

времени. Атомы  двигаются   в   пустоте   бесконечное   время.   

Бесконечномупространству соответствует бесконечное время.

уровней материи  -  физического  (  атомы   и   пустота  )   и 

математического (   амеры   ),   мы   сталкиваемся   с   двумя  

пространствами:  непрерывное   физическое   пространство   как  

вместилищеи математическое  пространство, основанное на амерах

какмасштабных единицах протяжения материи.

    В соответствии  с  атомистической  концепцией пространства 

Демокрит решал  вопросы  о  природе  времени  и  движения.   В

дальнейшем  они   были  развиты  Эпикуром  в  систему.  Эпикур 

рассматривал  свойства   механического   движения   исходя  из  

дискретного  характера   пространства  и  времени.   Например, 

свойствоизотахии заключается в том, что  все  атомы движутся с 

одинаковойскоростью. На  математическом уровне  суть  изотахии

состоитв том, что в процессе перемещения  атомы  проходят один

«атом»пространства за один «атом» времени.

    Таким образом, древнегреческие атомисты различали два типа

пространства и  времени.

    Аристотель    начинает    анализ   с   общего   вопроса  о 

существованиивремени,  затем  трансформирует  его  в  вопрос о 

существовании делимого  времени.  Дальнейший  анализ   времени

ведётсяАристотелем  уже на  физическом  уровне,  где  основное 

вниманиеон уделяет взаимосвязи времени и движения.  Аристотель

показывает.что время немыслимо, не существует без движения, но

ононе есть и само движение.

    В  такой модели времени реализована реляционная концепция.

Измеритьвремя  и выбрать единицы его измерения можно с помощью любого  периодического движения, но, для того чтобы полученная  величина была универсальной,необходимо использовать движение с максимальной  скоростью.  В  современной физике  это  скорость света, в античной и средневековой философии — скоростьдвижения  небесной сферы.

    Пространство  для  Аристотеля выступает в качестве некоего

отношения предметов  материального  мира,  оно  понимается как

объективнаякатегория, как свойство природных вещей.

    Механика  Аристотеля   функционировала  лишь  в его модели

мира.Она была построена на очевидных явлениях земного мира. Но

это  лишь   один   из   уровней   космоса    Аристотеля.   Его 

космологическаямодель функционировала в конечном неоднородном пространстве, центр которогосовпадал с центром  Земли.  Космос  был разделен на  земной и небесный  уровни.Земной  состоит  из четырёх стихий -  земли, воды, воздуха  и огня; небесный -  из эфирных  тел,  пребывающих  в  бесконечном  круговом  движении.

Эта модель просуществовала около двух тысячелетий. 

    Однако  в  системе   Аристотеля  были  и другие положения,

которыеоказались более  жизнеспособными и во многом определили развитие  науки  вплоть до  настоящего  времени.  Речь  идёт о логическом   учении   Аристотеля   на  основе  которого   были  разработаны  первые  научные  теории,  в  частности  геометрия Евклида.

Понятия  пространства  и  времени  вводятся  Ньютоном  на

начальном уровне  изложения, а  затем получают своё физическое 

содержание  с помощью аксиом через законы движения. Однако они  предшествуют  аксиомам,так  как служат условием для реализации  аксиом:  законы  движения классической   механики  справедливы  в  инерциальных  системах  отсчёта, которые  определяются  как  системы,  движущиеся   инерциально  по  отношению кабсолютному пространству и  времени. У  Ньютона абсолютное  пространство ивремя являются ареной движения физических объектов.

Послетого, как физики пришли к  выводу о волновой природе

света  возникло   понятие   эфира  -   среды  в  которой  свет  

распространяется. Каждая частица эфира могла быть представлена

какисточник вторичных  волн,  и можно было объяснить  огромную

скоростьсвета огромной  твёрдостью и упругостью  частиц эфира. 

Иными словами    эфир   был    материализацией   Ньютоновского   

абсолютного пространства.  Но  это  шло  в  разрез с основными

положениямидоктрины Ньютона о пространстве.

    Революция в физике началась открытием Рёмера — выяснилось,

что скорость света  конечна и равна  примерно 300'000 км/с.  В

1728 году  Брэдри открыл явление звёздной аберрации. На основе 

этих открытий  было установлено, что скорость света не зависит 

отдвижения источника и/или приёмника.

    О.Френель  показал,  что   эфир  может частично увлекаться

движущимися телами,   однако   опыт  А.Майкельсона  (1881  г.) 

полностью это  опроверг. Таким  образом возникла  необъяснимая

несогласованность, оптические  явления  всё  хуже  сводились к

механике. Но  окончательно   механистическую    картину   мира  

подорвало   открытие   Фарадея — Максвелла:   свет    оказался   

разновидностью   электромагнитных     волн.     Многочисленные   

экспериментальныезаконы  нашли  отражение в системе  уравнений

Максвелла,    которые     описывают    принципиально     новые  

закономерности.Ареной этих законов  является всё пространство,

ане одни точки, в которых  находится  вещество или заряды, как 

этопринимается для механических законов.

    Так возникла   электромагнитная  теория   материи.  Физики

пришли к  выводу  о  существовании   дискретных   элементарных

объектов в  рамках электромагнитной картины мира (электронов). 

Основные  достижения  в  области  исследования электрических и

оптических явлений   связаны  с электронной теорией Г.Лоренца. 

Лоренцстоял на позиции  классической механики. Он нашёл выход,

которыйспасал  абсолютное  пространство  и время  классической

механики,а также объяснял  результат опыта Майкельсона, правда

емупришлось отказаться  от  преобразований координат Галилея и 

ввести  свои   собственные,   основанные  на  неинвариантности 

времени.  t'=t-(vx/c¤),   где  v — скорость  движения  системы  

относительно эфира, а  х — координата  той  точки в движущейся

системе,в которой производится  измерение времени. Время t' он

назвал«локальным временем». На основе этой теории виден эффект

измененияразмеров тел  L2/L1=1+(v¤/2c¤). Сам  Лоренц  объяснил

это опираясь  на  свою  электронную  теорию:  тела  испытывают

сокращениевследствие сплющивания электронов.

   Терия  Лоренца  исчерпала возможности классической физики.

Дальнейшееразвитие физики было на пути ревизии фундаментальных концепций классической физики, отказа от принятия каких — либо выделенных  систем  отсчёта,  отказа от  абсолютного движения, ревизии концепции абсолютного  пространства ивремени. Это было сделано лишь в специальной теории относительности Эйнштейна.

2.ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ В ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

                      АЛЬБЕРТА ЭЙНШТЕЙНА.

        2.1. Специальная теория относительности.

    В  теории  относительности Эйнштейна  вопрос о свойствах и

структуре эфира трансформируется в вопрос о реальности  самого 

эфира. Отрицательные   результаты   многих   экспериментов  по 

обнаружению эфира  нашли  естественное   объяснение  в  теории

относительности- эфир не существует.  Отрицание  существования 

эфира и  принятие   постулата  о  постоянстве  и  предельности

скоростисвета легли  в  основу теории относительности, которая 

выступаеткак синтез механики и электродинамики.

    Принцип  относительности  и  принцип  постоянства скорости 

света позволили  Эйнштейну  перейти  от  теории Максвелла  для

покоящихсятел  к  непротиворечивой электродинамике  движущихся  тел.  Далее   Эйнштейн рассматривает  относительность  длин  и промежутков  времени,  что приводит его  к  выводу о  том, что  понятие   одновременности    лишено   смысла:  " Два  события,    одновременные при наблюдении из одной координатнойсистемы, уже не  воспринимаются   как   одновременные  при  рассмотрении  из системы,   движущейся    относительно    данной ".    Возникает   необходимость развить теорию преобразования координат и времени от покоящейся системы  к  системе, равномерно  и  прямолинейно  движущейся относительно первой. Эйнштейн пришел к формулировке

преобразованийЛоренца:

              x-vt                             t-vx/c¤

        x'=--------- , y'=y, z'=z,t'=----------,

            _1-v¤/c¤                    _1-v¤/c¤

гдеx, y, z, t — координаты в одной системе, x', y', z', t' — в

другой.

    Из  этих  преобразований  вытекает  отрицание неизменности

протяжённости и  длительности,  величина  которых  зависит  от

движениясистемы отсчёта:

                     ________       dt0

                l=l0_1-v¤/c¤,  dt=----------

                                  _         1-v¤/c¤

В специальной теории относительности функционирует новый закон сложения  скоростей,   из   которого   вытекает невозможность превышения скорости света.

    Коренным  отличием  специальной  теории относительности от 

предшествующех  теорий   является  признание  пространства   и 

времени в  качестве   внутренних  элементов  движения материи,

структуракоторых зависит  от природы самого движения, является

его  функцией.  В  подходе  Эйнштейна  преобразования  Лоренца

оказываются  связанными  с  новыми  свойствами  пространства и

времени:с  относительностью  длины  и временного промежутка, с 

равноправностью  пространства  и  времени,  с  инвариантностью

пространственно- временного интервала.

    Важный вклад в понятие «равноправность» внёс Г.Минковский.

Он показал  органическую взаимосвязь  пространства и  времени,

которые   оказались    компонентами   единого   четырёхмерного 

континуума.Разделение на пространство и время не имеет смысла.

    Пространство и время в специальной  теории относительности

трактуетсяс точки зрения реляционной концепции. Однако было бы

ошибочным представлять  пространственно  — временную структуру 

новой   теории    как    проявление   одной   лишь   концепции  

относительности.

3.ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ В ФИЗИКЕ МИКРОМИРА.

        3.1. Пространственно-временные представления

             квантовой механики.

    Создание  Эйнштейном специальной теории относительности не

исчерпывает   возможности     взаимодействия     механики     и  

электродинамики.В связи с объяснением теплового излучения было

выявлено противоречие  как  в  истолковании  экспериментальных

данных,так и в теоретической согласованности этих выводов. Это

повлеклоза  собой рождение  квантовой механики.  Она  положила

начало неклассической   физике,   открыла  дорогу  к  познанию 

микрокосмоса,к овладению внутриатомной энергией,  к  пониманию 

процессовв недрах звёзд и «начале» Вселенной.

    В  конце  XIX  века   физики   начали   исследовать,   как

распределяетсяизлучение по всему спектру частот. В тот  период

физики  задались  также  целью  выяснить  природу  взаимосвязи

энергии излучения и температуры  тела. М. Планк пытался решить

этупроблему с помощью методов классической электродинамики, но это не привело куспеху. Попытка  решить   проблему  с  позиции

термодинамики столкнулась  с  рассогласованностью   теории   и

эксперимента. Планк  получил  формулу  плотности  излучения  с

помощьюинтерполяции:

                        8  h

                       ------v

                         c

                р = —, где

                         hv

                     exp(--) — 1

                         kT

v -  частота  излучения,  Т  -  температура,  k  -  постоянная

Больцмана.

    Полученная  Планком  формула  была  очень  содержательной,

кроме того, она  включала  ранее  неизвестную   постоянную  h,

которую   Планк   назвал   элементарным   квантом    действия. 

Справедливость формулы   Планка   достигалась  очень  странным

для классической  физики  предположением: процесс излучения  и 

поглощенияэнергии  является дискретным. 

    C  работами    Эйнштейна   о   фотонах   в   физику  вошло  

представлениео  карпускулярно -  волновом  дуализме.  Реальная

природа света  может   быть  представлена  как  диалектическое

единствоволны и частиц.

    Однако  возник вопрос о  сущности и структуре атома.  Было

предложено множество противоречащих друг другу моделей. Выход  был  найден  Н.  Бором путём  синтеза планетарной модели атома Резерфорда и квантовой гипотезы. Онпредположил, что атом может иметь  ряд   стационарных  состояний  при переходе  в  которые поглащается   или   излучается   квант   энергии.  В самом  же стационарном  состоянии атом не излучает. Однако теория Бора необъясняла  интенсивности  и поляризации  излучения. Частично  с

этим удалось  справиться с  помощь принципа соответствия Бора. 

Этот  принцип   сводится  к  тому,  что   при  описании  любой 

микроскопическойтеории необходимо пользоваться  терминологией, применяемой в макромире.

    Принцип соответствия сыграл важную роль в исследованиях де

Бройля. Он  выяснил,  что  не  только световые  волны обладают

дискретной структурой,  но  и  элементарным  частицам  материи

присущ волновой  характер.  На  повестку  дня встала  проблема

созданияволновой механики квантовых объектов, которая  в  1929 

году была  решена  Э.  Шредингером,  который  вывел   волновое

уравнение,носящее его имя.

    Н. Бор   вскрыл   истинный   смысл  волнового    уравнения

Шредингера.Он показал, что это уравнение  описывает  амплитуду

вероятностинахождения частицы в данной области пространства.

    Чуть раньше   (1925г.)   Гейзенбергом   была   разработана

квантоваямеханика.  Формальные правила этой теории основаны на

соотношении   неопределённостей    Гейзенберга:   чем   больше

неопределённость  пространственной   координаты,  тем   меньше

неопределённость  значения   импульса   частицы.   Аналогичное

соотношениеимеет место для времени и энергии частицы.

    Таким   образом,  в  квантовой   механике   была   найдена

принципиальная граница  применимости  классических  физических

представленийк атомным явлениям и процессам.

    В   квантовой  физике  была  поставлена  важная проблема о

необходимости  пересмотра     пространственных   представлений 

лапласовскогодетерминизма классической физики.  Они  оказались 

лишьприближёнными понятиями и основывались на слишком  сильных идеализациях.Квантовая  физика  потребовала  более  адекватных  форм   упорядоченности  событий,  в  которых   учитывалось  бы  существование   принципиальной  неопределённости  в  состоянии  объекта,  наличие   черт   целостности  и индивидуальности   в  микромире, что  и  выражалось  в понятии  универсальногокванта   действия h.

    Квантовая   механика   была   положена   в   основу  бурно

развивающейся физики  элементарных  частиц, количество которых

достигаетнескольких сотен, но до  настоящего  времени  ещё  не

создана корректная  обобщающая теория.  В физике  элементарных

частицпредставления о пространстве и времени столкнулись с ещё

большими  трудностями.   Оказалось,   что   микромир  является  

многоуровневойсистемой, на каждом уровне  которой господствуют

специфические виды  взаимодействий  и  специфические  свойства

пространственно -  временных  отношений.  Область  доступных в

экспериментемикроскопических  интервалов  условно  делится  на 

четыреуровня: 1)  уровень молекулярно -  атомных  явлений,  2) 

уровеньрелятивистских  квантовоэлектродинамических  процессов, 

3)  уровень   элементарных   частиц,  4)  уровень  ультрамалых 

масштабов,  где    пространственно  -   временные    отношения   

оказываюстя  несколько   иными,  чем  в  классической   физике 

макромира.В  этой области  по-иному следует  понимать  природу

пустоты- вакуум.

    В   квантовой   электродинамике  вакуум  является  сложной 

системой  виртуально   рождающихся  и  поглащающихся  фотонов, 

электронно- позитронных пар  и  других частиц.  На этом уровне 

вакуум рассматривают  как  особый  вид  материи  — как  поле в

состоянии  с   минимально    возможной    энергией.  Квантовая   

электродинамикавпервые наглядно показала, что  пространство  и 

времянельзя оторвать от материи, что так называемая  «пустота»

— это одно из состояний материи.

Считается,что в вакууме, в любой точке пространства существуют «нерожденные» частицы иполя абсолютно всех возможных видов. Но их энергия недостаточно велика, чтобыони могли появиться в виде реальных частиц. Наличие бесконечного множестваподобных скрытых частиц получило название нулевых колебаний вакуума. Вчастности, в вакууме во всех направлениях движутся фотоны всех возможныхэнергий и частот. Но так как эти частицы летят во всех направлениях, то ихпотоки взаимно уравновешивают друг друга, и мы ничего не ощущаем.

В тех случаях, когда однородность потока скрытыхчастиц нарушается,  движется больше, чем в  противоположном, нулевые колебанияв вакууме начинают себя проявлять [4].

В физике микромира по одной из систематик на основевесьма общих теоретических соображений все элементарные частицы делятся на 3класса: I класс включает в себя фотон — порциюэлектромагнитного излучения, II — электрон и нейтрино, III класс — андроны — самый многочисленный (их известно сейчас несколько сотен). К этомуклассу относятся, в частности, протон, нейтрон и мезон — частицы с массамипромежуточными между массой электрона и массой протона. Значительная частьадронов — нестабильные частицы с очень коротким временем жизни. Особо короткоживущие частицы получили название резонансов [4].

Среди них имеются частицы, массы которых в несколькораз превосходят массу протона. И есть предположение, согласно которому «спектрмасс» элементарных частиц вообще простирается до бесконечности. Если подобноепредположение справедливо, то это значит, что при определенных условиях вультрамалых пространственно-временных областях могут рождаться макроскопическиеи даже космические объекты.

Во всяком случае современная теория элементарныхчастиц такую возможность допускает.

Согласно одной из гипотез Вселенная, выйдя изисходного состояния, поначалу была вообще пустой, а все вещество и излучениевозникли из вакуума.

Метагалактика образовалась в результате распадасверхтяжелого суперадрона с массой 1056 г. Это и был тот«первоатом», тот сверхплотный сгусток материи, который дал начало наблюдаемойВселенной. Его распад на более мелкие адроны привел к образованиюпротоскоплений галактик, а последующие распады на адроны с еще меньшими массами- к образованию галактик [4].

Микромири мегакосмос — две стороны  одного и того же процесса, который мы называемВселенной. Физика микромира проникла в область явлений, которые характеризуютсямасштабами порядка 10-15 см, астрофизика изучает объекты, длякоторых характерны расстояния вплоть до 1028 см. Но какими быгигантскими размерами ни обладала та или иная космическая система, она в конечномитоге состоит из элементарных частиц. В то же время  мы сами, как и всеокружающие нас объекты, являемся частью мегакосмоса.

В работе  «Относительность   и   проблема   пространства» 

Эйнштейнспециально  рассматривает  вопрос о специфике  понятия

пространства в  общей   теории  относительности. Согласно этой

теории  пространство   не   существует   отдельно,  как  нечто  

противоположное  «тому,  что  заполняет  пространство»  и  что

зависит от  координат. «Пустое пространство, т.е. пространство 

безполя  не  существует. Пространство-время существует не само 

посебе, а только как структурное свойство поля».

    Для  общей  теории относительности  до сих  пор актуальной

является  проблема  перехода  от  теоретических  к  физическим

наблюдаемым  величинам.  Теория  предсказала  и  объяснила три

общелелятивистских  эффекта:   были  предсказаны  и  вычислены 

конкретные  значения    смещения   перегелия   Меркурия,  было  

педсказанои обнаружено отклонение  световых лучей звёзд при их

прохождениивблизи  Солнца, был  предсказан и обнаружен эффект 

красногогравитационного смещения частоты спектральных линий.

    Рассмотрим  далее  два  направления,  вытекающих  из общей

теории   относительности:    геометризацию     гравитации    и   

релятивистскую космологию,  т.к.   с  ними  связано дальнейшее 

развитие пространственно-временных  представлений  современной 

физики.

    Геометризация   гравитации  явилась  первым  шагом на пути

созданияединой теории поля. Первую попытку геометризации  поля

предпринявГ.Вейль.  Она  осуществлена  за рамками  римановской

геометрии.Однако данное  направление не привело к успеху. Были

попытки ввести   пространства  более  высокой размерности. чем

четырёхмерноепространственно-временное   многообразие  Римана: 

Калуцапредложил  пятимерное, Клейн  -  шестимерное,  Калицын —

бесконечноемногообразие. Однако таким путём решить проблему не   удавалось.

    На  пути  пересмотра евклидовой  топологии пространства  —

времени строится  современная единая  теория поля  — квантовая

геометродинамика  Дж.  Уитлера.   В   этой   теории  обобщение  

представленийо пространстве достигает очень  высокой степени и

вводится  понятие   суперпространства,   как   арены  действия  

геометродинамики. При   таком  подходе  каждому взаимодействию

соответствует  своя   геометрия,  и   единство   этих   теорий 

заключается в  существовании  общего  принципа,  по   которому

порожнаютсяданные  геометрии и «расслаиваются» соответствующие   пространства.                          

    Поиски   единых   теорий  поля  продолжаются. Что касается

квантовойгеометродинамики  Уитлера, то  перед  ней  стоит  ещё

болееграндиозная задача — постичь  Вселенную   и  элементарные

частицыв их единстве и гармонии.

    Доэйнштейновские    представления   о   Вселенной    можно 

охарактеризовать следующим  образом:  Вселенная  бесконечна  и

однороднав пространстве  и стационарна  во  времени. Они  были 

заимствованы из механики Ньютона — это абсолютные пространство

ивремя, последнее по своему характеру Евклидово. Такая  модель

казалась  очень  гармоничной  и  единственной.  Однако  первые

попыткиприложения к этой модели физических законов и концепций  привели кнеестественным выводам.

    Уже классическая космология требовала пересмотра некоторых

фундаментальныхположений, чтобы преодолеть противоречия. Таких  положений  в  классической  космологии  четыре: стационарность Вселенной,  её  однородность   и  изотропность,   евклидовость  пространства.  Однако   в   рамках   классической   космологии   преодолеть противоречия не удалось.

    Модель   Вселенной,  которая  следовала  из  общей  теории

относительности, связана   с   ревизией  всех  фундаментальных 

положенийклассической космологии. Общая теория относительности

отождествила   гравитацию   с   искривлением    четырёхмерного 

пространства- времени. Чтобы построить работающую относительно несложную   модель,  учёные    вынуждены  ограничить  всеобщий   пересмотр фундаментальных  положений классической космологоии:  общая  теория   относительности   дополняется  космологическим  постулатом однородности и изотропности Вселенной.

    Строгое выполнение принципа изотропности Вселенной ведёт к

признанию  её   однородности.  На  основе  этого  постулата  в 

релятивистскую   космологию    вводится    понятие    мирового   

пространстваи времени.  Но это  не  абсолютные пространство  и 

время Ньютона,  которые   хотя  тоже   были    однородными   и  

изотропными,но в силу евклидовости  пространства имели нулевую

кривизну. В  применении  к  неевклидову  пространству  условия

однородности и  изотропности  влекут  постоянство  кривизны, и

здесьвозможны три модификации  такого пространства: с нулевой,

отрицательнойи положительной кривизной.

    Возможность  для  пространства  и  времени иметь различные

значения  постоянной  кривизны  подняли  в  космологии  вопрос

конечна Вселенная  или бесконечна.  В классической  космологии

подобного вопроса не возникало, т.к. евклидовость пространства

ивремени  однозначно  обуславливала её бесконечность. Однако в 

релятивистскойкосмологии возможен и вариант конечной Вселенной — это соответствуетпространству положительной кривизны.

    Вселенная  Эйнштейна представляет собой трёхмерную сферу —

замкнутое в  себе   неевклидово  трёхмерное  пространство. Оно

являетсяконечным,   хотя и  безграничным. Вселенная  Эйнштейна

конечна в  пространстве,  но  бесконечна  во  времени.  Однако

стационарность  вступала   в   противоречие  с  общей  теорией 

относительности,Вселенная оказалась  неустойчивой и стремилась

либо  расшириться,   либо   сжаться.   Чтобы   устранить   это  

противоречие  Эйнштейн  ввёл  в  уравнения  теории  новый член

спомощью  которого   во   Вселенную   вводились  новые   силы, 

пропорциональные  расстоянию,  их  можно  представить как силы

притяженияи отталкивания.

    Дальнейшее  развитие  космологии оказалось связанным не со 

статической моделью  Вселенной.  Впервые нестационарная модель 

быларазвита А. А. Фридманом. Метрические свойства пространства

оказалисьизменяющимися  во  времени. Выяснилось, что Вселенная 

расширяется.Подтверждение этого было обнаружено в 1929 году Э.

Хабблом,который наблюдал  красное смещение спектра. Оказалось,

чтоскорость  разбегания  галактик  возрастает с  расстоянием и

подчиняетсязакону Хаббла V = H*L, где Н — постоянная Хаббла, L

— расстояние. Этот процесс продолжается и в настоящее время.

    В связи  с  этим  встают  две   важные  проблемы:  проблема

расширения пространства и проблема  начала времени. Существует 

гипотеза,что  так  называние «разбегание галактик» — наглядное 

обозначение    раскрытой     космологией      нестационарности   

пространственной  метрики.   Таким   образом,   не   галактики  

разлетаются в  неизменном  пространстве,  а  расширяется  само

пространство.

4. ПРИРОДА  ВРЕМЕНИ.

  Ознакомившись  с  вышесказанным, можно  сказать  что философы,  а  затем  Эйнштейн  не  рассматривали  физическую  природу  времени и  гравитации,  говоря    о  них  как  о  свойствах  материи  и  пространства. Рассматривая  что  будет  наблюдать  наблюдатель  находясь  в  покое  и двигаясь  со  скоростью  света (теория  относительности).

 Так  что же   представляет собой  время,  попытаемся  разобраться  на собственном  жизненном  опыте и  опытах  академика  Н.А. Козырева.  ( См. приложение ,, Чем живут    звёзды,,).

  Астроном   Козырев  проводил  следующее:  он  брал обычные рычаж­ные весы и подвешивает к одному концу коромысла вра­щающийся почасовой стрелке гироскоп. На другом конце, как и полагается, чашка с гирьками. А затем, когда стрелка весовзамирает на нуле, ученый прислоняет к основанию весов работающийэлектровибратор — обыч­ный лабораторный прибор. Все рассчитано так, чтобывибрация полностью поглощалась массивным ротором волчка. Стрелка не дрогнула. Итогда ученый снял гироскоп, раскрутил его в обратную сторону, против часовойстрелки, снова подвесил к коромыслу. И… стрелка сдви­нулась вправо: гироскопстал легче.

     Вот как объясняет его Козырев:

— Гироскоп на весах с электровибратором — это система спричинно-следственной связью. Во втором случае направление вращения волчкасовпало с истин­ным ходом времени и возникли дополнительные силы. Их можноизмерить.

А раз можноизмерить, значит, эти силы реально существуют. Но если так, то время — это непросто дли­тельность от одного события до другого, измеряемая ми­нутами иличасами. Это физический фактор, обладаю­щий свойствами, которые позволяют емуактивно уча­ствовать во всех природных процессах, обеспечивая при­чинно-следственнуюсвязь явлений. Но, между причиной иследствием обязательно остается какой-то, пусть даже ничтожный, промежуток —они не могут занимать одно и то же место. И в какой-то течке пространствапроисходит поворот — прошлое переходит в будущее, причина превращается вследствие. Но не мгновенно, а с конечной скоростью. Скорость эта — те­чение илиход времени. Козырев экспериментально уста­новил, что ход времени определяетсялинейной скоро­стью поворота причины относительно следствия, которая   равна 700 километрам в секунду сознаком «плюс» в ле­вой системе координат.  Но  не  только  опыты  с весами, гироскопом  и  вибратором  проливают  свет  на  природу  времени, но  и  более простые  опыты.  Если  раскачать  обычный  физический  маятник  на максимальную  амплитуду, а  затем  проследить  как  амплитуда  будит  гаснуть, то  мы  увидим  что  частота  качания  будет возрастать  при  уменьшении амплитуды  колебаний (вязкость среды  тут  ни причём).   То же  самое  мы наблюдаем  и  при  затухании колебаний  в  электрическом  колебательном контуре.  Может  изменение  частоты  при  уменьшении  амплитуды  по  времени есть  свойство  самого  времени? 

/>   Рассмотрим по порядку.  После  большого  взрыва  сотворившего  нашу  вселенную образовалось  расширяющееся  пространство,  наполненное  средой,  которая могла  распространять  ударные  волны  плотности   и электромагнитного взаимодействия,  которые  породил  взрыв.  При  этом  плотность  расширяющегося пространства (поля)  постоянно падает. Следовательно,  расширяясь, пространство  изменяет  частоту  колебаний в  плотности  во  всём  диапазоне частот, от  более  высокой  к  более  низкой.  При  этом  расширяется  каждая точка  пространства.  На  очень  малых  частотах,  которые  описывает механика,  это  расширение  не заметно;  но  на  сверх  высоких  частотах, близких  к  размеру  атомного  ядра,  изменение  частоты  последующего  периода  от  предыдущего  составляют  значительные  величины.  Это  можно представить  в  виде  графика   Рис. 1.

Колебания  плотности  происходят  около  среднего положения  плотности  пространства (нейтрон),  но так  как  каждая  точка  пространства  расширяется (падает  плотность) возникает  эффект  отставания плотности  расширения  от  состояния  ( нейтрона ), так  происходит  распад нейтрона  на  протон  и электрон. ( атом  водорода )  Протон  по  сравнению  с нейтроном  как бы  чуть -чуть  находится  в  прошлом  ( имеет  более  высокую частоту  колебаний от средней  плотности), а  значить  меньшие геометрические  размеры  и  массу  по  сравнению  с  нейтроном.    При  этом период  вращения  электрона  вокруг  своей  орбиты  будет  равняться  разности частот,    от  частоты  протона  отнимается  частота  нейтрона. (Поэтомугабаритные  размеры  электронной  орбиты  будут  расти  не  пропорционально степени  расширения  пространства.)  ( Рис 2).

/>  Электрон  будет вращаться  по  своей  орбите  по  часовой  стрелке, при  этом  эллипс  вращения(при 90 градусах )  электрона  будет  вращаться  тоже  по  часовой  стрелке(Левая  система  координат).

Рис 3.

/>  При  120 градусах отставания  протона  нейтрона,    орбита  электрона  будет  выглядеть кругообразно.

  Под  действием  времени  протон  будет  постоянно  стремиться     (это  видно  из  графика  1) превратиться  в  нейтрон  постоянно  уменьшая  угол  между  ними,  то  есть электрон  постоянно  будет  стремиться   перейти  на  более  высокую  орбиту. От  этого  как  утверждал  Козырев  постоянная  подкачка  энергией  звёзд, наряду  с  ядерной  и  энергией  гравитационного  сжатия.

   Итак,  мы  выяснили,  с постоянным  уменьшением  плотности  пространства  в  каждой  его  точке, происходит  разрастание  протона  и нейтрона, а  величина  электронной  орбиты(как  разности  частот)  остаётся  неизменной  в  размере.  Физические свойства  материи  зависят  от  свойства  электронных  орбит, значит геометрические  размеры  окружающего  нас  мира  остаются  неизменны от падения  плотности  пространства.  Но  на  малых  межатомных  расстояниях возникает  сила  слипания  между  атомами  за счёт  расширения  каждой точки пространства (ядра), наряду  с  силой  гравитационного  притяжения.

  Из  вышесказанного  следует, что  Время  для  нас  это  амплитудно-частотная  (угловая )  величина характеризующая  угол  поворота  причины  относительно  следствия  в  левой системе  координат  зависящая  от  скорости  падения  плотности (частоты) пространства.  Другими  словами  можно  сказать,  что  материя  есть микро  не стабильность  времени (уменьшающейся  плотности  пространства).

5.  ПРИРОДА  ГРАВИТАЦИИ.

/>    При  постоянном (уменьшении  частоты)  ,, разрастании ,,  нейтрона  и протона  с понижением  плотности  пространства наблюдается  увеличение  площади  одного  полу  периода  по  сравнению с двумя  полупериодами  в  два  раза  большей  частоты.   Поэтому  при уменьшении  частоты  протона  и  нейтрона  например  в  2  раза  разрастание нейтрона  составит. Рис. 4.

 А так  как  в  расширяющимся   протоне  или  нейтроне  его  плотность  (количество расширяющейся плотности ) растёт  за  счёт  разрастания  его  ,,объёма ,,  ,  этот  приток   не  достающей  плотности   приходит  из  вне  в каждую  точку  массы  материи (протон, нейтрон ),  а  значить  ,, Эфирный ветер,,  это  движение  плотности   пространства  или  гравитация.   Ветер плотности  стремится  в  каждое  ядро  материи  и  скорость  его  зависит отколичества  протонов и нейтронов  или  массы  вещества.  Каждый  протон  или нейтрон  это  стоячая  волна  пространства, а  значить  и   гравитация  будет ослабевать  с  квадратом расстояния   как  обычное  поле.  Гравитация обладает  направлением, скоростью вектором  направленным в  центр массы из окружающего  пространства и  распространяется  со  скоростью волн плотности(скорость  света ).  Течение  плотности  вакуума  или  гравитация  будет иметь  векторный  характер  и  зависеть  от  числа  протонов и

 Гравитация имеет  направление, силу (скорость)  и ,, частоту  прихода плотности со всехсторон в это  направление,, которая  равна  частоте  нейтрона  в  этом времени. В свою очередь инерциальная масса, это сила  действующая  на  протонили  нейтрон определяющееся  количеством импульса  плотности пространства приходящих  в атомное  ядро  с определённого  направления,  в спин расширяющегося  нейтрона  или  протона и    как и гравитационная масса  имеет  квантовый  характер.  По  этому  гравитационная и инерциальная  масса практически равны. И квант  гравитации по размеру равен, разности  размеровспинов ( разрастания  протона или нейтрона ) за один оборот во круг  своей оси  и  численно  он  равен  10-33 см.

6.  СТРОЕНИЕ   АТОМА.

    И  так  из  за  разности  частот  между  протоном  и  нейтроном  ( нейтральной плотностью  пространства  в  данный  момент )               f (p) – f (n ) =f (электронной орбиты)  получается  частота  обращения электрона  вокруг  своей  орбиты. Поэтому  электрон  материальная  точка образуемая  пересечением  фронтов  этих  частот  и  она  имеет  массу  и спин.( вращение  вокруг  собственной  оси  электрона)  Как  в  осцилографе,   когда подаются  одинаковые  частоты  на  вход  X  и  Y. (фигуры  Лиссажу)

 Габаритные  размеры  орбиты  электрона  с  ядром  атома  сопоставимы    с  просяным  зёрнышком  и  орбитой  электрона  занимающей  размеры  спортзала.    Существуют  и  различные  энергитические  состояния  атома. При  наибольшем отставании  протона  =  120 градусам  См рис. 1  орбита  электрона  будет занимать  нижний  энергитический  уровень  и  расстояние  от  ядра  будет минимальным,  форма  орбиты  будет  круговой.  Но  с  переходом  атома  на более  высокий  энергитический  уровень            f (p)120   >   f(p) 90    >  f(p)45     происходит   f (p)- f(n)= f(e)   увеличение  орбиты  электрона,  так  как частота его  вращения  по  орбите  становится  меньше  и  орбита  приобретает  форму эллипса. 

 Далее  при  угле  отставания  меньше    45 градусов   электронная  орбита более  увеличивается  и  вытянутость  эллипса  возрастает    пока  не происходит временная  потеря  электрона  при электрическом  токе.  Частота кванта  света  излучаемого  атомом  в  свою  очередь  равна  разности  частоты минимальной   и  максимальной  орбиты  электрона.

  При  образовании  более тяжёлых  атомов  например  гелия,  вводится  ещё  одна плоскость  пространства  которая  повёрнута  относительно   ,, основной,,  на угол  90  градусов  по  одной из  координат  плоскости,  при этом  средняяплотность  пространства  одинакова  для  этих  плоскостей.  А  угол  сдвига при  одинаковой    частоте  плотности  пространства  даёт  сдвиг  по расстоянию  между  нейтронами.  Рис. 6.

/>

 Значитьв  простейшем  случае  с гелием  на  каждой  из   двух  плоскостей будет  по одному  протону и нейтрону  и  орбиты  электронов  гелия  расположены  под углом  90 градусов.

 Мы выяснили что  протоны  и  нейтроны  это  стоячие  волны  плотности пространства, а  электронные  облака   это  частоты  образуемые  рядом  Фурье,(разностями  частот)  из  за  этого  они  имеют  разные  физические свойства.   От  свойства   электронных  орбит  зависят  физические  свойства окружающего  нас  мира,  материи.  ( то  что  мы  видим,  слышим,  ощущаем)  Объяснения  химических  и  электромагнитных  свойств  материи  в  поле оставим  для  другой  работы.    Конечно,  остаются  вопросы?   Почему   ядра атомов  не  находятся   ближе  чем  электронные  облака  двух  атомов? Хотя это  наблюдается  в  недрах  нейтронных  звёзд.         Но  для  меня официальная   модель  строения  атома  вызывает  куда  более  большее количество  вопросов.

7.  ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

 В  начальный  кратковременный  период  после  большого  взрыва  плотность пространства на  границе  резко  нарастала,  а  значить  были  предпосылки образования  большого  количества   антивещества,  но  затем  сжатие  породило расширение, поэтому  мы  живём  в мире,  где  преобладает  вещество.  Под действием  времени   плотность  пространства   падает, а  значит  и   скорость  распространения   волн  в  пространстве  должна  снижаться(уменьшение  скорости  света) что  находит  подтверждение  экспериментально(интернет).   Также  можно  попытаться  объяснить  красное  Доплеровское смещение, которое  якобы  возникает  от  разбегания  сверх  дальних  галактик и  чем  дальше  галактика  тем  этот  эффект  наблюдается  сильнее  во  всех направлениях.    Это  можно  объяснить  следующим  образом.  Свет  как бегущие  колебания  более  низкой  частоты  ( чем  колебания  протонов  и нейтронов )   тоже  претерпевает  уменьшение  частоты  за  счёт  уменьшения плотности  пространства  проходя  через  расстояние,  а  значит  будет  наблюдаться такой  эффект.  Более  высокая  частота  которая  вышла  раньше  будет стремиться  стать  более  быстрее  ниже  по  частоте  чем  более  ,,  низко частотный,,  спектр  того  же  атома   через  определённый  промежуток пространства   и  времени.  Из  этого  следует  что  под  действием  большого расстояния  и  времени  в  1000000-ны  световых  лет  будет  наблюдаться красное  смещение  спектров  атомов  и  без  большой  скорости  разбегания галактик.  Тем  более  что  скорость  распространения  более  низкочастотных колебаний  меньше  чем  более  высоких  по  частоте. ( Рентгеновское излучение чёрных  дыр)  А значит  и гравитационное поле    как более  высокая частота будет распространяться   значительно  быстрее  скорости  света.                Таккак  материя  есть  микро  нестабильность  времени, можно  сказать,  что  в разных  точках  пространства  может  находится   пространство   с  разной плотностью,  а  значит  время  в  разных  инерциальных  системах  может отличаться  на  некоторое  количество  ( секунд , часов)  мер  времени.  Хотя  для  наблюдателя    находящегося  в  своей  инерциально- временной системе  он  будет  наблюдать  что  будет  происходить  в  другой  инерциально временной  системе  с  синхронной  временной  рамкой  своей  временной системы,   плюс  запаздывание  на  скорость  света.   По  этому  если человечество  научится  управлять  плотностью  пространства  то  можно  будет информационно  заглянуть  в прошлое  или  будущее  из  какой  то  точки  пространства.  Носителем  времени  и  гравитации( ветра  плотности  вакуума )  является упругая  частица    плотности  пространства,  куда  более  меньшая  чем размеры  электрона  тем более  нейтрона,  и  как  она  себя  ведёт  во времени  ( в  поле ) пока   остаётся  загадкой ?

P. S. Впервые  доклад  на  эту  тему  был  произнесён  15.06.1991 г.  в  стенах ТТЖДТ.

8.  ПРИЛОЖЕНИЕ.

ЧЕМ ЖИВУТ ЗВЕЗДЫ?

   Про опытыКозырева нельзя слушать. Их нужно ви­деть собственными глазами. Да и то некаждый из ви­девших верит. В Институте проблем механики АН СССР скрупулезновоспроизвели все опыты Козыре­ва, получили те же самые результаты и… неповерили. Успокоили себя тем, что в будущем наука, несомненно, даст этимрезультатам рациональное объяснение. А свои «безумные» идеи Козырев пустьоставит себе.

Козырев отчасти сам «виноват» в таком к себе от­ношении:не заботится о собственном реноме. Достаточ­но вспомнить Луну… Издавна онасчиталась мертвым телом, закончившим свою жизненную эволюцию. И вдруг Козыревзаявляет: па Луне возможна вулканическая деятельность. Ох и досталось же ему —даже самые благожелательные коллеги укоряли его за «безответ­ственное»заявление. А он ночь за ночью смотрел в те­лескоп. И высмотрел-таки: в 1958году обнаружил вул­каническое извержение в кратере Альфонс и получил егоспектрограмму. Это было до того неслыханно, что только в декабре 1969 годаГоскомизобретений выдал ему диплом об открытии лунного вулканизма. А еще че­резгод Международная академия астронавтики награ­дила его именной золотой медальюс бриллиантовым изображением созвездия Большой Медведицы.

Но то, что сейчас показывает Козырев, «перешибает»даже Луну. Он берет, например.-обычные рычаж­ные весы и подвешивает к одномуконцу коромысла вра­щающийся по часовой стрелке гироскоп. На другом конце, как и полагается, чашка сгирьками. А затем, когда стрелка весов замирает на нуле, ученый прислоняет коснованию весов работающий электровибратор — обыч­ный лабораторный прибор. Всерассчитано так, чтобы вибрация полностью поглощалась массивным ротором волчка.

Как должнаотреагировать на постороннее воздей­ствие — вибрацию — уравновешенная система?Весы могли не шелохнуться, и физики дали бы этому вполне рациональноеобъяснение. Весы могли выйти из равно­весия, и тогда физики нашли бы этомуявлению другое объяснение?, ничуть не менее рациональное. А что же произошло?

Стрелка не дрогнула.И тогда ученый снял гироскоп, раскрутил его в обратную сторону, против часовойстрелки, снова подвесил к коромыслу. И… стрелка сдви­нулась вправо: гироскопстал легче. Ни одним из изве­стных физических явлений объяснить этот феномен не­возможно.

Вот как объясняетего Козырев:

— Гироскоп на весахс электровибратором — это система с причинно-следственной связью. Во второмслучае направление вращения волчка совпало с истин­ным ходом времени и возниклидополнительные силы. Их можно измерить.

А раз можноизмерить, значит, эти силы реально существуют. Но если так, то время — это непросто дли­тельность от одного события до другого, измеряемая ми­нутами иличасами. Это физический фактор, обладаю­щий свойствами, которые позволяют емуактивно уча­ствовать во всех природных процессах, обеспечивая при­чинно-следственнуюсвязь явлений. '

Мы живем в жестко детерминированном времени — движемсяот прошлого к будущему. У нас причины всег­да порождают следствия (в микромиребывает наобо­рот, но там и время может течь в другую сторону). Но- междупричиной и следствием обязательно остается какой-то, пусть даже ничтожный,промежуток — они не могут занимать одно и то же место. И в какой-то течкепространства происходит поворот — прошлое переходит в будущее, причинапревращается в следствие. Но не мгновенно, а с конечной скоростью. Скорость эта— те­чение или ход времени. Козырев экспериментально уста­новил, что ходвремени определяется линейной скоро­стью поворота причины относительноследствия, которая   равна 700километрам в секунду со знаком «плюс» в ле­вой системе координат.

Это имеетогромнейшее значение для познания мира. Со времен древних мыслителей ученыепытаются дать объективное определение правого и левого в нашем мире. Естьглубокий смысл в том, что мир распадается с зер­кальной симметрией па правую илевую стороны. Еще Гаусс говорил о необходимости материального моста длясогласования понятий правого и левого. Этот мост — ход времени. И теперьКозырев дает четкое оп­ределение: «Левой системой координат называется тасистема, в которой ход времени положите;, -, а пра­вой — в которой онотрицателен». А это значит, что, ло­гически рассуждая, мы можем представить мирс проти­воположным ходом времени. Иными словами, мир из ан­тиматерии...

Все это очень сложнодля восприятия, И не только потому, что здесь невозможно подобрать аналогии изобыденной действительности.

Главное препятствиена пути к познанию — инер­ция нашего мышления.

А Козырев не даетопомниться, демонстрирует следу­ющий эксперимент. Берет термос с горячей водойи ста­вит его около весов с гироскопом. Ничего ке происходит. Но вот ученыйдобавляет в термос холодную воду. И стрелка весов показывает, что волчок, вращающийсяпо ходу времени, при собственном весе в 90 граммов стад легче на 4 миллиграмма— крохотная, по вполне «осязаемая» величина.

— При добавлении втермос холодной воды равнове­сие в системе нарушилось, — объясняет Козырев. — Ипокуда система не придет в равновесие, покуда в термосе не установитсяодинаковая по всему объему температура, система выделяет, или, лучше сказать,уплотняет, для себя время, которое и оказывает «допол­нительное» воздействие нагироскоп.

Вот это и есть основное кредо Козырева. Он утверж­дает:время является необходимой составной частью всех процессов во вселенной, аследовательно, и на нашей планете. Причем активной составной частью — главной«движущей силой» всего происходящего. Ибо все процес­сы в природе идут либо споглощением, либо с выделе­нием времени. Другого объяснения он просто не можетпредложить. Тем более оно подтверждается и другими фактами.

Факты эти таковы.Если время воздействует на си­стему с причинно-следственной связью, тодолжны ме­няться и другие физические свойства вещества, а не только вес.; Таконо и оказалось. Тончайшие эксперимен­ты подтвердили: вблизи термоса, гдесмешивается горя­чая и холодная вода, изменяется частота колебаний кварцевыхпластинок, уменьшается электропроводность и объем ряда веществ.

И ученый делаетвывод: выделение времени происхо­дит только при «неорганизованных» процессах,где си­стема не пришла еще в равновесие. «А можно ли найти где-либо более«неорганизованное», чем звезды, где бур­лят гигантские массы вещества?» —рассуждал Козы­рев. Значит, звезды должны выделять колоссальное ко­личествовремени, которое можно выявить, направив че­рез телескоп и специальную системузеркал на весы с гироскопом. Ведь время как физический фактор должноподчиняться основным физическим законам — отраже­ния, преломления, поглощения.

И вот телескоп направляется на ближайшую яркую звезду. Объектив егоплотно закрыт черной бумагой ли­бо тонкой жестью, чтобы исключить влияниесветовых лучей. А гироскоп… меняет вес. Тонкая жесть заменяет­ся болеетолстой, затем очень толстой металлической крышкой. И чем толще преграда, темменьше отклоняет­ся стрелка весов. Это легко объяснимо: если время — физическийфактор, то его можно экранировать, менять его интенсивность.

Но нужен был решительный эксперимент для скеп­тиков.Известно, что мы видим звезды не там, где они находятся в настоящее время, агде находились миллио­ны или миллиарды лет назад — именно столько временитребуется свету, чтобы дойти до нас. А вот с самим вре­менем происходит иначе.Поскольку время не распро­страняется по вселенной как свет, а присутствует вней постоянно, то его взаимодействие с процессами и мате­риальными теламипроисходит мгновенно. Проще говоря, используя свойство времени, можно получатьинформа­цию мгновенно из любой точки вселенной или переда­вать ее в любуюточку. И если вычислить, где в данный момент находится звезда, и навести наэтот «чистый» участок неба телескоп, то с изменением веса гироскопа гипотезабудет доказана. И что же? Именно так было определено истинное местонахождениезвезды Процион, подтвержденное затем расчетами,

Козырев не зряобратился к звездам. Именно они цель его экспериментов. Вопрос, который вот ужеболее столетия волнует ученых, — за счет чего горят звез­ды? — имеет отнюдь неумозрительное значение. Все предлагаемые до сих пор и отпадающие по мере разви­тиянауки решения — звезды горят за счет сжатия огромных сгустков газа, за счетрадиоактивности, за счет атомной энергии и, наконец, за счет термоядернойреакции — объективно пессимистичны: ведь если запа­сы энергии находятся внутриввезд, то со временем они истощатся и вселенную ожидает смерть...

— Не будет смерти, —утверждает Козырев. — В звездах вообще нет никакого источника энергии. Онипросто живут, излучая тепло и свет не за счет своих за­пасов, а за счет приходаэнергии извне. Энергия эта — время. А оно вечно.

Отсюда и гипотезаКозырева о «черных дырах». Так ученые называют коллапсар — сверхплотную звездус огромным полем тяготения. Все, что приближается к коллапсару, исчезает безследа. Даже свет не может преодолеть притяжений огромной массы, «проваливаю­щейся»сама в себя, так что увидеть, как выглядит кол­лапсар, невозможно. Егообнаруживают по мощному рентгеновскому излучению.

Одни ученые считают,что коллапсары — это своеоб­разные мусоропроводы вселенной, куда сбрасываетсяот­работанная материя. А раз так, то в конце концов все вещество будетпоглощено «черными дырами» и мир пе­рестанет существовать.

Другие, оптимисты,дают обнадеживающие прогно­зы: рано или поздно поглощение вещества «черными ды­рами»прекратится и начнется обратный процесс — ве­щество хлынет наружу. Инымисловами, «черные дыры» превратятся в «белые»...

— Нет, коллапсарвовсе не бездна, где все пропадает безвозвратно, — говорит Козырев. — Вселеннаяустрое­на сложнее, чем мы думаем. И она заранее запрограм­мировала себе вечнуюжизнь. Вот и «черные дыры» — своеобразный регулятор, механизм, с помощьюкоторого время передает энергию в пространство, а энергия через времявозвращает материю в общий круговорот. Так происходит постоянное обновлениевселенной.

Но если выделение времени происходит только при«неорганизованных», неустоявшихся, «живых» состояни­ях материи, то не значит лиэто, что само время несет  всебе организующее начало? А так как жизнь — это свойство организованнойматерии, то не участвует ли время в создании и поддержании жизни во вселенной?Не является ли именно оно той субстанцией, «вдохнув­шей» жизнь внеорганизованную материю, которую рань­ше называли творцом и для которой усовременных уче­ных вообще нет названия?

На эти вопросы пока нет ответа. Но ценно уже то, чтодоктор    физико-математических    наук,    профессор. Пулковской обсерватории  Николай  Александрович  Ко­зырев доставил их на повестку   дня. Азначит, ответ    в конце концов обязательно будет.

9.  ИСПОЛЬЗУЕМАЯ  ЛИТЕРАТУРА.

1.   Загадки звёздных  островов  Москва  1982г.

2. Энциклопедический   словарь  юного  физика  1984г.

3.  Элементарный  учебник  физики. ВШ  Москва  1970г.

4. Дистанционные  лекции  по  физике  ФТИ  им. А.Ф. Иоффе.    

    ( интернет)

5.  Реферат  по  философии  Бабаяна А.В.  ,,  Пространство и  время 

В  физике,,   ( интернет)

6.    Р.Фейнман, Характер физическихзаконов

7.   Б.Рассел, История западной философии

8.   Аристотель, Собрание сочинений

9.   Блохинцев, Пространство-время иэлементарные частицы

10.      Р.Пенроуз,Структура пространства-времени

11.      Э.Мах, Механика

12.      Э.Мах, Познание изаблуждение

13.      И.Ньютон,Математические начала натуральной философии

14.      Б.Риман, Огипотезах, лежащих в основаниях геометрии

15.      А.Эйнштейн,М.Гроссман, Проект обобщенной теории относительности и теории тяготения

16.      Т.Калуца, Кпроблеме единства физики

17.      В.Клиффорд, Опространственной теории материи

18.      М.Льоцци, Историяфизики

www.ronl.ru

Реферат - Сила Земного притяжения

Много тысячелетий назад люди наверняка замечали, что большая часть предметов падает все быстрее и быстрее, а некоторые падают равномерно. Но как именно падают эти предметы — этот вопрос никого не занимал. Откуда у первобытных людей должно было появиться стремление выяснить, как или почему? Если они вообще размышляли над причинами или объяснениями, то суеверный трепет сразу же заставлял их думать о добрых и злых духах. Мы легко представляем, что эти люди с их полной опасности жизнью считали большую часть обычных явлений «хорошими», а необычные — «плохими».

Все люди в своем развитии проходят много ступеней познания: от бессмыслицы суеверий до научного мышления. Сначала люди проделывали опыты с двумя предметами. Например брали два камня, и давали возможность им свободно падать, выпустив их из рук одновременно. Затем снова бросали два камня, но уже в стороны по горизонтали. Потом бросали один камень в сторону, и в тот же момент выпускали из рук второй, но так, чтобы он просто падал по вертикали. Люди извлекли из таких опытов много сведений о природе.

Рис.1

По мере своего развития человечество приобретало не только знания, но и предрассудки. Профессиональные секреты и традиции ремесленников уступили место организованному познанию природы, которое шло от авторитетов и сохранилось в признанных печатных трудах.

Это было началом настоящей науки. Люди экспериментировали повседневно, изучая ремесла или создавая новые машины. Из опытов с падающими телами люди установили, что маленький и большой камни, выпущенные из рук одновременно, падают с одинаковой скоростью. То же самое можно сказать о кусках свинца, золота, железа, стекла, и т.д. самых разных размеров. Из подобных опытов выводиться простое общее правило: свободное падение всех тел происходит одинаково независимо от размера и материала, из которого тела сделаны.

Между наблюдением за причинной связью явлений и тщательно выполненными экспериментами, вероятно, долго существовал разрыв. Интерес к движению свободно падающих и брошенных тел возрастал вместе с усовершенствованием оружия. Применение копий, стрел, катапульты и еще более замысловатых «орудий войны» позволило получить примитивные и туманные сведения из области баллистики, но они принимали форму скорее рабочих правил ремесленников, нежели научных познаний, — это были не сформулированные представления.

Две тысячи лет назад греки формулировали правила свободного падения тел и дали им объяснения, но эти правила и объяснения были малообоснованны. Некоторые древние ученые, по-видимому, проводили вполне разумные опыты с падающими телами, но использование в средние века античных представлений, предложенных Аристотелем (примерно 340 г. до н.э.), скорее запутало вопрос. И эта путанница длилась еще много столетий. Применение пороха значительно повысило интерес к движению тел. Но лишь Галилей (примерно в 1600 г.) заново изложил основы баллистики в виде четких правил, согласующихся с практикой.

Великий греческий философ и ученый Аристотель, по-видимому придерживался распространенного представления о том, что тяжелые тела падают быстрее, чем легкие. Аристотель и его последователи стремились объяснить, почему происходят те или иные явления, но не всегда заботились о том, чтобы пронаблюдать, что происходит и как происходит. Аристотель весьма просто объяснил причины падения тел: он говорил, что тела стремятся найти свое естественное место на поверхности Земли. Описывая, как падают тела, он высказал утверждения вроде следующих: «… точно также, как направленное вниз движение куска свинца или золота или любого другого тела, наделенного весом, происходит тем быстрее, чем больше его размер...», «… одно тело тяжелее другого, имеющего тот же объем, но движущегося вниз быстрее...». Аристотель знал, что камни падают быстрее, чем птичьи перья, а куски дерева — быстрее, чем опилки.

В XIV столетии группа философов из Парижа восстала против теории Аристотеля и предложила значительно более разумную схему, которая передавалась из поколения в поколение и распространилась до Италии, оказав двумя столетиями позднее влияние на Галилея. Парижские философы говорили об ускоренном движении и даже о постоянном ускорении, объясняя эти понятия архаичным языком.

Великий итальянский ученый Галилео Галилей обобщил имеющиеся сведения и представления и критически их проанализировал, а затем описал и начал распространять то, что считал верным. Галилей понимал, что последователей Аристотеля сбивало с толку сопротивление воздуха. Он указал, что плотные предметы, для которых сопротивление воздуха несущественно, падают почти с одинаковой скоростью. Галилей писал: «… различие в скорости движения в воздухе шаров из золота, свинца, меди, порфира и других тяжелых материалов настолько незначительно, что шар из золота при свободном падении на расстоянии в одну сотню локтей наверняка опередил бы шар из меди не более чем на четыре пальца. Сделав это наблюдение, я пришел к заключению, что в среде, полностью лишенной всякого сопротивления, все тела падали бы с одинаковой скоростью». Предположив, что произошло бы в случае свободного падения тел в вакууме, Галилей вывел следующие законы падения тел для идеального случая:

1. Все тела при падении движутся одинаково: начав падать одновременно, они движутся с одинаковой скоростью

2. Движение происходит с «постоянным ускорением»; темп увеличения скорости тела не меняется, т.е. за каждую последующую секунду скорость тела возрастает на одну и ту же величину.

Существует легенда, будто Галилей проделал большой демонстрационный опыт, бросая легкие и тяжелые предметы с вершины Пизанской падающей башни (одни говорят, что он бросал стальные и деревянные шары, а другие утверждают, будто это были железные шары весом 0,5 и 50 кг). Описаний такого публичного опыта нет, и Галилей, несомненно, не стал таким способом демонстрировать свое правило. Галилей знал, что деревянный шар намного отстал бы при падении от железного, но считал, что для демонстрации различной скорости падения двух неодинаковых железных шаров потребовалась бы более высокая башня.

Итак, мелкие камни слегка отстают в падении от крупных, и разница становится тем более заметной, чем большее растояние пролетают камни. И дело тут не просто в размере тел: деревянный и стальной шары одинакового размера падают не строго одинаково. Галилей знал, что простому описанию падения тел мешает сопротивление воздуха. Обнаружив, что по мере увеличения размеров тел или плотности материала, из которого они сделаны, движение тел оказывается более одинаковым, можно на основе некоторого предположения сформулировать правило и для идеального случая. Можно было бы попытаться уменьшить сопротивление воздуха, используя обтекание такого предмета, как лист бумаги, например.

Но Галилей мог лишь уменьшить его и не мог устранить его полностью. Поэтому ему пришлось вести доказательство, переходя от реальных наблюдений к постоянно уменьшающимся сопротивлением воздуха к идеальному случаю, когда сопротивление воздуха отсутствует. Позже, оглядываясь назад, он смог объяснить различия в реальных экспериментах, приписав их сопротивлению воздуха.

Вскоре после Галилея были созданы воздушные насосы, которые позволили произвести эксперименты со свободным падением в вакууме. С этой целью Ньютон выкачал воздух из длинной стеклянной трубки и бросил сверху одновременно птичье перо и золотую монету. Даже столь сильно различающиеся по своей плотности тела падали с одинаковой скоростью. Именно этот опыт дал решающую проверку предположения Галилея. Опыты и рассуждения Галилея привели к простому правилу, точно справедливому в случае свободного падения тел в вакууме. Это правило в случае свободного падения тел в воздухе выполняется с ограниченной точностью. Поэтому верить в него, как в идеальный случай нельзя. Для полного изучения свободного падения тел необходимо знать, какие при падении происходят изменения температуры, давления, и др., то есть исследовать и другие стороны этого явления. Но такие исследования были бы запутанными и сложными, заметить их взаимосвязь было бы трудно, поэтому так часто в физике приходится довольствоваться лишь тем, что правило представляет собой некое упрощение единого закона.

Итак, еще ученые Средневековья и Возрождения знали о том, что без сопротивления воздуха тело любой массы падает с одинаковой высоты за одно и тоже время, Галилей не только проверил опытом и отстаивал это утверждение, но и установил вид движения тела, падающего по вертикали: «… говорят, что естественное движение падающего тела непрерывно ускоряется. Однако, в каком отношении происходит, до сих пор не было указано; насколько я знаю, никто еще не доказал, что пространства, проходимые падающим телом в одинаковые промежутки времени, относятся между собою, как последовательные нечетные числа». Так Галлилей установил признак равноускоренного движения:

S1:S2:S3:… = 1:2:3:… (при V0= 0)

Таким образом, можно предположить, что свободное падение есть равноускоренное движение. Так как для равноускоренного движения перемещение рассчитывается по формуле , то если взять три некоторые точки 1,2,3 через которые проходит тело при падении и записать:

(ускорение при свободном падении для всех тел одинаково), получится, что отношение перемещений при равноускоренном движении равно:

S1:S2:S3 = t12:t22:t32

Это еще один важный признак равноускоренного движения, а значит и свободного падения тел.

Ускорение свободного падения можно измерить. Если принять, что ускорение постоянно, то его довольно легко измерить, определив промежуток времени, за который тело проходит известный отрезок пути и, воспользовавшись опять же соотношением . Отсюда a=2S/t2. Постоянное ускорение свободного падения обозначают символом g. Ускорение свободного падения знаменито тем, что оно не зависит от массы падающего тела. Действительно, если вспомнить опыт знаменитого английского ученого Ньютона с птичьим пером и золотой монетой, то можно сказать, что они падают с одинаковым ускорением, хотя у них разные массы.

Измерения дают значение g, равное 9,8156 м/с2.

Вектор ускорения свободного падения всегда направлен по вертикали вниз, вдоль отвесной линии в данном месте Земли.

И все же: почему тела падают? Можно сказать, вследствие гравитации или земного притяжения. Ведь слово «гравитация» латинского происхождения и означает «тяжелый» или «весомый». Можно сказать, что тела падают потому, что они весят. Но тогда почему тела весят? И ответить можно так: потому, что Земля притягивает их. И, действительно, все знают, что Земля притягивает тела, потому, что они падают. Да, физика не дает объяснения тяготению, Земля притягивает тела потому, что так устроена природа. Однако, физика может сообщить много интересного и полезного о земном тяготении. Исаак Ньютон (1643-1727) изучил движение небесных тел — планет и Луны. Его не раз интересовала природа силы, которая должна действовать на Луну, чтобы при движении вокруг земли она удерживалась на почти круговой орбите. Ньютон также задумывался над несвязанной, казалось бы, с этим проблемой гравитации. Поскольку падающие тела ускоряются, Ньютон заключил, что на них действует сила, которую можно назвать силой тяготения или гравитации. Но что вызывает эту силу тяготения? Ведь если на тело действует сила, значит она вызывается со стороны какого-либо другого тела. Любое тело на поверхности Земли испытывает действие этой силы тяготения, и где бы тело ни находилось, сила, действующая на него направлена к центру Земли. Ньютон заключил, что сама Земля создает силу тяготения, действующую на тела, находящиеся на ее поверхности.

История открытия Ньютоном закона всемирного тяготения достаточно известна. По легенде, Ньютон сидел в своем саду и обратил внимание на падающее с дерева яблоко. У него неожиданно возникла догадка о том, что если сила тяготения действует на вершине дерева и даже на вершине гор, то, возможно, она действует и на любом расстоянии. Так мысль о том, что именно притяжение Земли удерживает Луну на ее орбите, послужила Ньютону основой, с которой он начал построение своей великой теории гравитации.

Впервые мысль о том, что природа сил, заставляющих падать камень и определяющих движение небесных тел, — одна и та же, возникла еще у Ньютона-студента. Но первые вычисления не дали правильных результатов потому, что имевшиеся в то время данные о расстоянии от Земли до Луны были неточными. 16 лет спустя появились новые, исправленные сведения об этом расстоянии. После того, как были проведены новые расчеты, охватившие движение Луны, всех открытых к тому времени планет солнечной системы, комет, приливы и отливы, теория была опубликована.

Многие историки науки в настоящее время считают, что Ньютон выдумал эту историю для того, чтобы отодвинуть дату открытия к 60-м годам 17 века, тогда как его переписка и дневники указывают на то, что по-настоящему он пришел к закону всемирного тяготения лишь около 1685 г.

Ньютон начал с определения величины гравитационного взаимодействия, с которым Земля действует на Луну путем сравнения ее с величиной силы, действующей на тела на поверхности Земли. На поверхности Земли сила тяготения придает телам ускорение g = 9,8м/с2. Но чему равно центростремительное ускорение Луны? Так как Луна движется по окружности почти равномерно, ее ускорение может быть рассчитано по формуле:

a = g2/r

Путем измерений можно найти это ускорение. Оно равно

2,73*10-3м/с2. Если выразить это ускорение через ускорение свободного падения g вблизи поверхности Земли, то получим:

Таким образом, ускорение Луны, направленное к Земле, составляет 1/3600 ускорения тел вблизи поверхности Земли. Луна удалена от Земли на 385000 км, что превышает приблизительно в 60 раз радиус Земли, равный 6380 км. Значит Луна в 60 раз дальше от центра Земли, чем тела, находящиеся на поверхности Земли. Но 60*60 = 3600! Из этого Ньютон сделал вывод, что сила тяготения, действующая со стороны Земли на любые тела уменьшается обратно пропорционально квадрату их расстояния от центра Земли:

Сила тяготения ~1/r2

Луна, удаленная на 60 земных радиусов, испытывает силу гравитационного притяжения, составляющую всего лишь 1/602 = 1/3600 той силы, которую она испытывала бы, если бы находилась на поверхности Земли. Любое тело, помещенное на расстоянии 385000 км от Земли, благодаря притяжению Земли приобретает то же ускорение, что и Луна, а именно 2,73*10-3 м/с2.

Ньютон понимал, что сила тяготения зависит не только от расстояния до притягиваемого тела, но и от его массы. Действительно, сила тяготения прямо пропорциональна массе притягиваемого тела, согласно второму закону Ньютона. Из третьего закона Ньютона видно, что когда Земля действует силой тяготения на другое тело (например, Луну), это тело, в свою очередь, действует на Землю с равной по величине и противоположно направленной силой:

Рис. 2

Благодаря этому Ньютон предположил, что величина силытяготения пропорциональна обеим массам. Таким образом:

где m3 — масса Земли, mT — масса другого тела, r — расстояние от центра Земли до центра тела.

Продолжая изучение гравитации, Ньютон продвинулся еще на шаг вперед. Он определил, что сила, необходимая для удержания различных планет на их орбитах вокруг Солнца, убывает обратно пропорционально квадрату их расстояний от Солнца. Это привело его к мысли о том, что сила, действующая между Солнцем и каждой из планет и удерживающая их на орбитах, также является силой гравитационного взаимодействия. Также он предположил, что природа силы, удерживающей планеты на их орбитах, тождественна природе силы тяжести, действующей на все тела у земной поверхности (о силе тяжести мы поговорим позже). Проверка подтвердила предположение о единой природе этих сил. Тогда если гравитационное воздействие существует между этими телами, то почему бы ему не существовать между всеми телами? Таким образом Ньютон пришел к своему знаменитому Закону всемирного тяготения, который можно сформулировать так:

Каждая частица во Вселенной притягивает любую другую частицу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Эта сила действует вдоль линии, соединяющей эти две частицы.

Величина этой силы может быть записана в виде:

где и — массы двух частиц, — расстояние между ними, а — гравитационная постоянная, которая может быть измерена экспериментально и для всех тел имеет одно и то же численное значение.

Это выражение определяет величину силы тяготения, с которой одна частица действует на другую, находящуюся от нее на расстоянии. Для двух не точечных, но однородных тел это выражение правильно описывает взаимодействие, если — расстояние между центрами тел. Кроме того, если протяженные тела малы по сравнению с расстояниями между ними, то мы не намного ошибемся, если будем рассматривать тела как точечные частицы (как это имеет место для системы Земля — Солнце).

Если нужно рассмотреть силу гравитационного притяжения, действующую на данную частицу со стороны двух или нескольких других частиц, например силу, действующую на Луну со стороны Земли и Солнца, то необходимо для каждой пары взаимодействующих частиц воспользоваться формулой закона всемирного тяготения, после чего векторно сложить силы, действующие на частицу.

Величина постоянной должна быть очень мала, так как мы не замечаем никакой силы, действующей между телами обычных размеров. Сила, действующая между двумя телами обычных размеров, впервые была измерена в 1798г. Генри Кавендишем — через 100 лет после того, как Ньютон опубликовал свой закон. Для обнаружения и измерения столь невероятно малой силы он использовал установку, показанную на рис. 3.

Два шарика закреплены на концах легкого горизонтального стержня, подвешенного за середину к тонкой нити. Когда шар, обозначенный буквой А, подносят близко к одному из подвешенных шаров, сила гравитационного притяжения заставляет закрепленный на стержне шар сдвинуться, что приводит к небольшому закручиванию нити. Это незначительное смещение измеряется с помощью узкого пучка света, направленного на зеркало, укрепленное на нити так, что отраженный пучок света падает на шкалу. Проделанные ранее измерения закручивания нити под действием известных сил позволяют определить величину силы гравитационного взаимодействия, действующей между двумя телами. Прибор такого типа применение в конструкции измерителя силы тяжести, с помощью которого можно измерить весьма небольшие изменения силы тяжести вблизи горной породы, отличающейся по плотности от соседних пород. Этот прибор используется геологами для исследований земной коры и разведки геологических особенностей, указывающих на месторождение нефти. В одном из вариантов прибора Кавендиша два шарика подвешиваются на разной высоте. Тогда они будут по разному притягиваться близким к поверхности месторождением плотной горной породы; поэтому планка при надлежащей ориентации относительно месторождения будет слегка поворачиваться. Разведчики нефти заменяют теперь эти измерители силы тяжести инструментами, непосредственно измеряющими небольшие изменения величины ускорения силы тяжести g о которых будет сказано позже.

Кавендиш не только подтвердил гипотезу Ньютона о том, что тела притягивают друг друга и формула правильно описывает эту силу. Поскольку Кавендиш мог с хорошей точностью измерить величины, ему удалось также рассчитать величину постоянной. В настоящее время принято считать, что эта постоянная равна

Схема одного из опытов по измерению показана на рис.4.

К концам коромысла весов подвешены два шарика одинаковой массы. Один из них находится над свинцовой плитой, другой — под ней. Свинец (для опыта взято 100 кг свинца) увеличивает своим притяжением вес правого шарика и уменьшает вес левого. Правый шарик перевешивает левый. По величине отклонения коромысла весов вычисляется значение .

Открытие закона всемирного тяготения по праву считается одним из величайших триумфов науки. И, связывая этот триумф с именем Ньютона, невольно хочется спросить, почему именно этому гениальному естествоиспытателю, а не Галилею, например, открывшему законы свободного падения тел, не Роберту Гуку или кому-либо из других замечательных предшественников или современников Ньютона удалось сделать это открытие?

Дело здесь не в простой случайности и не в падающих яблоках. Главным определяющим было то, что в руках Ньютона были открытые им законы, применимые к описанию любых движений. Именно эти законы, законы механики Ньютона, позволили с полной очевидностью понять, что основой, определяющей особенности движения, являются силы. Ньютон был первым, кто абсолютно ясно понимал, что именно нужно искать для объяснения движения планет, — искать нужно было силы и только силы. Одно из самых замечательных свойств сил всемирного тяготения, или, как их часто называют, гравитационных сил, отражено уже в самом названии, данном Ньютоном: всемирные. Все, что имеет массу — а масса присуща любой форме, любому виду материи, — должно испытывать гравитационные взаимодействия. При этом загородиться от гравитационных сил невозможно. Для всемирного тяготения нет преград. Всегда можно поставить непреодолимый барьер для электрического, магнитного поля. Но гравитационное взаимодействие свободно передается через любые тела. Экраны из особых веществ, непроницаемых для гравитации, могут существовать только в воображении авторов научно-фантастических книг.

Итак, гравитационные силы вездесущи и всепроникающи. Почему же мы не ощущаем притяжения большинства тел? Если подсчитать, какую долю от притяжения Земли составляет, например, притяжение Эвереста, то окажется, что лишь тысячные доли процента. Сила же взаимного притяжения двух людей среднего веса при расстоянии между ними в один метр не превышает трех сотых миллиграмма. Так слабы гравитационные силы. Тот факт, что гравитационные силы, вообще говоря гораздо слабее электрических, вызывает своеобразное разделение сфер влияния этих сил. Например, подсчитав, что в атомах гравитационное притяжение электронов к ядру слабее, чем электрическое в раз, легко понять, что процессы внутри атома определяются практически одними лишь электрическими силами. Гравитационные силы становятся ощутимыми, а порой и грандиозными, когда во взаимодействии фигурируют такие огромные массы, как массы космических тел: планет, звезд и т.д. Так, Земля и Луна притягиваются с силой примерно в 20 000 000 000 000 000 тонн. Даже такие далекие от нас звезды, свет которых годы идет от Земли, притягиваются с нашей планетой с силой, выражающейся внушительной цифрой, — это сотни миллионов тонн.

Взаимное притяжение двух тел убывает по мере их удаления друг от друга. Мысленно проделаем такой опыт: будем измерять силу, с которой Земля притягивает какое-либо тело, например, двадцатикилограммовую гирю. Первый опыт пусть соответствует таким условиям, когда гиря помещена на очень большом расстоянии от Земли. В этих условиях сила притяжения (которую можно измерять с помощью самых обыкновенных пружинных весов) практически будет равна нулю. По мере приближения к Земле появится и будет постепенно возрастать взаимное притяжение, и, наконец, когда гиря окажется на поверхности Земли стрелка пружинных весов остановится на делении «20 килограммов», поскольку то, что мы называем весом, отвлекаясь от вращения земли, есть ни что иное, как сила, с которой Земля притягивает тела, расположенные на ее поверхности(см. ниже). Если же продолжить эксперимент и опустить гирю в глубокую шахту, это уменьшит действующую на гирю силу. Это видно хотя бы из того, что если гирю поместить в центр земли, притяжение со всех сторон взаимно уравновесится и стрелка пружинных весов остановится точно на нуле.

Итак, нельзя просто сказать, что гравитационные силы убывают с увеличением расстояния — нужно всегда оговаривать, что сами эти расстояния при такой формулировке принимаются много большими, чем размеры тел. Именно в этом случае прав сформулированный Ньютоном закон о том, что силы всемирного тяготения убывают обратно пропорционально квадрату расстояния между притягивающимися телами. Однако остается неясным, что это — быстрое или не очень быстрое изменение с расстоянием? Означает ли такой закон, что взаимодействие практически ощущается лишь между ближайшими соседями, или же оно заметно и на достаточно больших расстояниях?

Сравним закон убывания с расстоянием гравитационных сил с законом, по которому уменьшается освещенность по мере удаления от источника. Как в одном, так и в другом случае действует один и тот же закон — обратная пропорциональность квадрату расстояния. Но ведь мы видим звезды, находящиеся от нас на таких огромных расстояниях, пройти которые даже световой луч, не имеющий соперников в скорости, может лишь за миллиарды лет. А ведь если до нас доходит свет от этих звезд, значит должно, хотя бы очень слабо, чувствоваться их притяжение. Следовательно, действие сил всемирного тяготения простирается, непременно убывая, практически на неограниченные расстояния. Радиус их действия равен бесконечности. Гравитационные силы — это дальнодействующие силы. Вследствие дальнодействия гравитация связывает все тела во вселенной.

Относительная медленность убывания сил с расстоянием на каждом шагу проявляются в наших земных условиях: ведь все тела, будучи перемещенными с одной высоты на другую, меняют свой вес крайне незначительно. Именно потому, что при относительно малом изменении расстояния — в данном случае до центра Земли — гравитационные силы практически не изменяются.

Высоты, на которых движутся искусственные спутники, уже сравнимы с радиусом Земли, так что для расчета их траектории учет изменения силы земного притяжения с увеличением расстояния совершенно необходим.

Итак, Галилей утверждал, что все тела, отпущенные с некоторой высоты вблизи поверхности Земли будут падать с одинаковым ускорением g (если пренебречь сопротивлением воздуха). Сила, вызывающая это ускорение называется силой тяжести. Применим к силе тяжести второй закон Ньютона, рассматривая в качестве ускорения a ускорение свободного падения g. Таким образом, действующую на тело силу тяжести можно записать как:

Fg=mg

Эта сила направлена вниз, к центру Земли.

Т.к. в системе СИ g = 9,8, то сила тяжести, действующая на тело массой 1кг, составляет .

Применим формулу закона всемирного тяготения для описания силы тяжести — силы тяготения между землей и телом, находящимся на ее поверхности. Тогда m1заменится на массу Землиm3, а r — на расстояние до центра Земли, т.е. на радиус Земли r3. Таким образом получим:

Где m — масса тела, находящегося на поверхности Земли. Из этого равенства следует, что:

Иными словами ускорение свободного падения на поверхности земли g определяется величинами m3 и r3.

На Луне, на других планетах, или в космическом пространстве сила тяжести, действующая на тело одинаковой массы, будет различна. Например, на Луне величина g представляет всего лишь одну шестую g на Земле, и на тело массой 1 кг действует сила тяжести, равная всего лишь 1,7 Н.

До тех пор, пока не была измерена гравитационная постоянная G, масса Земли оставалась неизвестной. И только после того, как G была измерена, с помощью соотношения удалось вычислить массу земли. Это впервые проделал сам Генри Кавендиш. Подставляя в формулу ускорение свободного падения значение g=9,8м/с и радиуса земли rз=6,38·106 получаем следующее значение массы Земли:

Для силы тяготения, действующей на тела, находящиеся вблизи поверхности Земли, можно просто пользоваться выражением mg. Если же необходимо рассчитать силу притяжения, действующую на тело, расположенное на некотором отдалении от Земли, или силу, вызываемую другим небесным телом(например Луной или другой планетой), то следует использовать значение величины g, вычисленное с помощью известной формулы, в которой r3 и m3должны быть заменены на соответствующее расстояние и массу, можно также непосредственно воспользоваться формулой закона всемирного тяготения. Существует несколько методов очень точного определения ускорения силы тяжести. Можно найти g просто взвешиванием стандартного груза на пружинных весах. Геологические весы должны быть удивительны — их пружина изменяет растяжение при добавлении нагрузки меньше чем в миллионную долю грамма. Превосходные результаты дают крутильные кварцевые весы. Устройство их в принципе несложно. К горизонтально натянутой кварцевой нити приварен рычаг, весом которого нить слегка закручивается:

Для тех же целей применяется и маятник. Еще недавно маятниковые способы измерения g были единственными, и лишь в 60-е — 70-е гг. Их стали вытеснять более удобные и точные весовые методы. Во всяком случае, измеряя период колебания математического маятника, по формуле можно найти значение g достаточно точно. Измеряя на одном приборе значение g в разных местах, можно судить об относительных изменениях силы тяжести с точностью до миллионных долей.

Значения ускорения свободного падения g в разных точках Земли несколько различаются. Из формулы g = Gm3 можно увидеть, что величина g должна быть меньше, например, на вершинах гор, чем на уровне моря, поскольку расстояние от центра Земли до вершины горы несколько больше. Действительно, этот факт установили экспериментально. Однако формула g=Gm3/r32 не дает точного значения g во всех точках, так как поверхность земли не является в точности сферической: на ее поверхности не только существуют горы и моря, но также имеет место изменение радиуса Земли на экваторе; кроме того, масса земли распределена неоднородно; вращение Земли также влияет на изменение g.

Однако свойства ускорения свободного падения оказались сложнее, чем предполагал Галилей. Выяснить, что величина ускорения зависит от широты, на которой его измеряют:

Величина ускорения свободного падения меняется также с высотой над поверхностью Земли:

Вектор ускорения свободного падения всегда направлен по вертикали вниз, а вдоль отвесной линии в данном месте Земли.

Таким образом, на одной и той же широте и на одной и той же высоте над уровнем моря ускорение силы тяжести должно быть одинаковым. Точные измерения показывают, что весьма часто встречаются отклонения от этой нормы — аномалии тяготения. Причина аномалий состоит в неоднородном распределении массы вблизи места измерения.

Как уже было сказано, сила тяготения со стороны большого тела может быть, представлена как сумма сил, действующих со стороны отдельных частиц большого тела. Притяжение маятника Землей есть результат действия на него всех частиц Земли. Но ясно, что близкие частицы вносят наибольший вклад в суммарную силу — ведь притяжение обратно пропорционально квадрату расстояния.

Если вблизи места измерения сосредоточены тяжелые массы, g будет больше нормы, в обратном случае g меньше нормы.

Если, например, измерить g на горе или на самолете, летящем над морем на высоте горы, то в первом случае получится большая цифра. Также выше нормы величина g на уединенных океанских островах. Ясно, что в обоих случаях возрастание g объясняется сосредоточением дополнительных масс в месте измерения.

Не только величина g, но и направление силы тяжести может отклоняться от нормы. Если подвесить груз на нитке, то вытянутая нить покажет вертикаль для этого места. Эта вертикаль может отклониться от нормы. «Нормальное» направление вертикали известно геологам из специальных карт, на которых по данным о значениях g построена «идеальная» фигура Земли.

Произведем опыт с отвесом у подножия большой горы. Грузик отвеса притягивается Землей к ее центру и горой — в сторону. Отвес должен отклониться при таких условиях от направления нормальной вертикали. Так как масса Земли много больше массы горы, то такие отклонения не превышают нескольких угловых секунд.

«Нормальная» вертикаль определяется по звездам, так как для любой географической точки вычислено, в какое место неба в данный момент суток и года «упирается» вертикаль «идеальной» фигуры Земли.

Отклонения отвеса приводят иногда к странным результатам. Например, во Флоренции влияние Апеннин приводит не к притяжению, а к отталкиванию отвеса. Объяснение может быть одно: в горах есть огромные пустоты.

Замечательный результат дают измерения ускорения силы тяжести в масштабе материков и океанов. Материки значительно тяжелее океанов, поэтому, казалось бы, значения g над материками должны быть больше. Чем над океанами. В действительности же значения g, вдоль одной широты над океанами и материками, в среднем одинаковы.

Объяснение опять -таки лишь одно: материки покоятся на более легких породах, а океаны — на более тяжелых. И действительно, там, где возможны непосредственные изыскания, геологи устанавливают, что океаны покоятся на тяжелых базальтовых породах, а материки- на легких гранитах.

Но сразу же возникает следующий вопрос: почему тяжелые и легкие породы точно компенсируют различие весов материков и океанов? Такая компенсация не может быть делом случая, причины ее должны коренится в устройстве оболочки Земли.

Геологи полагают, что верхние части земной коры как бы плавают на подстилающей пластичной, то есть легко деформируемой массе. Давление на глубинах около 100 км должно быть всюду одинаковым, так же как одинаково давление на дне сосуда с водой, в котором плавают куски дерева разного веса. Поэтому столб вещества площадью 1 м2 от поверхности до глубины 100 км должен иметь и под океаном и под материками одинаковый вес.

Это выравнивание давлений (его называют изостазией) и приводит к тому, что над океанами и материками вдоль одной широтной линии значение ускорения силы тяжести g не отличается существенно. Местные аномалии силы тяжести служат геологической разведке, цель которой- найти залежи полезных ископаемых под землей, не роя ям, не копая шахт.

Тяжелую руду нужно искать в тех местах, где g наибольшее. Напротив, залежи легкой соли обнаруживают по местным заниженным значениям величины g. Измерить g можно с точностью до миллионных долей от 1 м/сек2.

Методы разведки при помощи маятников и сверхточных весов называют гравитационными. Они имеют большое практическое значение, в частности для поисков нефти. Дело в том, что при гравитационных методах разведки легко обнаружить подземные соляные купола, а очень часто оказывается, что где есть соль, там и нефть. Причем нефть лежит в глубине, а соль ближе к земной поверхности. Методом гравитационной разведки была открыта нефть в Казахстане и в других местах.

***

Вместо того, чтобы тянуть тележку с помощью пружины, ей можно придать ускорение, прикрепив перекинутый через блок шнур, к противоположному концу которого подвешивается груз. Тогда сила, сообщающая ускорение, будет обусловлена весом этого груза. Ускорение свободного падения опять таки сообщается телу его весом.

В физике вес — это официальное наименование силы, которая обусловлена притяжением предметов к земной поверхности — «притяжением силы тяжести». То обстоятельство, что тела притягиваются по направлению к центру Земли, делает такое объяснение разумным.

Как бы его не определили, вес — это сила. Он ничем не отличается от любой другой силы, если не считать двух особенностей: вес направлен вертикально и действует постоянно, его невозможно устранить.

Чтобы непосредственно измерить вес тела, мы должны воспользоваться пружинными весами, проградуированными в единицах силы. Поскольку это зачастую сделать неудобно, мы сравниваем один вес с другим при помощи рычажных весов, т.е. находим отношение:

ЗЕМНОЕ ПРИТЯЖЕНИЕ, ДЕЙСТВУЮЩЕЕ НА ТЕЛО Х ЗЕМНОЕ ПРИТЯЖ-Е, ДЕЙСТВУЮЩЕЕ НА ЭТАЛОН МАССЫ

Предположим, что тело Х притягивается в 3 раза сильнее, чем эталон массы. В этом случае мы говорим, что земное притяжение, действующее на тело Х равно 30 ньютонам силы, что означает, что оно в 3 раза больше земного притяжения, которое действует на килограмм массы. Нередко путают понятие массы и веса, между которыми имеется существенное различие. Масса — это свойство самого тела (она является мерой инертности или его «количества вещества»). Вес же — это сила, с которой тело действует на опору или растягивает подвес (вес численно равен силе тяжести, если опора или подвес не имеют ускорения).

Если мы при помощи пружинных весов измерим вес какого-нибудь предмета с очень большой точностью, а потом перенесем весы в другое место, то обнаружим, что вес предмета на поверхности Земли несколько меняется от места к месту. Мы знаем, что вдали от поверхности Земли, или в глубине земного шара, вес должен быть значительно меньше.

Меняется ли масса? Ученые, размышляя над этим вопросом, давно пришли к выводу, что масса должна оставаться неизменной. Даже в центре Земли, где тяготение, действуя во всех направлениях, должно давать нулевую результирующую силу, тело по-прежнему имело бы ту же самую массу.

Таким образом, масса, оцениваемая по трудности, которую мы встречаем при попытке ускорить движение маленькой тележки, одна и та же всюду: на поверхности Земли, в центре Земли, на Луне. Вес, оцениваемый по удлинению пружинных весов(и ощущению

в мускулах руки человека, держащего весы), будет значительно меньше на Луне и практически равен нулю в центре Земли. (рис.7)

Как велико земное притяжение, действующее на разные массы? Как сравнить веса двух предметов? Возьмем два одинаковых куска свинца, скажем, по 1 кг каждый. Земля притягивает каждый из них с одинаковой силой, равной весу 10 Н. Если соединить оба куска в 2 кг, то вертикальные силы просто складываются: Земля притягивает 2 кг вдвое сильнее, чем 1 кг. Мы получим точно такое же удвоенное притяжение, если сплавим оба куска в один или поместим их один на другой. Гравитационные притяжения любого однородного материала просто складываются, и нет ни поглощения, ни экранирования одного куска вещества другим.

Для любого однородного материала вес пропорционален массе. Поэтому мы считаем, что Земля является источником «поля силы тяжести», исходящего из ее центра по вертикали и способного притягивать любой кусок вещества. Поле силы тяжести воздействует одинаково, скажем, на каждый килограмм свинца. А как обстоит дело с силами притяжения, действующими на одинаковые массы разных материалов, например 1 кг свинца и 1 кг алюминия? Смысл этого вопроса зависит от того, что нужно понимать под одинаковыми массами. Наиболее простой способ сравнения масс, которым пользуются в научных исследованиях и в торговой практике — это применение рычажных весов. В них сравниваются силы, которые тянут оба груза. Но получив таким путем одинаковые массы, скажем свинца и алюминия, можно предположить, что равные веса имеют равные массы. Но фактически здесь разговор идет о двух совершенно разных видах массы — об инертной и о гравитационной массе.

Величина в формуле Представляет собой инертную массу. В опытах с тележками, которым придают ускорение пружины, величина выступает как характеристика «тяжеловесности вещества» показывающая, насколько трудно сообщить ускорение рассматриваемому телу. Количественной характеристикой служит отношение. Эта масса представляет собой меру инертности, тенденции механических систем сопротивляться изменению состояния. Масса — это свойство, которое должно быть одним и тем же и вблизи поверхности Земли, и на Луне, и в далеком космосе, и в центре Земли. Какова ее связь с тяготением и что на самом деле происходит при взвешивании?

Совершенно независимо от инертной массы можно ввести понятие гравитационной массы как количества вещества, притягиваемого Землей.

Мы считаем, что поле тяготения Земли одинаково для всех находящихся в нем предметов, но приписываем различным пред

метам разные массы, которые пропорциональны притяжению этих предметов полем. Это гравитационная масса. Мы говорим, что разные предметы имеют разный вес, поскольку они обладают различными гравитационными массами, которые притягиваются полем тяготения. Таким образом, гравитационные массы по определению пропорциональны весам, а также силе тяжести. Гравитационная масса определяет, с какой силой тело притягивается Землей. При этом тяготение взаимно: если Земля притягивает камень, то камень точно также притягивает Землю. Значит, гравитационная масса тела определяет также, насколько сильно оно притягивает другое тело, Землю. Таким образом, гравитационная масса измеряет количество вещества, на которое действует земное притяжение, или количество вещества, обуславливающее гравитационные притяжения между телами.

Гравитационное притяжение действует на два одинаковых куска свинца вдвое сильнее, чем на один. Гравитационные массы кусков свинца должны быть пропорциональны инертным массам, поскольку массы того и другого вида, очевидно, пропорциональны числу атомов свинца. То же самое относится к кускам любого другого материала, скажем, воска, но как сравнить кусок свинца с куском воска? Ответ на этот вопрос дает символический эксперимент по изучению падения тел всевозможных размеров с вершины наклонной Пизанской башни, тот, который по легенде производил Галилей. Сбросим два куска любого материала любых размеров. Они падают с одинаковым ускорением g. Сила, действующая на тело и сообщающая ему ускорение6 — это притяжение Земли, приложенное к этому телу. Сила притяжения тел Землей пропорциональна гравитационной массе. Но силы тяжести сообщают всем телам одинаковое ускорение g. Поэтому сила тяжести, как и вес, должна быть пропорциональна инертной массе. Следовательно, тела любой формы содержат одинаковые пропорции обеих масс.

Если принять 1 кг в качестве единицы обеих масс, то гравитационная и инертная массы будут одинаковы у всех тел любых размеров из любого материала и в любом месте.

Вот как это доказывается. Сравним эталон килограмма, сделанный из платины6 с камнем неизвестной массы. Сравним их инертные массы, перемещая поочередно каждое из тел в горизонтальном направлении под действием некоторой силы и измеряя ускорение. Предположим, что масса камня равна 5,31 кг. Земное тяготение в этом сравнении не участвует. Затем сравним гравитационные массы обоих тел, измерив гравитационное притяжение между каждым из них и каким-нибудь третьим телом, проще всего Землей. Это можно проделать путем взвешивания обоих тел. Мы увидим, что гравитационная масса камня тоже равна 5,31 кг.

Более чем за полстолетия до того как Ньютон предложил свой закон всемирного тяготения, Иоганн Кеплер (1571-1630) обнаружил, что “запутанное движение планет Солнечной системы можно было бы описать с помощью трех простых законов. Законы Кеплера укрепили веру в гипотезу Коперника о том, что планеты вращаются вокруг Солнца, а.

Утверждать в начале XVII века, что планеты вокруг Солнца, а не вокруг Земли, было величайшей ересью. Джордано Бруно открыто защищавший систему Коперника, как еретик был осужден святой инквизицией и сожжен на костре. Даже великий Галлилей, несмотря на тесную дружбу с папой римским, был заточен в тюрьму, осужден инквизицией и вынужден был публично отречься от своих взглядов.

В те времена священными и неприкосновенными считались учения Аристотеля и Птолемея, гласившие, что орбиты планет возникают в результате сложных движений по системе окружностей. Так для описания орбиты Марса требовалась дюжина, или около того, окружностей различного диаметра. Иоганн Кеплер поставил задачу “доказать”, что Марс и Земля должны обращаться вокруг Солнца. Он пытался найти орбиту простейшей геометрической формы, которая точно бы соответствовала многочисленным измерениям положения планеты. Прошли годы утомительных вычислений, прежде чем Кеплер смог сформулировать три простых закона, очень точно описывающих движение всех планет:

Первый закон: Каждая планета движется по эллипсу, в

одном из фокусов которого находится

Солнце.

Второй закон: Радиус-вектор (линия, соединяющая Солнце

и планету) описывает за равные промежутки

времени равные площади

Третий закон: Квадраты периодов обращения планет

пропорциональны кубам их средних

расстояний от Солнца:

R13/T12 = R23/T22

Значение трудов Кеплера огромно. Он открыл законы, которые затем Ньютон связал с законом всемирного тяготения Конечно, сам Кеплер не отдавал себе отчета в том, к чему приведут его открытия. “Он занимался утомительными намеками эмпирических правил, которые в будущем должен был привести к рациональному виду Ньютон”. Кеплер не мог объяснить, чем обусловлено существование эллиптических орбит, но восхищался тем, что они существуют.

На основе третьего закона Кеплера Ньютон сделал вывод, что силы притяжения должны убывать с увеличением расстояния и что притяжение должно изменяться как (расстояние)-2. Открыв закон всемирного тяготения, Ньютон перенес простое представление о движении Луны на всю планетную систему. Он показал, что притяжение по выведенным им законам обусловливает движение планет по эллиптическим орбитам, причем в одном из фокусов эллипса должно находится Солнце. Ему удалось легко вывести два других закона Кеплера, которые также вытекают из его гипотезы всемирного тяготения. Эти законы справедливы, если учитывается только притяжение Солнцем. Но нужно учитывать и действие на движущуюся планету других планет, хотя в Солнечной системе эти притяжения малы по сравнению с притяжением Солнца.

Второй закон Кеплера следует из произвольной зависимости силы притяжения от расстояния, если эта сила действует по прямой, соединяющей центры планеты и Солнца. Но первому и третьему законам Кеплера удовлетворяет только закон обратной пропорциональности сил притяжения квадрату расстояния.

Чтобы получить третий закон Кеплера, Ньютон просто объединил законы движения с законом всемирного тяготения. Для случая круговых орбит можно рассуждать следующим образом: пусть планета, масса которой равна m, движется со скоростью v по окружности радиуса R вокруг Солнца, масса которого равна М. Это движение может осуществляться только в том случае, если на планету действует внешняя сила F = mv2/R, создающая центростремительное ускорение v2/R. Предположим, что притяжение между Солнцем и планетой как раз и создает необходимую силу. Тогда:

GMm/r2 = mv2/R

и расстояние r между m и M равно радиусу орбиты R. Но скорость

v = = 2

где Т — время, за которое планета совершает один оборот. Тогда

Чтобы получить третий закон Кеплера, нужно перенести все R и Т в одну сторону уравнения, а все остальные величины — в другую:

R3/T2 = GM/4p2

Если перейти теперь к другой планете с другим радиусом орбиты и периодом обращения, то новое отношение опять будет равно GM/4p2; эта величина будет одинаковой для всех планет, так как G -универсальная постоянная, а масса М — одна и та же для всех планет, вращающихся вокруг Солнца. Таким образом, величина R3/T2 будет одной и той же для всех планет в согласии с третьим законом Кеплера. Такое вычисление позволяет получить третий закон и для эллиптических орбит, но в этом случае R — средняя величина между наибольшим и наименьшим расстоянием планеты от Солнца.

Вооруженный мощными математическими методами и руководимый великолепной интуицией, Ньютон применил свою теорию к большому числу задач, вошедших в его ПРИНЦИПЫ, касающиеся особенностей Луны, Земли других планет и их движения, а также других небесных тел: спутников, комет.

Луна испытывает многочисленные возмущения, отклоняющие ее от равномерного кругового движения. Прежде всего, она движется по кеплеровскому эллипсу, в одном из фокусов которого находится Земля, как и любой спутник. Но эта орбита испытывает небольшие вариации за счет притяжения Солнцем. При новолунии Луна находится ближе к Солнцу, чем полная Луна, появляющаяся на две недели позднее; эта причина изменяет притяжение, что ведет к замедлению и ускорению движения Луны в течение месяца. Этот эффект увеличивается, когда зимой Солнце ближе, так, что наблюдаются и годовые вариации скорости движения Луны. Кроме того, изменения солнечного притяжения меняют эллиптичность лунной орбиты; лунная орбита отклоняется вверх и вниз, плоскость орбиты медленно вращается. Таким образом, Ньютон показал, что отмеченные нерегулярности в движении Луны вызваны всемирным тяготением. Он не разработал во всех деталях вопрос о солнечном притяжении, движение Луны осталось сложной проблемой, которая разрабатывается со все возрастающими подробностями и до наших дней.

Океанские приливы и отливы долгое время оставались загадкой, объяснить которую казалось можно было бы, установив их связь с движением Луны. Однако люди считали, что такая связь реально существовать не может, и даже Галилей осмеял эту идею. Ньютон показал, что приливы и отливы обусловлены неравномерным притяжением воды в океане со стороны Луны. Центр лунной орбиты не совпадает с центром Земли. Луна и Земля вместе вращаются вокруг их общего центра масс. Этот центр масс находится на расстоянии примерно 4800 км от центра Земли, всего лишь в 1600 км от поверхности Земли. Когда Земля притягивает Луну, луна притягивает Землю с равной и противоположно направленной силой, благодаря чему возникает сила Mv2/r, вызывающая движение Земли вокруг общего центра масс с периодом, равным одному месяцу. Ближайшая к Луне часть океана притягивается сильнее (она ближе), вода поднимается — и возникает прилив. Находящаяся на большем от Луны расстоянии часть океана притягивается слабее, чем суша, и в этой части океана также поднимается водяной горб. Поэтому, за 24 часа наблюдается два прилива. Солнце тоже вызывает приливы, хотя и не столь сильные, ибо большое расстояние от Солнца сглаживает неодинаковость притяжения.

Ньютон раскрыл природу комет — этих гостей солнечной системы, которые всегда вызывали интерес и даже священный ужас. Ньютон показал, что кометы движутся по очень вытянутым эллиптическим орбитам, водном из фокусов которого находится Солнце. Их движение определяется, как и движение планет, гравитацией. Но они имеют очень малую величину, так что их можно увидеть только тогда, когда и они проходят вблизи Солнца. Эллиптическая орбита кометы может быть измерена, и время ее возвращения в нашу область точно предсказано. Их регулярное возвращение в предсказанные сроки позволяет проверить наши наблюдения и дает еще одно подтверждение закона всемирного тяготения.

В некоторых случаях комета испытывает сильное гравитационное возмущение, проходя вблизи больших планет, и переходит на новую орбиту с другим периодом. Вот почему мы знаем, что у комет масса невелика: планеты оказывают воздействие на их движение, а кометы не влияют на движение планет, хотя и действуют на них с такой же силой.

Кометы движутся так быстро и приходят так редко, что еще до сих пор ученые ждут момента, когда можно применить современные средства к исследованию большой кометы.

Если вдуматься, какую роль играют силы тяготения в жизни нашей планеты, то открываются целые океаны явлений, и даже океаны в буквальном смысле этого слова: океаны воды, воздушный океан. Без тяготения они бы не существовали.

Волна в море, все течения, все ветры, облака, весь климат планеты определяются игрой двух основных факторов: солнечной деятельности и земного притяжения.

Гравитация не только удерживает на Земле людей, животных, воду и воздух, но и сжимает их. Это сжатие у поверхности Земли не так уж велико, но роль его немаловажна.

Знаменитая выталкивающая сила Архимеда появляется только потому, что сжата тяготением с силой, увеличивающейся с глубиной.

Сам земной шар сжат силами тяготения до колоссальных давлений. В центре Земли давление, по-видимому, превышает 3 миллиона атмосфер.

Как творец науки Ньютон создал новый стиль, который до сих пор еще сохраняет свое значение. Как научный мыслитель он выдающимся основоположником идей. Ньютон пришел к замечательной идее всемирного тяготения. Он оставил после себя книги, посвященные законам движения, гравитации, астрономии и математике. Ньютон возвысил астрономию; он дал ей совершенно новое место в науке и привел ее в порядок, использовав объяснения, в основе которых лежали созданные и проверенные им законы.

Поиски путей, ведущих ко все более полному и глубокому пониманию Всемирного Тяготения продолжаются. Решение великих проблем требует великих трудов.

Но как бы не пошло дальнейшее развитие нашего понимания гравитации, гениальное творение Ньютона двадцатого века всегда будет покорять своей неповторимой дерзновенностью, всегда останется великим шагом на пути познания природы.

from original page N 17...

метали разные массы, которые пропорциональны притяжению этих предметов полем. Это гравитационная масса. Мы говорим, что разные предметы имеют разный вес, поскольку они обладают различными гравитационными массами, которые притягиваются полем тяготения. Таким образоь, гравитационные массы по определению пропорциональны весам, а также силе тяжести. Гравитационная масса определяет, с какой силой тело притягивается Землей. При этом тяготение взаимно: если Земля притягивает камень, то камень точно также притягивает Землю. Значит, гравитационная масса телаопределяет также, насколько сильно оно притягивает другое тело, Землю. Таким образом, гравитационная масса измеряет количество вещества, на которое действует земное притяжение, или количество вещества, обуславливающее гравитационные притяжения между телами.

Гравитационное притяжение действует на два одинаковых куска свинца вдвое сильнее, чем на один. Гравитационные массы кусков свинца должны быть пропорциональны инертным массам, поскольку массы того и другого вида, очевидно, пропорциональны числу атомов свинца. То же самое относится к кускам любого другого материала, скажем, воска, но как сравнить кусок свинца с куском воска? Ответ на этот вопрос дает символический эксперимент по изучению падения тел всевозможных размеров с вершины наклонной Пизанской башни, тот, который по легенде производил Галлилей. Сбросим два куска любого материала любых размеров. Они падают с одинаковым ускорением g. Сила, действующая на тело и сообщающая ему ускорение6 — этопритяжение Земли, приложенное к этому телу. Сила притяжения тел Землей пропорциональна гравитационной массе. Но силы тяжести сообщают всем телам одинаковое ускорение g. Поэтому сила тяжести, как и вес, должна быть пропорциональна инертной массе. Следовательно, тела любой формы содержат одинаковые пропорции обеих масс.

Если принять 1 кг в качестве единицы обеих масс, то гравитационная и инертная массы будут одинаковы у всех тел любых размеров из любого материала и в любом месте.

Вот как это доказывается. Сравним эталон килограмма, сделанный из платины6 с камнем неизвестной массы. Сравним их инертные массы, перемещая поочередно каждое из тел в горизонтальном направлении под действием некоторой силы и измеряя ускорение. Предположим, что масса камня равна 5,31 кг. Земное тяготение в этом сравнении не участвует. Затем сравним гравитационные массы обоих тел, измерив гравитационное притяжение между каждым из них и каким-нибудь третьим телом, проще всего Землей. Это можно проделать путем взвешивания обоих тел. Мы увидим, что гравитационная масса камня тоже равна 5,31 кг.

Более чем за полстолетия до того как Ньютон предложил свой закон всемирного тяготения, Иоганн Кеплер (1571-1630) обнаружил, что “запутанное движение планет Солнечной системы можно было бы описать с помощью трех простых законов. Законы Кеплера укрепили веру в гипотезу Коперника о том, что планеты вращаются вокруг Солнца, а.

Утверждать в начале XVII века, что планеты вокруг Солнца, а не вокруг Земли, было величайшей ересью. Джордано Бруно открыто защищавший систему Коперника, как еретик был осужден святой инквизицией и сожжен на костре. Даже великий Галлилей, несмотря на тесную дружбу с папой римским, был заточен в тюрьму, осужден инквизицией и вынужден был публично отречься от своих взглядов.

В те времена священными и неприкосновенными считались учения Аристотеля и Птолемея, гласившие, что орбиты планет возникают в результате сложных движений по системе окружностей. Так для описания орбиты Марса требовалась дюжина, или около того, окружностей различного диаметра. Иоганн Кеплер поставил задачу “доказать”, что Марс и Земля должны обращаться вокруг Солнца. Он пытался найти орбиту простейшей геометрической формы, которая точно бы соответствовала многочисленным измерениям положения планеты. Прошли годы утомительных вычислений, прежде чем Кеплер смог сформулировать три простых закона, очень точно описывающих движение всех планет:

Первый закон: Каждая планета движется по эллипсу, в

одном из фокусов которого находится

Солнце.

Второй закон: Радиус-вектор (линия, соединяющая Солнце

и планету) описывает за равные промежутки

времени равные площади

Третий закон: Квадраты периодов обращения планет

пропорциональны кубам их средних

расстояний от Солнца:

R13/T12 = R23/T22

Значение трудов Кеплера огромно. Он открыл законы, которые затем Ньютон связал с законом всемирного тяготенияю Конечно, сам Кеплер не отдавал себе отчета в том, к чему приведут его открытия. “Он занимался утомительными намеками эмпирических правил, которые в будущем должен был привести к рациональному виду Ньютон”. Кеплер не мог объяснить, чем обусловлено существование эллиптических орбит, но восхищался тем, что они существуют.

На основе третьего закона Кеплера Ньютон сделал вывод, что силы притяжения должны убывать с увеличением расстояния и что притяжение должно изменяться как (расстояние)-2. Открыв закон всемирного тяготения, Ньютон перенес простое представление о о движении Луны на всю планетную систему. Он показал, что притяжение по выведенным им законам обусловливает движение планет по эллиптическим орбитам, причем в одном из фокусов эллипса должно находится Солнце. Ему удалось легко вывести два других закона Кеплера, которые также вытекают из его гипотезы всемирного тяготения. Эти законы справедливы, если учитывается только притяжение Солнцем. Но нужно учитывать и действие на движущуюся планету других планет, хотя в Солнечной системе эти притяжения малы по сравнению с притяжением Солнца.

Второй закон Кеплера следует из произвольной зависимости силы притяжения от расстояния, если эта силадействует по прямой, соединяющей центры планеты и Солнца. Но первому и третьему законам Кеплера удовлетворяет только закон обратной пропорциональности сил притяжения квадрату расстояния.

Чтобы получить третий закон Кеплера, Ньютон просто объединил законы движения с законом всемирного тяготения. Для случая круговых орбит можно рассуждать следующим образом: пусть планета, масса которой равна m, движется со скоростью v по окружности радиуса R вокруг Солнца, масса которого равна М. Это движение может осуществляться только в том случае, если на планету действует внешняя сила F = mv2/R, создающая центростремительное ускорение v2/R. Предположим, что притяжение между Солнцем и планетой как раз и создает необходимую силу. Тогда:

GMm/r2 = mv2/R

и расстояние r между m и M равно радиусу орбиты R. Но скорость

v = = 2

где Т — время, за которое планета совершает один оборот. Тогда

Чтобы получить третий закон Кеплера, нужно перенести все R и Т в одну сторону уравнения, а все остальные величины — в другую:

R3/T2 = GM/4p2

Если перейти теперь к другой планете с другим радиусом орбиты и периодом обращения, то новое отношение опять будет равно GM/4p2; эта величина будет одинаковой для всех планет, так как G -универсальная постоянная, а масса М — одна и та же для всех планет, вращающихся вокруг Солнца.

www.ronl.ru

Реферат - Физическая природа времени гравитации и материи

математического  (   амеры   ),   мы   сталкиваемся   с   двумя  

пространствами:   непрерывное   физическое   пространство   как  

вместилище и математическое  пространство, основанное на амерах

как масштабных единицах протяжения материи.

     В соответствии  с  атомистической  концепцией пространства 

Демокрит  решал  вопросы  о  природе  времени  и  движения.   В

дальнейшем   они   были  развиты  Эпикуром  в  систему.  Эпикур 

рассматривал   свойства   механического   движения   исходя  из  

дискретного   характера   пространства  и  времени.   Например, 

свойство изотахии заключается в том, что  все  атомы движутся с 

одинаковой скоростью. На  математическом уровне  суть  изотахии

состоит в том, что в процессе перемещения  атомы  проходят один

«атом» пространства за один «атом» времени.

     Таким образом, древнегреческие атомисты различали два типа

пространства  и  времени.

     Аристотель    начинает    анализ   с   общего   вопроса  о 

существовании времени,  затем  трансформирует  его  в  вопрос о 

существовании  делимого  времени.  Дальнейший  анализ   времени

ведётся Аристотелем  уже на  физическом  уровне,  где  основное 

внимание он уделяет взаимосвязи времени и движения.  Аристотель

показывает. что время немыслимо, не существует без движения, но

оно не есть и само движение.

     В  такой модели времени реализована реляционная концепция.

Измерить время  и выбрать единицы его измерения можно с помощью любого  периодического  движения, но, для того чтобы полученная  величина была универсальной, необходимо использовать движение с максимальной  скоростью.  В  современной  физике  это  скорость света, в античной и средневековой философии — скорость движения  небесной сферы.

     Пространство  для  Аристотеля выступает в качестве некоего

отношения  предметов  материального  мира,  оно  понимается как

объективная категория, как свойство природных вещей.

     Механика  Аристотеля   функционировала  лишь  в его модели

мира. Она была построена на очевидных явлениях земного мира. Но

это   лишь   один   из   уровней   космоса    Аристотеля.   Его 

космологическая модель функционировала в конечном неоднородном пространстве, центр которого совпадал с центром  Земли.  Космос  был разделен на  земной и небесный  уровни. Земной  состоит  из четырёх стихий -  земли, воды, воздуха  и огня; небесный  -  из эфирных  тел,  пребывающих  в  бесконечном  круговом  движении.

Эта  модель просуществовала около двух тысячелетий. 

     Однако  в  системе   Аристотеля  были  и другие положения,

которые оказались более  жизнеспособными и во многом определили развитие  науки  вплоть  до  настоящего  времени.  Речь  идёт о логическом   учении   Аристотеля   на   основе  которого   были  разработаны  первые  научные  теории,  в  частности   геометрия Евклида.

Понятия   пространства  и  времени  вводятся  Ньютоном  на

начальном  уровне  изложения, а  затем получают своё физическое 

содержание   с помощью аксиом через законы движения. Однако они  предшествуют  аксиомам, так  как служат условием для реализации  аксиом:  законы  движения  классической   механики  справедливы  в  инерциальных  системах  отсчёта,  которые  определяются  как  системы,  движущиеся   инерциально  по  отношению к абсолютному пространству и  времени. У  Ньютона абсолютное  пространство и время являются ареной движения физических объектов.

После того, как физики пришли к  выводу о волновой природе

света   возникло   понятие   эфира  -   среды  в  которой  свет  

распространяется.  Каждая частица эфира могла быть представлена

как источник вторичных  волн,  и можно было объяснить  огромную

скорость света огромной  твёрдостью и упругостью  частиц эфира. 

Иными  словами    эфир   был    материализацией   Ньютоновского   

абсолютного  пространства.  Но  это  шло  в  разрез с основными

положениями доктрины Ньютона о пространстве.

     Революция в физике началась открытием Рёмера — выяснилось,

что  скорость света  конечна и равна  примерно 300'000 км/с.  В

1728  году  Брэдри открыл явление звёздной аберрации. На основе 

этих  открытий  было установлено, что скорость света не зависит 

от движения источника и/или приёмника.

     О.Френель  показал,  что   эфир  может частично увлекаться

движущимися  телами,   однако   опыт  А.Майкельсона  (1881  г.) 

полностью  это  опроверг. Таким  образом возникла  необъяснимая

несогласованность,  оптические  явления  всё  хуже  сводились к

механике.  Но  окончательно   механистическую    картину   мира  

подорвало    открытие   Фарадея — Максвелла:   свет    оказался   

разновидностью    электромагнитных     волн.     Многочисленные   

экспериментальные законы  нашли  отражение в системе  уравнений

Максвелла,     которые     описывают    принципиально     новые  

закономерности. Ареной этих законов  является всё пространство,

а не одни точки, в которых  находится  вещество или заряды, как 

это принимается для механических законов.

     Так возникла   электромагнитная  теория   материи.  Физики

пришли  к  выводу  о  существовании   дискретных   элементарных

объектов  в  рамках электромагнитной картины мира (электронов). 

Основные   достижения  в  области  исследования электрических и

оптических  явлений   связаны  с электронной теорией Г.Лоренца. 

Лоренц стоял на позиции  классической механики. Он нашёл выход,

который спасал  абсолютное  пространство  и время  классической

механики, а также объяснял  результат опыта Майкельсона, правда

ему пришлось отказаться  от  преобразований координат Галилея и 

ввести   свои   собственные,   основанные  на  неинвариантности 

времени.   t'=t-(vx/c¤),   где  v — скорость  движения  системы  

относительно  эфира, а  х — координата  той  точки в движущейся

системе, в которой производится  измерение времени. Время t' он

назвал «локальным временем». На основе этой теории виден эффект

изменения размеров тел  L2/L1=1+(v¤/2c¤). Сам  Лоренц  объяснил

это  опираясь  на  свою  электронную  теорию:  тела  испытывают

сокращение вследствие сплющивания электронов.

    Терия  Лоренца  исчерпала возможности классической физики.

Дальнейшее развитие физики было на пути ревизии фундаментальных концепций классической  физики, отказа от принятия каких — либо выделенных  систем  отсчёта,  отказа  от  абсолютного движения, ревизии концепции абсолютного  пространства и времени. Это было сделано лишь в специальной теории относительности Эйнштейна. 2. ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ В ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

                       АЛЬБЕРТА ЭЙНШТЕЙНА.

         2.1. Специальная теория относительности.      В  теории  относительности Эйнштейна  вопрос о свойствах и

структуре  эфира трансформируется в вопрос о реальности  самого 

эфира.  Отрицательные   результаты   многих   экспериментов  по 

обнаружению  эфира  нашли  естественное   объяснение  в  теории

относительности — эфир не существует.  Отрицание  существования 

эфира  и  принятие   постулата  о  постоянстве  и  предельности

скорости света легли  в  основу теории относительности, которая 

выступает как синтез механики и электродинамики.

     Принцип  относительности  и  принцип  постоянства скорости 

света  позволили  Эйнштейну  перейти  от  теории Максвелла  для

покоящихся тел  к  непротиворечивой электродинамике  движущихся  тел.  Далее   Эйнштейн  рассматривает  относительность  длин  и промежутков  времени,  что приводит  его  к  выводу о  том, что  понятие   одновременности    лишено   смысла:   " Два  события,    одновременные при наблюдении из одной координатной системы, уже не  воспринимаются   как   одновременные  при  рассмотрении  из  системы,   движущейся    относительно    данной ".    Возникает    необходимость развить теорию преобразования координат и времени от покоящейся  системы  к  системе, равномерно  и  прямолинейно  движущейся относительно  первой. Эйнштейн пришел к формулировке

преобразований Лоренца:

               x-vt                             t-vx/c¤

         x'=---------  , y'=y, z'=z, t'=----------,

            _1-v¤/c¤                     _1-v¤/c¤

где x, y, z, t — координаты в одной системе, x', y', z', t' — в

другой.

     Из  этих  преобразований  вытекает  отрицание неизменности

протяжённости  и  длительности,  величина  которых  зависит  от

движения системы отсчёта:

                      ________       dt0

                 l=l0_1-v¤/c¤,  dt=----------

                                   _         1-v¤/c¤

В  специальной теории относительности функционирует новый закон сложения   скоростей,   из   которого   вытекает невозможность превышения скорости света.

     Коренным  отличием  специальной  теории относительности от 

предшествующех   теорий   является  признание  пространства   и 

времени  в  качестве   внутренних  элементов  движения материи,

структура которых зависит  от природы самого движения, является

его   функцией.  В  подходе  Эйнштейна  преобразования  Лоренца

оказываются   связанными  с  новыми  свойствами  пространства и

времени: с  относительностью  длины  и временного промежутка, с 

равноправностью   пространства  и  времени,  с  инвариантностью

пространственно — временного интервала.

     Важный вклад в понятие «равноправность» внёс Г.Минковский.

Он  показал  органическую взаимосвязь  пространства и  времени,

которые    оказались    компонентами   единого   четырёхмерного 

континуума. Разделение на пространство и время не имеет смысла.

     Пространство и время в специальной  теории относительности

трактуется с точки зрения реляционной концепции. Однако было бы

ошибочным  представлять  пространственно  — временную структуру 

новой    теории    как    проявление   одной   лишь   концепции  

относительности. 3. ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ В ФИЗИКЕ МИКРОМИРА.

         3.1. Пространственно-временные представления

              квантовой механики.      Создание  Эйнштейном специальной теории относительности не

исчерпывает    возможности     взаимодействия     механики     и  

электродинамики. В связи с объяснением теплового излучения было

выявлено  противоречие  как  в  истолковании  экспериментальных

данных, так и в теоретической согласованности этих выводов. Это

повлекло за  собой рождение  квантовой механики.  Она  положила

начало  неклассической   физике,   открыла  дорогу  к  познанию 

микрокосмоса, к овладению внутриатомной энергией,  к  пониманию 

процессов в недрах звёзд и «начале» Вселенной.

     В  конце  XIX  века   физики   начали   исследовать,   как

распределяется излучение по всему спектру частот. В тот  период

физики   задались  также  целью  выяснить  природу  взаимосвязи

энергии  излучения и температуры  тела. М. Планк пытался решить

эту проблему с помощью методов классической электродинамики, но это не привело к успеху. Попытка  решить   проблему  с  позиции

термодинамики  столкнулась  с  рассогласованностью   теории   и

эксперимента.  Планк  получил  формулу  плотности  излучения  с

помощью интерполяции:                          8  h

                        ------v

                          c

                 р = —, где

                          hv

                      exp(--) — 1

                          kT v  -  частота  излучения,  Т  -  температура,  k  -  постоянная

Больцмана.

     Полученная  Планком  формула  была  очень  содержательной,

кроме  того, она  включала  ранее  неизвестную   постоянную  h,

которую    Планк   назвал   элементарным   квантом    действия. 

Справедливость  формулы   Планка   достигалась  очень  странным

для  классической  физики  предположением: процесс излучения  и 

поглощения энергии  является дискретным. 

     C  работами    Эйнштейна   о   фотонах   в   физику  вошло  

представление о  карпускулярно -  волновом  дуализме.  Реальная

природа  света  может   быть  представлена  как  диалектическое

единство волны и частиц.

     Однако  возник вопрос о  сущности и структуре атома.  Было

предложено  множество противоречащих друг другу моделей. Выход  был  найден  Н.  Бором  путём  синтеза планетарной модели атома Резерфорда и квантовой гипотезы. Он предположил, что атом может иметь  ряд   стационарных  состояний  при  переходе  в  которые поглащается   или   излучается   квант   энергии.  В  самом  же стационарном  состоянии атом не излучает. Однако теория Бора не объясняла  интенсивности  и поляризации  излучения. Частично  с

этим  удалось  справиться с  помощь принципа соответствия Бора. 

Этот   принцип   сводится  к  тому,  что   при  описании  любой 

микроскопической теории необходимо пользоваться  терминологией, применяемой в макромире.

     Принцип соответствия сыграл важную роль в исследованиях де

Бройля.  Он  выяснил,  что  не  только световые  волны обладают

дискретной  структурой,  но  и  элементарным  частицам  материи

присущ  волновой  характер.  На  повестку  дня встала  проблема

создания волновой механики квантовых объектов, которая  в  1929 

году  была  решена  Э.  Шредингером,  который  вывел   волновое

уравнение, носящее его имя.

     Н. Бор   вскрыл   истинный   смысл  волнового    уравнения

Шредингера. Он показал, что это уравнение  описывает  амплитуду

вероятности нахождения частицы в данной области пространства.

     Чуть раньше   (1925г.)   Гейзенбергом   была   разработана

квантовая механика.  Формальные правила этой теории основаны на

соотношении    неопределённостей    Гейзенберга:   чем   больше

неопределённость   пространственной   координаты,  тем   меньше

неопределённость   значения   импульса   частицы.   Аналогичное

соотношение имеет место для времени и энергии частицы.

     Таким   образом,  в  квантовой   механике   была   найдена

принципиальная  граница  применимости  классических  физических

представлений к атомным явлениям и процессам.

     В   квантовой  физике  была  поставлена  важная проблема о

необходимости   пересмотра     пространственных   представлений 

лапласовского детерминизма классической физики.  Они  оказались 

лишь приближёнными понятиями и основывались на слишком  сильных идеализациях. Квантовая  физика  потребовала  более  адекватных  форм   упорядоченности   событий,  в  которых   учитывалось  бы  существование   принципиальной   неопределённости  в  состоянии  объекта,  наличие   черт   целостности  и  индивидуальности   в  микромире, что  и  выражалось  в понятии  универсального кванта   действия h.

     Квантовая   механика   была   положена   в   основу  бурно

развивающейся  физики  элементарных  частиц, количество которых

достигает нескольких сотен, но до  настоящего  времени  ещё  не

создана  корректная  обобщающая теория.  В физике  элементарных

частиц представления о пространстве и времени столкнулись с ещё

большими   трудностями.   Оказалось,   что   микромир  является  

многоуровневой системой, на каждом уровне  которой господствуют

специфические  виды  взаимодействий  и  специфические  свойства

пространственно  -  временных  отношений.  Область  доступных в

эксперименте микроскопических  интервалов  условно  делится  на 

четыре уровня: 1)  уровень молекулярно -  атомных  явлений,  2) 

уровень релятивистских  квантовоэлектродинамических  процессов, 

3)   уровень   элементарных   частиц,  4)  уровень  ультрамалых 

масштабов,   где    пространственно  -   временные    отношения   

оказываюстя   несколько   иными,  чем  в  классической   физике 

макромира. В  этой области  по-иному следует  понимать  природу

пустоты — вакуум.

     В   квантовой   электродинамике  вакуум  является  сложной 

системой   виртуально   рождающихся  и  поглащающихся  фотонов, 

электронно — позитронных пар  и  других частиц.  На этом уровне 

вакуум  рассматривают  как  особый  вид  материи  — как  поле в

состоянии   с   минимально    возможной    энергией.  Квантовая   

электродинамика впервые наглядно показала, что  пространство  и 

время нельзя оторвать от материи, что так называемая  «пустота»

— это одно из состояний материи.

Считается, что в вакууме, в любой точке пространства существуют «нерожденные» частицы и поля абсолютно всех возможных видов. Но их энергия недостаточно велика, чтобы они могли появиться в виде реальных частиц. Наличие бесконечного множества подобных скрытых частиц получило название нулевых колебаний вакуума. В частности, в вакууме во всех направлениях движутся фотоны всех возможных энергий и частот. Но так как эти частицы летят во всех направлениях, то их потоки взаимно уравновешивают друг друга, и мы ничего не ощущаем.

В тех случаях, когда однородность потока скрытых частиц нарушается,  движется больше, чем в  противоположном, нулевые колебания в вакууме начинают себя проявлять [4].

В физике микромира по одной из систематик на основе весьма общих теоретических соображений все элементарные частицы делятся на 3 класса: Iкласс включает в себя фотон — порцию электромагнитного излучения, II— электрон и нейтрино, IIIкласс — андроны — самый многочисленный (их известно сейчас несколько сотен). К этому классу относятся, в частности, протон, нейтрон и мезон — частицы с массами промежуточными между массой электрона и массой протона. Значительная часть адронов — нестабильные частицы с очень коротким временем жизни. Особо коротко живущие частицы получили название резонансов [4].

Среди них имеются частицы, массы которых в несколько раз превосходят массу протона. И есть предположение, согласно которому «спектр масс» элементарных частиц вообще простирается до бесконечности. Если подобное предположение справедливо, то это значит, что при определенных условиях в ультрамалых пространственно-временных областях могут рождаться макроскопические и даже космические объекты.

Во всяком случае современная теория элементарных частиц такую возможность допускает.

Согласно одной из гипотез Вселенная, выйдя из исходного состояния, поначалу была вообще пустой, а все вещество и излучение возникли из вакуума.

Метагалактика образовалась в результате распада сверхтяжелого суперадрона с массой 1056 г. Это и был тот «первоатом», тот сверхплотный сгусток материи, который дал начало наблюдаемой Вселенной. Его распад на более мелкие адроны привел к образованию протоскоплений галактик, а последующие распады на адроны с еще меньшими массами — к образованию галактик [4].

Микромир и мегакосмос — две стороны  одного и того же процесса, который мы называем Вселенной. Физика микромира проникла в область явлений, которые характеризуются масштабами порядка 10-15 см, астрофизика изучает объекты, для которых характерны расстояния вплоть до 1028 см. Но какими бы гигантскими размерами ни обладала та или иная космическая система, она в конечном итоге состоит из элементарных частиц. В то же время  мы сами, как и все окружающие нас объекты, являемся частью мегакосмоса.

В  работе  «Относительность   и   проблема   пространства» 

Эйнштейн специально  рассматривает  вопрос о специфике  понятия

пространства  в  общей   теории  относительности. Согласно этой

теории   пространство   не   существует   отдельно,  как  нечто  

противоположное   «тому,  что  заполняет  пространство»  и  что

зависит  от  координат. «Пустое пространство, т.е. пространство 

без поля  не  существует. Пространство-время существует не само 

по себе, а только как структурное свойство поля».

     Для  общей  теории относительности  до сих  пор актуальной

является   проблема  перехода  от  теоретических  к  физическим

наблюдаемым   величинам.  Теория  предсказала  и  объяснила три

общелелятивистских   эффекта:   были  предсказаны  и  вычислены 

конкретные   значения    смещения   перегелия   Меркурия,  было  

педсказано и обнаружено отклонение  световых лучей звёзд при их

прохождении вблизи  Солнца, был  предсказан и обнаружен эффект 

красного гравитационного смещения частоты спектральных линий.

     Рассмотрим  далее  два  направления,  вытекающих  из общей

теории    относительности:    геометризацию     гравитации    и   

релятивистскую  космологию,  т.к.   с  ними  связано дальнейшее 

развитие  пространственно-временных  представлений  современной 

физики.

     Геометризация   гравитации  явилась  первым  шагом на пути

создания единой теории поля. Первую попытку геометризации  поля

предприняв Г.Вейль.  Она  осуществлена  за рамками  римановской

геометрии. Однако данное  направление не привело к успеху. Были

попытки  ввести   пространства  более  высокой размерности. чем

четырёхмерное пространственно-временное   многообразие  Римана: 

Калуца предложил  пятимерное, Клейн  -  шестимерное,  Калицын —

бесконечное многообразие. Однако таким путём решить проблему не   удавалось.

     На  пути  пересмотра евклидовой  топологии пространства  —

времени  строится  современная единая  теория поля  — квантовая

геометродинамика   Дж.  Уитлера.   В   этой   теории  обобщение  

представлений о пространстве достигает очень  высокой степени и

вводится   понятие   суперпространства,   как   арены  действия  

геометродинамики.  При   таком  подходе  каждому взаимодействию

соответствует   своя   геометрия,  и   единство   этих   теорий 

заключается  в  существовании  общего  принципа,  по   которому

порожнаются данные  геометрии и «расслаиваются» соответствующие   пространства.                          

     Поиски   единых   теорий  поля  продолжаются. Что касается

квантовой геометродинамики  Уитлера, то  перед  ней  стоит  ещё

более грандиозная задача — постичь  Вселенную   и  элементарные

частицы в их единстве и гармонии.

     Доэйнштейновские    представления   о   Вселенной    можно 

охарактеризовать  следующим  образом:  Вселенная  бесконечна  и

однородна в пространстве  и стационарна  во  времени. Они  были 

заимствованы  из механики Ньютона — это абсолютные пространство

и время, последнее по своему характеру Евклидово. Такая  модель

казалась   очень  гармоничной  и  единственной.  Однако  первые

попытки приложения к этой модели физических законов и концепций  привели к неестественным выводам.

     Уже классическая космология требовала пересмотра некоторых

фундаментальных положений, чтобы преодолеть противоречия. Таких  положений  в  классической   космологии  четыре: стационарность Вселенной,  её  однородность   и   изотропность,   евклидовость  пространства.  Однако   в   рамках    классической   космологии   преодолеть противоречия не удалось.

     Модель   Вселенной,  которая  следовала  из  общей  теории

относительности,  связана   с   ревизией  всех  фундаментальных 

положений классической космологии. Общая теория относительности

отождествила    гравитацию   с   искривлением    четырёхмерного 

пространства — времени. Чтобы построить работающую относительно несложную   модель,   учёные    вынуждены  ограничить  всеобщий   пересмотр фундаментальных  положений  классической космологоии:  общая  теория   относительности   дополняется   космологическим  постулатом однородности и изотропности Вселенной.

     Строгое выполнение принципа изотропности Вселенной ведёт к

признанию   её   однородности.  На  основе  этого  постулата  в 

релятивистскую    космологию    вводится    понятие    мирового   

пространства и времени.  Но это  не  абсолютные пространство  и 

время  Ньютона,  которые   хотя  тоже   были    однородными   и  

изотропными, но в силу евклидовости  пространства имели нулевую

кривизну.  В  применении  к  неевклидову  пространству  условия

однородности  и  изотропности  влекут  постоянство  кривизны, и

здесь возможны три модификации  такого пространства: с нулевой,

отрицательной и положительной кривизной.

     Возможность  для  пространства  и  времени иметь различные

значения   постоянной  кривизны  подняли  в  космологии  вопрос

конечна  Вселенная  или бесконечна.  В классической  космологии

подобного  вопроса не возникало, т.к. евклидовость пространства

и времени  однозначно  обуславливала её бесконечность. Однако в 

релятивистской космологии возможен и вариант конечной Вселенной — это соответствует пространству положительной кривизны.

     Вселенная  Эйнштейна представляет собой трёхмерную сферу —

замкнутое  в  себе   неевклидово  трёхмерное  пространство. Оно

является конечным,   хотя и  безграничным. Вселенная  Эйнштейна

конечна  в  пространстве,  но  бесконечна  во  времени.  Однако

стационарность   вступала   в   противоречие  с  общей  теорией 

относительности, Вселенная оказалась  неустойчивой и стремилась

либо   расшириться,   либо   сжаться.   Чтобы   устранить   это  

противоречие   Эйнштейн  ввёл  в  уравнения  теории  новый член

с помощью  которого   во   Вселенную   вводились  новые   силы, 

пропорциональные   расстоянию,  их  можно  представить как силы

притяжения и отталкивания.

     Дальнейшее  развитие  космологии оказалось связанным не со 

статической  моделью  Вселенной.  Впервые нестационарная модель 

была развита А. А. Фридманом. Метрические свойства пространства

оказались изменяющимися  во  времени. Выяснилось, что Вселенная 

расширяется. Подтверждение этого было обнаружено в 1929 году Э.

Хабблом, который наблюдал  красное смещение спектра. Оказалось,

что скорость  разбегания  галактик  возрастает с  расстоянием и

подчиняется закону Хаббла V = H*L, где Н — постоянная Хаббла, L

— расстояние. Этот процесс продолжается и в настоящее время.

     В связи  с  этим  встают  две   важные  проблемы:  проблема

расширения  пространства и проблема  начала времени. Существует 

гипотеза, что  так  называние «разбегание галактик» — наглядное 

обозначение     раскрытой     космологией      нестационарности   

пространственной   метрики.   Таким   образом,   не   галактики  

разлетаются  в  неизменном  пространстве,  а  расширяется  само

пространство.

  4. ПРИРОДА  ВРЕМЕНИ.   Ознакомившись  с  вышесказанным, можно  сказать  что  философы,  а  затем  Эйнштейн  не  рассматривали  физическую  природу  времени  и  гравитации,  говоря    о  них  как  о  свойствах  материи  и  пространства.  Рассматривая  что  будет  наблюдать  наблюдатель  находясь  в  покое  и  двигаясь  со  скоростью  света (теория  относительности).

  Так  что же   представляет собой  время,  попытаемся  разобраться  на  собственном  жизненном  опыте и  опытах  академика  Н.А. Козырева.  ( См.  приложение ,, Чем живут    звёзды,,).

  Астроном   Козырев  проводил  следующее:  он  брал  обычные рычаж­ные весы и подвешивает к одному концу коромысла вра­щающийся по часовой стрелке гироскоп. На другом конце, как и полагается, чашка с гирьками. А затем, когда стрелка весов замирает на нуле, ученый прислоняет к основанию весов работающий электровибратор — обыч­ный лабораторный прибор. Все рассчитано так, чтобы вибрация полностью поглощалась массивным ротором волчка. Стрелка не дрогнула. И тогда ученый снял гироскоп, раскрутил его в обратную сторону, против часовой стрелки, снова подвесил к коромыслу. И… стрелка сдви­нулась вправо: гироскоп стал легче.

     Вот как объясняет его Козырев:

— Гироскоп на весах с электровибратором — это система с причинно-следственной связью. Во втором случае направление вращения волчка совпало с истин­ным ходом времени и возникли дополнительные силы. Их можно измерить.

А раз можно измерить, значит, эти силы реально существуют. Но если так, то время — это не просто дли­тельность от одного события до другого, измеряемая ми­нутами или часами. Это физический фактор, обладаю­щий свойствами, которые позволяют ему активно уча­ствовать во всех природных процессах, обеспечивая при­чинно-следственную связь явлений. Но, между причиной и следствием обязательно остается какой-то, пусть даже ничтожный, промежуток — они не могут занимать одно и то же место. И в какой-то течке пространства происходит поворот — прошлое переходит в будущее, причина превращается в следствие. Но не мгновенно, а с конечной скоростью. Скорость эта — те­чение или ход времени. Козырев экспериментально уста­новил, что ход времени определяется линейной скоро­стью поворота причины относительно следствия, которая   равна 700 километрам в секунду со знаком «плюс» в ле­вой системе координат.  Но  не  только  опыты  с весами,  гироскопом  и  вибратором  проливают  свет  на  природу  времени, но  и  более  простые  опыты.  Если  раскачать  обычный  физический  маятник  на  максимальную  амплитуду, а  затем  проследить  как  амплитуда  будит  гаснуть,  то  мы  увидим  что  частота  качания  будет возрастать  при  уменьшении  амплитуды  колебаний (вязкость среды  тут  ни причём).   То же  самое  мы  наблюдаем  и  при  затухании колебаний  в  электрическом  колебательном  контуре.  Может  изменение  частоты  при  уменьшении  амплитуды  по  времени  есть  свойство  самого  времени? 

<img width=«554» height=«269» src=«ref-1_560503699-38152.coolpic» v:shapes="_x0000_s1027">   Рассмотрим  по порядку.  После  большого  взрыва  сотворившего  нашу  вселенную  образовалось  расширяющееся  пространство,  наполненное  средой,  которая  могла  распространять  ударные  волны  плотности   и электромагнитного  взаимодействия,  которые  породил  взрыв.  При  этом  плотность  расширяющегося  пространства (поля)  постоянно падает. Следовательно,  расширяясь,  пространство  изменяет  частоту  колебаний в  плотности  во  всём  диапазоне  частот, от  более  высокой  к  более  низкой.  При  этом  расширяется  каждая  точка  пространства.  На  очень  малых  частотах,  которые  описывает  механика,  это  расширение  не заметно;  но  на  сверх  высоких  частотах,  близких  к  размеру  атомного  ядра,  изменение  частоты  последующего   периода  от  предыдущего  составляют  значительные  величины.  Это  можно  представить  в  виде  графика   Рис. 1. Колебания  плотности  происходят  около  среднего  положения  плотности  пространства (нейтрон),  но так  как  каждая  точка   пространства  расширяется (падает  плотность) возникает  эффект  отставания  плотности  расширения  от  состояния  ( нейтрона ), так  происходит  распад  нейтрона  на  протон  и электрон. ( атом  водорода )  Протон  по  сравнению  с  нейтроном  как бы  чуть -чуть  находится  в  прошлом  ( имеет  более  высокую  частоту  колебаний от средней  плотности), а  значить  меньшие  геометрические  размеры  и  массу  по  сравнению  с  нейтроном.    При  этом  период  вращения  электрона  вокруг  своей  орбиты  будет  равняться  разности  частот,    от  частоты  протона  отнимается  частота  нейтрона. (Поэтому габаритные  размеры  электронной  орбиты  будут  расти  не  пропорционально  степени  расширения  пространства.)  ( Рис 2).

<img width=«553» height=«222» src=«ref-1_560541851-29759.coolpic» v:shapes="_x0000_s1030">  Электрон  будет  вращаться  по  своей  орбите  по  часовой  стрелке, при  этом  эллипс  вращения (при 90 градусах )  электрона  будет  вращаться  тоже  по  часовой  стрелке (Левая  система  координат).

Рис 3.

<img width=«472» height=«244» src=«ref-1_560571610-2781.coolpic» v:shapes="_x0000_s1033">  При  120 градусах  отставания  протона  нейтрона,    орбита  электрона  будет  выглядеть  кругообразно.

  Под  действием  времени   протон  будет  постоянно  стремиться     (это  видно  из  графика  1)  превратиться  в  нейтрон  постоянно  уменьшая  угол  между  ними,  то  есть  электрон  постоянно  будет  стремиться   перейти  на  более  высокую  орбиту.  От  этого  как  утверждал  Козырев  постоянная  подкачка  энергией  звёзд,  наряду  с  ядерной  и  энергией  гравитационного  сжатия.

   Итак,  мы  выяснили,  с  постоянным  уменьшением  плотности  пространства  в  каждой  его  точке,  происходит  разрастание  протона  и нейтрона, а  величина  электронной  орбиты (как  разности  частот)  остаётся  неизменной  в  размере.  Физические  свойства  материи  зависят  от  свойства  электронных  орбит, значит  геометрические  размеры  окружающего  нас  мира  остаются  неизменны от  падения  плотности  пространства.  Но  на  малых  межатомных  расстояниях  возникает  сила  слипания  между  атомами  за счёт  расширения  каждой точки  пространства (ядра), наряду  с  силой  гравитационного  притяжения.

  Из  вышесказанного  следует,  что  Время  для  нас  это  амплитудно-частотная  (угловая )  величина  характеризующая  угол  поворота  причины  относительно  следствия  в  левой  системе  координат  зависящая  от  скорости  падения  плотности (частоты)  пространства.  Другими  словами  можно  сказать,  что  материя  есть  микро  не стабильность  времени (уменьшающейся  плотности  пространства). 5.  ПРИРОДА  ГРАВИТАЦИИ. <img width=«554» height=«154» src=«ref-1_560574391-20548.coolpic» v:shapes="_x0000_s1034">    При  постоянном (уменьшении  частоты)  ,,  разрастании ,,  нейтрона  и протона  с понижением  плотности  пространства  наблюдается  увеличение  площади  одного  полу  периода  по  сравнению с  двумя  полупериодами  в  два  раза  большей  частоты.   Поэтому  при  уменьшении  частоты  протона  и  нейтрона  например  в  2  раза  разрастание  нейтрона  составит. Рис. 4.

 А  так  как  в  расширяющимся   протоне  или  нейтроне  его  плотность  ( количество расширяющейся плотности ) растёт  за  счёт  разрастания  его  ,, объёма ,,  ,  этот  приток   не  достающей  плотности   приходит  из  вне  в  каждую  точку  массы  материи (протон, нейтрон ),  а  значить  ,, Эфирный  ветер,,  это  движение  плотности   пространства  или  гравитация.   Ветер  плотности  стремится  в  каждое  ядро  материи  и  скорость  его  зависит от количества  протонов и нейтронов  или  массы  вещества.  Каждый  протон  или  нейтрон  это  стоячая  волна  пространства, а  значить  и   гравитация  будет  ослабевать  с  квадратом расстояния   как  обычное  поле.  Гравитация  обладает  направлением, скоростью вектором  направленным в  центр массы из  окружающего  пространства и  распространяется  со  скоростью волн плотности (скорость  света ).  Течение  плотности  вакуума  или  гравитация  будет  иметь  векторный  характер  и  зависеть  от  числа  протонов и <img width=«365» height=«294» src=«ref-1_560594939-23881.coolpic» v:shapes="_x0000_s1039"> нейтронов (массы)  и  квадрата  расстояния  между массами.

 Гравитация  имеет  направление, силу (скорость)  и ,, частоту  прихода плотности со всех сторон в это  направление,, которая  равна  частоте  нейтрона  в  этом  времени. В свою очередь инерциальная масса, это сила  действующая  на  протон или  нейтрон определяющееся  количеством импульса  плотности пространства  приходящих  в атомное  ядро  с определённого  направления,  в спин  расширяющегося  нейтрона  или  протона и    как и гравитационная масса  имеет   квантовый  характер.  По  этому  гравитационная и инерциальная  масса  практически равны. И квант  гравитации по размеру равен, разности  размеров спинов ( разрастания  протона или нейтрона ) за один оборот во круг  своей  оси  и  численно  он  равен  10-33 см. 6.  СТРОЕНИЕ   АТОМА.      И  так  из  за  разности  частот  между  протоном  и  нейтроном  ( нейтральной  плотностью  пространства  в  данный  момент )               f(p) – f(n) = f(электронной орбиты)  получается  частота  обращения  электрона  вокруг  своей  орбиты. Поэтому  электрон  материальная  точка  образуемая  пересечением  фронтов  этих  частот  и  она  имеет  массу  и спин. ( вращение  вокруг  собственной  оси  электрона)  Как  в  осцилографе,   когда  подаются  одинаковые  частоты  на  вход  X  и  Y. ( фигуры  Лиссажу)

  Габаритные  размеры  орбиты  электрона  с  ядром  атома  сопоставимы    с   просяным  зёрнышком  и  орбитой  электрона  занимающей  размеры  спортзала.     Существуют  и  различные  энергитические  состояния  атома. При  наибольшем  отставании  протона  =  120 градусам  См рис. 1  орбита  электрона  будет  занимать  нижний  энергитический  уровень  и  расстояние  от  ядра  будет  минимальным,  форма  орбиты  будет  круговой.  Но  с  переходом  атома  на  более  высокий  энергитический  уровень            f(p) 120   >   f(p) 90    >  f(p) 45     происходит   f(p)- f(n)= f(e)   увеличение  орбиты  электрона,  так  как частота  его  вращения  по  орбите  становится  меньше  и  орбита  приобретает  форму  эллипса. 

    продолжение --PAGE_BREAK--

www.ronl.ru

Доклад - Гравитация - Физика

ЛалетинА.П.  13. 06. 2007.

                     Пространство -  единственная объективно существующая не материальнаясубстанция. Оно вечно, неизменно и бесконечно.  Оно заполнено раствореннымв нем веществом, но само не материально.  Оно ни с чем не взаимодействует,никакие деформации пространства невозможны, искривляется световой луч, но непространство.   У пространства нет ни верха, ни низа, потомунаходящийся в нем объект никуда не падает, не летит, а находится в состояниипокоя. Это свойство пространства порождает инерцию движения материи.   Пространство невозможно уничтожить даже в воображении. Пространство, это то, что остается после исчезновения всего, если бы вообщеникогда ничего не было бы, пространство(пустота) все равно существовало бы. Намдано взаимодействовать только с материей   находящейся в нем, ноникак не с пространством. Пространственные координаты относятся к материи, либовиртуальны, но никак не связаны с пространством.  Не может быть движенияотносительно пустоты,  любое движение возможно только относительнокакой-то материи.  Ничто и нечто.  Ничто, это пространство, массаноль, размер бесконечно велик, и нечто, это материя, размер бесконечно мал,масса бесконечно велика.  Что бы не создавать мифических образов в физике,  вместо слова /пространство/ используйте слово /пустота/, оноконкретно отображает суть пространства.   Пустота времени, многомерность пустоты,  энергия пустоты, искривление пустоты, сжатиепустоты, параллельная пустота,  поляризация пустоты, абсурдность этих понятийсразу становится очевидной.

                      Вещество

     Никаких сил притяжения в природе нет.    Абсолютно плотноевещество (материя) не обладает никакими силами, сдерживающими егофрагменты.  Потому оно аморфно, бесформенно, свободно разваливается,рассыпается,  растворяется до бесконечности вглубь. Абсолютная плотностьне является твердостью. Это те частицы, которые образуют гравитацию, потому дляних самих  гравитация не существует. Внутреннее движение в плотном вещественевозможно.   Количество материи в космосе постоянно, материя никогдане образовывалась, не образуется и не исчезает.  Плотные фрагментывещества столь малы, что,  потеряв орбитальное движение,  становятсяне обнаруживаемыми.  Создается видимость перехода энергии в вещество, либовещества в энергию.  В действительности же происходит только передачаколичества движения от одних материальных объектов к другим, количествовещества при этом постоянно.  Одно и то же количество вещества можетзанимать радикально различный объем, в зависимости от энергонасыщености. Строение вещества одинаково и в микро, и в макро, и в нашем мире. Аналогияабсолютна.  Изучив окружающий космос можно определить,  в составкакого атома входит наша планета, частью какой молекулы  является этот атом.Линейно лучевая структура эфира образует сферическую структуру материи, чтоявляется гармоническим ключом образования жизни.  (об этом подробно встатье «Математика круга».

<span Arial",«sans-serif»; color:#333333">       Энергия.

<span Arial",«sans-serif»; color:#333333">Любой вид энергии в первооснове является количествоминерционного движения материи.  Столкновение материальных объектовразличных направлений (векторов) движения называется передачей энергии, иприводит  к потери энергии  одними, и приобретению энергии другими материальными объектами.  Приобретение большего количествадвижения материальными объектами

называетсяпоглощением,  энергии.  Потеря количества движения материальнымиобъектами называется выделением энергии.  Проявлением любого вида энергииможет быть только передача количества движения от одних материальных объектов кдругим материальным объектам.  В основном это энергия вращения, но всегдав совокупности с энергией линейного движения.   Инерция существуетблагодаря нематериальности пространства. Каждое тело в пространстве находится всостоянии покоя относительно самого себя.  При столкновении каждое из телпытается сохранить свой покой, и каждому из них приходитсяостанавливать(усмирять) нарушителя своего покоя. Энергия не имеетразновидностей.  Как количество движения может быть темным или светлым,химическим или ядерным?  Весь наш мир живет за счет энергии столкновениятех двух черных дыр,  которые, столкнувшись однажды, его образовали, ипротиводействующей ей сжимающей энергии эфира.   Миров подобныхнашему, в космосе бессчетное множество, нет никакой уникальности ни у одного изних. Кроме нашего   конечно, ведь в нем живуя.                        

               Эфир

 Изотропныепотоки растворенного в пространстве вещества, мчащиеся со всех сторон, в любуюточку пространства с огромными скоростями составляют эфир.  Средняяскорость эфирных потоков определяет скорость света. Весь спектр свойств материипорожден эфиром. Без эфира материя обладает только плотностью инепроницаемостью.  Только эфир придает ей твердость, форму, гравитацию и электромагнетизм.  Эфир образует гравитацию, электричество,магнетизм и активно участвует во всех случаях энергообмена. Обнаруженныесвойства пространства, по сути, есть свойства эфира. Само пространство имееттолько одно свойство, это абсолютная прозрачность. Все остальные свойствасозданы эфиром.  Можно предположить, что в состав эфира входят иные миры,мчащиеся сквозь нас с гипер световыми скоростями, а мы являемся частью ихэфира.  Но тут неувязка с проницаемостью чд, они абсолютно не проницаемы.  Полный хаос эфирных потоков создает равномерное давление со всех сторон,что порождает гармонию мироздания.  Сгустки вещества, размер которыхпозволяет эфиру равномерно обжать их со всех сторон, обретают твердость и формушара. Своей непроницаемостью они создают вокруг себя сферическую эфирную тень,что и является гравитационным полем. Внутренняя энергия таких шариков равнанулю, не зависимо от размера.  По сути, это черные дыры, только маленькие. Иисус Христос знал это, “тот кто имеет, тому дано будет, а кто не имеет,отнимется последнее” это про те сгустки вещества, если они имеют достаточнуюмассу, то будут приростать эфирной пылью, если масса мала, то будут разбиты впыль.   Энергией обладают орбитальные системы, состоящие извсевозможных вариаций объединения твердых шариков. Вся материя однородна,никакого (антивещества) нет, наблюдаемая аннигиляция всего лишь взаимнаяостановка от лобового столкновения. Возникает эффект исчезновения, сами шарикистоль малы, что после остановки не обнаруживаются.  Все известные сегодняэлементарные частицы являются  орбитальными системами, внешниеорбиты  мы принимаем за плотную поверхность.  При попадании такойэнергонасыщеной материи на поверхность чд  орбитальная структура материираздавливается эфиром. Твердые шарики сливаются с телом чд, лишь малая часть ихв виде жесткого излучения уносит выделенную энергию разрушенного вещества.Внутренняя энергия чд нулевая. Когда чд окружена большим количеством вещества,его разрушение замедляется отбрасыванием вещества от поверхности чд мощным излучением выделяющейся энергии.  В центре солнц и почти всехпланет есть изюминка, то есть чд.  Название чд не верно, дыра-это пустоеместо в чем-то плотном, чд на оборот, шарик абсолютно плотной материи вокружении более разряженного пространства.  Свойства чд меняются с ееростом, ее размер определяет скорость разрушения попавшего на ее поверхностьвещества.  Гигантские чд моментально уничтожают попавшие на нихэлементы.  Тела чд содержат вещество угасших галактик, но при столкновениичд эти угасшие миры вновь возрождаются.  Вспышки сверх новых звезд возникают от столкновения чд.  По внешнему виду взрыва можно определитьучастников катаклизма.  Если столкнулись две чд одинакового размера, товнешний вид взрыва будет копировать, как бы, в увеличенном и замедленном видеприкосновение двух шаров, где точка соприкосновения будет самой яркой зоной, идалее по обоим шарам яркость будет убывать. Видна будет ось их полета достолкновения, линия от самой темной точки на одном шаре через самую яркую точкусоприкосновения к темной точке на другом шаре, и яркая плоскость излучения източки прикосновения перпендикулярная оси столкновения.  Со временем вплоскости перпендикулярной оси столкновения может возникнуть яркое кольцопервичного выброса самой горячей плазмы.  Разность размеров столкнувшихсячд будет отображена с фотографической точностью во внешнем виде вспышки. Существует множество вариантов столкновений чд, разная встречнаяскорость, разная масса, разного вида оболочки чд, скорость и направлениевращения.  Любая звезда, это чд в оболочке.  Все это будетотображаться в форме вспышки и в спектре излучения.   Если формавзрыва один равномерно яркий шар, то взрыв произошел не от столкновения, а отвнутренних процессов.  Определив размеры и массы обнаруженных в космосечд,  можно довольно точно рассчитать удельный вес абсолютно плотнойматерии.  Это позволило бы нам точно определять, на сколько энергетичното, или иное вещество.   Внутренняя энергия материи различна. Огромная у молодых легких элементов, и уменьшается с возрастом, старея, онипревращаются в более тяжелые и менее энергетичные.  Но при образованиидостаточно больших чд внутри элементов начинается свой звездный процесспорождающий радиоактивность. Микро мир создает свой собственный эфир которыйобразует гравитацию и магнитные поля микро мира, это то что наз сильным ислабым взаимодействием. Заряд частицы в действительности определяется вращениемее в одну либо в др сторону, отсутствие спина определяет отсутствие заряда. Утяжеление элементов идет с выделением энергии, создание более легкихэлементов требует затраты энергии.   

                       Время – последовательность изменения расположения материи. (последовательность движения)

   Существование движения,  где бы то ни было,  определяет ход времени во всем пространстве. Даже для абсолютно неподвижного мира время идет,потому что где–то есть движение.  Время образовано движением материи, ипотому не влияет на материю. Не материя стареет от времени, а время идет в видуизменения  материи.  Время не материально, это понятие,способствующее упорядочиванию хаоса всеобщего движения.  Любые влияния,воздействия относятся к движению материальных объектов, и уже в следствииизменения их движения,  можно говорить о изменении хода времени, что вдействительности будет только изменением условий отслеживания времени. Мирживет движением, и только материя взаимодействует, а время мы отслеживаем.  Время не способно оказывать либо воспринимать физическоевлияние.    Настоящий момент одновременен во всем космосе.Быстрые или медленные процессы, протекают в едином настоящем моменте,независимо ни от чего.  Замедление или ускорение процессов, принятых вамиза эталон времени, не является временным сдвигом, а всего лишь результатоммеханического взаимодействия материи.  Движение во вселенной вечно и непрерывно, потому и время вечно и не прерывно.  Если бы вся материя однаждыполностью была неподвижна,  то эта неподвижность осталась бынавсегда.  Существование движения во вселенной является доказательствомвечного существования движения.   Время, как и движение, существуетнезависимо от существования разума.  Но обнаружить, увидеть время, возможно только обладая разумом, имеющим память и прогноз.  Имеющееся унас сознание живое, то есть оно существует благодаря существованию движениянекоторых материальных субстанций. Но мы не ощущаем этой связи, и потому можетвозникнуть мнение,  что время шло бы, даже при полном отсутствиидвижения.  Но это недомыслие, при полном отсутствии движения ни времени,ни мысли нет.   Ход времени необратим, обратное движение материи непрерывает и не обращает течения времени вспять.  Время не имеетинвариантности,   прошлое и будущее возможно только в одномединственном варианте. Мы имеем выбор действий, но можем выбрать только одинвариант.  Время идет равномерно, потому, что инерционное движение впространстве равномерно. Можно воспринимать, отслеживать время, с различнойскоростью, но само течение времени равномерно. Объективно существует тольконастоящий момент времени. Временного пространства нет.  Временная шкалавиртуальна. Материя, само плотное вещество, существует безвременно, как ипространство, а последовательность его вариаций расположения  и естьвремя.  Абсолютно плотная материя не имеет внутреннего движения,следовательно, и времени внутри абсолютно плотного вещества несуществует.  Например, в черной дыре.  Для нас существует предельномалый промежуток времени, но для более тонкого микромира это целая эпоха. Как идля макромира наше время-неопределяемый миг.

             Магнетизм и электричество.  Эфир имеет линейную структуру, его потокипрямолинейны. Нарушения равномерности эфира называют полем.  Поля имеютсферическую структуру.  Поля образуются при взаимодействии эфира с большимскоплением материи,  либо с их излучением.  Взаимодействие излученийобразует магнитное поле.  Изотропное излучение эфира, взаимодействуя сизлучением объекта образует магнитные силовые линии.  Электрический токсоставляют вращающиеся вокруг собственной оси частицы.  Скорость ихвращения определяет напряжение, их количество определяет силу тока. Направлениевращения определяет полярность. Известные нам частицы микро мира являютсясложными энерго системами имеющими ядро и орбитальное вещество. Ихпроницаемость эфиром не однородна.  Минимальна в экваториальной плоскости,и максимальна по оси вращения. Это полностью согласуется с расположениеммагнитных силовых линий. Направление вращения орбитального вещества и ядраопределяет полярность.     Полностью эта тема еще неподготовлена к публикации, слишком сложно описать взаимосвязи частотного,гироскопического, эфирного и других эффектов взаимодействия частиц, но современем и это решаемо.  <span Courier New";color:#333333">Отсутствие стройной теории, дающей познаниефизического устройства взаимодействия элементов микромира,  породилоотдельную науку —  химию.  Подменив отсутствующие знанияэкспериментом, химикам удалось обнаружить массу конкретных практическихрешений, накоплен богатейший опыт практической работы.  Но физическогопонимания процессов микромира как не было, так и нет.  Убежден, что выходна новый технологический уровень старым химическим способом, без понимания физики происходящих в микромире процессов невозможен, либо на порядокдольше.

[email protected]  

         Лалетин А.П.           7. 07. 2007.

                        Строение звезды.

Вцентре звезды находится черная дыра, то есть скопление выгоревшей материи,полностью остановившиеся фрагменты вещества.  Внутренняя  температураи энергия чд равна абсолютному нулю. Черная дыра (чд) обладает максимальной, тоесть абсолютной плотностью вещества.  Эфирные потоки не способны проникатьсквозь ч д.  На ее поверхности существует максимальная  разницаэфирного давления, которая разрушает любые орбитальные микро энергосистемы.  Громадноеколичество выделяющейся лучевой энергии, внутри звезды на поверхности чд, пытается отбросить окружающее чд вещество.  Но разница эфирногодавления прижимает его внутрь звезды, к поверхности чд.   В такомпротивоходе более тяжелые элементы располагаются  ближе к центру, а легкиевыталкиваются на поверхность.  Поэтому, даже если основная масса звездысостоит из тяжелых элементов, внешний анализ покажет только гелий иводород.   Существует много вариантов звезд, разная масса чд иразличный состав оболочки в сочетании с разным временем существования создаютширочайший спектр разновидностей.  Когда в недрах звезды выгорают всетяжелые элементы, которые сдерживали лучевой разброс, то легкие элементыотбрасываются дальше от центра. Звезда увеличивается, но количество веществакасающегося поверхности чд  уменьшается, энергии выделяется меньше. Современем чд сожрет и эту разряженную оболочку, при отсутствии энергосодержащейматерии на поверхности чд всякое излучение прекращается. Планета отличается отзвезды тем, что в оболочке чд, находящейся в центре планеты,  слишкоммного тяжелых элементов, а сама чд еще мала и процесс разрушения элементов наее поверхности на много скромнее звездного, потому поверхность оболочкиостывшая. Но со временем чд увеличивается,  и количество выделяемойэнергии увеличивается.   Вспышки сверх новых звезд происходят врезультате столкновения двух черных дыр.  Поскольку существует многоразновидностей оболочек и размеров чд, то и вспышки могут быть различны. По внешнему виду и спектру излучений вспышки можно установитьхарактеристики  виновников катаклизма.  Если столкнулись две чдодинакового размера, то внешний вид взрыва будет копировать, как бы взамедленном и увеличенном виде прикосновение двух шаров, где точкасоприкосновения будет самой яркой зоной, и далее по обоим шарам яркость будетубывать. Видна будет ось их полета до столкновения, линия от самой темной точкина одном шаре через самую яркую точку соприкосновения к темной точке на другомшаре, и яркая плоскость излучения из точки прикосновения перпендикулярная осистолкновения.  Со временем в плоскости перпендикулярной оси столкновенияможет возникнуть яркое кольцо первичного выброса самой горячей плазмы. Разность размеров столкнувшихся чд будет отображена с фотографической точностьюво внешнем виде вспышки.  Существует множество вариантов столкновений чд,разная встречная скорость, разная масса, разного вида оболочки чд. 

Все этоотображается во внешнем виде вспышки. Космическая пустота и плотная материябыли всегда, они никогда не появлялись и не исчезали.  Свое начало и конецимеет каждая сложная энергосистема, но всеобщего начала никогда небыло, как небудет и конца. Процесс имеет несколько случайных вариантов, но достаточнооднотипен и цикличен.   Никогда вся материя не находилась в единомскоплении, если бы такое случилось, то так и осталось бы навсегда.  Нечемубыло бы это нарушить.  Не материально только пространство, все остальноеимеет свою материальную массу.       [email protected]

<a href=«docs.google.com/Doc?docid=dfhrxzng_18cwst6w&hl=»ru">http://docs.google.com/Doc?docid=dfhrxzng_18cwst6w&hl=ru

www.ronl.ru

Реферат: Гравитация

КОЕ – ЧТО О ГРАВИТАЦИИ И АНТИГРАВИТАЦИИ.

Прежде чем перейти к сути вопроса, хочу предупредить, что я – не физик, не математик и вообще в данный момент не занимаюсь ни какой научной деятельностью. Более того, я уже хорошо подзабыл тот материал из курса физики и математики, что мне давали в школе и институте. Но помнить всю жизнь формулы и выкладки меня ни кто не заставлял, а суть у меня в голове осталась. Вот на основе этих оставшихся знаний, а также своих собственных умозаключений я и пришел к некоторым выводам, возможно весьма нелепым на первый взгляд, но время покажет. Надо сказать, что мою теорию трудно, а может быть в данное время и не возможно, выразить в математических формулах, т.к. она базируется на данных, которые ещё до конца ни кем не изучены и о которых известен лишь факт их существования.

Явление гравитации до сих пор остается камнем преткновения современной физики. Существует множество теорий по этому вопросу, но ни одна из них не дает однозначного ответа на такие вопросы как:

- Что это за сила?

- Какова её природа?

- Что её порождает?

- Как от неё избавиться?

Вот в этих вопросах мы и попытаемся разобраться, используя знания курса общеобразовательной школы и воображение.

Для начала разберемся на каком уровне действуют силы гравитации. Как известно, гравитация всепроникающа и воздействует на все тела – будь то атом или молекула (воздух удерживается вокруг планеты за счет сил гравитации), или объект космических масштабов (планеты, звезды, галактики). Поскольку гравитационное взаимодействие между двумя и более телами носит обоюдный характер каким бы маленьким этот объект не был, то разумно было бы предположить, что взаимодействие осуществляется на микроуровне, т.е. на уровне элементарных частиц – молекул, атомов и их составляющих.

Вспомним строение атома. Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и незаряженных нейтронов (рис.1), а вокруг ядра вращается отрицательно заряженные электроны. Заряды протона и электрона равны по значению и противоположны по знаку. Из курса физики следует, что электрон удерживается на своей орбите за счет сил электромагнитного притяжения к протону, а протон и нейтрон слиплись за счет каких – то мощнейших внутриядерных сил, а вот каких именно – неизвестно!

Об электронах и протонах, можно сказать, известно почти все: масса, заряд, сила их взаимодействия, а вот нейтрон остается по сей день довольно загадочным элементом. Известно, что нейтрон является самой тяжелой частицей в атоме и не приносит ни какой существенной пользы. С этой точки зрения можно сказать, что нейтрон вообще является ущербной частицей, ведь он только увеличивает массу ядра и атома в целом. Однако в природе не существует ни чего лишнего и раз внутри атома находится такая большая и тяжелая частица, то видимо она для чего – то все – таки нужна! Для чего?

Вот здесь я решусь сделать очень смелое, на мой взгляд, предположение. Давайте представим себе, что нейтрон и является источником гравитационных сил. Если существует такое понятие, как электрический заряд, то почему - бы не ввести термин гравитационного заряда и не предположить, что его носителем и является нейтрон, что именно за счет сил гравитации , порождаемых нейтроном, в ядре удерживаются вместе одноименно заряженные протоны. А раз существует заряд, то должно существовать и поле, создаваемое зарядом. Именно это поле и является причиной притяжения тел и частиц. Из курса физики известно, что сила притяжения пропорциональна массе тела, а масса, в свою очередь зависит либо от размеров тела, либо от плотности, либо от массы атома , т.е. при одинаковом объеме нескольких тел тяжелее будет то, у которого больше атомов приходится на единицу объема, а еще больше то, у которого большая масса ядер внутри атомов. Так, к примеру, радиоактивные элементы урановой группы в периодической таблице Менделеева стоят в самом конце таблицы, т.е. имеют самые тяжелые ядра, и на практике эти металлы являются самыми тяжелыми. Кроме того, заметим, что в этих металлах имеются свободные (избыточные) нейтроны.

А теперь давайте представим что следует из этой теории. Ну во – первых требует пересмотра вся теория атома, поскольку наличие гравитационного поля внутри атома приводит к тем выводам, что электрон удерживается на орбите не только за счет сил электромагнитного притяжения, но и за счет гравитационных сил. А следовательно, вычисленные математически масса и заряд электрона – не верны!

Закон кулона в первозданном виде имеет вид (рис. 2).

Где: F- сила взаимодействия между двумя телами,

e1 и e2 – заряды тел, а r – расстояние между ними

В нашем случае эта формула примет следующий вид (рис. 3).

где Fгр. – сила гравитационного притяжения электрона нейтроном .

А следовательно (рис. 4)

Видим, что результат произведения зарядов изменился, а следовательно изменилась и величина самих зарядов .

Далее подумаем над тем как можно создать противодействие силе гравитации. Один выход уже найден: создать силу, направленную в сторону противоположную направлению действия Fгр. – подъемной силы. За счет действия этой силы и летает наша авиация. Но это не есть явление антигравитации . По моему мнению, в НАШЕМ МИРЕ, т.е. в области действия наших понятий о физических законах и константах такое явление в принципе не осуществимо, но….

Обратимся опять к области физики, в которой имеются очень большие пробелы. Эта область занимается изучением антиматерии . Что нам известно об этой субстанции? Только то что она существует как таковая, и то, что она аннигилирует при соприкосновении с обычной материей. Аннигиляция сопровождается выбросом огромного количества энергии широчайшего спектра – от тепловой до радиочастотного диапазона. В лабораторных условиях частицы и антиматерии получают в микроскопических количествах. Однако существуют теории о том, что есть целые галактики, состоящие из антиматерии, что, в принципе, вполне вероятно.

Теперь определимся с тем, что понятие гравитации напрямую связано с понятием массы тела: тем больше масса – тем больше гравитационная сила. При этом как масса так и гравитация носят только положительный характер, т.е. если гравитация примет отрицательный характер, то этот феномен можно будет расценить как явление антигравитации, а следовательно при этом и масса тела будет носить отрицательный характер . На первый взгляд это понятие кажется абсурдным, но все вполне логичным, но в мире с нашими физическими законами отрицательная масса не может существовать как таковая. Однако с точки зрения логики и практики если есть плюс, то обязательно должен быть и минус, а следовательно тела с отрицательной массой в природе существовать должны!!! И это,на мой взгляд, единственный случай в теории суперпозиции полей, когда тела с разноименными зарядами (я имею ввиду гравитационные заряды нейтронов) будут не притягиваться, а отталкиваться друг от друга, а их соприкосновение приведет к перерождению потенциальной энергии разнополярности их масс в кинетическую. При таком перерождении аннулируются массы, т.е. тела исчезнут как таковые, а в результате останется только энергия перерождения. Очень похоже на аннигиляцию. Не разумно ли после этого предположить, что вещество, обладающее отрицательной массой, и есть антиматерия!!!

Я ни в одном источнике не нашел данных о том в каком состоянии получают частицы антиматерии: в состоянии покоя или подвижном. Думаю, что в подвижном, и скорости их движения хватало на то чтобы преодолеть силу отталкивания от материи и саннигилировать. С этой точки зрения можно предположить, что если разместить полученное в состоянии покоя некоторое количество вещества антиматерии внутри сферы, состоящей из обычной материи (рис. 5), то антиматерия должна будет удерживаться в центре сферы (в центре сил взаимоотталкивания) за счет действия сил антигравитации.

Возможно вся моя теория полный абсурт, но если мои доводы верны, то обуздав антиматерию мы сможем получить первые устройства, обладающие антигравитационными свойствами.

Заканчивая, хочу высказать еще одно предположение. Существование материи и антиматерии, аннигиляция, а также те выводы, которые я привел выше, привели меня к одной интересной, почти фантастической мысли: а если процесс аннигиляции обратим? Тогда вполне возможно, что все известные и неизвестные нам галактики, состоящие как из материи, так и из антиматерии в силу каких – то абсолютно немыслимых процессов произошли путем разделения энергии на материю и антиматерию, и в эту же энергию когда-нибудь вернется.

Если теория, высказанная мной, кого-то заинтересовала, то пришлите мне свой отзыв. Буду рад всем, ко захочет поделиться со мной своими мыслями по поводу высказанного мной представления о теории гравитации. Присылайте свои отзывы на ящик

[email protected]

С уважением и наилучшими пожеланиями

Сабирянов Руслан

26 января 2003г.

www.yurii.ru

Смотрите также

• 
  Реферат на тему самсунг
• 
  Реферат на тему империализм
• 
  Реферат на тему альтруизм
• 
  Реферат кровоснабжение головного мозга
• 
  Реферат древняя греция афины
• 
  Реферат долевые ценные бумаги
• 
  Реферат великий полководец суворов
• 
  Прически древней руси реферат
• 
  Пельмени и вареники реферат
• 
  Оценка эффективности тренинга реферат
• 
  Одиночество среди людей реферат