Скорость гравитации

Прежде, чем начинать разговор о скорости гравитации, нужно вспомнить, что представляет собой звёздная аберрация. Ещё в начале 18-го века астрономы заметили, что видимое положение звезды при наблюдении в телескоп всегда оказывается смещённым в сторону от фокуса. Если ось телескопа направлена вдоль истинного направления на звезду s, то видимое положение звезды получится не в фокусе телескопа, а сбоку от фокуса (рис.1). Это явление называется аберрацией (уклонением).

Аберрация обусловлена конечной скоростью распространения света. За время, в течение которого свет распространяется вдоль трубы телескопа, телескоп переместится вместе с Землёй в направлении скорости Земли v и свет вместо фокуса F попадёт в точку А. При этом кажущееся направление на звезду (показано пунктиром) окажется повернутым относительно истинного направления на малый угол d. Этот угол называется углом аберрации. Значение угла аберрации равно:

d = v/c ·sin u                                                                                  (1)

Из формулы (1) видно, что угол аберрации никак не зависит от характеристик телескопа. Более того, он не зависит также от среды, в которой находится телескоп. Чтобы убедиться в этом, полость телескопа заполняли водой. Угол аберрации от этого не изменялся.

Итак, аберрация обусловлена конечной скоростью распространения света, и её значение зависит только от скорости света, скорости Земли и угла между ними.

Согласно Общей Теории Относительности (ОТО), гравитационное взаимодействие распространяется со скоростью света с помощью гравитационных волн. Следовательно, должна иметь место гравитационная аберрация, аналогичная аберрации света. Американский астроном Том Ван Фландерн в большой статье "Скорость гравитации. О чём говорят эксперименты" проанализировал последствия гравитационной аберрации для планеты Земля, при условии, что скорость гравитации равна скорости света. Вот сокращённое изложение результатов анализа.

В силу гравитационной аберрации к радиальной силе гравитации добавился бы малый поперечный компонент, возникающий по тому же принципу, по которому возникает звёздная аберрация вследствие движения Земли. Величина этой поперечной силы составляла бы 0.0001 из радиальной силы гравитации. Число 0.0001 является отношением орбитальной скорости Земли v = 30 км/с к скорости гравитации c = 300 000 км/с. Можно показать, что непрерывно действующая поперечная сила приведёт к тому, что Земля будет вращаться вокруг Солнца не по эллиптической орбите, а по медленно раскручивающейся спирали. Вследствие этого расстояние от Земли до Солнца за 1200 лет должно удвоиться. Но из астрономических наблюдений следует, что ничего подобного не происходит. Орбита планеты Земля, как и орбиты других планет солнечной системы, обладает устойчивостью. Для обеспечения устойчивости орбит скорость распространения гравитации должна быть не менее 10⁸c, где c - скорость света.

Итак, из устойчивости планетарных орбит получена оценка скорости распространения гравитации v_гр > 10⁸c. Фландерн приводит ещё две оценки: на основании наблюдения солнечного затмения получена грубая оценка v_гр > 20 c. из опыта по приёму импульсов пульсаров получено точное значение скорости гравитации vгр = 2·10¹⁰ с.

Ван Фландерн специально подчеркивает, что скорость гравитации хотя и очень большая, но всё же конечная. Бесконечную скорость распространения чего-либо он охарактеризовал словом acausal (т.е. это то, что не обеспечивает причинно-следственные связи). Том Ван Фландерн не пытается объяснять, почему скорость гравитации столь велика. Фландерн - блестящий экспериментатор, он просто приводит результаты экспериментов. Объяснение этим результатам должна дать физическая теория гравитации. Пока ясно одно - Общая Теория Относительности (ОТО) объяснения дать не может. Среди тех теорий гравитации, с которыми мне удалось познакомиться, мне известны две теории, которые вселяют надежду объяснить, почему скорость гравитации, во-первых, очень большая, а во-вторых, конечная. Это теория В.М.Антонова и теория А.В.Рыкова. В данной статье речь пойдёт о теории А.В.Рыкова.

Собственно говоря, теория гравитации А.В. Рыковым не создавалась целенаправленно. Она возникла как естественное следствие структуры физического вакуума. Структура же вакуума была открыта при анализе известного опытного факта о выбивании из вакуума электрона и позитрона гамма-квантом с энергией 1,022 МэВ. Последовательный анализ количественных соотношений, вытекающих из данного явления, привёл автора к заключению, что вакуум состоит из безмассовой зарядовой решётки (рис.2), погружённой в магнитный континуум, ответственный за магнетизм, массу и инерцию.

В последние годы (начиная с 2007г) с коллайдеров стали поступать сведения о нарушении симметрии мира и антимира. Такие нарушения симметрии зафиксированы пока только по отдельным показателям. Однако из таких частных нарушений симметрии возникает естественное предположение, что материя и антиматерия несимметричны в принципе. При этом следует понимать, что некоторые несимметрии в настоящее время зафиксировать невозможно из-за слишком малой их величины, неуловимой для современных методов. Например, если один из зарядов электрона или позитрона (безразлично какой), имеет ничтожно малое превосходство над другим зарядом на величину на 7,8489697. 10^-41 Кулон, то этого достаточно для объяснения всеобщего закона тяготения. В этом случае гравитация будет особой формой обычного электрического взаимодействия по закону Кулона. Но такую малую разницу в величине зарядов ни сегодня, ни, по-видимому, в ближайшем будущем зафиксировать невозможно.

А.В. Рыковым и была развита теория гравитации, исходя именно из разницы в зарядах электрона и позитрона на величину на 7,8489697. 10^-41 Кулон. Схема, поясняющая возникновение кулоновского притяжения между телами, дана на рис. 3. Допустим, что заряд электрона превосходит заряд позитрона. Тогда вакуум вне материальных тел 1 и 2 окажется отрицательно заряженным. Под влиянием отрицательного заряда вакуума на поверхности каждого тела возникнут связанные заряды обратного знака (+). Поверхностные заряды (+) тела поляризуют связанные заряды вакуума и те станут располагаться на радиально расходящихся от тел лучах. Каждое материальное тело создаст радиальную поляризацию вакуума.

Если поляризация, создаваемая первой массой, достигает второй массы, и наоборот, поляризация, создаваемая второй массой, достигает первой массы, то в результате на поверхности каждого тела будет действовать сила, направленная к противоположному телу. Это приведёт к притяжению двух тел по закону Кулона. Разница в зарядах электрона и позитрона такова, что притяжение, найденное по закону Кулона, и притяжение, найденное по закону Ньютона, будут равны между собой. Таким образом, закон гравитации Ньютона получает объяснение через закон Кулона, за счёт допущения несимметрии зарядов +/-.

К достоинствам данной теории гравитации относится то, что в ней раскрыт механизм гравитации. Знание же механизма возникновения гравитационных сил позволяет предсказывать ранее неизвестные свойства гравитации. Прежде всего, появляется возможность объяснить, почему скорость света ограничена величиной с, а скорость гравитации такого ограничения не имеет. Дело в том, что магнитное поле, при распространении электромагнитной волны и магнитное поле при распространении гравитации не идентичны. Известно, что магнитное поле обладает свойствами инерционности, аналогичными инертности при ускоренном движении тел в механике. Типичный пример инерционности магнитного поля - экстратоки. При замыкании и размыкании цепи магнитное поле меняется так, чтобы препятствовать изменениям тока в цепи. Возбуждение сигнала в вакууме, как электромагнитного, так и гравитационного, обусловлено деформацией диполей в кристаллической решётке вакуума. Электромагнитный сигнал возбуждается движением электрона (рис.4, большой чёрный кружок).

При распространении света возбуждённый электромагнитный сигнал распространяется по направлению красной стрелки. Деформация диполя приводит к изменению длины его плеча. Это создаёт ток смещения, перпендикулярный направлению распространения сигнала. Току смещения сопутствует круговое магнитное поле Н, которое и ограничивает скорость распространения светового сигнала величиной с.

Распространение гравитационного сигнала происходит в иных условиях. Так как при поляризации связанные заряды вакуума располагаются на радиально расходящихся от тел лучах, то деформация диполя даёт ток смещения, направленный по радиальному лучу (рис. 5).

Току смещения также сопутствует круговое магнитное поле Н, но, как видно из рисунка 5, круговые магнитные поля, на близких по направлению лучах, взаимно уничтожаются. Это значит, что в области радиальной поляризации вакуума магнитное поле отсутствует. Гравитационный сигнал - это продольная волна, вектор распространения которой параллелен вектору поляризации. Скорость распространения продольных волн зависит только от величин упругости и плотности среды и вычисляется по формуле:

Модуль Юнга в данном случае есть коэффициент продольного растяжения-сжатия диполя. Это постоянная величина, равная 1.132 кг м^-1 с^-2. Что же касается плотности среды, то именно её значение определяет скорость распространения гравитации.

Если бы среда Вселенной состояла из одной только безмассовой зарядовой решётки, то плотность среды равнялась бы нулю, а скорость распространения гравитации была бы бесконечной. Но в вакууме помимо решётки в изобилии содержатся обычные частицы (электроны, протоны, ядра и др.). Поэтому среда вакуума имеет ненулевую плотность и скорость распространения гравитации будет конечной, хотя, возможно, на много порядков превышающей скорость света. Если плотность среды принять равной плотности электрона, то в этом случае скорость гравитации окажется на 3,5 порядка больше скорости света. Но представляется очевидным, что плотность среды гораздо ниже плотности электрона, потому что в безмассовой решётке электроны и другие частицы, имеющие массу, разделены безмассовыми промежутками. Поэтому есть основание утверждать, что скорость гравитации превышает скорость света более чем на три с половиной порядка. А насколько именно - ответить должен эксперимент.

Замечание. Возможно, что в разных районах Вселенной зарядовая решётка будет неодинаково "засорена" массивными частицами. В таком случае скорость распространения гравитации в разных областях также окажется разной.

1. Подготовлено проектом 'Астрогалактика'
2. Публикация проекта, 20 мая 2013 года
3. Автор статьи Л.М. Топтунова
для проекта 'Астрогалактика'

Главная страница раздела