Естествознание

Гравитация

Причины гравитации я не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю (Исаак Ньютон)

Что не выводится из явлений следует называть гипотезою, гипотезам же — метафизическим, физическим, механическим — не место в экспериментальной философии (Исаак Ньютон)

Чтобы составить какое-то представление о том, что такое гравитация, нужно, прежде всего, как-то ее локализовать. Эта ситуация напоминает легендарного зайца из кулинарной книги.

Будут ли такие представления полезны, покажут дальнейшие открытия. На этот счет также известна одна гастрономическая аналогия (Оливер Хевисайд)

Гравитация Ньютона

По Кеплеру планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых находится Солнце. Их скорость переменна.  Окружности — частные случаи эллипсов и, пренебрегая их эксцентриситетами, скорости планет станут постоянными. Центростремительные ускорения точек во вращениях: ас=v2/r. Окружную скорость v получим из длин окружностей 2×π×r и периодов обращения планет Т: v=(2×π×r)/Т. Тогда центростремительные ускорения планет ас=(4×π2×r2)/(r×Т2)=(4×π2×r)/Т2. Третий закон Кеплера о пропорции квадратов периодов кубам больших полуосей орбит для круговых вращений: отношение куба радиуса r3 к квадрату времени обращения Т2 равно: r3/Т2=C, или r/Т2=C/r2. Отсюда ас=(4×π2×С)/r2: ускорения к центру, по идее, обратно пропорциональны квадратам расстояний и совершенно не зависят от физических свойств: отношение С=r3/Т2  у всех одинаково.

Произвольность допущений и математических абстракций на этом не заканчивается. В абсурдные центростремительные ускорения добавлены символы массы. В этом суть динамики Ньютона: неправомерное придание размерности мощности рычажных моментов бездеятельному символу стрелы, вектору гравитации: кГ×м/c2. При этом действию всегда есть равное и противоположное противодействие. И векторы гравитации Солнца непонятно каким образом должны действовать на планеты как векторы гравитации планет действовать на притягивающее Солнце. От падений на него их как бы должен уберечь первый закон движения Ньютона — об инерции.

Исходя из таких произвольных допущений, если М — точечная масса Солнца, а с — постоянные точечные массы планет, тогда векторы гравитации от планет к Солнцу равны K′=(M×4×π2×c)/r2, K=K′, (m×4×π2×С)/r2=(M×4×π2×c)/r2. Теперь m×С=M×c, или С/M=c/m. Отношение 1/(4×π2) одинаково и для Солнца, и для планет и, по идее, для всех тел во Вселенной: назвали его гравитационная постоянная G: 4×π2×C=G×M;π2×c=G×m.

Этот всемирный вымысел стал таким трюизмом, что многие не осознают, какое могучее воображение нужно было, чтобы физические взаимодействия не только планет, но и всей Вселенной представить всем знакомым процессом падения камня, выроненного из руки! (Макс Борн: Эйнштейновская теория относительности)

Вектор гравитации

Скорость передачи гравитации Ньютон принимал бесконечной, что казалось абсурдным его современникам. В 1675 году Олаф Ремер из задержек затмений спутников Юпитера вычислил постоянную скорость света в вакууме: c=3×108км/103с. Эту скорость и приняли за предельную скорость распространения взаимодействий. Исходя из нее, если на Солнце происходит взрыв, его действие должно приходить к Земле через ≈8 минут, а ее противодействие к Солнцу через ≈16 минут. За такой промежуток времени местоположение движущейся Земли может существенно измениться.

И, как стало известно, другие виды волн — де Бройля, Шредингера, — даже в вакууме проявляют не одну, а великое множество скоростей. Как же теперь догадаться, какая из скоростей — скорость распространения гравитации? (Леон Бриллюэн: Новый взгляд на теорию относительности)

Неощутимый ни чувствами, ни датчиками физических приборов бездеятельный вектор гравитации сопоставим с реальными связями. Например, сталь выдерживает натяжение в 100 кГ/мм2. Стальную колонну диаметром 5 метров разрывает груз 2 000 000 тонн. Чтобы удержать Земной шар на околосолнечной орбите нужен миллион миллионов таких колонн. При их размещении по всей обращенной к Солнцу поверхности Земного шара промежутки между ними были бы лишь немного шире самих колонн. Суммарная мощность разрыва этих колонн равна по расчетам действию вектора гравитации Ньютона.

И вся эта гигантская мощь совершенно для нас незримо, по идее, проявляется в том, чтобы каждую секунду отклонять Земной шар от касательной на 3 мм — высоту этой строки, — превращая траекторию его точечной массы в круговую. Не странно ли все это? (Яков Перельман: Занимательная физика)

Вымысел гравитации как прототип закона

Действие вектора гравитации Ньютон выводил из своих представлений об освещенности, создаваемой точечным источником света. Но точечный свет — такая же абстракция, как луч или точечная масса.

Основной закон электростатики открыл Шарль Кулон. В опытах на крутильных весах нужны были не абсолютные, а относительные величины. Достаточно знать, во сколько раз один заряд больше другого. Зарядив металлический шарик трением о сухую ткань, он подносил к нему незаряженный: так заряды делились поровну. Если снова коснуться незаряженным шариком из того же металла, то останется четверть заряда. По рычажным отношениям проявляемой мощности зарядов и сделано открытие.

Оказалось, проявления мощности притяжения разноименных и отталкивания одноименных электрических зарядов в вакууме прямо пропорциональны произведению зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними.

Основной закон электростатики от вектора гравитации вращения планет вокруг Солнца отличает требование о соблюдении покоя электрических зарядов: при перемещениях отношения начинают искажать электромагнитные эффекты. Вымысел о действии вектора гравитации — прототип натурального закона, который фиксирует типичные электростатические свойства; при k=–1/G формулы этих законов становятся тождественными (Леон Бриллюэн: Новый взгляд на теорию относительности)