От Архимеда до гравилёта

Эффект Хатчисона

Нет машины времени, не создан гравилёт.

Заумных пруд теорий, но дело не идёт.

Антигравитация

Фантасты, наряду с машиной времени, показывают нам транспортные средства, работающие на принципе антигравитации. Такие фантасты есть не только в писательской среде, но и в стане физиков. Физики не предложили ещё инженерам реальную технологию создания машины времени или гравилёта.

Тем не менее, антигравитацию люди наблюдают очень давно. Ещё древнегреческий учёный Архимед осознал наличие антигравитации, но не до конца понял её сущность. Архимеду пришлось говорить о вытеснении воды и равенстве веса вытесненной воды весу плавающего на ней тела. Немного позднее были проведены опыты по воздухоплаванию с применением аппаратов легче воздуха (воздушные шары, дирижабли). Ситуация повторилась.

Теперь посмотрим в суть явлений.

Есть два тела. Одно из них очень большое, это Земля. Второе тело имеет скромные размеры и низкую плотность. Оба тела погружены в атмосферу. Пусть эта атмосфера и не занимает всего окружающего пространства (как упомянутые ранее облака газа и пыли в космосе), но объекты опыта полностью в неё погружены.

1)

По формуле 1) можно определить силу гравитационного притяжения, но мы наблюдаем, что в течение значительного времени, после предоставления ему свободы, воздушный шар отталкивается от Земли (а по законам сохранения и Земля от него). Для корректировки формулы закона всемирного тяготения в формулу 1) включили коэффициент γ – гравитационная проницаемость.

2)

Гравитационная проницаемость 2) зависит от плотности среды и плотности тел, погружённых в неё.

В соответствии с законом Архимеда, если масса вытесненного воздуха равна массе погруженного в него тела, то тело плавает, т. е., не испытывает воздействия сил гравитации. Если точнее, то если масса вытесненного воздуха равна массе погруженной в него системы тел, то система тел плавает, т. е., в среднем не испытывает воздействия сил гравитации.

В этом случае γ = 0, и плотность атмосферы ρа равна плотности погруженного в неё тела ρт.

Если плотность тела окажется меньше плотности окружающей среды, то на него будет действовать сила отталкивания от гравитирующего тела (Земли).

Теперь закон всемирного тяготения в системе CL может быть записан так:

3)

Поскольку в общем случае мы можем не знать характеристики большого тела, которое является основным источником гравитационного поля, можно исключить из формулы массу большого тела, включив в формулу напряжённость гравитационного поля, которая для массы выражается формулой

4)

Поскольку теперь нет расстояния до какого-либо тела, а структура поля нам не известна, то остаётся указать лишь напряжённость поля в области пробного плавающего тела. Причём, даже абстрактная материальная точка теперь получает плотность.

5)

Формула 5) показывает, что даже при наличии некоторого гравитационного поля в исследуемой области пространства, некоторые системы тел, связанные внутренней гравитацией, могут испытывать отрицательные гравитационные силы со стороны внешнего гравитационного поля.

Некоторая условно устойчивая звёздная система, находясь в облаке плазмы, газа и пыли может не испытывать притяжения к находящейся на достаточном расстоянии чёрной дыре или другой звёздной системе, и даже отталкиваться от неё. Это может происходить когда плотность относительно компактного объекта Вселенной меньше, чем плотность газо-пылевого окружения.

Современные учёные, не видя материи, окружающей разбегающиеся галактики, предлагают ввести понятие тёмной материи для объяснения разбегания галактик.

Но, если представить пространство, как свойство массивных объектов Вселенной, а всё пространство Вселенной суммой пространств этих объектов, то гравитационная проницаемость γ может отличаться от единицы и для «пустого» пространства. Пространство может обладать массовой плотностью. Это значит, что за счёт неравномерного распределения гравитационного поля по объёму вселенной, между некоторыми объектами вселенной возможно гравитационное отталкивание.

Массовая плотность пространства

Обычно, говоря о каком-либо поле, подразумевают, что это поле сил, действующих на заряды, соответствующие природе этого поля. Но гравитационное поле от разных источников (масс), расположенных симметрично относительно некоторой точки в пространстве, может пронизывать эту точку таким образом, что все гравитационные силы, действующие на пробное тело, находящееся в этой точке, компенсируют друг друга. Несмотря на отсутствие действующих сил, нельзя говорить об отсутствии гравитационного поля в этой точке.

Проведём мысленный эксперимент. Расположим две очень прочных планеты размером и весом с нашу Землю на расстоянии несколько метров друг от друга. Чтобы они не упали друг на друга, закрутим их вокруг общего цента масс, который находится между планетами, с такой угловой скоростью, чтобы образовалась устойчивая система из двух вращающихся вокруг центра масс массивных тел.

В центре масс гравитационные силы не будут действовать на пробное тело, помещённое в эту точку.

Напряжённость поля , создаваемого каждой планетой можно определить по известной уже формуле.

6)

В точке центра масс эти напряжённости направлены в противоположных направлениях.

Для того, чтобы определить массовую плотность пространства в точке, необходимо знать плотность энергии в этой точке. Тогда по закону эквивалентности массы и энергии можно вычислить и массовую плотность.

Учёные говорят, что плотность энергии гравитационного поля равна нулю или… бесконечности. Это, как обычно, зависит от точки зрения и некоторых начальных условий.

Для того, чтобы решение могло быть, необходимо принять, что Вселенная не бесконечна, и имеет определённую массу Mв и радиус Rв. В интернете можно найти предполагаемые значения этих величин, но они очень приблизительны.

Для небольшой области в гравитационном поле напряжённостью g можно определить её энергию Eобл, если будем знать её массу Mобл

Eобласти=масса области *g *Rв

Масса области может быть определена из средней плотности Вселенной и её объёма.

По энергии гравитационного поля области можно определить массу этого поля по эквивалентности массы и энергии. В результате получим формулу

7)

Для наших двух сближенных планет

8)

По приблизительным оценкам масса Вселенной ~ 5*1053 метров, а её радиус ~5*1026 м

Отношение массы Вселенной к квадрату её радиуса равно двум. Возможна, конечно, ошибка на несколько порядков, но в любом случае массовая плотность пространства (гравитационного поля) между тесно расположенными планетами размером с Землю составляет менее чем 10-10 кг/м3 .

Плотность атмосферы земли на высоте 80 км 2*10-5 кг/м3 . Только после высоты в 20000 км плотность атмосферы приближается к определённой нами плотности пространства между сблизившимися планетами.

Как видим, даже при очень тесном сближении двух планет равных нашей Земле, между ними плотность гравитационной энергии так мала, что обнаружить достоверно наличие этой плотности проблематично.

Только на очень больших космических расстояниях, когда плотность материи на участке пространства очень мала, наличие некоторой плотности энергии гравитационного поля может оказать влияние на величину и знак гравитационного взаимодействия. Возможно, что именно этим объясняются эффекты, к объяснению которых привлекают тёмную материю.

Как сделать гравилёт?

Какими бы высокими технологиями мы не обладали, но в рамках современных физических знаний, конструкторам можно порекомендовать только один выход – необходимо, чтобы плотность этой конструкции была меньше плотности пространства. Аппарат вместе с экипажем должен быть легче пространства.

(Visited 17 times, 1 visits today)

Комментарии 1

  • Строго говоря, пространство наполнено не только гравитационным полем. Электромагнитные поля, которые могут быть описаны квантами с энергией, а значит и массой также наполняют пространство. Но электромагнитные поля – наполнитель пространства, в отличие от гравитации, которая и есть пространство. Электромагнитные поля – свойство электрических зарядов. В отличие от массы, электрические заряды могут иметь знак, а заряды с одинаковым знаком отталкиваются. Это приводит к тому, что электромагнитные явления существуют как бы внутри гравитационных явлений, занимают локальные области внутри глобальной гравитации. Это похоже на высшие гармоники Вселенной, где основной тон – гравитация, затем электромагнитные и электрослабые взаимодействия, затем сильные взаимодействия. И так, может быть, до некоторого предела, когда для следующей гармоники не останется достаточной энергии, чтобы эта гармоника могла быть обнаружена.
    «Пустое» пространство, как показано в статье, обладает массой и энергией. Соответственно, и в этом «пустом» пространстве существуют высшие гармоники. Достаточно убедительно это показывают эксперименты по демонстрации эффекта Казимира (Генрих Казимир, 10909 — 2000).

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *