Гравимагнитные процессы

ВВЕДЕНИЕ.

Принцип относительности в современной формулировке - это обобщение принципа относительности Галилея, дополненное требованием инвариантности уравнений, описывающих физические закономерности относительно преобразований Лоренца. Такой инвариантностью обладают, например, уравнения Максвелла. Классические уравнения гравитации, уравнения, описывающие упругие деформации в сплошных движущихся средах, не инвариантны.

В законченной формулировке принцип относительности приведён в работах Эйнштейна [2] и Пуанкаре [3]. Стало ясно, что уравнения гравитации необходимо как-то изменить или дополнить. Общая теория относительности Эйнштейна решает эту задачу методами неевклидовой геометрии путём широких обобщений принципа относительности, основанных на предположении об идентичности инертной и гравитационной масс. Стройность теории, чрезвычайная привлекательность её новых идей и грандиозность следствий, особенно в области космогонии - всё способствовало быстрому и повсеместному признанию теории и явилось, по-видимому, косвенной причиной того, что иной, более простой способ обобщения теории гравитации Ньютона, намеченный ещё в работе [3], не получил дальнейшего развития.

Проблема обобщения теории гравитации в духе работы [3], как мы полагаем, не утратила своей актуальности. Как будет показано ниже, обобщение в рамках специальной теории относительности не использует предположения об идентичности инертной и гравитационной масс, не требует разработки особого математического аппарата - здесь вполне достаточно аппарата теории электромагнетизма и специальной теории относительности.

НЕОБХОДИМОСТЬ ВВЕДЕНИЯ СИЛ, АНАЛОГИЧНЫХ ЛОРЕНЦЕВЫМ, ДЛЯ ОПИСАНИЯ ГРАВИТАЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.

Необходимость обобщения теории гравитации путём введения векторного потенциала дополнительно к скалярному показана в [3]. Приводимое ниже рассуждение, как мы полагаем, не только иллюстрирует указанную необходимость, но позволяет осуществить такое обобщение теории гравитации наиболее простым способом.

Для неподвижного наблюдателя очевидно, что частицы будут пребывать в состоянии безразличного равновесия, так как кулоновские силы отталкивания при условии (I) точно уравновешиваются ньютоновскими силами притяжения.

Между движущимися зарядами, как известно из электродинамики, наряду с кулоновскими существуют лоренцевы силы взаимодействия. Поэтому для наблюдателя в инерциальной системе координат, относительно которой центр масс частиц движется с постоянной скоростью, состояние равновесие, казалось бы, нарушится. В частности, если скорость ортогональна линии, соединяющей центры частиц, наличие лоренцевых сил приведёт к нарушению баланса сил отталкивания и притяжения и частицы начнут сближаться. В общем случае сближение частиц будет сопровождаться некоторым сложным колебательным движением, характер которого зависит от величины и направления скорости. Так как состояние безразличного равновесия, в котором пребывают частицы, не должно зависеть от того, в которой из инерциальных систем отсчёта находится наблюдатель, следует предположить, что наряду с лоренцевыми существуют аналогичные силы гравитационного происхождения, которые при переходе от одной инерциальной системы к другой преобразуются по тому же закону, что и лоренцевы силы, и при условии (I) точно уравновешивают лоренцевы силы в любой из инерциальных систем координат.

К аналогичному заключению приводит рассмотрение системы из двух зарядов, соединённых упругим стержнем, который будет растянут, если заряды имеют одинаковый знак, и сжат, если знаки зарядов различны: в растянутом стержне неизбежно возникают силы, момент которых стремится повернуть стержень параллельно вектору скорости, а в сжатом - ортогонально. При этом величина и направление моментов сил, возникающих в деформированном стержне таковы, что их сумма с моментом лоренцевых сил, действующих на заряды, равна нулю.

Таким образом, независимо от природы сил: будь то силы электрические, гравитационные или силы молекулярных взаимодействий - закон преобразования этих сил при переходе от одной инерциальной системы к другой должен быть одинаков. В противном случае, как это следует из приведённых примеров, баланс сил разной природы, имеющий место в одной из инерциальных систем, будет, вообще-то говоря, нарушен в других инерциальных системах.

Итак, необходимость введения гравитационных сил, аналогичных лоренцевым, показана। Ясно также и то, как это сделать: нужно лишь записать выражения для лоренцевых сил и заменить

Удобнее, однако, такую замену провести не в выражениях для сил, а в выражениях для функции Лагранжа.






































О ВОЗМОЖНОСТИ СТАЦИОНАРНОЙ МОДЕЛИ ВСЕЛЕННОЙ, БЕЗГРАНИЧНОЙ В ПРОСТРАНСТВЕ И ВРЕМЕНИ.

Зависимость инертной массы тела от величины его гравитационной массы позволяет согласовать факты астрофизических наблюдений с теоремой вириала и объяснить существование квазистационарных звёздных скоплений без предположения о "скрытых" массах. Возможность существования тел с весьма малой или даже отрицательной инертной массой согласуется с фактом "разбегания" галактик и существованием особых объектов - нейтронных звёзд и квазаров. Вывод о том, что увеличение плотности звезды при заданном её объёме или увеличение объёма при заданной плотности необходимо приводит к взрыву звезды, не противоречит наблюдениям. Неравенства (23), (24) не отрицают возможности образования коллапсаров или "чёрных дыр". Из этих неравенств следует лишь, что бесконечное накопление гравитационных масс в "чёрных дырах" невозможно, а, следовательно, и само существование таких объектов ограничено во времени.

Итак, мы полагаем, что время порядка от десять в десятой степени лет до десять в двенадцатой степени лет является периодом существования звезды. Совсем не обязательно, чтобы эволюция всех или большей части видимых звёзд протекала синхронно. Вспышки сверхновых (в нашей интерпретации - взрыв звезды, масса которой превышает критическую, и образование центров конденсации для новых звёзд), как следует из наблюдений, происходят ежегодно. Поэтому нет оснований считать наше время особенным, а время десять в двенадцатой степени лет временем существования всей Вселенной в целом. Естественнее допустить (и наблюдения этому не противоречат), что процессы конденсации вещества: образование звёзд и галактик из протогалактической среды, образование стационарных скоплений - всё это происходит одновременно с процессами обратного характера: разбегание галактик, отделение звёзд и их скоплений от спиральных галактик, взрывы звёзд. Причём, эти процессы происходили неопределённо долго до нашего времени и будут иметь место в неопределённо долгом будущем. В разбегании галактик явно проявляется тенденция к выравниванию средней плотности масс во Вселенной. Обратная тенденция - это образование звёзд, галактик и их скоплений. Если из этих тенденций превалирует первая, то это может означать лишь, что в метагалактике - в той части Вселенной, которую мы наблюдаем - временно имеется некоторый избыток масс. Но в целом Вселенная однородна, изотропна и, конечно, безгранична.

Теория гравитации, элементы которой изложены в данной работе, предполагает, что сумма гравитационных масс во вселенной постоянна: гравитационная масса не может превращаться в излучение или возникать из излучения. Такие превращения возможны лишь с инертной массой, которая согласно (I I) определяет энергию покоя тела. Поэтому образование мира из "ничего" - путём расширения из точки за счёт превращения энергии излучения в гравитационные массы мы считаем невозможным. При этом не исключено, что суммарная инертная масса Вселенной равна нулю и в целом Вселенная стационарна - и это ещё один аргумент в пользу существования объектов с отрицательной инертной массой.




Литература.
________________________________

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики т.1
М, Наука, 1979, 543 стр.

2. Принцип относительности. Сборник работ по специальной теории относительности.
М. Атомиздат, 1973, стр. 97-117

3. Принцип относительности. Сборник работ по специальной теории относительности.
М. Атомиздат, 1973, стр. 118-161

4. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля.
М, Наука, 1967, 458 стр.

5. Космология. Теория и наблюдения. Сборник работ под редакцией Зельдовича Я.Б., Новикова И.Д.
М, Мир, 1978, 465 стр.

6. Огородников К.Ф. Динамика звёздных систем.
М.: Физматгиз, 1958, стр. 317-323

7. На переднем крае астрофизики. Сборник работ под редакцией Эверетта Ю.
М, : Мир, 1979, 575 стр.

8. Озерной Л.М. Происхождение и жизнь галактик
М. : Знание, 1978, 63 стр.

9. Гинзбург В.Л. О физике и астрофизике.
М. : Наука, 1980, 150 стр.