В.М. Антонов

3.2. Гипотеза о природе гравитации

 

 

Аннотация

 

 

В работе кратко рассматриваются некоторые из существующих гипотез о природе гравитации, созданных за триста предшествующих лет. Особое внимание уделено гипотезе Лесажа (1782г.) и её критике многими учёными XIX  и  XX  веков.

Высказывается гипотеза происхождения сил гравитации, заключающаяся в следующем:

1.                          В пространстве хаотично движутся с некоторым распределением по скоростям движения и вращения нейтральные частицы (гравитоны);

2.                          Энергия поступательного движения гравитона при столкновении с элементарной частицей переходит в энергию её внутреннего движения;

3.                          Избыточная энергия внутреннего движения частицы при её последующих столкновениях с гравитонами возвращается гравитонам.

Пункты 2, 3 высказанной идеи снимают два затруднения гипотезы Лесажа:

1)      Энергия гравитационного газа не изменяется;

2)      Температура тел не может измениться под действием бомбардировки гравитонами.

 

--   Оглавление  --

 

    Обзор гипотез о природе тяготения мы начнем с ги­потезы Лесажа [1].

В основе гипотезы Лесажа лежит предположение о существовании в природе хаотично движущихся с большими  скоростями частиц, которые очень редко сталкиваются между  собой, легко проходят через тела, изредка поглощаясь ими,  или теряя часть энергии при столкновениях с частицей тела.

В дальнейшем такие частицы мы будем называть гравитонами, независимо от терминологии, принятой в оригинальных работах.

Из гипотезы Лесажа вытекал закон тяготения в формулировке Ньютона.  Неупругость столкновений гравитонов должна была приводить к ослаблению тяготения со временем. Лесаж считал, что такое уменьшение остается незамеченным по причине его малости. По поводу сопротивления движущимся телам со стороны гравитонов Лесаж отмечал, что оно будет тем меньше, чем больше скорость гравитонов.

Гипотезу Лесажа забыли и вспомнили только через 100 лет.

Первым с гипотезой, по существу повторяющей гипотезу Лесажа, выступил Лерэ [2]. В отличие от Лесажа, он считал, что гравитоны после передачи энергии телам (за счет этого тела изучают тепло и свет) постепенно восстанавливают свои прежние скорости и ослабления тяготения со временем не происходит. О механизме и источнике восстановления энергии гравитонами Лерэ умалчивает.

В 1872 г. к гипотезе Лесажа обратился Г. Шрамм [3,4], считавший, что гравитоны являются шарообразными и абсолютно упругими. Механизм тяготения по Шрамму возникает в результате экранизации телами друг друга от ударов гравитонов.

Однако Ваши [11] показал, что при упругих соударениях отражаемые от частиц тела гравитоны должны скомпенсировать действие внешних гравитонов и, следовательно, силы тяготения возникнуть не могут.

В.Томсон [5] показал, что неупругие столкновения гравитонов с частицами тел приведут к быстрому повышению температуры тел. Томсон попытался устранить трудности, возникающие при объяснении тяготения упругими соударениями, предположив, что гравитоны вращаются. При столкновениях с частицами тел энергия поступательного движения гравитонов переходит в энергию вращения, которая в дальнейшем в результате их взаимных столкновений переходит в энергию поступательного движения.

Аналогичную гипотезу выдвинул Секки  [12]. В отличие от гипотезы Томсона у Секки поступательная энергия гравитонов временно превращалась во вращательную энергию атомов.

Максвелл [13], рассматривая гипотезу Томсона, указывал, что она не устраняет нагревания тел при бомбардировке их гравитонами. Кроме того, Максвелл подчеркивал, что из всех гипотез подобного типа должно следовать, что скорость гравитонов превышает скорость света, иначе движение небесных тел должно заметно тормозиться сопротивлением мировой среды.

Изенкраге [6] предположил, что при соударениях гравитонов с частицами тела часть энергии теряется бесследно. При этом средняя энергия гравитонов вблизи тела будет меньше, чем вдали от него, что приводит к возникновению давления в направлении тела. Изенкраге считал,  что закон сохранения энергии в микромире не выполняется.

Резанек [7] и Престон [8] предположили,  что скорости гравитонов распределены по закону Максвелла. Рассуждения Престона приводили к выводу,  что для возникновения тяготения длина свободного пробега гравитонов должна быть сравнима с расстоянием между планетами.

Яролимек дополнил Престона, предположив, что длины путей свободного пробега могут иметь различное значение.  Для тяготения двух тел значение имеют только те гравитоны, длина свободного пробега которых равна или больше расстояния между телами. Отсюда он получил зависимость сил от расстояния.

Дж. Томсон [14] указал, что энергия гравитонов при соударениях с частицами может превращаться не в теплоту, а в сильно проникающее излучение. Сами гравитоны Дж. Томпсон предложил заменить электромагнитными волнами,  которые после взаимодействия с частицами тела превращаются в сильно проникающее излучение. Этим достигался эффект притяжения тел, устранялось их разогревание и торможение при движении в мировой среде. Гипотезу Дж. Томсона пытался развить Г.А. Лорентц [15].

После создания специальной теории относительности Пуанкаре [15] отметил, что гипотезу Лесажа трудно согласовать с принципом относительности и следствиями специальной теории относительности.

Заканчивая обсуждение попыток понять природу сил тяготения, отметим следующее.

Попытка с использованием неупругого удара с соблюдением закона сохранения энергии (Лесаж, Лерэ) и с нарушением его (Изенкраге) представляется бесперспективной, так как приводит к ослаблению тяготения со временем при отсутствии какого-либо противоположного процесса.

Теория, предполагающая использовать электромагнитные явления для объяснения притяжения (Дж. Томпсон, Г.А. Лорентц) находится в зачаточном состоянии и кажется довольно искусственной.

Идея Секки (энергия поступательного движения гравитона временно превращается в энергию атомов) наиболее привлекательна. Однако если полученный запас энергии в результате взаимных столкновений атомов превращается в энергию их поступательного движения, то тела должны нагреваться так же быстро, как и при неупругих соударениях. Если же избыточную энергию атомы передают другим гравитонам, то нагревания тел не будет. Но возникает ли при этом сила притяжения?

Для абсолютно упругих соударений как показал Ваши [11] тяготение не возникает.

Мы изменим несколько идею Секки. Пусть энергия поступательного движения гравитона при столкновении с частицей превращается не в энергию вращения, а в энергию её внутреннего движения. И пусть также избыточная энергия внутреннего движения частиц затем вновь возвращается к гравитонам при следующих столкновениях с гравитонами. И пусть при этом каждое соударение является абсолютно упругим не по отношение к частице в целом, а только по отношению к частям, её составляющим. По отношению к частице соударения становятся абсолютно упругими только в среднем. Следовательно, эта идея не исчерпана еще до конца и мы попробуем ее развить. При этом снимаются два затруднения гипотезы Лесажа:

1) энергия гравитонного газа не изменяется и, следовательно, силы тяготения не будут изменяться по причине гравитационного взаимодействия тел;

2) температура тел не может измениться под действием бомбардировки гравитонами.

 

Литература

1.                  Lesage G.L., Lucrece Newtonian, Nouv//Memoires de l′Academie Rouale des Science, – Berlin, 1782.

2.                  Leray, Compt. Pend., 69, 615, 1869.

3.                  Schramm H. Die allgemeine Bewegung der Materie als Grundursache der Erscheinungen, Wien, 1872.

4.                  Schramm H. Ansiehungskraft als Wirkung der Bewegung, Craz, 1872.

5.                  Tompson W. Proc, Roy. Soc. Edinbourgh, A, 7, 577, 1872.

6.                  Изенкраге. Научное обозрение, №5, 1984.

7.                  Rysänek A. Rep. d. Phys., 24, 90, 1887.

8.                  Preston T. Philos. Mag., 4, 200, 364, 1877; 15, 391, 1881.

9.                  Jarolimek, Sitzungber. Wien. Acad., 87, 2, 795, 1883.

10.              Dukke R.H., Sci., Am., 205, 84, 1961.

11.              Vashy N. J. Phys. (2), 5, 165, 1886.

12.              Секки А., Единство физических сил. С.-П., 1880.

13.              Maxwell J. C., Atom. Encycl. Brit., 9 odition, vol. 3, 46, 1875.

14.              Томсон Дж. Дж., Электричество и материя, М.-Л., 1928.

15.              Lorentz H. A., Koninklijke Akad. Von Wetenschappen te Amsterdam, 2,559, 1900.

16.              Poinkare H., Bull. Astronomique, Paris, 17, N2, 121, N3, 181, 1953.