В.М. Антонов

3.7. О свойствах сил гравитации, вытекающих из их природы

 

 

Аннотация

 

 

Показывается, что из природы сил гравитации вытекают следующие ранее неизвестные их свойства:

1)      Конечность радиуса действия сил гравитации;

2)      Неподверженность гравитации тел, масса которых не превосходит массы гравитона;

3)      Уменьшение постоянной тяготения для тел, масса которых не много превосходит массу гравитона;

4)      Зависимость постоянной тяготения от массы и плотности тела;

5)      Зависимость постоянной тяготения от направления и величины скорости тела.

         Существуют и другие свойства гравитационных сил, рассмотрение которых будет выполнено позже.

 

--   Оглавление  --

 

Выражение для силы F, действующей на тело, имеющее начальную скорость u0, и массу m, со стороны гравитонного газа, в котором с одного направления идут гравитоны с деформированным распределением скоростей, полученное ранее, имеет вид

F=k1m (1-k2u0cosa),                                                                                    (1)

где k1,k2 – положительные постоянные,

m, u0 – масса и скорость тела,

a - угол между направлением скорости u0 и направлением, с которого приходят гравитоны с деформированным распределением скоростей.

Выражение (1)  характеризует способность тела воспринимать силу от поля, созданного другим телом.

Одним из свойств силы тяготения, вытекающем из развиваемой теории, является экранирование телами поля тяготения других тел. Как показал Рассел [1] при разборе опытов Майорана по экранизации тяготения, коэффициент экранизации К должен быть меньше 10-15  на грамм вещества экрана, так как в противном случае эффекты экранизации заметно проявили бы себя в лунных и солнечных приливах. Если эффект экранизации меньше 10-15, то величина экранизации от планет не должна быть больше10-7, а от звезд  - 10-4.

Физический смысл экранизации, как будет показано ниже, состоит в рассеянии гравитонов, уже имеющих деформированное распределение скоростей при их столкновениях с веществом экрана. Отсюда следует, что вероятность столкновения гравитонов с элементарной частицей при их прохождении тела планеты и звезды имеет порядок не больший, чем 10-7 и  10-4 соответственно.

Тела, для которых вероятность столкновения гравитона с одной элементарной частицей, составляющей тело, много меньше единицы, будем называть телами малой массы и (или) плотности.

Вероятность столкновения гравитонов с элементарной частицей при прохождении гравитоном тела планеты имеет порядок  К≤ 10-7  и  при прохождении тела звезды К≤10-4. Следовательно, планеты и звезды являются телами малой массы: повторные столкновения гравитона с частицами того же тела в первом приближении можно не учитывать.

Пусть два тела А и В с массами mA и mB находятся на расстоянии  r друг от друга.

Тело В создает вокруг себя поле гравитонов с деформированным распределением скоростей. Общее число таких гравитонов, «порождаемых» телом В за единицу времени пропорционально его массе mB. Их число в единице объема в первом приближении обратно пропорционально квадрату расстояния до тела В. Такая закономерность очевидна, так как «порождаемые» гравитоны, не задерживаясь, уходят от тела В по всем направлениям равномерно.

Поскольку для тел малой массы вероятность взаимодействия с гравитоном пропорциональна массе тела, закон взаимодействия должен иметь вид

.

что совпадает с выражением для силы тяготения.

Вполне очевидно, что направление сил должно совпадать с направлением прямой, соединяющей центры масс тел. Учитывая, что силы безразличны к знаку заряда элементарных частиц, следует заключить, что обнаруженные силы являются силами тяготения.

Таким образом, из развиваемой теории закон гравитационного взаимодействия Ньютона получается как первое приближение к некоторому более общему закону.

Кроме известных свойств, упомянутых выше, силы тяготения обладают ещё некоторыми свойствами,   вытекающими из их природы. Гравитоны, претерпевшие соударения с частицами тела, не смогут бесконечно долго сохранять полученную новую скорость. В свободном пространстве (свободном от наблюдаемой материи, но заполненном не наблюдаемой материей) гравитоны в результате столкновений с другими гравитонами будут рассеяны в стороны от начального направления движения и в конечном итоге приобретут распределение скоростей, соответствующее закону Максвелла.

Методами кинетической теории газов можно показать, что закон взаимодействия тел примет вид

 

                                                                                        (2)

где h – средняя длина свободного пробега гравитона.

В работе [2] показывается, что закон (2) при  h=1021 см объясняет существование у галактик хвостов, перемычек и спиралей.

Из закона (2) следует свойство:

1)         силы тяготения обладают конечным радиусом действия, порядок величины которого равен порядку величины средней длины свободного пробега гравитонов. 

Требование постулата о том, что масса гравитона много меньше массы частиц, составляющих элементарные частицы, не является строго обязательным. Оно было введено для упрощения доказательства возникновения деформации распределения гравитонов по скоростям при их столкновениях с элементарными частицами.

При выводе формулы (1) на отношение масс гравитона и частицы никаких ограничений не накладывалось. Поэтому мы можем рассматривать действие сил тяготения на частицы с любой по величине массой.

Вокруг материального тела движутся гравитоны. Возникает вопрос, будут ли гравитоны или частицы с еще меньшей массой притягиваться телом?

Из формулы скорости при абсолютно упругом ударе следует, что при равенстве масс (двух тел) в результате столкновения они обмениваются скоростями

 

u21=V22  и   u22=V21

 

при прямом ударе или составляющими скоростей на направление линии удара при косом ударе. Сами же скорости очень велики, не ограничиваемые пределами скорости света.

Это значит, что гравитоны и другие частицы с массой, равной или меньшей массы гравитона, не смогут притягиваться телом и скапливаться в нем в результате действия сил тяготения.

Следовательно, имеет место свойство

2)         для тел с массой равной или меньшей массы гравитона коэффициент тяготения равен нулю.

Рассмотрим действие сил гравитации на частицы, масса которых не много больше массы гравитона.

Из формулы (4б) §3.5 следует

          (3)

 

Для частиц с массой много большей массы гравитона, величина а близка к единице, так как

 

.

 

Следовательно, для таких частиц в формуле (3) второе слагаемое близко к нулю, т.е. они практически не тормозятся при движении в гравитонном газе.

Для частиц с массой не много большей массы гравитона величина а близка к нулю. Следовательно, такие частицы сильно тормозятся при движении в гравитонном газе (второе слагаемое в квадратных скобках приблизительно равно u0).

Это значит, что такие частицы, достигнув притягивающего тела, будут обладать малой кинетической энергией. Такой же результат получился бы, если на частицы с массой не много больше массы гравитона действовало бы ослабленная сила тяготения, т.е. коэффициент тяготения имел бы меньшее значение, чем для других частиц.

Для общности терминологии мы именно так и будем считать.

Следовательно, имеет место свойство

3)         для частиц, масса которых не много больше массы гравитона, коэффициент тяготения имеет меньшее значение.

Существование частиц, масса которых не много больше массы гравитонов, можно предполагать. В частности [3] предполагают, что нейтрино обладают очень малой ненулевой массой покоя.

Если масса нейтрино такова, что коэффициент гравитации для них имеет меньшее значение, чем для других элементарных частиц, то в процессе сжатия протогалактического облака нейтрино будут иметь меньшие скорости движения к центру облака, чем скорость частиц газа. Следовательно, после образования галактики основная доля нейтрино будет окружать галактику, занимая значительно больший объем, чем объем видимой галактики.

Возможно, этим частично объясняется существование скрытых масс галактик [3,4,5]. Озерной Л.М. [6] показал, что скрытая масса галактик находится не в ядрах галактик, а в пространстве, окружающем галактику.

Поскольку силы тяготения создаются совокупностью гравитонов, обладающих различными скоростями, то можно говорить лишь о скорости, с которой распространяется основное свойство распределения гравитонов, приводящее к возникновению сил притяжения. Таким свойством является смещенность наиболее вероятной скорости. Следовательно, за скорость распространения гравитации нужно принять наиболее вероятную скорость движения гравитонов.

Выяснение других свойств гравитации отложим на будущее.

 

 

Литература

1. Russel,”Astrophus I.”,54,December,334,1921.

2. Колпаков В.П., Терлецкий Я.П. Структурные особенности галактик как следствие экранирования ньютоновского гравитационного потенциала. В сб. «Тезисы докладов третьей Советской гравитационной конференции, 1972». Ереван, 1972, стр. 316

3. Cowsic Meelelland I., Gravity of neutrinos of nonzero mass  in astrophysics  ”, Astrophus J.”, 180, Part I, 7, 1973.

4. Эйнасто Я., Саар Э., Каосик А., Траат П. Динамическое свидетельство наличия скрытых масс в галактиках. «Астрон. Циркуляр», 18 февраля,  №811, стр. 3, 1974.

5. Field George B., Saslaw William C., Groups of galaxies:  hidden mass or quisk disitegration, ”Astrophus J.”, 170, Part I, 199, 1971.

6. Озерной Л.М.  Где содержится «скрытая» масса? «Астрон. Журнал», 51, 108, 1974.