Вопрос о том, почему яблоко падает на землю, всегда озадачивал физиков. Для описания этого явления Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения. Позднее Эйнштейн разработал более общую теорию тяготения, которая получила название – Общая теория относительности.
Теория Ньютона позволяет описывать гравитационные взаимодействия, но не раскрывает их природы. Теория Эйнштейна приоткрывает тайну природы гравитационных взаимодействий.
«В этой теории постулируется, что гравитационные и инерциальные силы имеют одну и ту же природу. Отсюда следует, что гравитационные эффекты обусловлены не силовым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространстве-времени, а деформацией самого́ пространства-времени, которая связана, в частности, с присутствием массы-энергии.»
https://ru.wikipedia.org/wiki/Общая_теория_относительности
Общая теория относительности устанавливает связь между искривлением пространства и массой тела. Но остаётся открытым вопрос о том, что чем порождается? Согласно общепринятой точке зрения считается, что массивное тело искривляет пространство. В публикации «Часть 2.3. Что такое Материя?» я предлагаю рассмотреть другую точку зрения. Пространство способно искривляться, формировать некое искривление, что воспринимается как материальный объект, который характеризуется такими параметрами искривленного пространства, как энергия или масса. При этом само пространство рассматривается как реальная физическая среда, обладающая определенной упругостью.
С этой точки зрения предлагаю рассмотреть явление гравитации и инерции.
Рассмотрим искривление пространства, соответствующее покоящемуся телу массой m, изображенное на рисунке 1. В физике это искривление пространства принято называть гравитационным полем массивного тела.
Рассмотрим на рисунке 2, как выглядит гравитационное поле двух тел с массами m и M.
Очень часто в качестве наглядной модели предлагают рассмотреть упругую поверхность, которую деформируют внешней силой. Я обращаю внимание на то, что это является именно физической моделью, а не визуальной аналогией. Эта модель отличается от реальной картины только меньшей размерностью.
Представим, что на этой упругой поверхности сформировали два искривления. Для этого взяли два вертикальных стержня, поместили на поверхность и приложили к ним фиксированное вертикальное усилие. Останутся ли эти стержни неподвижными? Нет. Если считать, что деформируемая поверхность гладкая и трение между поверхностью и стержнями отсутствует, то стержни будут смещаться друг к другу. Это обусловлено тем, что в точке соприкосновения стержня с поверхностью возникает горизонтальная составляющая силы упругости, действующая на стержень и направленная к другому центру искривления. Эта сила возрастает с увеличением величины искривления и уменьшением расстояния между центрами искривлений. Эта сила воспринимается как сила притяжения.
Таким образом, причиной гравитационного притяжения является сила упругости пространства, возникающая при искривлении пространства.
Невозможно оставить без внимания вопрос – существует ли антигравитация?
Антигравитация представляет собой противоположное искривление пространства. То есть, гравитация и антигравитация - это соответствующее растяжение или сжатие пространства. Используя предложенную модель, изобразим этот случай на рисунке 3.
Как видно из рисунка, на стержни действуют силы в горизонтальном направлении, приложенные к стержням и направленные друг от друга. Это воспринимается как антигравитация. Вопрос в том, может ли пространство так деформироваться? Антигравитация возможна только в том случае, если пространство обладает свойством как сжатия, так и растяжения. Вернёмся к этому вопросу позднее при рассмотрении природы электрических зарядов.
С вопросом гравитации тесно связан вопрос инерции. Рассмотрим, как в предложенной модели объясняется принцип инерции.
"Ине́рция (от лат. inertia — покой, бездеятельность, постоянство, неизменность) — свойство тела оставаться в некоторых системах отсчёта в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения в отсутствие внешних воздействий, а также препятствовать изменению своей скорости (как по модулю, так и по направлению) при наличии внешних сил за счёт своей инертной массы."
https://ru.wikipedia.org/wiki/Инерция
Для покоящегося тела эквипотенциальные линии гравитационного поля выглядят как концентрические окружности, изображенные на рисунке 4.
Ничего не должно измениться для случая равномерного прямолинейного движения. Однако картина существенно изменяется, когда к телу приложена внешняя сила. Дело в том, что для движущегося тела деформация пространства распространяется со скоростью света. Поэтому эквипотенциальные линии гравитационного поля неравномерно смещаются в направлении действия силы. Эквипотенциальные линии поля приобретают вид, изображенный на рисунке 5.
При низких скоростях движения это смещение очень мало, но именно оно вызывает силу упругости со стороны пространства, препятствующую изменениям движения. Гравитационное поле стремится сохранить свою сферическую симметрию. После прекращения действия внешней силы форма линий гравитационного поля восстанавливает симметричное расположение. Это восстановление происходит со скоростью света. У движущегося тела форма гравитационного поля сферически симметрична, как и у покоящегося тела. Если к движущемуся телу вновь приложить внешнюю силу, то она вновь вызовет смещение эквипотенциальных линий. Это приведёт к тому, что вновь возникнут силы упругости пространства, препятствующие изменению параметров движения.
Таким образом, причиной инерции при движении тел является сила упругости пространства, возникающая при деформации пространства и связанная с конечной скоростью распространения деформации пространства.
В приближении малых скоростей гравитационная масса полностью эквивалентна инертной массе. Гравитационное притяжение и инерция тела при движении имеют одну природу и определяются упругостью пространства.
Безусловно, в случае релятивистских скоростей форма гравитационного поля будет несколько сложнее. Это приведёт к некоторым особенностям рассмотрения явлений гравитации и инерции. Этот вопрос будет рассмотрен в следующих публикациях.
