С силами инерции мы сталкиваемся постоянно - это такая же фундаментальная сила, действующая в нашей Вселенной, как и сила гравитации. И столь же загадочная. И вот парадокс! Физики до сих пор не могут сказать нам ничего внятного о природе и происхождении этой загадочной силы.
Силе гравитации в этом смысле повезло больше: уже Ньютон смог понять, откуда берется эта сила и чему она равна численно. Позднее Эйнштейн в своей ОТО сделал это еще лучше - лучше не только потому, что ОТО описывает гравитационное поле и силы гравитации точнее, но еще и потому, что ОТО дает нам более глубокое понимание природы гравитационных сил.
Движение по инерции в искривленном пространстве-времени
Однако про силы инерции Эйнштейн также ничего внятного нам не сказал. Он лишь постулировал, что гравитационная масса эквивалентна инертной массе, и что, следовательно, силы гравитации каким-то образом родственны силам инерции. Так, когда вы стоите на поверхности Земли, на вас действует сила гравитации (сила тяжести), которая тянет вас вниз, к Земле, придавая вам ускорение g. А если бы вы где-то в космосе, далеко от Земли и от Солнца, летели в ракете, и ракета в какой-то момент ускорилась с ускорением g, то вас прижало бы в кресло силой инерции. И Эйнштейн понял, что сила гравитации действует в точности так же, как сила инерции.
Поэтому можно сказать, что когда вы стоите на поверхности Земли, Земля движется вверх с ускорением g, прижимая вас к поверхности Земли - подобно тому, как вас прижимает к полу лифта, когда лифт движется с ускорением вверх. Но ведь поверхность Земли никуда не поднимается? Не поднимается, но зато Земля создает вокруг себя область искривленного пространства-времени, и это равносильно появлению дополнительной силы с соответствующим ускорением. Хотя это можно представить и так, что поверхность Земли все же поднимается, но сразу "во все стороны" - то есть что Земля вся, целиком, всем своим шариком в 3D-пространстве, движется в дополнительном измерении.
То есть, согласно ОТО, тело, летящее в ходе свободного полета вниз к Земле, движется по инерции. Но поскольку пространство-время вблизи Земли искривлено, то тело движется уже не равномерно, а с ускорением g. Но вот что такое "сила инерции" и "движение по инерции" - об этом Эйнштейн нам ничего не сказал. Он этого понять не смог, как не смог этого понять и Ньютон.
Инерционная энергетическая яма
Моя модель 5D-Вселенной дает на этот вопрос о природе сил инерции очень простой и ясный ответ.
В самом деле, ранее мы видели, что ВСЯ энергия частицы, вещества или какого-то массивного тела (планеты или звезды) - это энергия колебаний гравитационного поля в S-измерении (энергия S-колебаний). Эта энергия просто преобразована в другие виды энергии - в энергию самой частицы или тела. Прежде всего - в массу. Но не только: скажем, тепловая энергия (энергия колебаний и движений молекул) - это также часть полной энергии вещества или тела.
И поскольку частицы, вещество или тело изъяли часть энергии S-колебаний "на себя любимых", в силу закона сохранения энергии амплитуда и частота S-колебаний гравитационного поля в области 3D-пространства вокруг частицы или тела уменьшается - то есть в данной области 3D-пространства в S-измерении образуется нечто вроде энергетической ямы.
И теперь частица или тело оказываются тесно связанными с областью окружающего их 3D-пространства, по сути составляя с ней одну единую физическую систему. Они теперь связаны с окружающей их областью 3D-пространства энергетически - ведь именно из энергии S-колебаний в этой области 3D-пространства частица или тело продолжают непрерывно "пожирать" энергию для своего дальнейшего существования, подпитываясь этой энергией, словно бы от "батарейки".
И без этой "батарейки" частицы (квантовые системы) существовать не могут: вся их энергия есть энергия S-колебаний, преобразованная в их собственную энергии. А значит, без этой "батарейки" не могут существовать и молекулы, состоящие из квантовых частиц. А значит, без этой "батарейки" не может существовать и никакое вещество, состоящее из молекул. А следовательно, без этой "батарейки" не могут существовать и тела - включая наши тела или планеты и звезды. А значит, все вещество и всякая материя связаны с 3D-пространством в единую физическую систему, так как S-колебания происходят в дополнительном S-измерении этого 3D-пространства.
А теперь допустим, что мы приложили силу (энергию) к неподвижному телу или к телу, движущемуся прямолинейно и равномерно. Что произойдет? Тело получит ускорение: неподвижное тело придет в движение, а двигавшееся тело увеличит скорость своего движения или поменяет направление движения.
То есть полная энергия физической системы "тело-3D-пространство" увеличится - теперь в этой системе появилась дополнительная кинетическая энергия. Но вся энергия тела - это энергия S-колебаний, и поэтому при увеличении полной энергии тела, амплитуда и частота S-колебаний в области 3D-пространства, окружающей тело, должны еще более уменьшиться. То есть энергетическая яма вокруг тела в S-измерении должна стать еще больше.
Вот и все. То есть силы инерции объясняются тем, что частица или тело составляют с окружающим их 3D-пространством одну физическую систему. Пока тело покоится или движется равномерно или прямолинейно - эта система находится в равновесии с энергией S-колебаний, то есть энергетическая S-яма остается той же самой. Но если мы сообщили телу дополнительную энергию, то эта S-яма увеличивается, так как теперь увеличилась полная энергия всей системы.
Но возможен и обратный процесс. Допустим, движущееся тело резко останавливается - как в случае велосипеда на картинке выше. Это равносильно резкой потере физической системой части своей полной энергии. Она передается другим телам (например, камню - в виде механической и тепловой энергии удара), и энергетическая S-яма такого тела становится меньше. А велосипедист еще некоторое время продолжает находиться в своем прежнем равновесии с 3D-пространством, и поэтому он еще некоторое время продолжает двигаться вперед с той же скоростью. То есть летит головой вперед.
Релятивистская масса
Все это особенно очевидно в случае, когда скорости очень большие. Если частицу разогнать до большой скорости, сопоставимой со скоростью света, то ее кинетическая энергия движения уже становится вполне сопоставимой с энергией ее массы E=mc^2.
В таком случае физики иногда говорят о релятивистской массе, которая становится больше массы покоя.
Но делают это физики "не от хорошей жизни": просто они не понимают, что такое силы инерции и откуда они берутся, и дополнительную энергию движения, которая появляется при большой скорости частицы, они приписывают некоей дополнительной массе - ведь никуда больше (скажем, к тепловой энергии) в случае с частицей ее "приписать" нельзя.
Впрочем, физики стараются это представление о "релятивистской массе" без особой необходимости не использовать, так как, во-первых, это может иногда сбить с толку, создавая впечатление, что у частицы на больших скоростях меняется внутренняя структура; а во-вторых, это представление не очень удобно, так как "релятивистская масса" частицы по направлению ее движения и в поперечном направлении оказывается разной.
В рамках моей модели всех этих глупостей и условностей, конечно, не возникает: при большой скорости частицы ее полная энергия увеличивается, увеличивается энергетическая S-яма, а это эквивалентно появлению у частицы дополнительной массы. Причем эта S-яма при проекции ее на 2D-плоскость примет форму овала (эллипсоида), а при проекции на 3D-пространство - форму мяча в регби или дыни.
То есть, строго говоря, даже сказать, что с ростом скорости частицы (или тела) увеличивается энергия самой частицы (или тела), будет не совсем правильно. Увеличивается энергия всей системы - то есть энергия частицы (или тела) и связанной с ней области 3D-пространства. Кинетическая энергия - это энергия, характеризующая состояние всей системы в целом: и частицы (или тела), и области 3D-пространства, связанной с частицей или телом.
Гравитационная и инерционная яма
Из сказанного должно быть ясно, что эта энергетическая яма при увеличении массы тела также будет увеличиваться: чем больше масса тела - тем больше энергии оно забирает из энергии S-колебаний, тем большая образуется энергетическая S-яма.
И если масса тела (вещества) становится уже очень приличной, то эта инерционная энергетическая яма также становится уже очень приличной - в том числе по своим размерам в 3D-пространстве. И, как нетрудно понять, эта яма - и есть энергетическая потенциальная яма гравитационного поля. Инерционная яма и гравитационная яма - это одно и то же. И, соответственно, инертная масса и гравитационная масса - это одно и то же. Просто в случае гравитационной ямы она уже настолько большая, что область 3D-пространства, связанная с телом, также становится довольно большой - так что любое другое тело, оказавшееся вблизи первого тела, начинает испытывать гравитационную силу. При этом механизм "работы" сил инерции - тот же самый, что и при "работе" сил гравитации.
Но о том, как "работает" гравитация в рамках моей модели - более подробно уже в следующих статьях.