Прошло уже более шести десятилетий с тех знаменательных событий (запуск первого ИСЗ в 1957 г. и полёт первого космонавта в 1961 г.), после которых человечество приступило к планомерному освоению космоса. Однако до настоящего времени у специалистов различных наук нет единого понимания физической сущности среды, заполняющей космическое пространство, т.е. космического вакуума (вселенского эфира в прежней терминологии). В существующих представлениях об эфире-вакууме сложилась парадоксальная ситуация. Его включают в теорию там, где необходимо объяснить наблюдаемые вакуумные эффекты, например, в квантовой теории поля, и исключают из рассмотрения там, где, по мнению специалистов, эти эффекты не наблюдаются, например, в небесной механике.
Различные представления о физическом вакууме связаны с наблюдаемыми вакуумными эффектами и их теоретической интерпретацией в различных науках. Но физическая сущность эфира-вакуума не зависит от того, как её понимают специалисты в той или иной области знаний. Малая величина эффекта не означает его отсутствия, а невозможность его обнаружить в определённых условиях обусловлена ограниченными возможностями методов и средств его измерения. Возможно также ошибочное объяснение наблюдаемых вакуумных эффектов иной причиной. Научно обоснованные теоретические представления об эфире-вакууме должны быть едины в физике микромира и физике космоса. Материальная сущность вакуума проявляется в вакуумных эффектах квантовой теории поля и свойствах квантовых жидкостей в физике конденсированных сред. Вакуум как материальная среда обладает противоречивыми свойствами плотной упругой среды и пустого пространства, что несовместимо со свойствами других достаточно изученных сред. Свойства пустого пространства проявляются в движении планет без видимого сопротивления среды, подобно движению в пустоте. Свойства плотной упругой среды проявляются в распространении в вакууме колебаний высокой частоты, включая свет.
Несовместимость свойств эфира-вакуума с представлениями о том, как должна вести себя обычная материальная среда возникла уже в XIX веке. После опытов Майкельсона (Michelson) она оказалась настолько серьёзной, что заставила многих физиков отказаться от концепции эфира как материальной среды. Так, например, Эйнштейн в 1911 г. писал: «...физики склонны были рассматривать свет как волновое движение или вообще как периодически изменяющееся состояние некоей среды. Эту среду называли эфиром. Теория, кратко излагаемая в дальнейшем, несовместима с гипотезой эфира» /1/. В дальнейшем уже после создания теории относительности, включая специальную (СТО) и общую (ОТО), Эйнштейн изменил своё отношение к гипотезе эфира. В 1920 г. он писал: «Согласно общей теории относительности, пространство немыслимо без эфира: действительно, в таком пространстве не только было бы невозможно распространение света, но не могли бы существовать масштабы и часы и не было бы никаких пространственно-временных расстояний в физическом смысле слова» /2/. Однако изменение отношения Эйнштейна к гипотезе эфира не привело к отказу от созданной им теории или внесению в неё необходимых изменений. Теория относительности получила после её создания признание ведущих учёных того времени, а в последующем и большинства специалистов. И в настоящее время её приверженцы, которых большинство, считают, что современная наука должна развиваться на основе идей и методов этой теории. Во многом по этой причине путаница и неопределённость в представлении о вакууме-эфире как материальной среде сохранилась до настоящего времени. Итак, теория относительности в целом создавалась как несовместимая с гипотезой эфира. Её признание специалистами при сохранении в ней ошибочного положения, использованного в процессе её создания, а именно, представления о космическом пространстве как пустоте, является одним из камней в голове. Приверженцы этой теории могут и в дальнейшем осуществлять дополнительные способы проверки её предсказаний, несмотря на то, что предсказанные Эйнштейном эффекты ОТО не получили надёжного экспериментального подтверждения. Обратимся к высказыванию учёного с мировым именем Леона Бриллюэна (Brillouin): «Вывод: нет никаких экспериментальных фактов подтверждающих громоздкую в математическом отношении теорию Эйнштейна» /3/.
Теория вакуума, претендующая на роль правильной теории, должна быть единой, как в физике микромира, так и в физике космоса. Вакуумные эффекты в физике микромира известны и некоторые из них количественно определены. Однако теоретические представления и методы квантовой теории поля недостаточны для объяснения вакуумных эффектов в физике космоса.
Единая теория физического вакуума, претендующая на роль правильной теории, должна, прежде всего, дать ответы на следующие вопросы:
- из чего состоит вакуум;
- какова его структура;
- как состав и структура вакуума связаны с его свойствами.
Эта теория должна на общей теоретической основе дать объяснение вакуумных эффектов в микромире и в космосе. Автором разработана теория физического вакуума, позволяющая объяснить вакуумные эффекты, как в микромире, так и в космосе /4/. В ней обобщены и приведены в систему разрозненные знания по этой теме в различных научных дисциплинах. При её создании автор в своих умозаключениях исходил из мировоззренческой убеждённости в простоте и разумности устройства окружающего мира. В законах природы нет ничего лишнего и случайных совпадений. Поэтому теории, описывающие законы природы, также должны быть просты в своей основе и доступны для понимания. Это относится и к современным представлениям о физическом вакууме. Базовым исследовательским методом автора является формальная логика, согласно которой умозаключения должны выводиться только из фактов, не допуская противоречий и использования ненаблюдаемых величин.
В качестве обобщающей основополагающей идеи была принята причинно-следственная связь между следующими фактами:
- рождение в вакууме пар «частица-античастица»,
- математическая тождественность законов взаимодействия гравитационных масс и электрических зарядов;
- гравитационная нейтральность вакуума.
Из обобщения этих фактов следует логический вывод о природе феномена гравитационной симметрии. Автор считает, что без осознания гравитационной симметрии как физической реальности удовлетворительную теорию физического вакуума создать невозможно. Это положение определяет его отношение к работам других авторов. По убеждению автора, отрицание гравитационной симметрии как физической реальности также является одним из камней в голове.
Основными составляющими предлагаемой теории вакуума являются:
1) воззрения классиков науки на вселенский эфир, заполняющий мировое пространство;
2) новые знания об эфире (физическом вакууме), которыми располагает современная наука;
3) концепция гравитационной симметрии.
В теории определены состав и структура вакуума, а также причинно-следственные связи состава и структуры вакуума с его свойствами. Теория позволяет объяснить сочетание в вакууме противоречивых свойств пустоты и плотной упругой среды, а также вакуумные эффекты, наблюдаемые в микромире и космосе.
Согласно предлагаемой теории, вакуум является одной их форм материи, более простой по своему строению и поэтому более распространённой в природе, чем вещество. Понимание структуры и свойств вакуума как материальной среды должно привести к существенным изменениям в представлениях об окружающем мире. Вместе с тем это неизбежно приведёт к переоценке значимости некоторых направлений фундаментальных исследований, включая космологию, практическую космонавтику и новые теории гравитации, в которых не учитываются свойства вакуума как материальной среды.
Результаты выполненных исследований позволяют дать следующее определение физического вакуума:
Вакуум физический (он же космический) – форма существования материи, более устойчивая и распространённая в природе, чем вещество. Представляет собой квантовую жидкость, состоящую из двух компонент: невозбуждённой, обладающей свойством сверхтекучести, и возбуждённой, обладающей свойствами, присущими обычным жидкостям, включая вязкость. Вакуум состоит из частиц и античастиц¸ образующих вакуумные пары «электрон-позитрон» и «протон-антипротон». Вакуумные пары имеют нулевые значения электрического заряда и гравитационной массы, но положительную инертную массу и целочисленный спин (0 или 1). Лабораторным аналогом вакуума как квантовой жидкости является жидкий гелий, испытывающий переход в сверхтекучее состояние при температуре ниже 2.2° К. Центральное место в теории вакуума занимает гравитационная симметрия, которая следует из гравитационной нейтральности вакуума и математической тождественности законов взаимодействия гравитационных масс и электрических зарядов (законы Ньютона и Кулона). Свойства вакуума как материальной среды проявляются в вакуумных эффектах, наблюдаемых в микромире и космосе. В частности, инертные свойства вакуума в основном (невозбуждённом) состоянии проявляются только при движении тел и частиц с переменной скоростью.
Предлагаема теория позволяет:
1) дать обоснование структуры и свойств вакуума как формы материи;
2) объяснить сочетание противоречивых свойств вакуума присущих пустоте и плотной упругой среде;
3) определить причинно-следственные связи между наблюдаемыми вакуумными эффектами в микромире и в космосе,
Теория разрешает существующее в теоретической механике противоречие между появлением силы инерции в вакууме и третьим законом механики Ньютона. Она также даёт объяснение в рамках классической небесной механики следующих вакуумных эффектов в космосе:
- круговых форм планетных орбит;
- аномального смещения перигелия Меркурия (и других планет).
В качестве специфического эффекта, который можно рассматривать как экспериментальное подтверждение антигравитации, можно использовать измерения отклонений фотонов, исходящих от объектов с признаками антигравитации в гравитационном поле Солнца. Согласно теории фотоны, исходящие от объектов с полярными гравитационными массами, должны отклоняться в гравитационном поле в противоположных направлениях.
Возвращение на новой научной базе к представлениям о вакууме как о форме материи позволяет дать непротиворечивое объяснение многим новым данным и ранее известным эффектам, которые не нашли удовлетворительного объяснения в современной физике и естествознании в целом. Рассмотрим основные приложения теории.
Вакуум и силы инерции
Природа сил инерции до сих пор не получила четкого определения и является одной из самых дискуссионных проблем науки. Появление сил инерции в вакууме, который принято считать пустым пространством, противоречит третьему закону механики Ньютона: действие равно противодействию. Но в свете представлений о вакууме как сверхтекучей квантовой жидкостью это противоречие разрешается. Компоненты вакуумных пар обладают инертной массой. На основании ранее изложенного можно сделать следующий вывод: инертные свойства вакуума как сверхтекучей квантовой жидкости проявляются только при движении тел и частиц с переменной скоростью.
О круговой форме планетных орбит
В ходе эволюции Солнечная система пришла в устойчивое состояние, при котором основные параметры орбит планет остаются неизменными, если не считать небольшие колебания отдельных параметров относительно средних значений. Это обусловлено тем, что планеты движутся по орбитам с малыми эксцентриситетами, т.е. почти по круговым орбитам с постоянной скоростью.
Предлагаемая теория даёт простое и естественное объяснение круговой формы планетных орбит. Если первоначальная орбита планеты была эллиптической, то движение планеты происходило с переменной скоростью. При этом наибольшее ускорение было в перигелии, а наименьшее - в апогелии. Так как частицы среды (вакуумные пары) обладают инертной массой, то, соответственно, наибольшее сопротивление движению возникало в перигелии. Вследствие этого происходило сжатие орбиты вдоль фокальной оси до тех пор, пока орбита не становилась круговой. Движение планеты по круговой орбите в вакууме как сверхтекучей квантовой жидкости происходит подобно движению в пустоте с постоянной скоростью, т.е. без потери энергии.
Можно указать на причинно-следственную связь круговой формы планетных орбит и так называемого лэмбовского сдвига уровней энергии электрона в атоме водорода. Природа лэмбовского сдвига хорошо изучена в КТП, а для целей настоящего исследования можно сделать вывод, что в этом эффекте наблюдается различное влияние вакуума на электрон при его движении по круговой и эллиптической орбите. В том и другом случае (в космосе и микромире) инертные свойства вакуума проявляются при движении с переменной скоростью.
Аномальное смещение перигелия Меркурия и Марса
Космический вакуум рассматривался как квантовая жидкость, состоящая из двух компонент: невозбуждённой сверхтекучей и возбуждённой, обладающей плотностью. Так как орбиты являются почти круговыми, то считаем, что движение происходит с постоянной скоростью, и влияние на движение планет оказывает только возбуждённая компонента. Её доля в единичном объёме вакуума зависит от расстояния планеты до Солнца как источника излучений, вызывающих появление возбуждённой компоненты. Возбуждённая компонента определяет эффективную плотность вакуума (ЭПВ). Таким образом, космический вакуум можно рассматривать как среду, обладающую плотностью, которую необходимо учитывать в точных расчётах.
Совместное влияние движения Солнца в космическом пространстве и наличия возбуждённой компоненты вакуума приводит к появлению возмущающей силы, получившей название космического ветра. Направление космического ветра в пространстве постоянное, что должно вызывать вековое возмущение параметров орбиты, не влияющих на её устойчивость. К таким параметрам, в частности, относится долгота перигелия.
Количественная оценка влияния космического ветра на вращение перигелия осуществлялась с использованием математического моделирования возмущённого движения планеты /4/. Неизвестным параметром является эффективная плотность вакуума (ЭПВ) на орбите каждой из планет. Её величина определялась для орбиты Меркурия путём решения краевой задачи с использованием величины смещения, определённой по данным наблюдений (43 угл. сек за 100 лет). Затем с использованием значения ЭПВ, определённого для Меркурия, определялась ЭПВ для орбиты Марса, как функции расстояния от Солнца. Таким образом, результаты расчёта смещения для Марса с полученной для его орбиты ЭПВ можно рассматривать как тест на проверку правильности предлагаемой теории.
Вычисленное значение аномального смещения долготы перигелия Марса составило 7.6ʺ за столетие, что хорошо согласуется с наблюдаемым значением (8.0 ± 3.7)ʺ за столетие (Ньюком, 1898). Напомним, что ОТО даёт для Марса расчётное значение 1.35ʺ за столетие /5/.
Об экспериментальной проверке существования феномена антигравитации
Частицы и античастицы рождаются и исчезают только парами. Поэтому полагаем, что антиматерия должна быть распространена во Вселенной так же, как и обычная материя. Поскольку атомы и молекулы в основном состоянии имеют нулевой электрический заряд, то естественным механизмом разделения вещества и антивещества во Вселенной может быть антигравитация. Отдельные объекты с отрицательной гравитационной массой на фотографиях не должны отличаться от обычных объектов с положительной гравитационной массой, так как исходящие от них фотоны обладают одинаковой положительной инертной массой и, соответственно, одинаковой положительной энергией, фиксируемой средствами измерений. Поскольку при наблюдении объектов во Вселенной мы имеем дело с фотонами, то для решения проблемы экспериментального обнаружения антигравитации необходимо, прежде всего, определить, чем отличаются фотоны, исходящие от тел с положительной гравитационной массой, от фотонов, исходящих от тел отрицательной гравитационной массой.
Согласно предлагаемой теории, указанное отличие состоит в следующем: фотоны, исходящие от тел с полярными гравитационными массами, также обладают полярными гравитационными массами. Следовательно, они должны отклоняться в противоположные стороны в гравитационном поле. В измерении этого эффекта состоит идея экспериментальной проверки антигравитации. Измерения отклонений фотонов можно определять двумя методами: 1) измерение отклонений фотонов, исходящих от астрономических объектов, обладающих признаками отрицательной гравитационной массы (измерение так называемых аномальных отклонений фотонов); 2) измерение отклонений фотонов, образующихся при столкновении частиц и античастиц (так называемых аннигиляционных фотонов).
Влияние вакуума на движение искусственных спутников Земли
Для ИСЗ величина ускорения, обусловленная космическим ветром, будет значительно выше, чем для планет (на несколько порядков). Это определяется аэродинамическими характеристиками, прежде всего, величиной выражающей отношение площади миделевого сечения к массе (S/m). Сила, вызывающая вековое смещение перигея орбиты спутника, может быть обнаружена экспериментально. Для этого необходимо: во-первых, выбрать такую схему эксперимента, которая позволила бы отделить гравитационные возмущения от возмущений, создаваемых поверхностными силами; во-вторых, сила сопротивления вакуума должна быть надежно выделена среди других поверхностных сил. В настоящее время накоплен достаточный научно-технический задел, который можно использовать при подготовке эксперимента по определению сопротивления вакуума при движении ИСЗ. Этот вопрос достаточно подробно рассмотрен в работах автора.
Более полно вопросы предлагаемой теории вакуума изложены в книгах автора и отдельных статьях. Некоторые материалы представлены на портале «Цифровая витрина».
Цитируемые источники
- Эйнштейн А. Теория относительности. (1911) // СНТ. Т.1. -М., 1965. С.176.
- Эйнштейн А. Эфир и теория относительности. (1920)//СНТ. Т.1. -М., 1965. С.682-689.
- Бриллюэн Л. Новый взгляд на теорию относительности. Пер. с англ. - М., «МИР». 1972. С. 83
- Серга Э.В. Теория вакуума. Изд. система «Ridero». 2018. ISBN 978-5-4493-8348-8. - 202 с.
- Эйнштейн А. Объяснение смещения перигелия Меркурия в общей теории относительности. (1915)//СНТ. Т.1. -М., 1965. С. 439-447.
Книги автора
1. Серга Э.В. Космический вакуум. Введение в теорию. - М.: Центр экономики и маркетинга. 2002.ISBN 5-85873-105-8. - 128 с.
2. Серга Э.В. Антигравитация и физика вакуума. Теория наблюдения, эксперименты. - М.: Московский государств. университет леса. 2004. ISBN 5-85873-105-8. - 178 с.
3. Серга Э.В. Гравитация и электромагнетизм. Принципы единой теории. - М.: Московский государств. университет леса. 2005. ISBN 5-8135-0273-4. - 194 с.
4. Серга Э.В. Строение материи. Основы единой теории вакуума и вещества. - М.: Московский государств. университет леса. 2005. ISBN 5-8135-0348-5. - 182 с.
5. Серга Э.В. Парадоксы в физике. Книга 1. Гравитация и антигравитация. Lambert Academic Publishing. 2015. ISBN 978-3 -659-76677-0. - 142 с.
6. Серга Э.В. Физика без камней в голове. О методологии научного исследования. Изд. система «Ridero». 2016. ISBN 978-5-4474-5822-5. - 186 с.
7. Серга Э.В. Теория вакуума. Изд. система «Ridero». 2018. ISBN 978-5-4493-8348-8. - 202 с.
Статьи и доклады
1. Серга Э.В. Об экспериментальной проверке негравитационных вековых возмущений ИСЗ на высоких орбитах // Фундаментальные и прикладные проблемы космонавтики. 2002. № 7. С. 42-46.
2. Меньшиков В.А., Серга Э.В. Перспективы изучения и использования свойств космической среды. Доклад на 1-ой конференции МАА-РАКЦ «Космос для человечества», Королёв, 21-23 мая 2008 г.
3. СергаЭ.В. Космический вакуум: структура и свойства/ Сборник трудов Российской инженерной академии. Секция «Инженерные проблемы стабильности и конверсии» Вып. № 16. 2008. С. 140- 154.
4. Serga E. V. Recovery of the Ether Concept // Galilean Electrodynamics. Fall 2012 (Vol. 23, SI №2). P. 33-36.
5. Серга Э.В. Физический вакуум как форма материи: новый взгляд на структуру и свойства //Исследования космоса. 2017, № 2. С.85-100.
6. СергаЭ.В. К теории физического вакуума: распространение электромагнитных и гравитационных волн // Исследования космоса. 2017, № 3. С.163-172.
7. СергаЭ.В. О природе красных смещений в спектрах галактик // Исследования космоса. 2017, № 4. С.243-251.
8. Серга Э.В., Гладков И.А. Об экспериментальной проверке возможности управления гравитацией // Исследования космоса. 2017, № 1. С.342-347.