Поступает немало вопросов по поводу практической целесообразности возвращения гравитационного взаимодействия в микромир, взамен сильного или ядерного взаимодействия. И это понятно, ибо наших читателей интересует не только физический, но и практический смысл наших статей. Поэтому мы должны опираться, в первую очередь, на конкретные примеры практической целесообразности того, о чём мы здесь пишем.
Начнём с гравитационного взаимодействия, которое мы наблюдаем в броуновском движении, основанном на флуктуации энергии с участием объёмных сил.
Справка. Флуктуацией мы называем случайные отклонения наблюдаемых физических величин от их средних значений.
Известна, к примеру, флуктуационная гипотеза Больцмана, согласно которой весь наблюдаемый звёздный мир, включая Солнечную систему, является одной из грандиозных флуктуаций во Вселенной, находящейся в состоянии термодинамического равновесия. Причём, отношение радиуса потенциального поля (R) ко времени его жизни (T) имеет постоянное значение, которое мы называем скоростью света: R/T = c, м/с.
Флуктуации энергии мы наблюдаем и в капле воды, где образуются и тут же исчезают очень малые по размерам потенциальные поля, которые успевают «втянуть» броуновскую частицу в направлении своего центра.
Причём, появление и исчезновение полей происходит с огромной частотой:
f = 1/T = c/r, Гц (с – скорость света, м/с, а r – радиус поля, м).
Примерно с такой же частотой броуновская частица меняет направление своего движения, подвергаясь каждый раз значительному ускорению. Однако деформаций она не испытывает, ибо всё время находится в «свободном падении» под действием объёмных сил, которые приложены одновременно к каждой элементарной частице по всему объёму тела и деформаций в нём не вызывают. Подробнее об этом в популярной форме здесь.
Если же в качестве среды использовать не каплю воды, а открытый Космос и взамен броуновской частицы – космический аппарат (летающую тарелку), то нам останется лишь управлять процессом флуктуации энергии в данной среде с тем, чтобы хаотическое движение превратить в направленное.
Для этого Тесла и предложил более ста лет назад использовать внешнюю энергию в резонансе с собственными колебаниями данной среды.
Справедливости ради необходимо сказать, что эта проблема нами уже частично решена в полупроводниках. Ещё немного (всего шажок) и мы бы не только летали на огромные расстояния за пределы Солнечной системы, но и легко перемещали бы любые грузы. Причём, «летательным аппаратом» в данном случае был бы сам перемещаемый груз.
Разве это не практическое применение гравитационного взаимодействия с использованием Природы броуновского движения? Однако, как принято говорить, «вкралась досадная ошибка» и мы (точнее – Эйнштейн и Смолуховский) реальное природное явление объяснили не действием объёмных сил, а ударами по броуновской частице (удар – действие поверхностных сил). Допустили грубейшую ошибку и потеряли всякий интерес к данной проблеме.
Теперь нам сначала надо признать эту ошибку и только затем мы сможем её исправить. Однако этому мешает «дутый» авторитет нашего «гения», а «сдутие» авторитета – процесс не скорый.
Более того, эта ошибка не позволяет нам использовать гравитационное взаимодействие не только в летательных аппаратах, но и в ускорителях, предназначенных для разгона протонов, нейтронов и любых микрочастиц с очень малой массой, которая в данном случае является мерой взаимодействия с напряжённостью гравитационного поля (гравитационная масса).
При этом, мы даже не удосужились осознать разницу между объёмными и поверхностными силами, не понимаем принципиальную аналогию между электромагнитным и гравитационным полями. Поэтому разгон на всех известных ускорителях происходит пока только за счёт разности электрических потенциалов, а изменение вектора скорости – за счёт магнитного поля. То есть, во всех ныне существующих ускорителях работает только ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ взаимодействие.
Этот принцип, например, заложен в работе Большого адронного коллайдера (БАК) – ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов (ионы – эта атомы, лишённые одного или нескольких электронов).
«Большим» это сооружение названо из-за своих размеров: длина основного кольца ускорителя составляет почти 27 километров; «адронным» – потому, что ускоряет адроны (так математики называют протоны и тяжёлые ядра атомов); «коллайдером» (или сталкивателем) – из-за того, что два пучка ускоренных частиц сталкиваются во встречных направлениях. Бюджет только на строительство этой установки составил по состоянию на 2009 год шесть миллиардов долларов.
Известно, что эра ускорительной техники получила начало с 30-х годов прошлого века и далее создаются всё более крупные и дорогостоящие ускорители. Однако эта тенденция уже приостановлена, ибо одному из талантливых физиков, Алексею Богомолову удалось создать протонный ускоритель на обратной волне, который оказался значительно дешевле и до того меньших размеров, что для его транспортировки достаточно самолёта, хотя тут и необходим самый большой самолёт из ныне существующих.
Вот, как об этом изобретении Богомолова отзывается известный ученый, специалист по ядерной физике и атомной энергетике, Игорь Острецов:
«Это открытие мирового уровня, потому что ускоритель на обратной волне – это «ядерный луч» в борьбе с международным терроризмом. С его помощью можно создавать совершенно безопасные ядерные реакторы с внешним источником нейтронного излучения, он может работать и в медицине для лечения онкологических и других заболеваний».
Казалось бы, что ещё нужно для внедрения этого ускорителя: ведь он более совершенен и гораздо дешевле существующих, а ещё и мобилен. Однако не хватило главного – помощи на высшем государственном уровне.
Хуже того, такая же судьба, очевидно, постигнет и миниускоритель на основе гравитационного взаимодействия, который способен разгонять не только заряженные протоны, электроны, ионы и ядра, но и электрически нейтральные нейтроны, и даже атомы и молекулы.
Принцип действия миниускорителя такой же, как и у магнитной пушки (пушка Гаусса), которая состоит из нескольких соленоидов, ствола из диэлектрика и снаряда, изготовленного из ферромагнетика (см. рис. 1).
При протекании электрического тока в первом соленоиде возникает электромагнитное поле, которое разгоняет снаряд, «втягивая» его к своему центру. Затем ток на этом соленоиде отключается и появляется на втором, а далее и на последующих соленоидах.
Для наибольшего эффекта импульсы тока в соленоидах должны быть кратковременными и мощными. Как правило, для получения таких импульсов используются электролитические конденсаторы большой ёмкости и с высоким рабочим напряжением.
Параметры ускоряющих катушек и конденсаторов должны быть согласованы таким образом, чтобы при выстреле к моменту подлета снаряда к каждому соленоиду напряжённость магнитного поля в нём была максимальной, но при дальнейшем приближении снаряда резко падала.
На таком же принципе устроен и миниускоритель, в котором на каждых последовательных участках ствола возникают мощные гравитационные поля очень малых размеров.
В броуновском движении гравитационные поля создаёт сама Природа, а в миниускорителе нам придётся создавать эти поля в виде волновых пакетов.
Справка. Волновой пакет (цуг волн) – определённая совокупность волн, обладающих разными частотами, которые описывают обладающую волновыми свойствами формацию, появляющуюся в материальной среде (в данном случае – в гравитационном поле, см. рис. 2).
Если по окружности цилиндра установить не менее трёх (лучше – пять) мощных лазеров, излучающих волны разных, но строго определённых частот, то в центре окружности, где пересекаются лучи этих лазеров, получим волновой пакет с минимальной объёмной плотностью потенциальной энергии, проще – давлением, которое разгоняет микрочастицу, «втягивая» её к своему центру.
Через определённые промежутки по длине цилиндра располагаются такие же лазеры, включение которых должно быть согласовано таким образом, чтобы разгоняемая микрочастица всё время увеличивала скорость своего движения.
Для этого требуется множество нестандартных конструктивных решений, но основа, по-моему, проще уже и некуда. При этом, размеры такого ускорителя настолько малы, что его можно перевозить даже в легковом автомобиле.
Более того, разгон нейтронов в таком ускорителе до нужных нам энергий позволит осуществлять безопасное деление ядер урана 238, которого на Земле огромное количество.
Однако он ещё долго не будет нужен властным структурам от науки. Поэтому о практическом применении таких ускорителей мы можем пока только мечтать.