Исследование 13
Квантование гравитационного поля
Если природа электростатического и магнитного полей хорошо известна и изучена, то по поводу гравитационного поля возникает много вопросов и неясностей. Широко известная формула гениального английского физика Исаака Ньютона, жившего в Англии в 17 -18 веках,
выведена им эмпирическим путём, и ничего не говорит о природе поля тяготения. Альберт Эйнштейн в своей Общей теории относительности (ОТО) предложил считать гравитацию не полем, а следствием искривления самого пространства – времени, в котором находится гравитирующий объект. «Область, в которой с физической точки зрения присутствует гравитационное поле, с геометрической точки зрения, является областью искривлённого неевклидового пространства». Разница между теорией Всемирного тяготения и ОТО состоит в том, что по теории Ньютона притяжение испытывают только массивные тела, а на свет, разновидность электромагнитных волн, сила притяжения не действует. Согласно же теории Эйнштейна в поле тяжести пространство искривляется, и какой бы объект (массивное тело, или свет) сквозь него не двигался, не смотря на стремление к прямолинейному движению, он искривит свой путь. «Даже попытка провести квантование линеаризованной классической общей теории гравитации (ОТО) наталкивается на многочисленные технические трудности — квантовая гравитация оказывается неперенормируемой теорией вследствие того, что гравитационная постоянная является размерной величиной». Но такой подход приводит к ряду проблем, связанных с тем, что гравитация не стыкуется с квантовой теорией, а, в ряде случаев, даже, противопоставляется ей. Можно ли объединить квантовую механику и представление о гравитации, как об искривлении пространства – времени в рамках общей теории относительности Эйнштейна? А нужно ли? На мой взгляд продуктивнее будет разобраться в физических принципах возникновения гравитационного поля у физических объектов, обладающих гравитационной массой, с точки зрения возникновения гравитационного заряда.
Рассмотрим в общем виде макроскопические поля, создающиеся некими точечными статическими зарядами. Заряд, в данном случае, это некая физическая величина, характеризующая такие величины, как энергия, сила взаимодействия двух зарядов в данной точке поля, напряжённость поля и т.д. Обозначим величину такого заряда в общем виде, как qGen.
В некоторой точке поля, создающегося зарядом qGen1, отстоящей от заряда qGen2 на расстоянии R, плотность заряда будет равна заряду, создающемуся на поверхности сферы радиуса R, делённому на площадь поверхности сферы – ρq1=qgen/4πR2. Второй заряд находится на расстоянии R в этой точке поля, поэтому его плотность будет равна самому заряду qGen2. Плотность энергии зарядов в данной точке будет равняться плотности энергии обоих зарядов, умноженной на коэффициент передачи (проницаемости среды).
Или, понимая под плотностью энергии – энергию Е поля зарядов в данной точке:
Эта формула показывает, как в общем виде должны выглядеть формулы силы и энергии, для некоторой точки макроскопических полей, при взаимодействии двух любых статических зарядов.
В настоящий момент нам известны три типа макроскопических полей – электрическое, магнитное и гравитационное. Формулы всех трёх типов полей схожи и соответствуют, написанной нами общей формуле поля. По своим свойствам и по виду формула поля тяготения Ньютона немного отличается от формул магнитного и электрического полей, и, как отмечал ещё в 1964 году Г.С. Ландсберг в своём учебнике физики: «Закон Кулона совершенно аналогичен по форме закону Всемирного тяготения. При этом роль тяжёлых масс играют электрические заряды».
Действительно, закон Кулона выглядит следующим образом:
Для двух точечных магнитов сила магнитного притяжения Fµ равняется:
Тогда, следуя универсальной формуле, для гравитационного поля мы можем записать:
Для того, чтобы найти значение абсолютной проницаемости гравитационного поля в новой формуле тяготения необходимо воспользоваться известным значением G в формуле Ньютона, так как:
ɸa=4πG=8,3841692335464 м(3)/кг∙с(2)
Заметим, что полученное значение получилось очень близким к значению ɸa ≈ ε0∙10(2), при ε0=8,85418781762039∙10(-12) c(4)A(4)/м(3)кг.
По аналогии с электрической и магнитной постоянными, необходимо обозначить новую гравитационную постоянную как ɸ0, и назвать её гравитонной постоянной, чтобы отличать её от гравитационной постоянной Ньютона. Причём, для того, чтобы соблюдалось условие соответствия универсальной общей формуле для любого макроскопического поля гравитонная постоянная должна равняться:
ɸ0=8,85418781762039∙10(-10) м(3)/кг∙с(2)
В следующем исследовании мы узнаем, откуда взялась небольшая разница, в вычисленном нами значении, и что это значит?