Предисловие

На повестке дня у всего человечества всегда стояли две проблемы: что делать и кто виноват? У обывателя также два вечных вопроса: куда деваются деньги и откуда берутся клопы? У физиков одна серьезная проблема: откуда берутся гравитоны и куда они исчезают?

С первыми четырьмя проблемами и вопросами человечество более или менее справляется, а вот пятая проблема растянулась на всю историю жизни человека разумного и до сих пор не решена.

Гравитация будоражит умы разумных людей, наверное, с того самого первого эксперимента, когда Homo sapiens (человек разумный) осмысленно подпрыгнул вверх, но не полетел, как птица, а тут же жестко приземлился. Возможно, при этом получил болезненный ушиб. Сейчас мы бы сказали, что на человека подействовала сила гравитации. По крайней мере, это событие произошло за много тысячелетий до того момента, когда Исаак Ньютон, сидя на скамейке в семейном саду Вулстхоп, на фоне висящей в небе Луны проследил за падением яблока.

В наше время всевозможные теории гравитации завалены многочисленными тяжеловесными формулами, указывающими на мифические свойства массы. Хотя сама масса не является мифической и в гравитационном притяжении не участвует. Притяжением занимается энергия, заключенная в массах, но ее наука также никак не может обнаружить.

Термин gravitas, в переводе – «тяжесть», происходит от латинского слова. Какому термину отдать предпочтение: латинскому – «гравитация» или русскому – «тяготение»? По смыслу они равнозначны, но есть одно отличие: от слова «гравитация» умные физики образовали слово «гравитон» и наделили его соответствующими свойствами. Гравитон – это элементарная частица, которая, по предположению ученых, переносит гравитационное взаимодействие. Но вот парадокс: до сегодняшнего дня этот гравитон, что называется, никто в глаза не видывал, а гравитация как действовала после первого прыжка человека, так и продолжает с неизменной силой его притягивать. Отсюда физики сделали вывод, что всякое притяжение осуществляется под действием гравитационного поля, подобно действию электромагнитного поля, у которого есть носитель – фотон, с квантом энергии (действия). Тогда, по аналогии с электромагнитным полем, у гравитационного поля должен быть свой носитель – гравитон со своим квантом действия (энергии). Физикам логики не занимать, согласно ей, гравитоны должны существовать, и точка! Но не управляемая, не логичная природа не хочет подчиняться теоретическим построениям ученых и искусно прячет этот пресловутый гравитон.

Вот здесь физики прибегают к хитрому приему, утверждая, что из-за чрезвычайной слабости гравитационных взаимодействий экспериментально подтвердить или обнаружить отдельно взятые гравитоны в настоящее время не представляется возможным. В то же время, проснувшись поутру, тот же физик становится на весы и обнаруживает лишний вес, который напоминает ему, что пора бы худеть. Но вес, не только «лишний», обнаруживается легко, а у тучных людей весы просто зашкаливают, и это в науке называется слабостью гравитации?

Так что же делать с этим гравитоном, может, использовать слово «тяготение» и преобразовать его в тягун или тягон? Возможно, после этого он явится на свет божий в понятном и осязаемом обличье. В общем, здесь физики (особенно англоязычные) не стали упражняться, посчитав такие созвучия непривычными для ушей ученых.

Но суть не в терминах, а в их раскрытии и понимании сущности, стоящей за ними. Так существует ли гравитон, и как его отловить, поймать и зафиксировать? А может, удастся его взвесить? Только где взять такие весы? Или это все блеф ученых, чтобы хоть как-то оправдаться перед человечеством, страдающим от силы тяготения и лишнего веса?

Попробуем разобраться с этой проблемой в данной книге. Будут опубликованы оригинальные идеи по гравитации, а также будет предпринята попытка свержения с пьедестала постоянство «гравитационной постоянной», а заодно отредактируем закон всемирного тяготения.

Сегодня на вооружении науки – две самые популярные теории гравитации: закон всемирного тяготения Ньютона и общая теория относительности (ОТО) Эйнштейна. Как не пытались ученые скрестить эти две замечательные теории, чтобы получить еще более замечательную теорию, ничего не получилось. Это как-то странно, вроде гравитация одна и та же, и там – и здесь – везде! А как стали скрещивать, то оказалось, теории так далеко отстоят друг от друга, что на этом фоне земноводных и млекопитающих можно отнести к ближайшим родственникам.

Эволюция в познании природы не останавливается, и тут подоспела квантовая механика, которая занимается такой мелочью, что без микроскопа никак. И вновь ученые с удвоенной силой, с новыми знаниями, но особенно – вооруженные новой техникой, типа Большого адронного коллайдера (БАК), лабораторией LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), ринулись скрещивать ОТО и квантовую мелочь, чтобы получить новую «Теорию всего». И снова конфуз. Оказывается, трудность заключается в том, что указанные теории опираются на разные наборы физических принципов. Квантовая механика занимается физическими явлениями микроскопического масштаба, например, рассматривает свойства и поведение атомов, ионов, молекул с электронно-ядерным строением, а ОТО занимается эволюцией физических систем во времени на фоне внешнего пространства-времени. Все бы хорошо, но теперь скрещиваемые пары оказались еще дальше, как микробы и небоскребы.

Казалось бы, зачем эти эксперименты со скрещиванием нескрещиваемого – чтобы получить мутанта? Оказывается, раздельно теория Ньютона и теория Эйнштейна порой работают не корректно. А если минус на минус, то можно получить и плюс! Математика всегда помогала физике, так, может, и здесь все получится. Но не получается, слишком разные коды с их слагаемыми, сомножителями и интегралами.

Современная физика все больше становится на путь абстрактного математического моделирования, которое не требует более или менее полного объяснения и понимания сути физических явлений. Физика гравитации все больше скатывается к формально математическим преобразованиям не физических явлений, а каких-то искусственно построенных моделей и конструкций. Но ученику в школе, студенту вуза, да и просто обывателю важно знать, почему яблоки в саду соседа не падают на его собственный участок. Человек всегда стремится к достоверному знанию.

Наконец, почему нет ответа на детские вопросы, к примеру: какая сила с легкостью расширяет тела при нагревании? Или: почему облака не падают?

А что происходит с Луной – это просто какой-то беспредел (извините за жаргон). Согласно расчетам, она давно уже должна быть планетой и вращаться по гелиоцентрической орбите вокруг Солнца, которое притягивает Луну в 2 раза сильнее, чем планета Земля.

Еще много простых и не очень простых вопросов, на которые физика не имеет ответа. Иногда доходит до парадоксов и нехватки здравого смысла. Во многих книгах и научных сайтах указывается плотность спутников Марса – Фобоса и Деймоса менее 2 г/м³. Такая плотность соответствует земным облакам! А грозовые и потяжелее будут. Как оценить и понять такую плотность? А ведь расчеты проводились по законам классической физики. Ну да, Фобос – это «консервная банка» без внутреннего содержимого, например, И. С. Шкловский так и утверждал, добавляя к такому объяснению, что это космическое тело – дело рук разума. Может, это и наводило «страх» и «ужас» на астрономов – так с греческого переводятся названия Фобос и Деймос. Но сенсации не получилось: после появления первых снимков стало ясно, что спутники Марса – каменные глыбы естественного происхождения, после чего плотность марсианам добавили почти на порядок и пустоты уменьшили до 1/3. Но даже эти данные противоречат здравому смыслу: откуда у глыб со скальной породой могут быть огромные пустоты, ничтожная плотность и масса? Та же картина со спутниками планет гигантов: например, Титан провально уступает Меркурию по плотности, хотя превосходит его размерами и находится в жесточайшем холоде, а Меркурий поджаривается Солнцем. Аналогичная картина со всеми спутниками, астероидами и кометами. Такие просчеты в физике – по всей небесной механике.

Мои попытки исправить противоречивую картину мира натыкаются на «корректное» непонимание редакций профильных научных журналов. Это я о чем?

Пора за работу, господа, товарищи!

Гравитация – одна из самых старых проблем, связанных с устройством мира. В то же время взаимодействие тел между собой посредством тяготения – это общее свойство всех тел в природе.

Гравитация, притяжение, всемирное тяготение – вот сила, которая будет притягивать вас к стулу на протяжении всего времени, которое Вы, уважаемый читатель, потратите на прочтение данной книги. А может, наоборот, Вы будете вскакивать со своего стула, демонстрируя свое противодействие гравитации и бурное несогласие с автором книги.

Тем не менее я надеюсь, что Вы почерпнете что-то новое, что натолкнет на новую идею разрешения очередной проблемы в физике, за что человечество будет благодарно. Вперед! Но не на баррикады и винные склады, а к истине! Не будь истина прекрасной, ее бы никто не искал!

Физика может удовлетворить Ваше любопытство!

Книга рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся развитием современной науки.

Глава 1. Гравитация

1.1. Гравитация или тяготение: идем на обострение.
Введение

Все новое встречается враждебно.

(из опыта)

Гравитация – явление повсеместное, непрерывное и бесконечное, в этом контексте процесс рождения гравитации также непрерывен и бесконечен.

Гравитация, притяжение, тяготение – это те термины, которые являются одними из самых распространенных в физике, но сами термины не притягивают, они лишь дают понять, что в природе существует такое явление.

К великому сожалению, уже на протяжении нескольких веков ученым никак не удается понять, как же работает такой безотказный, вечный механизм. Со дня открытия закона всемирного тяготения Ньютона прошло уже более трех с половиной веков, но механизм гравитации так и остается закрытым. Он что – оказался слишком сложный? Но, с другой стороны, природа никогда специально ничего не усложняет, наоборот – идет более коротким эволюционным путем. Тогда почему мы, пытаясь идти фронтом в этом направлении, но разными тропами теорий, попадаем постоянно в тупики?

Природа держит свои законы в тайне от народа? Или народу нужны специальные очки, чтобы увидеть эту гравитацию? Опять: кто виноват? Виноваты, конечно, ученые, так как это их работа – распознавать, открывать законы природы, расписывать, рассказывать и объяснять об этом нам. Но работа работе рознь: одно дело – землю пахать, другое дело – стихи сочинять, подыскивая правильную рифму, – и там, и там нужны специфические знания. Так и в науке: одно дело – разглядывать под микроскопом цитоплазматические шарики, как это делал Броун, и другое дело – заниматься алхимией, смешивая разные растворы, чтобы получить золото. С Броуном мы разобрались (гл. 4), а вот золото за половину тысячелетия алхимики так и не получили. С гравитацией срок гораздо больше, но ситуация явно критическая: наука слишком долго находится в ее поисках при условии, что действию гравитации мы подвергаемся каждодневно, ежеминутно, ежесекундно!

Мы живем в квантовом мире, но кванты человеческий организм не ощущает. Пытаясь разобраться, эпизодически и постоянно размышляя над проблемой тяготения, я пришел к выводу, что гравитация должна квантоваться. Иными словами, гравитация должна передаваться от одного тела к другому импульсами, квантами энергии. Обращаясь к двум знаменитым теориям – Ньютона и Эйнштейна, можно констатировать, что ни одна из них не подпадает под категорию квантов. Закон всемирного тяготения оперирует массами, но сама масса не обладает притягательными свойствами. Аналогичная ситуация с теорией относительности, здесь ситуация еще хуже, так как в ней даже нет силы, вернее она отождествляется с собственной массой тела, которое скатывается по склону искривленного пространства-времени, предоставленного другой, более тяжелой массой. Но как образуется этот склон, чем искривляется пространство и время – опять той же самой массой? В этом случае теории Ньютона и Эйнштейна должны дополнять друг друга и в конце слиться в одну теорию гравитации, так как гравитация одна и та же, в какой теории ее ни рассматривай. Но, как показало время, все усилия, потраченные на слияние знаменитых теорий, оказались тщетными.

Человечество уже давно подошло к пониманию, что взаимодействие тел между собой посредством тяготения – это общее свойство материального мира. Уж коли это общее свойство тяготения, присущее каждой элементарной частице и так по возрастающей до человека, а затем до космических масштабов, то в чем же кроется тайна гравитации?

Время поджимает – пора разбираться!

1.2. Сила гравитации – есть?

Мир таков, потому что он таков.

(когда нет основы для логических рассуждений)

Так что же все-таки такое гравитация?

Нет смысла углубляться далеко в историю, когда считали Землю плоской, покоящейся на китах, слонах и гигантских черепахах, и все звезды вращались вокруг Земли.

Идеи о возможном устройстве мира, в центре которого находится Солнце, высказывались начиная со времен Аристотеля. Впервые об этом прямо заявил древнегреческий астроном, математик и философ Аристарх Самосский, но в те времена доказать это было невозможно. Аристарх Самосский (около 310 – 230 до н. э.) – выдающийся древнегреческий учёный, сделал первую попытку определить расстояние от Земли до Луны и от Земли до Солнца, впервые выдвинул гипотезу о гелиоцентрической системе мира¹. «Огонь лучше земли, и огню, а не земле, полагается быть в центре Вселенной» [1].

Спустя почти два тысячелетия Николай Коперник вернул гелиоцентрическую систему. До этого периода, как мы помним, существовала геоцентрическая система Птолемея (от др. греч. Γῆ, Γαῖα – Земля). Геоцентрическая система отсчета – это система, где начало координат размещено в центре Земли. Настоящая теория гравитации началась с И. Ньютона. Именно он, с подачи других ученых того времени, стал рассматривать гравитационное взаимодействие в соответствии с убыванием сил по обратно квадратичному закону. Данный закон явился прорывом в расчетах физических параметров планет и их движения по небесным орбитам, но сам закон ни на йоту не добавил физического понимания принципа действия гравитации во всей Вселенной.

О законе всемирного тяготения, о приоритете первооткрывателя до сих пор ведутся споры: одни указывают на Роберта Гука, занимавшего до Ньютона пост главы Лондонского королевского общества, другие – на Ньютона. Гук также оспаривал приоритет всех открытий Ньютона в области оптики. Было это так или совсем иначе, позаимствовал ли Ньютон открытие интегрально-дифференциального исчисления у немецкого математика Г. Лейбница, а также воспользовался ли трудами астронома Д. Флемстида, – все возможно. Но в данный момент меня не интересует моральный облик сэра И. Ньютона. Главное, что закон был открыт и до сих пор служит верой и правдой, бывает, работает некорректно – об этом разговор на страницах данной книги.

К формуле притяжения планет по закону обратных квадратов приложили руку еще несколько ученых, о которых упоминал и сам Ньютон, – это Буллиальд и Кристофер Рен.

Следует привести математическую запись этого закона, который гласит, что между материальными массами m₁и m₂ существует притяжение (сила гравитации F), которое тем больше, чем меньше расстояние r между ними.