Сила гравитационного взаимодействия между двумя шарами. Сила гравитационного притяжения

Считается, что любое физическое тело во Вселенной имеет свое гравитационное поле. Это гравитационное поле формируется как совокупность гравитационных полей всех частиц, атомов и молекул, из которых состоит это физическое тело. В зависимости от массы, плотности и других характеристик физического тела гравитационное поле одних физических тел отлично от других. Крупные физические тела обладают более сильным и обширным гравитационным полем и способны притягивать к себе другие, более мелкие физические тела. Значение силы их взаимного притяжения друг к другу определяется законом всемирного тяготения И. Ньютона — гравитацией. Это относится и к любому физическому телу во Вселенной.

Так в чем же заключается физический смысл гравитации физических тел? О чем не успел нам поведать великий гений — И. Ньютон?

Попробуем внести ясность в этот вопрос. В своей теории И. Ньютон рассматривал не частицы, а, прежде всего, планеты и звезды. Мы же, прежде чем перейти к рассмотрению гравитационных взаимодействий между планетами и звездами во Вселенной, уже имея представление о гравитационном взаимодействии частиц, попробуем разобраться в гравитационном взаимодействии между физическими телами на Земле и понять в чем же заключается общий физический смысл гравитации.

Предположение

Полагаю, что физический смысл гравитации в общем виде состоит в постоянном стремлении разреженной эфирной области физического тела перейти в равновесное состояние с окружающей эфирной средой, уменьшая свое напряженное состояние, за счет притяжения других разреженных эфирных областей других физических тел в область своего эфирного разрежения .

Если рассматривать гравитационное взаимодействие нашей планеты и любого другого физического тела, поднятого над землёй или попавшего к нам из космоса, то можно констатировать, что любое другое физическое тело всегда падает на поверхность Земли. Обычно, в этом случае мы говорим, что Земля, благодаря гравитации, притягивает к себе физические тела. Однако, понять и объяснить механизм этого притяжения пока никто не сумел.

Вместе с тем, физическая сущность этого загадочного явления объясняется тем, что разреженная эфирная среда у поверхности земли более разрежена, чем на расстоянии от неё. Другими словами, гравитационное поле и сила притяжения Земли у её поверхности проявляется более мощно, чем на расстоянии от планеты. Заметим, что речь идёт только об эфирной среде, а не об атмосфере Земли, в которой находятся атомы, молекулы и мельчайшие частички различных химических веществ. Именно наполнение эфирной среды этими химическими субстанциями придают разреженной эфирной среде в атмосфере Земли дополнительную плотность.

Сама же эфирная среда составляет не только атмосферу Земли. Она совершенно беспрепятственно пронизывает и всё тело планеты. Все частицы, входящие в состав всего, что имеется на Земле и из чего она состоит, включая её атмосферу, кору, мантию и ядро, вращаются в эфирном вихре, который не останавливается вот уже много миллиардов лет. При этом, вращение планеты, как впрочем и вращение всех планет и звёзд во Вселенной, обеспечивается воздействием их эфирных вихрей. Эфирная среда Земли вращается согласовано с ней и её атмосферой.

Разреженность эфирной среды зависит только от расстояния до центра Земли и не зависит от плотности земной коры или мантии. Поэтому показатели силы притяжения Земли также зависят не от плотности горных пород, воды или воздуха, а только от того на каком расстоянии от центра планеты мы производим измерение этой силы.

Доказать это достаточно просто, используя данные гравитационного ускорения физических тел (ускорения свободного падения) на различных расстояниях от поверхности планеты. Например, на поверхности земли оно будет равно 9,806 м/сек 2 , на высоте 5 км - 9,791 м/сек 2 , на высоте 10 км - 9,775 м/сек 2 , 100 км - 9,505 м/сек 2 , 1000км - 7,36 м/сек 2 ,

10 000 км - 1,5 м/сек 2 , а на высоте 400 000 км - 0,002 м/сек 2 .

Эти данные говорят о том, что с увеличением расстояния от центра Земли увеличивается и плотность эфирной среды, что ведёт к уменьшению ускорения свободного падения и силы притяжения Земли.

Ближе к центру планеты разреженность эфирной среды увеличивается. Увеличение разреженности эфирной среды предопределяет увеличение гравитационного ускорения, а, следовательно, и веса тела. Это подтверждает наше понимание физической сущности гравитации, как таковой.

При попадании какого-либо другого физического тела в гравитационное поле планеты, оно оказывается в положении, когда эфирная среда над падающим телом всегда более плотная, чем эфирная среда под этим телом. Тогда, более плотная эфирная среда будет воздействовать на тело, перемещая его из более плотной среды - в менее плотную. Тело, словно, постоянно теряет опору под собой и «проваливается» в пространстве по направлению к земле.

Известно, что значение показателя ускорения свободного падения тела на экваторе составляет 9,75 м/сек 2 , что меньше значения этого показателя на полюсах Земли, которое достигает 9,81 м/сек 2 . Учёные объясняют эту разницу суточным вращением Земли вокруг своей оси, отклонением формы Земли от сферической и неоднородным распределением плотности земных пород. На самом деле, можно принять во внимание только специфическую форму планеты. Всё остальное, если и имеет своё влияние на значение показателей ускорения свободного падения на экваторе и на полюсах, то очень и очень незначительное.

Однако, наши взгляды на гравитацию и причины её проявления получат хорошее подтверждение, если мы представим себе классическую сферу, самые удалённые точки которой от центра Земли будут находится на экваторе. В этом случае, на полюсах от поверхности этой классической умозрительной сферы до поверхности Земли образуется расстояние равное 21.3 км. Это легко объясняется несколько приплюснутой формой планеты. Поэтому расстояние от поверхности земли на полюсе до центра Земли меньше, чем то же расстояние на экваторе. Но тогда, в соответствии с нашими взглядами эфирная среда на полюсах планеты более разрежена и, следовательно, её гравитационное поле более мощное, что и приводит к более высоким показателям по ускорению свободного падения.

Это происходит потому, что разреженная область более массивного физического тела первоначально захватывает разреженную эфирную область другого физического тела, а, затем, приближает к себе и само физическое тело, которое имеет меньшую массу или меньшее количество уплотненного эфира.

Ввиду того, что снять напряжение эфирной среды привлечением новых физических тел в гравитационное поле массивного физического тела невозможно, так как в этом случае его масса будет только увеличиваться, а, следовательно, гравитационное поле только расширяться, то это стремление будет длиться постоянно, обеспечивая гравитационное постоянство физических тел. Поэтому физическое тело, привлекая к себе другие физические тела, будет лишь увеличивать свою массу, а, следовательно, и свое гравитационное поле.

В эфирном пространстве Вселенной этот процесс будет происходить до того момента, пока гравитационные силы одной планеты или звезды не уравновесятся с гравитационными силами других планет и звезд, а также с ядром своей галактики и ядром Вселенной. При этом, все планеты или звезды будут находиться в напряженном, но равновесном состоянии по отношению друг к другу.

Силы гравитации между физическими телами начинают проявляться с момента соприкосновения гравитационных полей этих тел. Исходя из этого, можно полагать, что гравитация, действительно, обладает дальнодействием . При этом, гравитационное взаимодействие начинает проявляться практически мгновенно и, конечно же, без всякого участия каких-либо гравитонов или других непонятных частиц.

Из всего этого следует, что взаимодействуют не физические тела, а взаимодействуют их гравитационные поля, которые деформируясь, притягивают физические тела друг к другу . Позвольте, но ведь это противоречит положениям законов уважаемого И. Ньютона, которые постулируют силу притяжения масс физических тел и которые добросовестно служили и служат человечеству уже не одно столетие!

Не стал бы так драматизировать ситуацию. Наши утверждения не отвергают законы глубокоуважаемого ученого. Они лишь раскрывают их физическую сущность, оставляя вопрос проявления этих законов абсолютно нетронутым.

И это, именно, так. Но по закону И. Ньютона любое физическое тело имеет свое гравитационное поле и взаимодействует с другими физическими телами в соответствии с их массами и расстояниями между их центрами. При этом, И. Ньютон, прежде всего, имел ввиду взаимодействие планет и звезд. Его научные последователи механически перенесли особенности взаимодействия планет и звезд на взаимодействие любых физических тел, исходя из универсальности закона всемирного тяготения.

Вместе с тем, мимо их внимания не прошел тот факт, что на нашей планете, Земля исправно притягивает любые физические тела, но сами физические тела не очень-то стремятся друг к другу. За исключением, конечно, магнитов. Видимо, чтобы не нарушать научной идиллии и не ставить под сомнение закон всемирного тяготения ученые постулировали, что массы окружающих нас физических тел на нашей планете во вселенском масштабе чрезвычайно малы и поэтому сила гравитации при их приближении друг к другу проявляется очень и очень слабо.

Однако, мы можем попробовать вплотную приблизить добросовестно отполированные физические тела из любого вещества друг к другу, практически исключив наличие расстояния между ними. Казалось бы, что в соответствии с законом, силы гравитации должны вырваться наружу и удивить нас своим безраздельным присутствием и удалой мощью. Но этого не происходит. Силы гравитации скромно и без особого энтузиазма тихо наблюдают за нашими усилиями из самого отдаленного уголка каждого взаимодействующего физического тела. В чем же дело? Как выходить из этого щекотливого положения. Ведь, закон есть? Есть. Действует? Действует. Значит, все нормально?!

Нет, не нормально. Если придерживаться этого утверждения, то многие предметы, расположенные рядом друг с другом, «слиплись» бы в одно мгновение, наполнив нашу жизнь такими проблемами, что человечество, недолго сопротивляясь, давно бы прекратило свое кошмарное существование.

Можно возразить и сослаться на то, что эти физические тела очень малы. Поэтому они и не притягиваются. Но это не очень убедительно. Почему? Потому что огромный, даже в масштабе Земли, тибетский горный массив давно бы уже собрал на своих суровых вершинах все пролетающие мимо самолеты и не позволил бы неутомимым путешественникам и альпинистам, ввиду мощного проявления своих гравитационных сил, поднять даже самую легкую амуницию. И вряд ли, кто-нибудь может заподозрить суровый Тибет в недостаточности размеров, плотности или массы.

Что же делать? На помощь приверженцам всемогущих формул опять пришли достаточно сомнительные коэффициенты в образе «гравитационной постоянной» — не совсем убедительной госпожи «G», равной примерно 6,67х10 -11 кг -1 м 3 сек -2 . Наличие этой постоянной в формуле И. Ньютона немедленно превращало значение любой силы практически в ничто. Почему именно эта цифра? Просто потому, что сопоставимых с ней показателей массы какого-либо физического тела на нашей планете человечество предоставить просто не может. Поэтому, судя по значению этой постоянной, сила притяжения любых физических тел на Земле будет чрезвычайно мала. И это будет прекрасно объяснять отсутствие видимого взаимодействия физических тел на Земле.

А почему 10 -11 кг -1 ? Да, потому что масса Земли, которая уж совершенно точно притягивает к себе все физические тела без исключения (скрыть это не представляется возможным) составляет примерно 6х10 24 кг. Поэтому только для нее 10 -11 кг -1 легко преодолимо. Вот такое оригинальное решение вопроса.(((

Не сумев объяснить суть проблемы ученые мужи, как часто это бывает, ввели в формулу некую постоянную величину, которая не решая проблемы, позволяла придать физическому процессу или природному явлению некую околонаучную ясность.

Кстати, И. Ньютон к этому, похоже, не имел никакого отношения. В своих работах при разработке закона всемирного тяготения он никогда не упоминал ни о какой гравитационной постоянной. Не упоминали о ней и его современники. Впервые гравитационная постоянная была введена в закон всемирного тяготения лишь в начале ХIХ века французским физиком, математиком и механиком С.Д. Пуассоном. Однако, история не зафиксировала ни одного ученого, который бы взял на себя ответственность и за методику ее вычисления, и за ее общепринятые значения.

История ссылается на английского физика Генри Кавендиша, который в 1798 году поставил уникальный эксперимент с использованием крутильных весов. Но следует заметить, что Г. Кавендиш ставил свой эксперимент лишь с целью определения средней плотности Земли и ни о какой гравитационной постоянной он никогда не говорил и не писал. Тем более, не рассчитывал никаких численных ее значений.

Численный показатель гравитационной постоянной, якобы, был вычислен гораздо позже на основе расчетов Г. Кавендиша средней плотности Земли, но кто и когда его вычислил так и осталось тайной, как и то, для чего все это было нужно.

И, видимо, чтобы совсем запутать человечество и хоть как-то выбраться из леса противоречий и нестыковок, в современном научном мире были вынуждены под видом перехода к единой метрической системе мер принять различные гравитационные постоянные для различных космических систем. Так при расчете орбит, например, спутников относительно Земли используется геоцентрическая гравитационная постоянная равная GE =3,98603х10 14 м 3 сек -2 умноженная на массу Земли, а для вычисления орбит небесных тел относительно Солнца применяют уже другую гравитационную постоянную — гелиоцентрическую, равную GSs =1,32718х10 20 м 3 сек -2 умноженную на массу Солнца. Интересно получается, закон один и универсален, а постоянные коэффициенты — разные! Разве может такая уважаемая «постоянная» быть столь удивительно не постоянной?!!

Так как же быть? Ситуация безвыходная и поэтому надо смириться? Нет. Нужно лишь вернуться к основам и определиться с понятиями. Дело в том, что все, что существует на планете Земля, из нее вышло, является ее принадлежностью и в нее и войдет . Все -горы, моря и океаны, деревья, дома, заводы, машины, да и мы с вами — все это добыто, взращено, воспитано и вскормлено на Земле и из Земли создано. Все это только различные вре менные комбинации огромного количества атомов и молекул, которые являются принадлежностью только нашей планеты.

Земля была создана из частиц и атомов и представляет собой вполне самостоятельную и практически полностью замкнутую систему. При ее формировании каждая частица и каждый атом, создавая единое гравитационное поле планеты, по сути, «передали» ей все свои гравитационные полномочия.

Поэтому на Земле существует единое гравитационное поле, которое добросовестно стоит на страже всех имеющихся земных ресурсов, не выпуская с планеты то, что когда-то было на эту планету привнесено. Поэтому все предметы и всё, что имеется на Земле, не являются самостоятельными гравитационными субстанциями и не могут решать — использовать или не использовать свои гравитационные возможности при общении с другими физическими телами. Поэтому физические тела на Земле падают только вниз, на ее поверхность, а не вверх, влево или вправо, присоединяясь к другим массивным телам. Поэтому никакое физическое тело на Земле, с точки зрения гравитации, нельзя назвать самостоятельным.

А как же ракеты? Можно ли их назвать самостоятельными физическими телами? Пока они находятся здесь на Земле — нет, нельзя. Но если они преодолеют притяжение Земли и выйдут за пределы гравитационного поля планеты, то — да, можно. Только в этом случае они смогут по отношению к Земле стать самостоятельными физическими телами, забирая с собой свою индивидуальную часть гравитационного поля. Земля уменьшится в размерах и в своей массе на размер и массу ракеты. Пропорционально уменьшится и ее гравитационное поле. Гравитационные отношения между ракетой и Землей, конечно же, прервутся.

А различные метеориты, которые достаточно часто посещают нашу Землю? Они - самостоятельные физические тела или нет? Пока они находятся вне гравитационного поля Земли - они самостоятельны. Но при вхождении их в гравитационное поле планеты они, имея менее разреженную собственную эфирную среду, будут взаимодействовать с более разреженной эфирной средой Земли.

Однако, взаимодействие гравитационных полей Земли и метеорита отличается от взаимодействия практически равных друг другу по размерам гравитационных полей эфирных вихревых сгустков. Это обусловлено огромной разницей в размерах гравитационных полей Земли и метеорита. Гравитационное поле метеорита при взаимодействии с гравитационным полем Земли практически не деформируется, а, оставаясь принадлежностью метеорита, поглощается гравитационным полем Земли.

Гравитационное поле метеорита словно проваливается в гравитационное поле Земли, так как по мере приближения к поверхности Земли, её разреженная эфирная среда становится всё более разреженной. И чем ближе к Земле, тем её разреженная среда всё более разрежена и тем быстрее метеорит движется навстречу планете. Земля стремится заместить свою разреженную среду неожиданным пришельцем из космоса, создавая эффект притяжения метеорита к своей поверхности.

Достигнув поверхности Земли, метеорит не теряет своего гравитационного поля и в случае своей транспортировки в космическое пространство, он покинет Землю со своим гравитационным полем. Но на Земле он теряет свою самостоятельность физического тела. Теперь он является принадлежностью Земли, его гравитационное поле суммируется с гравитационным полем Земли, а масса Земли увеличивается на массу метеорита.

Поэтому мы вынуждены констатировать, что, находясь на планетах, все физические тела с гравитационной точки зрения не могут быть самостоятельными физическими телами. Их гравитационные возможности находятся в пределах гравитационных возможностей планет, которые являются главными генераторами гравитационного взаимодействия.

Поэтому закон всемирного тяготения абсолютно справедлив ко всей вселенской системе и не требует никаких дополнительных постоянных, пусть даже и гравитационных.

Предположение

Таким образом, гравитационное поле физического тела — это неравномерно напряженная разреженная эфирная область, являющаяся принадлежностью физического тела и возникшая вследствие концентрации вращающейся эфирной среды в самом физическом теле.

Гравитационное поле любого физического тела для достижения равновесия с окружающей упругой эфирной средой стремится к увеличению своей плотности, притягивая к себе разреженные эфирные области других физических тел. Взаимодействие гравитационных полей физических тел друг с другом создают эффект притяжения физических тел. Этот эффект представляет собой действие сил гравитации или гравитационное взаимодействие самостоятельных физических тел .

Разреженное эфирное пространство всегда стремится к восстановлению начального однородного состояния эфирной среды за счет присоединения эфирной среды других физических тел. При появлении в эфирном гравитационном поле физического тела, какого-либо другого физического тела, также обладающего своим эфирным гравитационным полем, но меньшей массой, первое физическое тело стремится «поглотить» его и удерживать его с силой, зависящей от масс этих тел и расстояния между ними.

Следовательно, в эфирном гравитационном поле при появлении в нем двух или нескольких физических тел возникает процесс их гравитационного взаимодействия, который направляет их друг к другу. Гравитационные силы действуют только для приближения одних физических тел или тела — к другим телам .

Еще раз вынужден признать, что все это возможно только в идеальных условиях, когда физические тела не находятся под влиянием гравитационных сил планеты . На Земле гравитационные поля всех физических тел являются лишь составной частью единого гравитационного поля планеты и не могут проявляться в отношении друг друга.

Поэтому на планете физические тела не имеют своего индивидуального гравитационного поля и имеют гравитационное взаимодействие только с Землей.

Приподнимая физическое тело на какую-либо высоту, мы совершаем какую-то работу и затрачиваем определенную энергию. Некоторые считают, что, подняв тело, мы передаем ему энергию, эквивалентную энергии, затраченной на его подъем на определенную высоту. Падая, физическое тело освобождает эту энергию.

Но это не так.

Мы не передаем ему энергию, а затрачиваем свою энергию на преодоление гравитационной силы Земли. Более того, мы, словно, нарушаем привычных ход событий на Земле, изменяя местоположение физического тела относительно планеты. Земля справедливо реагирует на это несогласованное с ней безобразие и стремится вернуть любой предмет на свою поверхность, немедленно включая свои гравитационные силы.

Гравитационная сила действует на поднятое тело так же, как при нахождении этого тела на Земле, но с увеличением расстояния от поверхности Земли ее величина будет меньше первоначальной силы гравитации. Правда, заметить ее будет не так просто ввиду незначительности изменений параметров этой силы. Если же мы поднимем это тело на высоту 450 километров над Землей, то сила гравитации уменьшится значительно и тело будет находиться в состоянии невесомости.

Здесь мы встречаемся с гравитацией, т.е. с воздействием гравитационной эфирной среды нашей планеты на физическое тело. Поднятое тело находится в гравитационном эфирном поле планеты, вектор которого направлен к центру Земли. Чем ближе физическое тело находится к Земле, тем эффект гравитационного взаимодействия сильнее. Чем дальше, тем меньше. Поэтому на дальних расстояниях гравитационное взаимодействие тоже будет проявляться, но не так явно.

Но, падая на Землю, физическое тело взаимодействует с ней так, как взаимодействуют два тела в пространстве. Гравитационные силы Земли воздействуют на тело, перемещают его в пространстве, возвращая его на бренную землю.

Что же произойдет если мы будем воздействовать на тело длительное время, перемещая все дальше и дальше от Земли, и, наконец, выведем его за пределы Солнечной системы? Значит ли это, что гравитационное взаимодействие между ними исчезнет? Если это так, то существует ли вероятность того, что, при этом, Земля потеряет часть своих гравитационных возможностей?

Да, именно так это и произойдет. Часть гравитационных возможностей Земли покинет ее вместе с физическим телом. Земля станет меньше на величину массы этого тела. А если масса Земли станет меньше, то, вполне очевидно, что и ее гравитационная мощь пропорционально изменится в меньшую строну, а ее гравитационное взаимодействие с этим физическим телом исчезнет.

Но если на поверхность Земли упадет метеорит, то его гравитационное поле «поглотится» гравитационным полем Земли, а сам он, потеряв самостоятельность, станет частью Земли, пропорционально увеличив ее гравитационные возможности.

Поэтому более крупные физические тела, включая планеты и звезды, имеют более сильную гравитацию и притягивают к себе более мелкие, поглощая их. Притянув к себе более мелкие физические тела, они увеличивают свою массу и, соответственно, увеличивают свое гравитационное поле. Между телами будет возникать гравитационное взаимодействие.

Итак, вокруг любого физического тела на нашей планете имеется свое гравитационное поле, но только условно. Это гравитационное поле входит в единое гравитационное поле Земли и вращается вместе с ним. Это обусловлено тем, что любое физическое тело, включая все физические тела, созданные на Земле или прилетевшие из космоса, уже являются или становятся принадлежностью нашей планеты . Любое физическое тело на Земле произошло из нее и в нее и возвратится. Их гравитационное поле — часть единого гравитационного поля Земли, которое вращается вокруг планеты. Поэтому предметы падают на Землю, а не присоединяются друг к другу. Они падают вниз, а не перемещаются параллельно земле. Кроме того, гравитационные возможности Земли несопоставимо более мощные, чем гравитационные возможности любого имеющегося на планете физического тела, какой бы оно не имело размер, объем или плотность. Поэтому любое физическое тело притягивается к Земле, а не к Эвересту.

Гравитационное поле имеется у всех физических тел, но рассматривать его можно лишь в совокупности с общим гравитационным полем Земли. Отделить его от гравитационного поля Земли возможно лишь на расстоянии, находящемся за границами гравитационного поля планеты. На этом расстоянии гравитационное поле физического тела, например, ракеты будет вполне самостоятельно и будет вращаться вокруг физического тела, каких бы размеров оно не было.

Необходимо отметить, что, скорость вращения эфирной среды вблизи поверхности физического тела равна скорости вращения самого физического тела. По отношению к физическому телу окружающая среда является неподвижной. Вблизи физического тела сила гравитации значительно выше, чем в удалении от него. Вспомним наш опыт с резиновым кругом (рис.2). По мере удаления от физического тела уменьшается и скорость вращения эфирной среды, и гравитация.

Вместе с тем, мы понимаем, что концентрация эфира под действием эфирных вихрей и сил гравитации приводит к возникновению разреженной эфирной области вокруг физического тела. Эта разреженная эфирная область тем больше, чем большее количество эфира сосредоточено в физическом теле в виде совокупности фундаментальных эфирных частиц — эфирных вихревых сгустков, из которых соответственно состоят энергетические фракции, фотоны, нейтрино, антинейтрино, позитроны, электроны, протоны, нейтроны, атомы, молекулы и другие физические тела. Разреженная эфирная область, например, планеты Земля по объему гораздо больше разреженной области Луны, так как Земля значительно больше Луны. И каждая разреженная область соответствует количеству эфира сосредоточенному в физическом теле.

Разреженные области эфирной среды чрезвычайно обширны. Они определяют размеры гравитационных полей физических тел, т.е. те области в которых действуют силы гравитации. Действия этих сил начинаются от внешних границ разреженной области физического тела. Так как границы разреженной области находятся достаточно далеко от центра физического тела, эти силы можно характеризовать как дальнодействующие силы или дальнодействующее взаимодействие .

При соприкосновении разреженных областей двух или более физических тел, каждое из них, в соответствии с законом равновесия противоположностей стремится уравновесить свою эфирную разреженную среду, что приводит к притягиванию и сближению тел .

Таким образом, притягивают не массы физических тел, а взаимодействуют друг с другом гравитационные поля этих физических тел, перемещая физические тела навстречу друг к другу .

При этом, чем ближе тела находятся друг к другу, тем это притяжение происходит более выражено и интенсивно. Поэтому при падении, к примеру, тел на землю происходит постоянное ускорение этого падения. Это ускорение получило название ускорения свободного падения и равно примерно 9,806 м/сек 2 .

Суть этого ускорения заключается в том, что чем ближе к телу находится разреженная среда, тем она менее плотная и, следовательно, тем сильнее стремление физического тела уравновесить свою разреженную эфирную среду, тем мощнее сила гравитационного взаимодействия. Мы об этом уже говорили ранее. С приближением к границе разреженной среды с упругим эфирным пространством это напряжение снижается и, наконец, на границе начинает полностью соответствовать плотности эфирного пространства. В этом случае, гравитационное взаимодействие физического тела полностью теряет свою силу, а гравитационное поле данного физического тела исчезает.

Это объясняет тот факт, что ракета с начала своего старта затрачивает огромное количество энергии на преодоление силы притяжения Земли, но по мере своего полета и удаления от планеты она выходит на орбиту и практически не растрачивает свою энергию.

Здесь необходимо понимать, что плотность атмосферы Земли и плотность ее гравитационного поля — это разные понятия. Показатели плотности атмосферы Земли имеют более высокие значения у ее поверхности, чем на высоте. Например, на поверхности земли плотность атмосферы примерно равна 1,225 кг/м 3 , на высоте 2 километра — 1,007 кг/м 3 , а на высоте 3 км — 0,909 кг/ м 3 т.е. с увеличением высоты плотность атмосферы уменьшается.

Но мы утверждаем, что гравитационное поле любого физического тела более разрежено именно у его поверхности и это разрежение уменьшается с увеличением расстояния от физического тела. Противоречие? Вовсе нет. Это — подтверждение наших рассуждений! Дело в том, что разреженное эфирное гравитационное поле будет стремиться втягивать в свое пространство все, что только возможно для снижения своей напряженности. Поэтому гравитационное поле Земли наполнено молекулами азота, кислорода, водорода и т.д. Кроме того, у поверхности земли в атмосфере находятся не только молекулы газов, но и частички пыли, воды, кристаллы льда, морской соли и проч. Чем выше от поверхности Земли, тем меньше разрежено гравитационное поле, тем меньше молекул и частиц оно может удерживать в атмосфере Земли, тем, соответственно, ниже плотность атмосферы планеты. Все соответствует. Все правильно.

В доказательство этого утверждения приведём размышления Аристотеля и опыты Г. Галилея и И. Ньютона. Великий Аристотель утверждал, что более тяжёлые тела падают на землю быстрее лёгких тел и приводил пример падающих с одной высоты камня и птичьего пера. В отличие от Аристотеля Г. Галилей предположил, что причиной разницы скоростей падения предметов является сопротивление воздуха. Как утверждают, он одновременно сбрасывал с Пизанской башни ружейную пулю и артиллерийское ядро, которые достигали земли также практически одновременно, несмотря на существенную разницу в весе.

В подтверждение умозаключений Г. Галилея, И. Ньютон выкачал воздух из длинной стеклянной трубки и одновременно бросил сверху птичье перо и золотую монету. И перо, и монета практически одновременно падали на дно трубки. В дальнейшем, было экспериментально установлено, что и в воздухе, и в вакууме происходило ускорение свободного падения тел на землю.

Однако, учёные, зафиксировав наличие ускорения свободного падения тел на землю, ограничились лишь выведением известных математических зависимостей, которые позволяют достаточно точно измерять величину этого ускорения. Но физическая сущность этого ускорения осталась не раскрытой.

Полагаю, что физическая сущность этого явления заключается в наличии разреженной эфирной среды вокруг Земли. Чем ближе от поверхности Земли находится падающее на неё тело, тем более разрежена эфирная среда планеты и тем быстрее тело падает на её поверхность. Это вполне можно принять как явное подтверждение наших рассуждений о природе гравитационных полей и механизме их взаимодействий во Вселенной.

Безусловно, наше утверждение о взаимодействии гравитационных полей физических тел, а не о взаимовлиянии их масс, противоречит взглядам глубокоуважаемого И. Ньютона и современного научного сообщества. Однако, отдавая дань великому гению, мы однозначно признаем тот факт, что выведенная им формула вполне показательна и совершенно справедливо позволяет рассчитывать силу гравитационного взаимодействия двух физических тел. Следует признать и то, что ньютоновская формула описывает следствие явления, но совершенно не касается его физической сущности.

Таким образом, мы определили, что постоянное стремление разреженной эфирной области любого физического тела перейти в равновесное состояние с окружающей эфирной средой, уменьшая свое напряженное состояние, за счет притяжения других разреженных эфирных областей других физических тел в область своего эфирного разрежениясоставляют общий физический смысл гравитации или гравитационного взаимодействия.

Любое физическое тело имеет свое гравитационное поле , но оно не самостоятельно. Находясь на Земле, это гравитационное поле объединено в единое гравитационное поле планеты. Гравитационное поле любого физического тела можно рассматривать только как часть гравитационного поля планеты.

ГРАВИТАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ элементарных частиц, наиболее слабое из всех известных фундаментальных взаимодействий, характеризуемое участием гравитационного поля (поля тяготения). По современным представлениям, любое взаимодействие частиц осуществляется путём обмена между ними виртуальными (или реальными) частицами - переносчиками взаимодействия. В электромагнитном, слабом и сильном взаимодействиях переносчиками являются фотон, промежуточные векторные бозоны и глюоны соответственно. Для гравитационного взаимодействия вопрос о переносчиках не прост, и сама теория гравитационного взаимодействия занимает особое место в физической картине мира.

Согласно закону всемирного тяготения Ньютона, сила взаимодействия двух точечных масс (размеры которых малы по сравнению с расстоянием r между ними)

F g =Gm 1 m 2 /r 2 , (1)

где, m 2 - массы частиц, G = 6,67·10 -11 м 3 /кг?с 2 - гравитационная постоянная. Сила гравитационного взаимодействия двух протонов в 10 36 раз меньше кулоновской силы электростатического взаимодействия между ними. Это соотношение не изменяется и при учёте релятивистских эффектов вплоть до расстояний, равных комптоновской длине волны протона. Величину √Gm можно назвать «гравитационным зарядом». При таком определении «заряда» формула (1) совпадает с законом Кулона для взаимодействия электрических зарядов. Гравитационный заряд пропорционален массе тела, поэтому, согласно второму закону Ньютона (F = ma), ускорение а, вызываемое силой (1), не зависит от массы ускоряемого тела. Этот факт, проверенный с большой точностью, называется эквивалентности принципом. В релятивистской теории гравитационного взаимодействия вследствие соотношения между массой и энергией (Е = mс 2) гравитационный заряд пропорционален энергии, то есть полной массе m, а не массе покоя, как в формуле (1). Это обусловливает универсальность гравитационного взаимодействия. Нет такого вида материи, который имел бы нулевой гравитационный заряд. Именно это свойство гравитационного взаимодействия отличает его от других фундаментальных взаимодействий элементарных частиц. Кроме того, при больших энергиях частиц гравитационное взаимодействие уже нельзя считать слабым. При энергии >10 18 ГэВ гравитационный заряд частицы √GE/c 2 становится равным её электрическому заряду е, и при очень высоких энергиях гравитационного взаимодействия может стать основным.

Важнейшее свойство гравитационного поля состоит в том, что оно определяет геометрию пространства-времени, в котором движется материя. Геометрия мира не может быть задана изначально и изменяется при движении материи, создающей гравитационное поле (смотри Тяготение). А. Эйнштейн сделал такой вывод из свойства универсальности гравитационного взаимодействия и построил релятивистскую теорию гравитации - общую теорию относительности (ОТО). Эксперименты подтверждают справедливость ОТО в случае слабых гравитационных полей (когда гравитационный потенциал по абсолютной величине много меньше с 2). Для сильных полей ОТО ещё не проверена, поэтому возможны и другие теории гравитационного взаимодействия.

ОТО возникла как обобщение специальной теории относительности. Другие теории гравитации возникают как отражение успехов физики элементарных частиц - теоретической и экспериментальной. Например, теория гравитации Эйнштейна-Картана-Траутмана (так называемая гравитация с кручением, Эйнштейн, А. Картан, А. Траутман, 1922-72) расширяет принцип эквивалентности в том смысле, что гравитационное поле в ней взаимодействует не только с энергией (тензором энергии-импульса) частиц, но и с их спином.

В так называемой f-g теории гравитации К. Дж. Айшема, А. Салама и Дж. Стразди (1973) предполагается существование двух гравитационных полей: носителями одного из них являются безмассовые частицы со спином 2 (обычная, «слабая» гравитация ОТО), это поле взаимодействует с лептонами; другое поле переносится массивными частицами (f-мезонами) со спином 2 («сильная» гравитация) и взаимодействует с адронами.

Скалярно-тензорная теория гравитации Бранса-Дикке-Йордана (К. Бранс, Р. Дикке, П. Йордан, 1959-61) явилась развитием идеи П. Дирака об изменении со временем фундаментальных физических констант и констант взаимодействия.

А. Д. Сахаров выдвинул (1967) идею о гравитации как индуцированном взаимодействии, по аналогии с силами Ван дер Ваальса, которые имеют электромагнитную природу. В этой теории гравитационного взаимодействия - не фундаментальное взаимодействие, а результат квантовых флуктуаций всех других полей. Успехи квантовой теории поля (КТП) сделали возможным вычисление индуцированной гравитационной постоянной G, которая в этом случае выражается через параметры этих квантовых полей.

Теория тяготения - классическая теория, квантовая теория гравитации ещё не создана. Необходимость квантования вызвана тем, что элементарные частицы - объекты квантовой природы, и поэтому соединение классического взаимодействия и квантованных источников этого взаимодействия представляется непоследовательным.

Создание квантовой теории гравитации наталкивается на большие математические трудности, возникающие вследствие нелинейности уравнений ноля. Существует несколько методов квантования таких сложных математических объектов; эти методы развиваются и совершенствуются (смотри Квантовая теория тяготения). Как и в квантовой электродинамике (КЭД), при вычислениях появляются расходимости, однако, в отличие от КЭД, квантовая теория гравитации оказывается неперенормируемой. Здесь имеется аналогия с теорией слабого взаимодействия, которая тоже, взятая отдельно, вне связи с другими взаимодействиями, неперенормируема. Но объединение слабого и электромагнитного взаимодействий (на основе идеи о так называемом спонтанном нарушении симметрии) позволило построить единую перенормируемую теорию электрослабого взаимодействия. В этой связи большие надежды возлагаются на супергравитацию - теорию, в которой объединены все взаимодействия на основе суперсимметрии и в которой, кроме гравитонов (безмассовых частиц со спином 2, бозонов), имеются и другие переносчики гравитационного взаимодействия - фермионы, получившие название гравитино.

Интерес к созданию квантовой теории гравитации не является чисто академическим. Связь гравитационного взаимодействия со всеми видами материи и с пространственно-временным многообразием неизбежно приведёт в будущей квантовой теории к квантованию пространства-времени и к изменению наших взглядов не только на пространство и время на сверхмалых расстояниях и промежутках времени, но и на понятие «частицы», на процедуру измерений в микромире, а также к изменению структуры современной теории элементарных частиц.

Некоторые контуры этих изменений уже просматриваются. Это, прежде всего проблема расходимостей в КТП. Расходимость, например, собственной энергии электрически заряженной частицы появляется уже в классической электродинамике. Полная масса М классической заряженной тонкой сферы, имеющей заряд е и размер r 0 , равна

М = М 0 + е 2 /2r 0 с 2 , (2)

где М 0 - затравочная масса. При r 0 → 0 масса М становится бесконечной. Эта расходимость не устраняется и в квантовой теории, она становится только более слабой - логарифмической. Если учесть гравитационное взаимодействие и то, что оно зависит от полной массы М, расходимость собственной энергии исчезает уже в классической теории.

К вопросу о расходимостях можно подойти с другой стороны. Взаимодействие в КТП представляет собой обмен виртуальными частицами сколь угодно больших энергий. Поэтому при интегрировании по этим энергиям получаются расходящиеся выражения. В ОТО частицы не могут быть точечными. Их минимальный размер определяется гравитационным радиусом r g . Чем больше масса (энергия), тем больше гравитационный радиус:

Если тело массы М сжато до размеров, меньших r g , то оно превращается в чёрную дыру размером r g . В квантовой теории также есть предел локализации частицы - её комптоновская длина волны l С = ћ/М с, которая, очевидно, не может быть меньше гравитационного радиуса. Поэтому появляется надежда, что в теории, учитывающей гравитационное взаимодействие, промежуточные состояния со сколь угодно большими энергиями не возникнут и, следовательно, расходимости исчезнут. Максимальная масса (энергия) частиц соответствует равенству l C = r g , и равна М Р | =√ћc/G ≈ 10 -5 г. Эта величина называется планковской массой, и ей соответствует планковская длина l Р| = √ћG/c 3 ≈ 10 -33 см.

М. А. Марков предположил (1965), что могут существовать элементарные частицы массы М Р| и что эти частицы имеют максимально возможную для элементарной частицы массу. Он назвал эти частицы максимонами. Заряженные максимоны с массой М = e/√G ≈ 10 -6 г Марков назвал фридмонами. Фридмоны и максимоны обладают рядом необычных свойств. Так, геометрия внутри этих частиц может существенно отличаться от геометрии снаружи, и можно представить такие фридмоны и максимоны, внутри которых находятся целые вселенные. Вполне возможно, что квантовые образования, подобные максимонам и фридмонам, определяли ранние этапы эволюции Вселенной и задавали начальный вакуум единого взаимодействия, которое при расширении Вселенной расчленилось, например, посредством механизма спонтанного нарушения симметрии, на четыре взаимодействия, известные в настоящее время. Направление развития физики элементарных частиц не исключает, а, скорее, предполагает такую возможность.

Не только квантовая гравитация может оказать существенное влияние на теорию других взаимодействий, несомненно и обратное влияние. Исследования КТП в искривлённом пространстве-времени, исследования испарения чёрных дыр и рождения частиц в космологии показывают, что КТП приводит к видоизменению уравнений Эйнштейна. В современных объединённых теориях взаимодействия элементарных частиц плотность энергии вакуума может быть отлична от нуля и, следовательно, обладать собственным гравитационным полем. Доминантность этой плотности энергии ведёт к ускорению расширения современной Вселенной. Наконец, в моделях многомерной гравитации процессы негравитационных взаимодействий происходят на 4-мерной бране (подпространстве) в многомерном пространстве-времени. При энергиях, подводящих частицу к границе браны, может наблюдаться нарушение лоренц-инвариантности, а гравитационное взаимодействие перестаёт быть слабым.

Всё это свидетельствует о том, что создание квантовой теории гравитационного взаимодействия невозможно без учёта других фундаментальный взаимодействий и, наоборот, теория других взаимодействий не будет полна и свободна от внутренних противоречий без учёта гравитационного взаимодействия. Достигнуть подобного объединения гравитационного взаимодействия с другими взаимодействиями, возможно, удастся в рамках интенсивно развивающейся теории струн. Исследованию такого объединения способствуют методы космомикрофизики, изучающей фундаментальную взаимосвязь микро и макромира в сочетании её физического, космологического и астрофизического проявлений.

Лит.: Марков М. А. О природе материи. М., 1976; Мизнер Ч., Торн К., Уилер Дж. Гравитация. М., 1977. Т. 1-3; А. Эйнштейн и теория гравитации. М., 1979; Гриб А. А., Мамаев С. Г., Мостепаненко В. М. Квантовые эффекты в интенсивных внешних полях. М., 1980; Рубаков В. А. Большие и бесконечные дополнительные измерения // Успехи физических наук. 2001. Т. 171. Вып. 9; Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теория поля. 8-е изд. М., 2003; Хлопов М. Ю. Основы космомикрофизики. М., 2004.

В. А. Березин, М. Ю. Хлопов.

 21.1. Закон всемирного тяготения Ньютона
 Гравитационные взаимодействия присущи всем материальным телам (рис. 111).

Рис. 111
 Закон, описывающий эти силы, открытый И. Ньютоном и опубликованный в 1687 году, получил название закона всемирного тяготения: две материальные точки притягиваются с силами, пропорциональными произведению масс этих точек, обратно пропорциональными квадрату расстояния между точками и направленными вдоль прямой, соединяющей эти точки:

 Так как сила является векторной величиной, то и формуле, определяющей силу притяжения, следует придать векторную форму.
 Для этого введем вектор r 12 , соединяющий точки 1 и 2 (рис. 112).

рис. 112
Тогда сила притяжения, действующая на второе тело, может быть записана в виде

 В формулах (1), (2) коэффициент пропорциональности в называется гравитационной постоянной. Значение этой величины не может быть найдено из других физических законов и определено экспериментально. Численное значение гравитационной постоянной зависит от выбора системы единиц, так, в СИ оно равно:

 Впервые гравитационную постоянную экспериментально измерил английский физик Генри Кавендиш. В 1798 году он сконструировал крутильные весы и измерил с их помощью силу притяжения двух сфер, подтвердив закон всемирного тяготения; определил гравитационную постоянную, массу и среднюю плотность Земли.
 Вопрос о природе гравитационного взаимодействия является чрезвычайно сложным. Сам И. Ньютон на этот вопрос давал лаконичный ответ: «Гипотез не измышляю», тем самым отказываясь даже рассуждать на эту тему. Достаточно того, что закон всемирного тяготения с высокой степенью точности количественно описывает гравитационное взаимодействие. Громадные успехи ньютоновской механики почти на два столетия предопределили подобный подход ко всей физической науке, не только механике: достаточно открыть, найти законы, правильно описывающие физические явления, и научиться применять их к количественному описанию этих явлений.
 Так, в изучении гравитации считалось, что непонятным образом одно тело может оказывать влияние на другое, причем это влияние передается мгновенно, то есть изменение положения одного из тел мгновенно изменяет силы, действующие на другие тела, независимо от того, на каком расстоянии эти тела расположены. Этот общий подход к характеру физических взаимодействий получил название теории дальнодействия. Подобный взгляд на взаимодействия тел был распространен на электрические и магнитные явления, изучение которых активно проводилось в течение XVIII − XIX веков. Лишь в 30-х годах XIX века английским физиком М. Фарадеем для электромагнитных взаимодействий были сформулированы основные положения альтернативной теории близкодействия: для передачи взаимодействия обязательно необходим «посредник», некая среда, передающая эти взаимодействия; сами взаимодействия не могут передаваться мгновенно, требуется определенное время для того, чтобы изменение в положении одного из тел «почувствовали» другие взаимодействующие тела. В начале XX столетия немецкий физик А. Эйнштейн построил новую теорию гравитации − общую теорию относительности. В рамках этой теории гравитационные взаимодействия объясняются следующим образом: каждое тело, обладающее массой, изменяет свойства пространства времени вокруг себя (создает гравитационное поле), другие же тела движутся в этом измененном пространстве времени (в гравитационном поле), что приводит к появлению наблюдаемых сил, ускорению и т. д. С этой точки зрения выражение «находится в гравитационном поле» эквивалентно выражению «действуют гравитационные силы».
 К этим вопросам мы обратимся позднее при изучении электромагнитного поля.
 Самое поразительное в явлении тяготения заключается в том, что гравитационные силы пропорциональны массам тел. Действительно, ранее мы говорили о массе как о мере инертности тела. Оказалось, что масса также определяет принципиально иное свойство материальных тел − является мерой способности участвовать в гравитационных взаимодействиях. Поэтому можно говорить о двух массах − инерционной и гравитационной. Закон всемирного тяготения утверждает, что эти массы пропорциональны друг другу. Подтверждением этого утверждения является давно известный факт: все тела падают на землю с одинаковым ускорением. Экспериментально с высокой точностью пропорциональность гравитационной и инерционной масс была подтверждена в работах венгерского физика Лоранда Этвеша. Впоследствии пропорциональность инерционной и гравитационной масс легла в основу новой теории гравитации − общей теории относительности А. Эйнштейна.
 В заключение отметим, что закон всемирного тяготения может быть положен в основу определения единицы массы (конечно, гравитационной). Например: два точечных тела единичной гравитационной массы, находящиеся на расстоянии в один метр, притягиваются с силой в один Н .

 Задание для самостоятельной работы : определите массы двух точечных тел, находящихся на расстоянии 1,0 м друг от друга и взаимодействующих с силой 1,0 Н .

Для гравитационных сил справедлив принцип суперпозиции: сила, действующая на точечное тело со стороны нескольких других тел, равна сумме сил, действующих со стороны каждого тела. Это утверждение также является обобщением экспериментальных данных и фундаментальным свойством гравитационных взаимодействий.
 Посмотрим на принцип суперпозиции с математической точки зрения: по закону всемирного тяготения сила гравитационного взаимодействия пропорциональна массе этих тела. Если бы зависимость от масс была нелинейна, то и принцип суперпозиции не выполнялся бы. Действительно, пусть тело массой m o взаимодействует с двумя точечными телами массами m 1 и m 2 . Поместим мысленно тела m 1 и m 2 в одну точку (тогда их можно рассматривать как одно тело). В этом случае сила, действующее на тело m o , равна:

представлена в виде суммы сил, действующих со стороны двух тел − m 1 и m 2 .
 В случае нелинейной зависимости между силой и массой принцип суперпозиции был бы несправедлив.
Закон всемирного тяготения для точечных тел и принцип суперпозиции позволяют, в принципе, вычислять силы взаимодействия между телами конечных размеров (рис. 113).

рис. 113
 Для этого необходимо мысленно разбить каждое из тел на малые участки, каждый из которых можно рассматривать как материальную точку. Затем вычислить двойную сумму сил взаимодействия между всеми парами точек. В общем случае вычисление такой суммы является сложной математической задачей.
 Подчеркнем, что сила взаимодействия между телами конечных размеров вычисляется только методом разбиения тел и последующего суммирования. Ошибочно утверждение о том, что сила взаимодействия между телами может быть вычислена как сила взаимодействия, равная силе взаимодействия точечных тел, расположенных в центрах масс. Для обоснования этого утверждения рассмотрим простой пример.
 Пусть одно из взаимодействующих тел можно считать материальной точкой массы m o , а второе тело представимо в виде двух материальных точек равных масс m , расположенных на фиксированном расстоянии а друг от друга (рис. 114).

рис. 114
 Все материальные точки расположены на одной прямой, расстояние от первого тела до центра второго обозначим r . Сила притяжения, действующая на тело m o , равна:

 Если же соединить материальные точки, составляющие второе тело, в одну массой 2m , расположенную в центре тела, то сила взаимодействия будет равна:

что отличается от выражения (3). Только при r >> а выражение (3) переходит в формулу (2). Заметьте, что в этом случае второе тело следует рассматривать как материальную точку.