Излучение и гравитация Окунев И.В. 397163, Воронежская обл., г

Излучение и гравитация
Окунев И.В.
397163, Воронежская обл., г.Борисоглебск, Северный Микрорайон 29/61.
E-mail: okunev11@yandex.ru
В предлагаемой статье сравниваются процессы излучения и
движения под действием гравитационного поля. На основе этого
сравнения строится физическая и математическая модель
окружающего нас мира.
Ключевые слова: излучение, гравитация, непрерывная материя.
УДК: 531.51
PACS: 04
MSC: 83D05
В окружающем нас мире известен и подробно описан процесс электромагнитного излучения,
разновидностью которого является свет. Определяя излучение как поток частиц, тем не менее, в
описании этого процесса опускается важная деталь: то, что этот поток является расходящимся.
Принято считать, что частицы излучения движутся с постоянной скоростью 𝑐, которую обычно
называют скоростью света.
Любая материальная частица в начале своего движения имеет состояние покоя, когда
скорость частицы равна нулю. Однако скорость частиц излучения в том месте, где находится
источник излучения, не равна нулю (она здесь так же равна 𝑐). Следовательно, частицы излучения
не начинают свое движение в том месте, где находится источник, а пролетают его со скоростью 𝑐.
Начинают же они свое движение где-то в другом месте, и это движение происходит в направлении
источника. Тогда к источнику частицы движутся в сходящихся направлениях, образуя сходящийся
поток.
Примером сходящегося потока в окружающем нас мире является движение материальных
точек к телу под действием гравитационного поля этого тела. Следовательно, процесс излучения и
процесс движения под действием гравитационного поля являются разными фазами одного и того
же процесса, т.е. движение под действием гравитационного поля есть начальная фаза этого
процесса, а излучение есть конечная фаза того же процесса.
Таким образом, базовая модель окружающего нас мира выглядит так: совокупность частиц
с бесконечно малой плотностью начинает свое движение в определенной области пространства
(имея нулевую начальную скорость) и движется в форме сходящегося потока, при этом плотность
и скорость частиц растет. Центром потока является точка, где сходящийся поток становится
расходящимся. Плотность частиц в этой точке достигает максимальной величины, и эта величина
является конечной (т.е. не бесконечно малой). Плотность частиц в центре потока совпадает с
плотностью того тела, которое является источником излучения, т.е. частицы потока в его центре
формируют тело источника излучения. Скорость частиц в центре потока так же является
максимальной. Соответственно, ускорение частиц равно нулю. Таким образом, создается
впечатление (и это действительно так), что частицы сходящегося потока движутся под действием
гравитационного поля центра потока. Далее, пройдя центр потока, частицы движутся в виде
излучения, образуя расходящийся поток, при этом плотность и скорость частиц уменьшается.
Наконец в некоторой области пространства скорость этих частиц достигает нуля, и они
останавливаются. Затем частицы опять начинают свое движение к центру потока, и весь процесс
повторяется сначала. Такие повторения продолжаются бесконечно долго.
Причиной, заставляющей частицы двигаться в сходящихся/расходящихся направлениях,
является геометрия сходящегося/расходящегося потока и эту геометрию необходимо подробно
рассмотреть. Сформулируем принципы, на которых строится эта геометрия. Основным
принципом является утверждение, что материя непрерывно распределена в пространстве. Это
означает, что какой-либо разрыв между материальными точками в виде абсолютно пустого
пространства не возможен – абсолютно пустое пространство не реально. Принято считать
абсолютно пустыми такие пространства как межпланетное, межзвездное и межгалактическое. В
действительности эти пространства также непрерывно заполнены материей. Только плотность
этой материи очень мала.
Непрерывность материи является абсолютной, что обеспечивается особой формой
мельчайших частиц материи. Этой формой является куб, т.е. мельчайшая частица материи,
независимо от того, сжимается она или расширяется, всегда сохраняет форму куба. Ребро этого
куба не может быть бесконечно малой величиной первого порядка
в силу следующих причин.
Так как материя непрерывна, то длина частицы
как раз и будет тем расстоянием, которое
частица проходит за время , т.е. отношение есть скорость частицы. Тогда, учитывая, что
частица все время сохраняет форму куба, можно установить зависимость величины от
расстояния между частицей и центром потока, т.е. прийти к дифференциальному уравнению
первого порядка. В решении этого дифференциального уравнения будет учтено только одно
начальное условие – начальное расстояние, но не будет учтено другое начальное условие –
равенство нулю начальной скорости. Следовательно, мы должны прийти к дифференциальному
уравнению второго порядка. Тогда ребро куба должно быть бесконечно малой второго порядка,
т.е. d2r. Чтобы установить зависимость этой величины от расстояния между частицей и центром
потока, обратимся к рисунку 1.
Рис.1 Различные положения частицы потока относительно центра потока.
На рисунке частица потока представляет собой правильную усеченную
пирамиду
, форма которой неограниченно приближается к кубу вследствие того, что
угол схождения/расхождения частицы равен бесконечно малой величине второго порядка
.
Все продольные ребра частицы равны
. Все поперечные ребра частицы равны
. Так как
частица в принципе является кубом, то величину
можно приравнять величине
.
Результатом деления выражений
и
на одну и ту же величину
будут
выражения
и
. В силу непрерывности материи величина
является ускорением частицы.
Поскольку скорость частицы уменьшается с увеличением расстояния , то ускорение частицы
является отрицательным. Следовательно, величину
необходимо взять со знаком минус, т.е.:
(1)
Эта формула определяет закон движения частиц потока, принадлежащего единичному
источнику излучения. Под единичным источником излучения подразумевается бесконечно малая
частица любого тела. Так же единичный источник излучения можно определить как центр потока
частиц с бесконечно малой плотностью (только сам центр потока имеет конечную плотность). В
нашем случае единичным источником излучения является центр потока в форме куба с ребром,
которое является бесконечно малой величиной i-того порядка
. Объем единичного источника
есть бесконечно малая величина -того порядка (
есть величина
) . Так как его плотность
конечная, то масса единичного источника есть бесконечно малая величина -того порядка
.
Тогда:
(
(2)
)
Важной особенностью потока единичного источника является то, что его частицы не
притягиваются другими единичными источниками.
Что бы проинтегрировать уравнение (1), умножим левую и правую его части на .
(3)
Преобразуем это уравнение следующим образом:
( )
(4)
Проинтегрируем это уравнение, полагая, что переменная
находится в пределах от 0 до
, а переменная находится в пределах от
до (
есть условный радиус Вселенной, который
равен большому расстоянию между центром потока и той точкой в пространстве, где частица
потока начинает свое движение; величина
является постоянной, поскольку угол
схождения/расхождения частицы
является постоянным):
( )
(5)
Откуда:
√
√
(6)
Эта формула определяет зависимость скорости света от расстояния до источника . Однако
в опытах по измерению скорости света такой зависимости не установлено. Это объясняется
следующим образом. Расстояние
настолько велико, что в той области пространства, где
проводятся опыты по измерению скорости света, величина
ничтожно мала по сравнению с 1 и
ею можно пренебречь. Тогда:
√
𝑐
(7)
Таким образом, все опыты по измерению скорости света в этой области должны давать
постоянное значение этой скорости 𝑐.
Преобразуем уравнение (6) следующим образом:
√
(8)
√
Проинтегрируем это уравнение, полагая, что переменная находится в пределах от
а переменная находится в пределах от 0 до :
√
до ,
(9)
Откуда:
√
(10)
Тогда:
√
Следовательно, величина √
диаметр Вселенной
есть частота
(11)
, с которой частица излучения пролетает
в прямом и обратном направлении, т.е.:
√
(12)
Окончательно имеем:
(13)
Время , за которое свет проходит расстояние
находится из следующего условия:
от источника до точки остановки,
(14)
Откуда:
(15)
Как было сказано выше, единичный источник излучения имеет конечную по величине
плотность, а сам он является центром потока частиц с бесконечно малой плотностью. Очевидно,
что материя с конечной плотностью, которую образуют единичные источники, так же непрерывна.
Тогда должен существовать и поток частиц с конечной плотностью, т.е. единичные источники
должны образовывать сходящийся поток частиц. Центром такого потока не может быть один
единичный источник, поскольку, чтобы пройти через него, частица потока должна иметь
бесконечно большую плотность, что при условии непрерывного распределения материи в
пространстве невозможно. Следовательно, сходящийся поток частиц с конечной плотностью
должен иметь бесконечное множество центров, каждый из которых является единичным
источником. Таким образом, частица потока с конечной плотностью притягивается бесконечным
множеством единичных источников (в то время как частица потока с бесконечно малой
плотностью притягивается только одним единичным источником). К тому же единичные
источники взаимно притягиваются.
Итак, тело, состоящее из бесконечно большого количества единичных источников, создает
сходящийся поток бесконечно большого числа других единичных источников и все эти единичные
источники взаимно притягиваются. Теперь представим, что частица
на рисунке 1
является единичным источником. Очевидно, что величина ее ускорения
, обусловленная
притяжением одного единичного источника, так же определяется формулой (1). Пусть имеется
источник излучения с конечной массой , который на рисунке показан как тело . Это тело
состоит из бесконечного множества единичных источников. Тогда, ускорение единичного
источника
, обусловленное притяжением тела , будет определяться следующей
формулой:
(16)
Здесь коэффициенты
учитывают различные условия, которые влияют на
величину ускорения единичного источника
.
Для простоты рассмотрим случай, когда размеры тела
пренебрежительно малы по
сравнению с расстоянием между этим телом и единичным источником
. Количество
единичных источников, из которых состоит тело , равно
. Так как единичный источник
притягивается к каждому из единичных источников тела , то суммарное ускорение
единичного источника
должно быть в
Следовательно, значение первого коэффициента
равно:
раз больше величины
.
(17)
Пусть масса частицы, излучаемой единичным источником, есть бесконечно малая величина
) . Тогда
j-ого порядка
. Объем этой частицы на расстоянии от источника равен (
плотность частицы в этой точке составляет (
)
. В результате движения частицы от источника
имеет место уменьшение ее плотности, что аналогично уменьшению количества единичных
источников. Соответственно, ускорение единичного источника
так же должно
уменьшаться. Следовательно, очередной коэффициент
есть отношение плотности частицы
(
)
на расстоянии
от источника к ее плотности
в центре потока (т.е. к плотности
единичного источника). Тогда:
(
(18)
)
Другие условия, влияющие на величину ускорения единичного источника
нам не известны. Следовательно:
(
)
(
)
(19)
Из условия, что величина
(
(
является конечной, находим:
)
j
(20)
Следовательно, масса частицы излучения единичного источника есть бесконечно малая
)-того порядка
. Если излучением является свет, то, как известно, эта частица есть
фотон. Тогда плотность фотона (
)
есть бесконечно малая
-того порядка.
Согласно Закону всемирного тяготения ускорение единичного источника
равно:
(21)
Здесь величина
есть гравитационная постоянная. Откуда:
(
(22)
)
Тогда:
(23)
Здесь величина
есть количество частиц (фотонов), содержащихся в единичном
источнике излучения (света). Эта величина есть бесконечно большая шестого порядка.
Преобразуем формулу (23) следующим образом:
(24)
Здесь выражение
есть сложная производная, которая характеризует прохождение
некоторого количества частиц за единицу времени через единичный источник. Наиболее
вероятными значениями величины являются 1 и 2.
Предположим, что тело есть Солнце. Весьма вероятно, что для единичных источников
Солнца величина
не является постоянной и слабо зависит от времени. Тогда это время
легко выразить через время движения какой-либо планеты вокруг Солнца. А время движения
можно выразить через расстояние от этой планеты до Солнца. Тогда будет слабой функцией
этого расстояния, т.е.:
( )
(25)
А Закон всемирного тяготения для ускорения будет иметь следующий вид:
( )
(26)
Математически доказано, что согласно закону (21) траектории планет Солнечной системы
должны быть замкнутыми кривыми. Для любого другого закона (в том числе и для закона (26))
эти кривые будут незамкнутыми. Следовательно, траектории планет Солнечной системы должны
быть слабо незамкнутыми кривыми, что и подтверждается движением планеты Меркурий.
Начальное расстояние для закона (21) будет разным, в зависимости от того как далеко от
центра потока частица начинает свое движение, но, очевидно, что это начальное расстояние будет
намного меньше величины
.
Как было сказано выше, вблизи центра потока скорость частицы почти не отличается от
значения 𝑐. Поэтому все опыты по измерению скорости света в этой области дают постоянное
значение этой скорости. На большом расстоянии от центра потока скорость частицы будет
заметно уменьшаться. Мы можем установить этот факт, анализируя свет, приходящий к нам от
далеких галактик. Анализ этого света показывает наличие красного смещения, т.е. увеличение
длин волн линий в спектре источника. На основе изложенной здесь теории, это объясняется
следующим образом. Так как длина частицы
на рисунке 1 увеличивается с
увеличением расстояния от центра потока, то увеличивается и длина волны того колебательного
процесса, который имеет место в непрерывном потоке таких частиц.