Квантовая модель тяготения

Анатолий ГРИНЧИК

Полная версия статьи в формате PDF (117 кбайт).

1. Введение

В квантовой электродинамике взаимодействие между заряженными частицами осуществляется путем обмена фотонами: одна из взаимодействующих частиц испускает фотон, который, перемещаясь в пространстве с конечной скоростью, достигает второй взаимодействующей частицы и изменяет состояние ее движения. Заряженная частица непрерывно испускает и поглощает фотоны, которые образуют, окружающее ее, электромагнитное поле. Энергия фотона W связана с частотой электромагнитного излучения ν: W = hν, где h – постоянная Планка. В свою очередь, частота электромагнитного излучения, регистрируемая приемником, зависит от относительного движения источника и приемника этого излучения. Следовательно, сила взаимодействия между заряженными частицами зависит от их относительной скорости.

Схожесть законов Кулона и всемирного тяготения заставляет думать, что аналогичным механизмом обладает и гравитационное взаимодействие: материальные тела обмениваются квантами гравитационной энергии, вследствие чего происходит их взаимное сближение. При этом скорость, приобретаемая каждым телом в результате взаимодействия, напрямую зависит от количества гравитационной энергии, поглощаемой им за единицу времени.

Рассмотрим систему, состоящую из двух одинаковых гравитационных источников, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Пробное тело, помещенное в середину отрезка, соединяющего данные источники, будет поглощать за единицу времени от каждого из них одно и то же количество гравитационной энергии E = Q / t, где Q – энергия, поглощаемая пробным телом от каждого источника за время t. Результирующая сила тяготения в рассматриваемой точке системы равна нулю. Пробное тело сохраняет состояние покоя.

В случае движения пробного тела со скоростью v через рассматриваемую точку системы в сторону одного из источников гравитационной энергии, вследствие эффекта Доплера возникает неуравновешенная сила тяготения, так как в направлении своего движения пробное тело поглощает за единицу времени гравитационную энергию в количестве E₁ = E [1 + (v / u)], а с противоположной стороны E₂ = E [1 – (v / u)], где u – скорость распространения гравитационной энергии.

Может ли эта, неуравновешенная сила тяготения, возникающая вследствие движения тел, являться причиной инерции?

Если наше предположение соответствует действительности, необходимо признать, что любое движение, в том числе и равномерное, возможно только при наличии некоторой силы, приложенной к движущемуся телу. В рассмотренном выше примере пробное тело, двигаясь с постоянной скоростью v, за равные промежутки времени поглощает равные порции неуравновешенной гравитационной энергии ΔE = E₁ – E₂ = E (2v / u).

Если эта энергия является единственной причиной движения тела, его скорость будет равна v = kE2v / u, где k – коэффициент пропорциональности. Из последней формулы вытекает условие равномерного движения пробного тела для рассмотренного примера: 2kE = u.

Найденное условие может быть создано сразу для всех направлений в центре однородного по плотности шара. А если предположить, что радиус гравитационного взаимодействия имеет конечную величину R_G, то любую точку пространства можно считать центром такого шара. В этом случае движущееся тело взаимодействует только с той частью вселенной, которая расположена внутри сферы с радиусом R_G, окружающей данное тело.

Изложенные рассуждения привели к следующей модели гравитационного взаимодействия.

Основные определения

Гравитационное поле одиночного источника

Гравитационное поле вселенной

Движение тела в гравитационном поле

Заключение

В заключение хотелось бы остановиться на некоторых следствиях, вытекающих из предложенной модели. Допустим, что в какой-либо части Вселенной плотность вещества превысила величину ρ_s. Тогда из формулы (17) следует, что v_k+1 > v_k, так как в этом случае 8G_s / 3u > 1. То есть, вместо инерции, без видимых внешних причин, тела будут испытывать ускорение и покидать область с повышенной плотностью вещества. И, наоборот, если в какой-либо части вселенной плотность вещества меньше величины ρ_s, то там происходит торможение тел и накапливание вещества до величины ρ_s. Именно по этой причине вещество не собралось вместе под действием сил тяготения, а равномерно распределилось по всему объему вселенной.

Согласно предложенной модели тяготения наша вселенная стационарна и бесконечна. Понятия инертной и тяжелой масс следует упразднить: все тела обладают единой гравитационной массой. По другому должны интерпретироваться некоторые известные явления: «реликтовое» излучение есть ни что иное, как совокупная светимость вещества, заключенного в сфере с радиусом R_E (предельным радиусом электромагнитного взаимодействия). Постоянная Хаббла показывает, на какую величину изменится скорость электромагнитного излучения за единицу пройденного им пути.

Источники информации

1. Физический энциклопедический словарь. – Москва, «Большая российская энциклопедия», 1995.
2. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. – Москва, «Наука», 1990.
3. Гусак А.А., Гусак Г.М., Бричникова Е.А. Справочник по высшей математике. – Минск, «ТетраСистемс», 1999.

Дата публикации:

24 мая 2002 года