Гравитационная постоянная – величина переменная

гравитационная постоянная - величина переменная

Рис. 2

В теории тяготения Ньютона, так и в теории относительности Эйнштейна гравитационная постоянная (G) является универсальной константой природы, неизменяющаяся в пространстве и времени, независящая от физических и химических свойств среды и гравитирующих масс.

В первоначальном виде в формуле Ньютона коэффициент G отсутствовал. Как указывает источник [9]: «Гравитационная постоянная впервые была введена в закон всемирного тяготения, по-видимому, только после перехода к единой метрической системе мер. Возможно, впервые это было сделано французским физиком С.Д. Пуассоном в «Трактате по механике» (1809), по крайней мере, никаких более ранних работ, в которых фигурировала бы гравитационная постоянная историками не выявлено».

Введение коэффициента G было вызвано двумя причинами: необходимостью установить правильную размерность и согласовать силы гравитации с реальными данными. Но присутствие данного коэффициента в законе всемирного тяготения по-прежнему не проливало свет на физику процесса взаимного притяжения, за что и критиковали Ньютона его современники.

Ньютона обвиняли по одной серьезной причине: если тела притягиваются между собой, то они должны тратить на это энергию, но из теории не видно, откуда энергия берется, как она расходуется и из каких источников пополняется. Как отмечают некоторые исследователи: открытие данного закона произошло после введенного Декартом принципа сохранения количества движения, но из теории Ньютона следовало, что притяжение есть свойство, внутренне присущее взаимодействующим массам тел, которые расходуют энергию без пополнения и меньше ее не становится! Это какой-то неисчерпаемый источник гравитационной энергии!

Лейбниц называл принцип тяготения Ньютона «невещественной и необъяснимой силой». Предположение о силе притяжения в совершенной пустоте было охарактеризовано Бернулли, как «возмутительное»; и принцип «actio in distans» (действия на расстоянии) не встретил тогда особой благосклонности нежели сейчас.

Наверное, не на пустом месте физики в штыки встретили формулу Ньютона, в ней действительно не отражена энергия для гравитационного взаимодействия. Почему на разных планетах разное притяжение, причем G для всех тел на Земле и в Космосе постоянная? Может G зависит от массы тел, но в чистом виде масса не обладает никакой гравитацией.

Учитывая тот факт, что в каждом конкретном случае взаимодействие (притяжение) тел происходит с разной силой (усилием), то эта сила должна зависеть от энергии гравитирующих масс. В связи с изложенным, в формуле Ньютона должен присутствовать энергетический коэффициент, отвечающий за энергию притягивающихся масс. Более правильным утверждением в гравитационном притяжении тел следовало бы говорить не о взаимодействии масс, а взаимодействии энергий, заключенных в этих массах. То есть энергия, имеет материальный носитель, без которого она не может существовать.

Поскольку, энергонасыщенность тел связана с их теплотой, (температурой), то коэффициент должен отражать это соответствие, т.к. теплота порождает гравитацию [10]!

Еще один аргумент по поводу не постоянства G. Приведу цитату из ретро учебника по физике: «Вообще соотношение Е=mc2 показывает, что масса любого тела пропорциональна его полной энергии. Поэтому всякое изменение энергии тела сопровождается одновременным изменением его массы. Так, например, если какое-либо тело нагревается, то его масса увеличивается» [11].

Если масса двух нагретых тел увеличивается, то в соответствии с законом всемирного тяготения (1), и сила их взаимного притяжения тоже должна увеличиваться. Но здесь возникает серьезная проблема. При повышении температуры, стремящейся к бесконечности, массы и сила между гравитирующими телами также будут стремиться к бесконечности. Если мы будем утверждать, что температура бесконечна, а сейчас иногда такие вольности допускаются, то гравитация между двумя телами тоже будет бесконечна, в результате тела при нагревании должны сжиматься, а не расширяться! Но природа, как видите, до абсурда не доходит!

Как обойти эту трудность? Тривиально – необходимо найти максимальную температуру вещества в природе. Вопрос: как ее найти?

Температура конечна

 

Полагаю, то огромное количество лабораторных измерений гравитационной постоянной, проводились и проводятся при комнатной температуре, равной: Θ=293 К (200 С) или близкой к этой температуре, т.к. сам инструмент – крутильные весы Кавендиша, требует очень тонкого с ним обращения (рис.2). При измерениях должны быть исключены всякие помехи, особенно вибрация, температурные изменения и пр. Измерения должны проводиться в вакууме с высокой точностью, этого требует очень малая величина измеряемой величины.

Для того чтобы «Закон всемирного тяготения» был универсальным и всемирным, необходимо связать его с термодинамической шкалой температур. Сделать это нам поможет график, который представлен ниже.

Возьмем декартову систему координат ОХ – ОУ. В этих координатах построим начальную функцию G=ƒ(Θ).

На оси абсцисс отложим температуру, начиная от нуля градусов Кельвина. На оси ординат отложим значения коэффициента G, учитывая, что его значения должны укладываться в интервале от нуля до единицы.

Отметим первую реперную точку (А), эта точка с координатами: х=293,15 К (20⁰С); у=6,67408·10-11 Нм2/кг2(G). Соединим эту точку с началом координат и получим график зависимости G=ƒ(Θ), (рис. 3)

Гравитационная постоянная - величина переменная

Рис. 3

Экстраполируем данный график, продлим прямую до пересечения со значением ординаты, равной единице, у=1. При построении графика возникли технические трудности. Для того чтобы построить начальную часть графика потребовалось сильно увеличить масштаб, т. к. параметр G имеет очень малую величину. График имеет малый угол подъема, поэтому, чтобы уложить его на один лист, прибегнем к логарифмической шкале оси х (рис.4).

Гравитационная постоянная - величина переменная

Рис. 4

А теперь, внимание!

Пересечение функции графика с ординатой G=1, дает вторую реперную точку (В). Из этой точки опустим перпендикуляр на ось абсцисс, на которой получим значение координаты х=4,39·1012 К.

Что это за величина и что она означает? По условию построения – это температура. Проекция точки (В) на ось «х» отражает – максимальную возможную температуру вещества в природе!

Для удобства восприятия представим этот же график в двойных логарифмических координатах (рис.5).

Гравитационная постоянная

Рис. 5

Коэффициент G не может иметь значения больше единицы по определению. Данная точка замкнула абсолютную термодинамическую шкалу температуры, начало которой было положено лордом Кельвином в 1848 году.

Из графика видно, что коэффициент G пропорционален температуре тела. Поэтому, постоянная гравитации – есть величина переменная, и в законе всемирного тяготения (1) должна определяться отношением:

Гравитационная постоянная(2)

GE – универсальный коэффициент (Universal coefficient UC), чтобы не путать с G, запишем его с индексом E (Еergy – энергия ). Если температуры взаимодействующих тел разные, то берется их среднее значение.

                                                                                                Гравитационная постоянная        (3)

Θ1 – температура первого тела

Θ2 – температура второго тела.

Θmax – максимально возможная температура вещества в природе.

В таком написании коэффициент GE не имеет размерности, что и утверждает его как коэффициент пропорциональности и универсальности.

Подставим GE в выражение (1) и запишем закон всемирного тяготения в общем виде:

                                                                                            Гравитационная постоянная

(4)

Только благодаря энергии, заключенной массах происходит их взаимное притяжение. Энергия – это свойство материального мира совершать работу.

Только благодаря потере энергии на притяжение, осуществляется взаимодействие между космическими телами. Потерю энергии можно отождествить с охлаждением.

Всякое тело (вещество) охлаждаясь, теряет энергию и за счет этого, как ни странно, притягивается к другим телам. Физическая природа тяготения тел заключается в стремлении к наиболее устойчивому состоянию с наименьшей внутренней энергией – это естественное состояние природы.

Формула Ньютона (4) приняла системный вид. Это весьма важно для расчетов космических полетов искусственных спутников и межпланетных станций, а также позволит более точно вычислить, прежде всего, массу Солнца. Произведение G на M известно для тех планет, движение спутников вокруг которых измерялось с высокой точностью. Из движения самих планет вокруг Солнца можно вычислить G и массу Солнца. Погрешности масс Земли и Солнца определяются погрешностью G.

Новый коэффициент позволит, наконец, понять и объяснить, почему траектории орбит первых спутников (пионеров) так далеко не соответствовали расчетным. При запуске спутников не учитывалась температура вылетающих газов. Расчеты показывали меньшую тягу ракеты, а спутники поднимались на более высокую орбиту, например, орбита Explorer-1 оказалась выше расчетной на 360 км. Фон Браун ушел из жизни, так и не поняв этот феномен.

До сего времени постоянная гравитации не имела физического смысла, это был всего лишь вспомогательный коэффициент в законе всемирного тяготения, служащий для связки размерностей. Существующее числовое значение этой константы превращало закон не во всемирный, а в частный, для одного значения температуры!

Гравитационная постоянная – величина переменная. Скажу больше, гравитационная постоянная даже в пределах земного тяготения величина не постоянная, т.к. в гравитационном притяжении участвуют не массы тел, а энергии, заключенные в измеряемых телах. Вот по этой причине не удается достичь высокой точности измерений гравитационной постоянной.

Закон Всемирного Тяготения

 

Закон Всемирного Тяготения Ньютона и универсальный коэффициент (GE =UC).

Поскольку данный коэффициент безразмерен, формула всемирного тяготения получила размерность dim кг22 – это внесистемная единица, которая возникла вследствие использования масс тел. С размерностью мы пришли к первоначальному виду формулы, которая была обусловлена еще Ньютоном.

Поскольку формула (4) отождествляет силу притяжения, которая в системе СИ измеряется в Ньютонах, то можно воспользоваться размерным коэффициентом (К), как в законе Кулона.

  Гравитационная постоянная                                                                                         (5)

Где К – коэффициент, равный 1. Чтобы привести размерность в СИ, можно использовать ту же размерность, что G, т.е. К= m3kg-1 s-2.

Эксперименты свидетельствуют: тяготение порождается не массой (веществом), тяготение осуществляется с помощью энергий, заключенных в этих массах! Ускорение тел в гравитационном поле не зависят от их массы, поэтому все тела падают на землю с одинаковым ускорением. С одной стороны, ускорение тел пропорционально действующей на них силе и, следовательно, пропорционально их гравитационной массе. Тогда по логике рассуждений формула закона всемирного тяготения должна выглядеть следующим образом:

Гравитационная постоянная

(6)

Где Е1 и Е2 – энергия, заключенная в массах взаимодействующих тел.

Поскольку в расчетах весьма трудно определить энергию тел, то оставим в формуле Ньютона (4) массы, с заменой постоянной G на энергетический коэффициент GE.

Максимальную температуру более точно можно вычислить математически из соотношения:

Гравитационная постоянная

(7)

Запишем данное соотношение в числовом виде, учитывая, что (Gmax=1):

Гравитационная постоянная

Отсюда: Θmax=4,392365689353438·1012 К                       (8)

Θmax –это максимально возможная температура вещества в природе, выше которой, значение невозможно!

Сразу хочу отметить, что это далеко не абстрактная цифра, она говорит о том, что в физической природе все конечно! Физика описывает мир исходя из основополагающих представлений о конечной делимости, конечной скорости света, соответственно, и температура должна быть конечна!

Θmax 4,4 триллиона градусов (4.4 тераКельвинов). Трудно представить, по нашим земным меркам (ощущениям) такую высокую температуру, но ее конечное значение ставит запрет на спекуляции с ее бесконечностью. Такое утверждение приводит нас к заключению, что гравитация также не может быть бесконечной, соотношение GE=Θ/Θmax – все ставит на свои места.

Другое дело, если числитель (3) будет равен нулю (абсолютному нулю) термодинамической шкалы температур, тогда сила F в формуле (5) будет равна нулю. Притяжение между телами должно прекратиться, тела и предметы начнут рассыпаться на составляющие их частицы, молекулы и атомы.

Продолжение в следующей статье...


Назад
 Вперед

12 комментариев

  1. АлексейР:

    Только благодаря энергии, заключенной массах происходит их взаимное притяжение.

    Вы говорите об энергии, а в формулу подставляете только температуру. Это осознанно? А как быть с химической энергией (бочка с порохом) или кинетической (раскрученный маховик) ну или конденсатор заряженный?

    При Т=0 тела начнут рассыпаться… что-то тут не так, атомы же не только гравитационными силами удерживаются

  2. Gennady Ershov:

    Только благодаря энергии, заключенной массах происходит их взаимное притяжение.

    Вы говорите об энергии, а в формулу подставляете только температуру. Это осознанно? А как быть с химической энергией (бочка с порохом) или кинетической (раскрученный маховик) ну или конденсатор заряженный?

    При Т=0 тела начнут рассыпаться… что-то тут не так, атомы же не только гравитационными силами удерживаются

    ———————————
    Да, осознанно!
    Так как, если Ваш бочка с порохом будет имеет температуру абс. нуля, то Вы ее ничем не подорвете, то же самое о кондере, при абс. нуле Вы его никогда не зарядите. Ну а о кинетике и говорить нечего, крутится или не крутится маховик, он все равно притягивается, охладите до нуля, он разлетится.
    Олово начинает разваливаться при темп. ниже -35 гр. С.
    Речь конечно же идет о тепловой энергии, а каково ее мерило.
    При Т=0 тела начнут рассыпаться, при условии если Вы достигните этой температуры.

  3. Виктор Оськин:

    Если от температуры зависела бы сила гравитации, то Солнце при 6 000 градусах должно было бы оторвать Луну от Земли. Вы просто не знаете природу и источник гравитации. И не только вы — этого не знает никто, кроме меня: «Источником гравитации являются атомы и клетки». Здесь какие-то придурки придумали, что гравитационные волны возникли на расстоянии несколько миллионов световых лет. Им за это пророчат Нобелевскую. Никаких гравитационных волн нет.

  4. Gennady Ershov:

    «Если от температуры зависела бы сила гравитации, то Солнце при 6 000 градусах должно было бы оторвать Луну от Земли. Вы просто не знаете природу и источник гравитации. И не только вы — этого не знает никто, кроме меня: «Источником гравитации являются атомы и клетки». Здесь какие-то придурки придумали, что гравитационные волны возникли на расстоянии несколько миллионов световых лет. Им за это пророчат Нобелевскую. Никаких гравитационных волн нет.»
    ———————————
    Насчет отрыва Луны от Земли. Вы вроде следите за выходом в свет моих новых публикаций, тогда почему не познакомились с последними статьями. В них все доказано и разжевано, почему Луна спутник, а не планета. Так вот, не используя энергетический коэффициент, а применяя гравитационную постоянную в формуле Ньютона — расчет дает притяжение Луны к Солнцу в 2,2 раза сильнее, чем притяжение Луны Землей. А использование температуры, впрочем, откройте ссылки.
    Тяготение Луны: http://gennady-ershov.ru/g/tyagotenie-luny.html
    Притяжение Земли и Луны: http://gennady-ershov.ru/g/prityazhenie-zemli-i-luny.html

    Насчет единичных импульсов гравитационных волн, сенсационно преподнесенными из лаборатории LIGO, так как-то нужно показать куда потрачены деньги. Я назвал эти волны шумовыми. Инфа в моих статьях в рубрике «G».

    Насчет природы и источника гравитации, прочтите, не поленитесь мою статью в журнале: ГРАВИТАЦИЯ ЗЕМЛИ ФОТОННО-КВАНТОВАЯ ГРАВИТАЦИЯ
    «Scientific-Researches» №5(5), 2016, с. 79
    http://tsh-journal.com/wp-content/uploads/2016/11/VOL-1-No-5-5-2016.pdf

  5. Максим:

    «В связи с изложенным, в формуле Ньютона должен присутствовать энергетический коэффициент, отвечающий за энергию притягивающихся масс. Более правильным утверждением в гравитационном притяжении тел следовало бы говорить не о взаимодействии масс, а взаимодействии энергий, заключенных в этих массах. То есть энергия, имеет материальный носитель, без которого она не может существовать. Поскольку, энергонасыщенность тел связана с их теплотой, (температурой), то коэффициент должен отражать это соответствие, т.к. теплота порождает гравитацию!»
    Геннадий, правильно ли я понимаю, что следуя Вашей логике взаимодействия тел, постоянный магнит также должен тратить энергию в виде тепла, чтобы притягивать другой магнит, например ? Однако, как мы знаем, если нагревать магнит, то его магнитные свойства становятся только хуже.
    Как Вы это можете объяснить ?

  6. Gennady Ershov:

    «Геннадий, правильно ли я понимаю, что следуя Вашей логике взаимодействия тел, постоянный магнит также должен тратить энергию в виде тепла, чтобы притягивать другой магнит, например? Однако, как мы знаем, если нагревать магнит, то его магнитные свойства становятся только хуже.
    Как Вы это можете объяснить?»
    ——————————————
    Это не моя логика — это Ваша логика.
    Я подразумеваю, что Вы также отличаете магнетизм от гравитационного взаимодействия.
    Что касается постоянного магнита, если его нагреете даже выше точки Кюри, он все равно будет притягиваться Землей, только чуть слабее.

  7. Максим:

    Геннадий, при всем уважении, Вы ушли от ответа. Видимо, потому, что вопрос неудобный. Вы же сами написали «8). Теплота в природе всеобъемлюща и вездесуща, так же как ее производные – гравитация, электромагнитное излучение и масса.» Поэтому это все же Ваша логика, а не моя. Тут любой школьник увидит, что сначала Вы строите причинно-следственную связь: Чем больше тепла, тем сильнее его производная (по Вашей логике) в виде электромагнитного излучения, т.е. чем сильнее нагревать магнит, тем сильнее должны быть его магнитные свойства — притяжение другого магнита. Но это противоречит тому, что происходит на самом деле при нагревании магнита. Поэтому я и спрашиваю, как Вы можете это объяснить? Если сможете, конечно, не противореча самому себе.

  8. Gennady Ershov:

    «Тут любой школьник увидит, что сначала Вы строите причинно-следственную связь: Чем больше тепла, тем сильнее его производная (по Вашей логике) в виде электромагнитного излучения, т.е. чем сильнее нагревать магнит, тем сильнее должны быть его магнитные свойства — притяжение другого магнита».
    ———————————
    Я не развиваю теорию магнетизма, а если Вы отождествляете магнетизм с электромагнитным тепловым излучением, то это Ваша логика.

  9. Максим:

    Хорошо! Придется сделать вывод, что теплота все-таки не так всеобъемлюща и вездесуща, как Вы писали в пункте 8).
    Тогда задам Вам уж совсем простой вопрос, который , наверняка, возник у многих читателей Вашей гипотезы: почему горячий воздух стремится вверх ( от центра притяжения) ?

  10. Gennady Ershov:

    «Хорошо! Придется сделать вывод, что теплота все-таки не так всеобъемлюща и вездесуща, как Вы писали в пункте 8).
    Тогда задам Вам уж совсем простой вопрос, который , наверняка, возник у многих читателей Вашей гипотезы: почему горячий воздух стремится вверх ( от центра притяжения) ?»
    ————————————
    Теплота всеобъемлюща и вездесуща! Укажите мне хотя бы одно место на Земле с нулевой температурой. Если не найдете, тогда можете указать такое место в пределах солнечной системы, а потом, если и там ничего подобного не обнаружите, то можете покопаться во Вселенной.

    По поводу простых вопросов. «Почему горячий воздух стремится вверх?» Можно усилить: Почему пар, дым над костром, вместе с искрами и т.д. Возможно Вы не знаете, но оказывается, не только горячие газы устремляются вверх, но абсолютно твердые тела также стремятся вверх. Данный эффект называется плавучестью. Прочтите статью: «Гравитацилнная температура» http://gennady-ershov.ru/na-zemle/gravitacionnaya-temperatura.html#more-1910.ъ

    Продолжая разговор о простых вопросах, перейдем к детским: Почему не падают облака?
    Ответ можете найти самостоятельно, задав поиск на моем сайте, или через «карту сайта».

  11. Максим:

    Геннадий, извините конечно, но так нельзя. Вы может быть и отвечаете на какие-то вопросы, но не на те, которые Вам задают, а на какие-то свои. В любом случае, благодарю Вас за ответы, какими бы они ни были. Дело в том, что я, как и Вы, и , наверняка, как и множество других людей, интересующихся физикой, предполагаю, что Гравитационная постоянная не такая уж и постоянная. Я стал искать информацию на эту тему, мнения, гипотезы. Наткнулся на Вашу. Теперь я точно знаю, что гравитация не зависит от температуры. Еще раз спасибо за беседу, и удачи Вам в поисках истины.

  12. Gennady Ershov:

    «Геннадий, извините конечно, но так нельзя. Вы может быть и отвечаете на какие-то вопросы, но не на те, которые Вам задают, а на какие-то свои. В любом случае, благодарю Вас за ответы, какими бы они ни были. Дело в том, что я, как и Вы, и , наверняка, как и множество других людей, интересующихся физикой, предполагаю, что Гравитационная постоянная не такая уж и постоянная. Я стал искать информацию на эту тему, мнения, гипотезы. Наткнулся на Вашу. Теперь я точно знаю, что гравитация не зависит от температуры. Еще раз спасибо за беседу, и удачи Вам в поисках истины».
    ————————————
    На все Ваши вопросы (простые и сложные) уже давно есть ответы. Если Вам некогда или нет дальнейшего интереса ознакомиться с ними, то …
    У меня же, в свою очередь, нет времени на пересказ целых статей, которые уже опубликованы.
    Насчет категоричного «Теперь я точно знаю, что гравитация не зависит от температуры», могу лишь порадоваться за Вас, что не потребуется драгоценного времени на поиски истины в данном направлении и можете сосредоточиться на своем генеральном.
    Относительно всеобъемлющего или отсутствия теплоты, Вы твообще проигнорировали мой вопрос, в то же время выставивили в мой адрес обвинения, так действительно «нельзя».
    Успехов!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


Ваш комментарий на модерации.