Гравитационная постоянная

Постоянство – это свойство временного (чукотская мудрость)

Гравитационная постоянная – величина не постоянная

(Gravitational constant – size not a constant)

Часть 1

 

постоянная гравитации

Рис.1

В физике имеется только одна константа, связанная с гравитацией – это гравитационная постоянная (G). Эта постоянная получена экспериментально и не имеет связи с другими постоянными. В физике она считается фундаментальной.

Данной константе будет посвящено несколько статей, где я постараюсь показать несостоятельность ее постоянства и отсутствие фундамента под ней. Точнее сказать фундамент под ней есть, но несколько иной.

Каково значение постоянной гравитации и почему ее так тщательно измеряют? Чтобы разобраться, необходимо снова вернуться к закону всемирного тяготения. Почему физики приняли этот закон, мало того, они стали называть его «величайшим обобщением, достигнутым человеческим разумом» [1]. Его формулировка проста: два тела действуют друг на друга с силой, которая обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и прямо пропорциональна произведению их масс.

Закон всемирного тяготения 2(1)

G – гравитационная постоянная

Из этой простой формулы следует множество весьма нетривиальных выводов, но нет ответа на основополагающие вопросы: каким образом и за счет чего действует сила тяготения?

Этот закон ничего не говорит о механизме возникновения силы притяжения, тем не менее, им пользуются до сих пор и будут, очевидно, пользоваться еще не одно столетие.

Одни ученые его охаивают, другие боготворят. И те и другие без него не обходятся, т.к. лучше ничего не придумали и не открыли. Практики, при освоении Космоса, зная несовершенство данного закона, используют поправочные таблицы, которые пополняются новыми данными после каждого запуска космических аппаратов.

Теоретики пытаются исправить данный закон путем ввода поправок, дополнительных коэффициентов, ищут доказательство факта существования ошибки в размерности гравитационной константы G, но ничего не приживается, а формула Ньютона остается в первоначальном виде.

Учитывая то многообразие неоднозначностей, неточностей при расчетах по данной формуле, ее все же нужно исправлять.

Широко известно выражение Ньютона: «Gravity is Universal», т. е. тяготение всемирно. Данный закон описывает гравитационное взаимодействие между двумя телами, где бы они не находились во Вселенной; в этом считается суть его универсализма. Гравитационная постоянная G, входящая в уравнение, рассматривается как универсальная константа природы.

Константа G позволяет проводить удовлетворительные расчеты в земных условиях, по логике, она и должна отвечать за энергетическое взаимодействие, но что взять с константы.

Интересно мнение ученого (Костюшко В.Е), который ставил реальные опыты для понимания и раскрытия законов природы, фраза: «У природы нет ни физических законов, ни физических констант с придуманными человеком размерностями». «В случае с гравитационной константой в науке утвердилось мнение, что эта величина найдена и численно оценена. Однако до сих пор не установлен ее конкретный физический смысл и это, прежде всего, потому, что на самом деле, в результате некорректных действий, а точнее грубейших ошибок, была получена ничего не значащая и совершенно бессмысленная величина с абсурдной размерностью» [2].

Я бы не хотел ставить себя в позу такой категоричности, но нужно, наконец, понять смысл этой постоянной.

В настоящее время значение гравитационной постоянной утверждено комитетом по фундаментальным физическим константам: G=6,67408·10-11м³/(кг·с²) [КОДАТА 2014] [3]. Несмотря на то, что данную константу тщательно измеряют, она не удовлетворяет требованиям науки. Все дело в том, что нет точной стыковки результатов между аналогичными измерениями, проводимыми в разных лабораториях мира.

Как отмечают Мельников и Пронин: «Исторически гравитация стала первой предметом научных исследований. Хотя прошло уже более 300 лет с момента появления закона тяготения, которым мы обязаны Ньютону, константа гравитационного взаимодействия остается наименее точно измеренной, по сравнению с остальными» [4].

Кроме того, остается открытым главный вопрос о самой природе гравитации и ее сущности. Как известно, сам закон всемирного тяготения Ньютона, проверен гораздо с большей точностью, чем точность константы G. Основное ограничение на точное определение гравитационных сил накладывает гравитационная  константа, отсюда к ней такое пристальное внимание.

Одно дело уделять внимание, и совсем другое – точность совпадения результатов при измерении G. В двух самых точных измерениях ошибка может достигать порядка 1/10000. Но когда измерения проводились в разных точках планеты, то значения могли превышать экспериментальную ошибку на порядок и более!

Что же это за постоянная, когда такой огромный разброс показаний при ее измерениях? А может это совсем не постоянная, а измерение каких-то отвлеченных параметров. Или на измерения накладываются помехи, неизвестные исследователям? Вот здесь появляется новая почва для различных гипотез. Одни ученые ссылаются на магнитное поле Земли: «Взаимовлияние гравитационного и магнитного полей Земли приводит к тому, что земное тяготение будет сильнее в тех местах, где сильнее магнитное поле» [5]. Последователи Дирака утверждают, что гравитационная постоянная изменяется с течением времени и т.д.

Одни вопросы снимают из-за недоказанности, а другие появляются и это закономерный процесс. Но такое безобразие не может продолжаться бесконечно, надеюсь, мое исследование поможет установить направление к истине.

Первым, кому приписывают первенство эксперимента в измерении постоянной гравитации, был английский химик Генри Кавендиш, который в 1798 году задался целью определить плотность Земли. Для такого тонкого эксперимента им были использованы крутильные весы, изобретенные Дж. Мичеллом (сейчас являются экспонатом в национальном музее Великобритании). Кавендиш сравнивал маятниковые колебания пробного тела под действием тяготения шаров известной массы в поле тяготения Земли.

Экспериментальные данные, как оказалось впоследствии, пригодились для определения G. Полученный Кавендишем результат – феноменальный, отличался всего на 1% от принятого сегодня. Надо отметить какое это было великое достижение в его эпоху. За два с лишним века наука эксперимента продвинулась всего на 1%? Это невероятно, но факт. Притом, если учесть флуктуации и невозможность их преодолеть, значение G присваивается искусственно, то получается, что мы вообще не продвинулись в точности измерений со времен Кавендиша!

Да! Никуда мы не продвинулись, наука находится в прострации – не понимая гравитации!

Почему наука за три с лишним столетия практически не продвинулось в точности измерения данной константы? Может все дело в инструменте, использованном Кавендишем. Крутильные весы – изобретение 16 века, остались на вооружении ученых и по сей день. Конечно это уже не те крутильные весы, посмотрите на фотографию, рис. 1. Несмотря на навороты современной механики и электроники, плюс вакуум, стабилизация температуры, результат практически не сдвинулся с места. Очевидно, что-то здесь не так.

Наши предки и современники предпринимали различные попытки измерений G в разных географических широтах и в самых невероятных местах: глубоких шахтах, ледяных пещерах, скважинах, на телебашнях. Были усовершенствованы конструкции крутильных весов. Новые измерения, с целью уточнения гравитационной постоянной, повторялись и поверялись. Ключевой эксперимент был поставлен в Лос-Аламосе в 1982-м году Г. Лютером (G. Luther) и У. Таулером (W. Towler). Их установка напоминала крутильные весы Кавендиша, с шарами из вольфрама. Результат этих измерений 6,6726(50)?10-11 m3kg-1 s-2 (т.е. 6,6726±0,0005), был положен в основу, рекомендованных комитетом данных для науки и техники (CODATA) значений в 1986-м году [6].

Всё было спокойно до 1995 года, когда группа физиков в немецкой лаборатории PTB в Брауншвейге, используя модифицированную установку (весы плавали на поверхности ртути, с шарами большой массы), получили значение G на (0.6±0,008)% больше общепринятых [7]. В результате в 1998 году погрешность измерения G была увеличена почти на порядок.

В настоящее время активно обсуждаются эксперименты по проверке закона всемирного тяготения, основанные на атомной интерферометрии, для измерения микроскопических пробных масс и очередного тестирования ньютоновского закона тяготения в микромире.

Предпринимались попытки применения других способов измерения G, но корреляция между измерениями практически не меняется. Этот феномен сегодня называют нарушением закона обратных квадратов либо «пятой силой». К пятой силе сейчас относят и некие частицы (поля) Хиггса – частицы Бога.

Кажется, божественную частицу удалось зафиксировать, а точнее сказать, вычислить, так сенсационно преподнесли Миру весть физики, участвовавшие в эксперименте на Большом адронном коллайдере (БАК) (LHC) [8].

Ну, а что дальше? Дорогостоящая игрушка (БАК) ни на йоту не продвинула понимание гравитационного взаимодействия и его составляющей – гравитационной постоянной.

На бозон Хиггса надейся, но сам не плошай!

Так что же это за таинственная постоянная, которая гуляет сама по себе, а без нее никуда?

Читаем продолжение статьи

 

Назад  Вперед

20 комментариев

  1. Серков АТ:

    Гравитационная постоянная зависит от плотности вещества. Это было показано ещё Лапласом и мной на эту тему три книжки написаны «Гипотезы»,Гипотезы-2″ и «Гипотезы-3».Вот так! Серков АТ.

  2. Серков АТ:

    Может более высокое значение константы в опыте с плавающими шарами на ртути об этом и говорит?.Серков

  3. Gennady Ershov:

    «Гравитационная постоянная зависит от плотности вещества. Это было показано ещё Лапласом и мной на эту тему три книжки написаны «Гипотезы»,Гипотезы-2″ и «Гипотезы-3».Вот так! Серков АТ».
    —————————————
    Замечательно, господин Серков АТ!
    Но есть один нюанс: почему англичане не увидели отклонение отвеса в сторону гор у подножия Гималаев?
    Похоже, пора писать 4-ю книгу…

  4. Gennady Ershov:

    «Может более высокое значение константы в опыте с плавающими шарами на ртути об этом и говорит?.Серков»

    Говорит об одном: гравитационная постоянная — не постоянная!

  5. Александр Дудин:

    Гравитационная «постоянная», для системы Солнце – Земля с её спутником луной, это произведение ускорения Земли на орбите вокруг Солнца на ускорение Солнца на орбите галактики.

  6. Gennady Ershov:

    «Гравитационная «постоянная», для системы Солнце – Земля с её спутником луной, это произведение ускорения Земли на орбите вокруг Солнца на ускорение Солнца на орбите галактики».
    ————————————
    А как быть с другими планетами? Почему плотность Марса меньше чем Меркурия, хотя он находится в более низких температурах?
    А как вообще понимать, что скальная структура кометы Чурюмова-Герасименко равна плотности пористого льда? К таким расчетам приводит константа — гравитационной постоянной. Моя точка зрения однозначна: гравитационная постоянная — не постоянная!
    Мои статьи на сайте в рубрике: «G».
    Бывал я на Вашем форуме, но ввязываться не стал — жалко времени.

  7. «А как быть с другими планетами? Почему плотность Марса меньше чем Меркурия, хотя он находится в более низких температурах?»

    Для каждой планеты с её спутниками существует своя гравитационная «постоянная», которая так же изменяется по определённым законам.
    Гравитационная «постоянная», для системы Солнце – Марс с его спутниками, это произведение ускорения Марса на орбите вокруг Солнца на ускорение Солнца на орбите галактики.
    «А как вообще понимать, что скальная структура кометы Чурюмова-Герасименко равна плотности пористого льда?»

    Гравитационная постоянная для системы Солнце — комета Чурюмова-Герасименко, это произведение ускорения кометы на орбите вокруг Солнца на ускорение Солнца на орбите галактики.

    «Моя точка зрения однозначна: гравитационная постоянная — не постоянная!»
    Ваша точка зрения совершенно правильная.

  8. Gennady Ershov:

    Ваша правильная и моя правильная. Осталось уточнить, кто правее 🙂

  9. Фатьянов Александр:

    свинец парамагнетик—а следовательно имеет способность намагничиваться, //Козырев в опыте с неравновесными крутильными весами этот момент просек и свинцовый шар ориентировался аккурат по направлению север-юг магнитный…это к вопросу о тонкостях экспериментальной физики, ускорение свободного падения у намагниченного тела больше….и зависит от силы магнита, от его ориентации при падении…склонение и наклонение—то бишь отклонение от вертикали и больший путь падения, с меньшим временем. Кавендиш с учетом вышесказанного сильно ошибся…надо еще как-то размагнитить шары и быть уверенным, что они в течении экспериментов снова не намагнитятся при движении в магнитном поле земли….

    то же касается и других материалов, да еще иметь уверенность, что у них между собой отсутствует разность электрических потенциалов и тепловых тоже…./Козырев и с нагревом поэкспериментировал/

  10. Фатьянов Александр:

    Ускорение свободного падения зависит от материала и его электрических, тепловых, магнитных свойств…на обычных весах в состоянии покоя это не ловится(приращение либо уменьшение веса—очень незначительно) ловится как раз экспериментами падения с большой высоты где само ускорение не постоянно(неравноускоренное оно) оно растет и это опыты показывают и в третьей производной(константы как-то не наблюдается!!!)
    далее оно зависит от места проведения эксперимента, и солнечной активности, положения луны(приливное действие)+солнца.Эксперимент_Кавендиша (Википедия) есть и сама работа и кучи описаний повторов—и все разнятся…но везде участвует константа средняя ускорения свободного падения.

  11. Gennady Ershov:

    «Ускорение свободного падения зависит от материала и его электрических, тепловых, магнитных свойств…на обычных весах в состоянии покоя это не ловится(приращение либо уменьшение веса—очень незначительно) ловится как раз экспериментами падения с большой высоты где само ускорение не постоянно(неравноускоренное оно) оно растет и это опыты показывают и в третьей производной(константы как-то не наблюдается!!!)
    далее оно зависит от места проведения эксперимента, и солнечной активности, положения луны(приливное действие)+солнца.Эксперимент_Кавендиша (Википедия) есть и сама работа и кучи описаний повторов—и все разнятся…но везде участвует константа средняя ускорения свободного падения».
    ——————————————
    Безусловно, то о чем Вы говорите, имеет место быть и это все правильно. Поэтому моя точка зрения следующая: «Из крутильных весов Кавендиша уже ничего не выжмешь, поэтому выход можно найти, воспользовавшись усредненным значением ускорения свободного падения и вычислить G из известной формулы…», см. статью: «Кризис гравитационной постоянной» http://gennady-ershov.ru/g/gravitacionnaya-postoyannaya-zemlya.html#more-2119

  12. Gennady Ershov:

    Александр,
    относительно опытов Козырева, у меня есть ссылка на Вашу публикацию в статье: «Крутильные весы Козырева» http://gennady-ershov.ru/gravitaciya/krutilnye-vesy-kozyreva.html

  13. Фатьянов Александр:

    ни Ньютон, ни Кавендиш не вводили понятия гравитационной постоянной, она понадобилась после того как Кавендиш неправильно плотность вычислил, а потом еще и усреднили ускорение свободного падения, которое надо экспериментально определять, хотя бы карту иметь по поверхности, ее недавно сделали…и третьи, а то и четвертые производные по скоростям вводить надо(с соответствующими измерениями) не работает определение Гюйгенса с равно—ускорением, а и у Ньютона оно в стоп режиме не рассматривалось и тоже приблизительно.
    Короче—на фиг эта постоянная гравитационная, из-за нее ошибки пилотирования, поправочные коэффициенты надо, так их и так эмпирически вводят…и средняя плотность земли на фиг, точечная гравитация нужна была Ньютону, а нормально надо по площадям…и тогда расклад другой, /Земля полая—из-за вращения, двугорбость приливов объясняется, обратная сторона синхронно вращающихся спутников именно от этого не видна, образование планет и солнц—делением, а не из облаков каких-то…и никаких больших взрывов…

  14. Gennady Ershov:

    1. «ни Ньютон, ни Кавендиш не вводили понятия гравитационной постоянной, она понадобилась после того как Кавендиш неправильно плотность вычислил».

    Гравитационная постоянная была введена Пуассоном в начале 19 века.

    2. «Короче—на фиг эта постоянная гравитационная, из-за нее ошибки пилотирования, поправочные коэффициенты надо»

    Если бы она была не нужна, ее не ввели в науку, и не мучились бы так долго с измерением ее значения. На одних поправочных коэффициентах далеко не уедешь. Их еще нужно сначала получить методом проб и ошибок, а это гораздо накладней, чем провести простой опыт по измерению этой constant.

    3. «Земля полая—из-за вращения, двугорбость приливов объясняется, обратная сторона синхронно вращающихся спутников именно от этого не видна».

    «Земля полая», честно, я от Вас такого не ожидал. Если полая, то чем заполнено это пространство: воздухом? Или там вакуум?
    Этого не может быть, т.к. собственная гравитация моментально бы выдавила содержимое всех полостей!

    4. «образование планет и солнц—делением, а не из облаков каких-то…и никаких больших взрывов…»

    Некоторые утверждения теоретиков схожи с Вашими, они говорят, Земля родила Луну. Но это несколько в стороне от моих исследований. Хотя на сайте у меня есть пара статей: «Вращение планет» http://gennady-ershov.ru/zemlya/vrashhenie-planet.html «Рождение планет» http://gennady-ershov.ru/na-zemle/rozhdenie-planet.html#more-1519

  15. Фатьянов Александр:

    в гравитационной постоянной размерность плотности и часть размерности силы(секунда в квадрате, а в законе всемирного тяготения только произведение масс(в виде веса) и тенденция, а не сила…Пуассон хорош, решил опыты математикой заменить, но с размерностями в согласие все равно не попал. Кстати у Ньютона формула всемирного тяготения чей-то явно не видна в виде силы.. фокусы с радиусом земли в квадрате взамен квадрата расстояния—неплохой финт Эксперимент_Кавендиша#.

    не пора ли разобраться//////? америкосы на луну не высаживались, и не взлетали тем более…вообще там никого, кроме лепешек от падения
    у Ньютона кстати плотность луны другая…в два раза больше, другое ускорение свободного падения!!!!…

    что касается полости в земле, то заполнена она наименее плотным веществом, то бишь газы…а все, что плотное выносится к поверхности, смотреть надо динамику вращения
    http://fatyf.byethost31.com/density.htm раздел к астрофизике.

    двуядерность еще и два магнитных диполя у земли объясняет. опять же деление клеток гантели, как пример из природы и аналогия.
    нету центральных сил, это просто математический прием, игнорировать взаимодействие по площади при больших расстояниях между объектами.

  16. Gennady Ershov:

    1. «неплохой финт… не пора ли разобраться//////?»

    Разберитесь, кто мешает?

    2. «америкосы на луну не высаживались»

    Высаживались!

    3. «что касается полости в земле, то заполнена она наименее плотным веществом, то бишь газы…а все, что плотное выносится к поверхности, смотреть надо динамику вращения».

    В предыдущем комментарии насчет полости Земли. Ну, думаю, человек ошибся, вместо Луны (некоторые ученые утверждают, что Луна полая из-за ее длительного сейсмического звона) написал слово Земля. На всякий случай сразу указал на невозможность такого безобразия. Нет! Оказывается, по Фатьянову Земля полая и в центре не плотное ядро, а газ! И объясняется это, насколько я понял из статьи центробежными силами.
    Но чем ближе к центру, тем слабее центробежная сила (в центре нуль). Каким образом вещество из центра Земли должно выталкиваться наружу, создавая в шаре полость? Жуть!

    4. «на экваторе гравитация больше».

    Каким образом на экваторе гравитация больше, если ускорение св. падения меньше, чем на полюсах?

    5. «луна отделилась от земли бульком» (из Вашей статьи, набранной жирным шрифтом)

    На всякий случай, прочтите статью: «Сжатие Земли» http://gennady-ershov.ru/zemlya/szhatie-zemli.html#more-1241

  17. Фатьянов Александр:

    не мешает, разбираюсь, поэтому и не высаживались. не те ни эти. звезд снять не смогли…логика… а не «стенли кубрик» и кино.

    такая, какая у меня жуть, она нормально все объясняет, в отличие от кошмара современной физики….

    плотность выше, оно и притяжение больше…+сжатие за счет вращения и больше той самой массы, которая тянет….

    не одно ядро, а два, практически постоянно, сегодня—в состоянии очередного деления.
    центробежного нету, и центростремительного нету… херня, есть притяжение по поверхности, и есть скорость отрыва от вращающегося тела с силой притяжения….

    сила она только с набором скорости..

    тупизна она и в африке типа шкулевых тупизна.

  18. Gennady Ershov:

    «такая, какая у меня жуть, она нормально все объясняет, в отличие от кошмара современной физики…»
    ————————————

    Жуть во всем, Даже в изложении Ваших мыслей. Что ни коммент, то шедевр!
    Вы уже признанные и тысячи раз проверенные истины пытаетесь опровергнуть, типа: на экваторе гравитация больше, Земля полая, центробежного нету, и центростремительного нету… херня, Луну родила Земля и т.д.

  19. Фатьянов Александр:

    какие истины, вы(в смысля вся ученая братия) что? падением ускорение свободного падения измеряли с многих километров высоты—нет. в вакууме измеряли на тех же километрах—нет!!!!приборчики масштабируете, и то уже с левыми расчетами—ну не катят опыты ваши с равноускоренным движением от Гюйгенса и его теорией на наклонной плоскости уже не катят константы разницы в скоростях нет, она и в третьей производной пути по времени отсутствует. не сходится интеграл. и видно по мухлежу с математикой…типа деления пополам бесконечно малой величины—бред, бесконечность не делится, на то и бесконечность.
    Мухлюют с видео- ох сколько там наврали и с частотой кадров и с расчетом, который вылез графиком за границу опыта…
    оно показывает, что ускорение возрастает непрерывно и производные надо брать и от скорости и от ускорения, и от скорости изменения ускорения и так далее, а точность определяется глубиной дифференцирования, то есть масштабом опыта и точностью измерения малых. количество переходит в качество…..и масштабировать муравья в слона не получается.
    Это нормальная математика..она от измерений, а не проекта в уме.
    именно по этой причине до сих пор не могут баллистику нормально считать и все аппараты падают в «заданные районы—тысячами километров длиной».
    Именно поэтому,в частности, на луну нормально не сесть, а взлететь—тем более нельзя, грохнуться только, можно кино поснимать—не «сняв» звезд на небе, не «привезя» стрелку магнитную.
    отстой, а не наука, соответственно на базе расчетов липовых и приборы.
    Насчет гравитации на экваторе тогда у вас пшик, расходится с опытами, ее то вы не измеряли, а подогнали измерения под теорию.
    типа Гюйгенс смухлевал с периодом маятника, в углах, где он уже и не падает не то что свободно, а висит, подпрыгивая(образно выражаясь). а с этого мухлежа вся теория колебаний дрожжами вспухла.
    скорость движения стрелки у прибора под названием гравиметр никто не регистрирует, всем эта скорость по фиг. с качеством пробной массы тоже никто не разбирается—тоже по фиг.
    берутся два шара одинакового размера(исключается разность сопротивлению воздуху)и в шар второй попеременно разный груз—потом опыт. а еще намагнитить груз, да дать туда тысяч так много потенциал да с большой высоты и каюк всей современной наукообразности.
    жутко интересно, что вы петь станете, когда незамысловато у вас по признанным и тысячи раз проверенным истинам получатся другие результаты(влияне ветра можно исключить)

  20. Gennady Ershov:

    Бедный Гюйгенс, все смухлевал и испортил!
    Все, на этом заканчиваем.

Добавить комментарий

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


Ваш комментарий на модерации.