О формуле всемирного тяготения
Дата: 05/04/2018
Тема: Физики и Мироздание


М.М.Богословский, доктор биол. наук, вед. науч. сотрудник Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова

Предыдущая статья, опубликованная в этом же журнале о законе всемирного тяготения [1], была посвящена необходимости исправления его названия (вместо «тяготения» следует говорить «притяжение»), ограничениям, накладываемым на действие этого закона, гравитационной постоянной, новому понятию массы тела, а также его дополнению  явлением противоположным - отталкивания.



Однако, дальнейший анализ этого закона и его формулы выявил, что этими исправлениями проблема закона всемирного тяготения (притяжения) не исчерпывается.


О том, кто является автором этого закона

Как указано во всех отечественных учебниках физики для средних и высших школ, в  XVII веке был открыт закон всемирного тяготения, авторство которого приписывается англичанину Исааку Ньютону. Именно он предложил формулу всемирного тяготения, что описано в его знаменитой книге «Математические начала натуральной философии» [2].

Так, в современном учебнике физики для 9-го класса написано, что закон всемирного тяготения был открыт англичанином И.Ньютоном в 1666г. [3]. В словаре-справочнике по физике Е.С.Платунова и соавт. [4] сказано, что этот «закон был теоретически открыт в 1687 г. Ньютоном на основе обобщения экспериментальных законов Кеплера о движении планет Солнечной системы и является одним  из фундаментальных законов природы». О «законе всемирного тяготения Ньютона» упоминается также в учебнике по физике Лозовского [5], Т.И. Трофимовой [6] и многих других. Не отстаёт от этих изданий и весьма популярный электронный ресурс Википедия, в которой сказано, что  сэр  Исаа́к Нью́тон является автором фундаментального труда «Математические начала натуральной философии», в котором он изложил закон всемирного тяготения и три закона механики, ставшие основой классической механики.  Там же говорится, что Ньютон не просто опубликовал предполагаемую формулу закона всемирного тяготения, но фактически предложил целостную математическую модель (!).

Казалось бы, какие могут быть сомнения в авторстве этого замечательного закона. Однако смущает солидная Encyclopedia Britannica, которая  не утверждает, что Ньютон открыл этот закон. Там лишь сказано, что  в механике его три закона движения, являющиеся основными принципами современной физики, привели к формулировке закона всемирной гравитации. О том, кто его сформулировал  эта энциклопедия не сообщает…

И, видимо, не случайно. Внимательное прочтение замечательной книги «Математические начала натуральной философии»  не обнаруживает в ней ни знаменитой формулы закона всемирного притяжения, ни его формулировки. Но самое главное, в этой книге нет даже упоминания о том, что он открыл закон притяжения и, тем более, что этот закон всемирный! Получается, что И.Ньютон всемирный закона гравитации не открывал, не сформулировал и формулу его не создавал!  Поэтому в статью в Википедии "Исаак Ньютон", в которой утверждается, что в своём фундаментальном труде "Математические начала натуральной философии" он изложил закон всемирного тяготения, следует внести исправление. А изо всех школьных и вузовских учебников, а также словарей, справочников и энциклопедий следует убрать это утверждение, как ложное. Вводящее школьников и студентов в заблуждение.

Вопрос о том, кто, когда, зачем и в чьих интересах совершил этот подлог, является темой отдельной статьи.


Анализ формулы всемирного тяготения (притяжения)

Не только авторство, но и сама формула обсуждаемого закона тоже вызывает ряд вопросов.

Прежде всего, о сути этой формулы. Согласно определению, по этой формуле можно рассчитать силу гравитационного притяжения двух тел (материальных точек). Такая задача была бы верной, если бы оба тела тянули в одну сторону. Но на деле, они тянут в разные, а точнее, противоположные  стороны, т.е. каждое тело притягивает другое тело к себе. И побеждает то тело, которое сильнее тянет к себе. Поэтому говорить о силе гравитационного притяжения двух тел не корректно. Нужно говорить о результирующей силе гравитационного противодействия  тел, т.к. одно из них, преодолевая сопротивление другого, притягивает его к себе. Можно также говорить о силе результирующего гравитационного влияния двух тел.

Для примера можно вспомнить, как любое тело, поднятое над Землей, притягивается к ней (падает на неё).

Второй момент касается перемножения масс (на деле веса этих масс). Такое математическое действие вызывает только удивление, т.к. физического смысла оно не имеет. В результате этого перемножения получается какая-то общая величина, которая никак не соотносится с задачей определения результирующей силы гравитационного тяготения (на деле –противодействия)  тел, результатом которого является притяжение одного из них к другому.

Третий момент касается деления полученного произведения масс двух тел на расстояние между ними. Получается, что всю массу противодействующих тел соотносят с расстоянием между  этими телами возведенным в квадрат. Иначе говоря, в результате двух математических действий определяется, какое расстояние между телами приходится на единицу их перемноженной массы! Логика этих действий никак не отвечает задаче определению силы гравитационного притяжения двух тел, а на деле - результирующей силы гравитационного противодействия  тел. Более того, проведенный анализ показывает абсурдность этой формулы. С её помощью невозможно вычислить не только силу притяжения одного тела другим, но и общую силу «тяготения» (на деле притяжения). А полученные в результате вычислении по этой формуле числа, никак не отражают истинную силу «тяготения» (притяжения) тел друг к другу.

Добавление к обсуждаемой формуле «гравитационной постоянной» дело не спасает, тем более, что её определение тоже содержит ряд ошибок [7]. Как утверждают учебники физики, физический смысл гравитационной постоянной заключается в том, что она численно равна силе, с которой притягиваются две частицы с массой по 1 кг каждая, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга. Однако, это утверждение несостоятельно по той простой причине, что эти тела притягиваться, т.е. двигаться друг к другу не будут! Ведь каждое из них притягивает с равной силой к себе, в результате чего эти тела будут оставаться на месте. Причем это будет происходить во всех случаях, когда используются любые два одинаковых по массе (весу) тела. Кроме того, эта постоянная  вычислена неверно и физического смысла не имеет [1].

По указанным  причинам классическая формула всемирного притяжения не верна, а сам старый закон всемирного тяготения (притяжения) сегодня не соответствует современному уровню знания.

Для правильного определения результирующей силы гравитационного противодействия двух тел предлагается вычисление гравитационной силы каждого из них с последующим вычитанием меньшего из большего и делением полученного результата на квадрат расстояния между ними, поскольку из закона Кеплера следует, что сила притяжения убывает обратно пропорционально квадрату расстояния.

В результате формула Всемирного гравитационного притяжения для двух взаимодействующих тел приобретает следующий вид:

 

          F1-  F2

Fr = -----------                

            r2  

 

 

          f1  ∙ q1  -  f2  ∙ q      

Fr = ---------------------                 

                  r2

 

где  Fr  - результирующая силы гравитационного противодействия  тел

f1  - гравитационная сила одного атома тела с бóльшей массой

f2  - гравитационная сила одного атома тела с мéньшей массой

q1 - количество атомов тела с бóльшей массой

q2 - количество атомов тела с мéньшей массой

r2 - расстояние между телами, возведенное в квадрат

 

В этой формуле отсутствует гравитационная постоянная, как совершенно ненужная величина, хотя она и рассматривается в современной физике как универсальная константа Природы, не изменяющаяся в пространстве и времени и не зависящая от физических и химических свойств среды и гравитирующих масс. О том, что она не является постоянной величиной, свидетельствует существование других гравитационных «постоянных» - гелиоцентрической, селеноцентрической, эйнштейновской  и других планетоцентрических гравитационных постоянных [8]. 

Появление в предлагаемой формуле гравитационной силы одного атома тела определенного химического элемента требует разъяснения способа её получения. Предлагаются два пути её определения – легкий, но грубый и технически более сложный, но более точный. Первый путь – это её определение с использованием известной методики Кавендиша с торсионными весами.

В нашем случае подвешенные шары весом, например, 50 грамм изготавливаются из любого твердого материала. Более тяжелые шары весом, например, в 5 кг изготавливаются из химически чистых металлов – например, алюминия, железа, меди, вольфрама, молибдена  и т.п. В каждом отдельном замере силы притяжения используется тяжелый шар только из одного такого материала. По величине закручивания нити определяется сила гравитационного влияния этого шара на маленький шар. В результате можно определить гравитационную силу шара, изготовленного из химически чистого материала. Зная количество атомов в этих  больших шарах можно подсчитать гравитационную силу одного атома данного химического элемента. Вариантом этого исследования является замер силы гравитации с помощью одного из современных датчиков давления использующих принцип преобразования давления в электрический сигнал - тензометрический, пьезоэлектрический или  пьезорезистивный.

Второй путь – определение силы гравитационного притяжения в условиях, когда посторонние гравитационные влияния отсутствуют. Такие условия имеются в космическом пространстве, которое теперь доступно при полетах на околоземных орбитах. Так же, как и в первом варианте, в опытах используются шары большой массы, состоящие из химически  чистых металлов, например весом 5 кг, и малые шары весом, например, 50 г.  Для замера  силы гравитационного притяжения большого шара по отношению к маленькому, их выносят за пределы комического корабля и размещают друг от друга на расстоянии примерно  1-5 метров. В качестве датчика силы гравитационного воздействия большого тела на маленькое можно использовать один из современных видов датчиков давления - тензометрический, пьезоэлектрический или  пьезорезистивный. Этот способ регистрации гравитационного влияния позволяет решить две задачи: определить действительную силу притяжения тела, состоящего из атомов одного химически однородного элемента, на основании чего вычислить силу притяжения одного его атома, и уточнить изменение этой силы в зависимости от расстояния, т.е. её дальнодействие. Последнее важно для экспериментальной проверки утверждения, что гравитационная сила убывает в соответствии с квадратом расстояния.

Определяя такими способами величину силы гравитации надо учесть, что даже в описанных условиях космического пространства получить абсолютное её значение невозможно, т.к. в нём все же присутствуют гравитационные влияния Земли, а также Солнца и в какой-то степени ядра Нашей галактики – Млечного пути. А это значит, что для определения абсолютного значения этой силы надо перенести описанный эксперимент за пределы Нашей галактики, что в настоящее время и в обозримом будущем невозможно.

Учитывая сказанное, необходимо внести  изменение в формулировку  закона Всемирного притяжения. Он должен звучать так: Два тела находящиеся в пространстве, свободном от посторонних гравитационных влияний,   притягиваются  друг к другу с силой прямо пропорциональной разности гравитационной силы этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстоянию между ними.

Результатом гравитационного взаимодействия двух тел разной массы и веса, находящихся в пространстве, в котором отсутствуют посторонние гравитационные влияния, является притяжение большим меньшего из них с силой прямо пропорциональной разности гравитационной силы этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстоянию между ними.

Наличие наряду с гравитационным притяжением явления гравитационного отталкивания, заставляет дополнить закон всемирного притяжения явлением отталкивания [1]. Закон Всемирного гравитационного притяжения-отталкивания, который лучше назвать  Законом Всемирного гравитационного взаимодействия материи только констатирует существование самого явления притяжения-отталкивания, но не раскрывает его механизма. Само явление притяжения-отталкивания тесно связано с превращением энергии.  Она нужна как для притяжения, так и отталкивания. Источником её может быть: 1. Генератор, 2. Инерция, вызванная первоначальным толчком или взрывом. Для того, чтобы генератор работал, нужно само устройство генератора и источник его энергии, т.е. топливо которое постоянно должно пополняться. На сегодня физика не имеет данных и даже представлений о том,  что собой представляет такой генератор и что это за топливо, за счёт которого он постоянно работает. Инерционный источник может работать долго, но не бесконечно. Хотя бы, потому, что всё,  что имеет начало, должно иметь и конец. После того, как энергия будет израсходована, притяжение и отталкивание прекратиться, что приведет к распаду тел на составные элементы – молекулы, атомы и элементарные частицы и, возможно, проточастицы. Однако возможность исчезновения материи-энергии представляется невероятной.

Сегодня перед физикой уже можно поставить задачу исследовать и понять механизм гравитационного притяжения и отталкивания. Её решение позволит открыть новую эру в жизни человеческого общества – получать дешевую и постоянно восполняемую энергию для производственных и бытовых целей.

В заключение следует сказать, что настало время утвердить в школьном и вузовском образовании современное понимание Всемирного гравитационного закона притяжения-отталкивания, согласно которому в Природе действуют два фундаментальных взаимодополняющих явления – притяжение и отталкивание. Материя не может существовать без действия одной из них, а научная общественность не может больше игнорировать явную неполноту и ущербность старого закона Всемирного тяготения (притяжения).

Новую формулировку «Всемирного закона притяжения-отталкивания» или, в более общей форме, «Закона динамического гравитационного взаимодействия тел и их составляющих» рекомендуется внести во все учебники физики, как школьных, так и вузовских, а также во все справочники и энциклопедии по физике всех стран мира. При описании этого закона необходимо указать, что он, как и все другие законы Природы, действует при строго определенных условиях.

Литература

1.                Богословский М.М. Закон Всемирного притяжения нуждается в пересмотре // Атомная стратегия – XXI, январь 2016, №  109. – С.15-17.

2.                Ньютон Исаак.  Математические начала натуральной философии.
(Philosophia naturalis principia matematica.) - М., Наука, 1989. - 688 с.

3.                Перышкин А.В., Гутник Е.М. Физика. 9 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. М.: Дрофа, 2009. – 300 с.

4.                Платунов Е.С., Самолетов В.А., Буравой С.Е., Прошкин С.С. Физика. Словарь-справочник. СПб: Изд. Политехнического университета, 2014. - 798 с. 

5.                Курс физики. Учебник для вузов: В 2 т. / Под ред. В.Н. Лозовского. - СПб.: "Лань", 2000. – Т.1. - 253 с.

6.                Трофимова Т.И. Курс физики. Учебное пособие. М., 2006.

7.                 Богословский М.М. Закон всемирного притяжения в XXI веке Актуальные проблемы современной науки, 2016, №5.- С.39-47.

8.                Архангельская И.В., Розенталь И.Л., Чернин А.Д. // Космология и физический вакуум. М.: КомКнига, 2006.  – С.121.







Это статья PRoAtom
http://www.proatom.ru

URL этой статьи:
http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=7954