Аннотация: В статье в хронологическом порядке изложены факторы, побудившие Альберта Эйнштейна сформулировать геометрическую теорию гравитации, как замену гелиоцентрической теория тяготения Ньютона и их опровержение в свете Новой физики 21 века.

Ключевые слова: квантовый вакуум, темная материя, принцип эквивалентности, масса, прецессии перигелия орбиты

В статье в хронологическом порядке изложены факторы, побудившие Альберта Эйнштейна сформулировать геометрическую теорию гравитации, как замену гелиоцентрической теория тяготения Ньютона. Общая Теория Относительности представлена двумя математическими объектами, называемыми тензорами: с одной стороны, метрический тензор, описывающий кривизну пространства – времени, с другой – тензор напряжения, определяющий распределение материи в терминах плотности материи – энергии и давления. «Уравнение поля Эйнштейна» управляет поведением общей теории относительности. Левая часть описывает кривизну пространства-времени, в то время как правая часть описывает распределение материи [1]:

              (1)

Где Rµν - тензор Риччи; gµν - метрический тензор пространства событий; Tµν - тензор энергии-импульса вещества.

Свои уравнения Эйнштейн сравнивал со зданием, одно крыло которог выстроено из драгоценного мрамора, а другое – из дешевого дерева. Действительно, форма математического тензора явилась результатом тонких геометрических соображений, тогда как тензор напряжения, задающий «источник» кривизны пространства-времени, описывается в терминах макроскопических понятий давления и плотности энергии. Кроме того, чтобы получить физический смысл тензора напряжения, необходимо ввести дополнительное граничное условие. Это условие требует, чтобы в пределе слабых гравитационных полей уравнение Эйнштейна сводилось к уравнению Ньютона [2]. Эйнштейн говорит о гравитационных волнах, распространяющихся в свободном пространстве, что означает, что там нет материи, даже электромагнитного поля, следовательно, правая часть должна быть нулевой. Таким образом, уравнение упрощается до Rμν-1/2 gμνR=0, что эквивалентно более сжатой форме R μν = 0, который также известен как «вакуумное уравнение поля Эйнштейна». И EFE, и VEFE являются нелинейными уравнениями в частных производных, тогда как в условиях слабого поля их можно аппроксимировать линейными уравнениями. Линейный EFE аналогичен другим волновым уравнениям, таким как уравнения Максвелла, поэтому Эйнштейн предсказал существование поперечной гравитационной волны и предсказал, что скорость гравитационных волн равна скорости света [1]. Однако в галактиках нет свободного пространства, там в межзвездном пространстве есть темная материя, которая в пять раз больше барионной и газовые облака [3]. По этому, правая часть уравнения (1) не может быть приравнена к нулю и предсказания Эйнштейна относительно типа и скорости гравитационных волн в новой космологии нуждаются в уточнении. Более полное уравнение поля с учетом поляризационной среды квантового вакуума (темной материи) было представлено в 1998 году профессором Института математики РАН В. Дятловым [4]. Новые уравнения включают плотность вещества и его скорость в качестве независимых переменных, их замыкание возможно только с использованием механики сплошных сред. Для темной энергии и темной материи справедливо обобщенное векторное волновое уравнение Ламе. Это уравнение эквивалентно двум более простым волновым уравнениям, которые описывают упругие волны двух типов: продольные волны, которые распространяются с фазовой скоростью Vp, и поперечные волны с фазовой скоростью Vs. Это могут быть гравитационные, электромагнитные и торсионные волны. Скорость распространения продольных волн выше, чем поперечных. Гравитационные волны можно отнести к продольным волнам, поскольку, согласно расчетам Лапласа, их скорость должна превышать поперечные электромагнитные волны как минимум в 7000000 раз. В противном случае замедленная гравитация Солнца перестает быть строго центральной, и планетная система очень быстро разваливается из-за циклического крутящего момента [5]. В работе "Упругая модель физического вакуума" профессор В.А. Дубровский в 1985 году представил оценку скорости гравитационных волн, основанную на том факте, что соотношение сил взаимодействия по закону Кулона для поперечных электромагнитных волн и продольных гравитационных волн определяется соотношением соответствующих упругих модулей, что эквивалентно к отношению их квадрата скоростей. Отсюда следует, что скорость гравитационных волн превышает скорость электромагнитных волн в 10⁹ раз [6]. В 1994 году, когда 16 июля 1994 года великое ядро кометы Шумейкер-Леви столкнулось с газовой сферой Юпитера, радиальные колебания породили поверхностные гравитационные волны, мгновенно вызвавшие колебания в нескольких геодезических спутниковых командно-измерительных комплексах России. Как правило, геодезические спутники имеют орбиту внутри трубки диаметром около 1 км. И их управление орбитой осуществляется с очень большой точностью - ошибка в координате составляет до 1 метра, а ошибка в скорости - до 1 см / сек. В период столкновения диаметр траектории трубы увеличивался в 5–8 раз. К сожалению, у автора нет аналогичной информации из США от НАСА. Скорость гравитационных волн, образующихся при столкновении кометы с Юпитером, значительно превышала скорость электромагнитных волн (распространение света от Юпитера до Земли составляет 43,2 мин).

Фактически, в начале 20 века в качестве математической модели пространства-времени СТО Эйнштейн объявил геометрическое пространство особого вида. Он получил название «четырехмерное пространство Минковского», а позже, в 1915 году, он распространил его на всю Вселенную в Общей теории относительности как теория гравитации. Движение планеты в теории СТО соответствует системе «плоского пространства-времени». Геометрия, как теория инвариантов той или иной группы преобразований, пространство-время специальной теории относительности (плоское пространство Минковского) представляет собой четырехмерное реальное аффинное пространство с метрикой определенной особенности. Другими словами, СТО - это теория неизменности законов физики в изолированных стационарных системах относительно однородных движений. Если мы будем иметь в виду симметрии, которые определяют однородные прямолинейные движения, то мы можем разделить точку зрения Фейнмана: «Симметрия, относящаяся к однородным прямолинейным движениям, приводит к специальному принципу относительности». Другими словами, этот принцип имеет место только в случае прямолинейного равномерного движения систем отсчета. В том случае, когда движение ускоряется, в том числе, когда дело доходит до равномерного вращения, специальный принцип относительности перестает быть справедливым. Попытки Эйнштейна в общей теории относительности распространить принцип относительности на любой вид движения материи оказались безуспешными. Дж. Уиллер писал по этому поводу: «Объект, который является центральным для всей классической общей теории относительности, «четырехмерной геометрии пространства-времени» просто не существует, если мы выйдем за рамки классического приближения. Этот аргумент показывает, что концепции пространства-времени и времени не являются первичными концепциями в структуре физической теории Эйнштейна. Нет ни пространства-времени, ни времени; нет ничего до и после. Вопрос в том, что происходит в следующий момент, спрашивать в ОТО бессмысленно» [7]. По утверждению И.Пригожина «такая Вселенная принадлежит миру, лишенному материи-энергии – вселенной Миньковского» [8]. В теории ОТО А.Эйнштейн предложил новую интерпретацию ускорения, обусловленного гравитацией. Ускорение, которое И.Ньютон объяснял в терминах гравитационного взаимодействия, в ОТО рассматривается как результат искривленного пространства- времени. При этом реальное космологическое время, которое входило во второй закон Ньютона, исчезло из рассмотрения. В основу описания гравитационного поля Эйнштейн положил Римановое пространство. Римановы пространства – это пространства, в которых расстояние между двумя точками многообразия определяется безотносительно к пространству, в котором оно расположено. Это внутреннее определение расстояния и задает метрику на многообразии. Пространство постоянной кривизны возникает у Римана из физического требования, чтобы «фигуры» могли двигаться в них без «растяжений» и «сжатий», т.е. чтобы фигура могли сохранять во время движения свои формы. Физическая интуиция, с которой Риман ставит задачу, какая геометрия описывает физически реальное пространство, поражает своим пророческим видением. Он пишет: «Вопрос о том, справедливы ли допущения геометрии в бесконечно малом, тесно связан с вопросом о внутренней причине возникновения метрических отношений в пространстве… В случае дискретного многообразия принцип метрических отношений содержится уже в самом понятии многообразия, тогда как в случае непрерывного многообразия его следует искать где-то в другом месте. Отсюда следует, что или то реальное, что создает идею пространства, образует дискретное многообразие, или же нужно пытаться объяснить возникновение метрических отношений в случае непрерывного многообразия чем-то высшим – силами связи, действующими на это реальное» [9]. Поскольку Эйнштейн опираясь на эксперименты Майкельсона- Монро отверг наличие в Космосе квантового вакуума (эфира) в качестве дискретного многообразия, ему пришлось в основу метрических отношений непрерывного многообразия положить ткань пространства-времени.

Здесь будут рассмотрены эксперименты и астрофизические наблюдения, утвердившие Альберта Эйнштейна в правоте геометрической теории гравитации Общей Теории Относительности и их опровержение в Новой физике 21 века, но сначала изложим наши взгляды на космологическую модель вселенной в Новой физике, в корне отличной от стандартной космологической модели.

Темная материя в астрономии и космологии, а также в теоретической физике - это гипотетическая форма материи, которая не излучает электромагнитное излучение и не взаимодействует с ним напрямую. Это свойство усложняет, а, возможно, даже делает невозможным его непосредственное наблюдение. Вывод о существовании темной материи сделан на основании многочисленных, согласующихся друг с другом, но косвенных признаков поведения астрофизических объектов и создаваемых ими гравитационных эффектов. Уточнение природы темной материи поможет решить проблему скрытой массы, которая, в частности, заключается в аномально высокой скорости вращения внешних областей галактик. Особый интерес для астрономов вызвала туманность Андромеды, в которой скорость звезд вокруг ее центра не уменьшается, как предсказывает небесная механика, обратно пропорциональна расстоянию до центра R, но остается почти постоянной. Это может означать, что галактика по всей своей длине содержит значительную массу невидимой материи («галактическое гало»).

формате PDF (507Кб)