Соломонов М.С. Новая модель небесной механики

Оглавление

Из главы 1. Точное определение инерциальной системы координат в произвольной точке пространства

На любое тело в пространстве действуют гравитационные и инерционные силы. Гравитация является проявлением неотъемлемого свойства вещества. Любое тело как бы обладает неким гравитационным зарядом, создающим поле тяготения, проявляющего себя дистантно. Физический механизм его нам неизвестен.

Инерционные силы отражают явления, наблюдаемые при перемещении тел. Как гравитационные, так и инерционные силы объемны, измеряются одними и теми же единицами. Поэтому мы часто не делаем различия между ними при рассмотрении характера их воздействия на физические тела. Следствием такого положения вещей явилось провозглашение принципа эквивалентности, который утверждает: инертная и тяжелая массы эквивалентны. Однако подобное утверждение вызывает существенные возражения.

Утверждается, что этот принцип установлен экспериментально и был известен уже Галилею: все тела движутся в поле тяжести (в отсутствии сопротивления среды) с одинаковым ускорением, траектории всех тел с заданной скоростью искривлены в гравитационном поле одинаково.

Благодаря этому в свободно падающем лифте никакой эксперимент не может обнаружить гравитационное поле. Или: нет такого опыта, благодаря которому можно определить, находитесь вы в равномерно ускоренном лифте в отсутствии сил тяжести или в неподвижном лифте, висящем в однородном поле тяжести. Забегая немного вперед, скажем, что существует такой механический опыт, благодаря которому можно обнаружить, находясь в равномерно ускоренном лифте в отсутствии гравитации или в неподвижном лифте, висящем в однородном поле тяжести, присутствие или отсутствие гравитации.

Однако факт одинакового ускорения всех тел в поле тяжести еще не является доказательством эквивалентности инертной и гравитационной масс.

Рассмотрим такой случай. Поместим волчок в бесконечном удалении от каких-либо материальных тел и постараемся решить вопрос, вращается он или нет. Если волчок вращается, то должны проявляться центробежные силы, которые будут зависеть от числа оборотов. Но это возможно установить только относительно какой-то неподвижной среды или координатной системы, которую можно считать неподвижной. Как же определить эту среду или координатную систему и что значит "неподвижная"?

"Неподвижная" координатная система должна быть выбрана таким образом, чтобы при покоящемся в ней волчке внутри него не возникали центробежные и инерционные силы. Но как ее определить?

Принято считать, что такой системой является инерциальная система отсчета. Но никто так и не определил, как именно ее надо выбирать и к чему ее конкретно надо привязывать.

Обычно в таких случаях предлагается ориентировать эту систему по "неподвижным звездам". Около 300 лет назад Ньютоном была предложена концепция неподвижного или абсолютного пространства. Центром абсолютного пространства Ньютон считал Солнце, а координатные оси направлялись к трем "неподвижным звездам". В дальнейшем эта концепция претерпела некоторые изменения и уточнения. Солнце перестали считать центром абсолютного пространства, но ориентировка координатных осей по "неподвижным звездам" была сохранена.

Таким образом, Вселенная уподобляется некоему гигантскому аквариуму, ограничивающему абсолютное пространство, а истинные, неподвижные системы координат привязывают к граням этого аквариума (через "неподвижные звезды").

Эта концепция находится в прямом противоречии с принципом относительности и вводит в ранг непогрешимой истины субъективные восприятия "оптического пространства". Наконец, само понятие "неподвижные звезды" является полнейшим абсурдом. При решении практических задач, связанных с проявлением инерционных и центробежных сил, мы исходим из других представлений и пользуемся координатными осями, построенными относительно определенных гравитационных масс, например, планет или конкретных звезд, а не обращаемся к концепции "неподвижных звезд", предполагающей существование некоего идеального всеобщего неподвижного пространства.

Введение понятия инерциальных систем отсчета основано на использовании представления о свободном теле. Но как можно убедиться в том, что тело действительно свободно, т.е. не взаимодействует ни с какими другими телами? В наших земных условиях таких тел нет. Все тела на Земле находятся под воздействием сил тяжести нашей планеты и Солнца. Воздействием других тел при грубых расчетах можно пренебречь. Мы не можем убрать поле гравитации Земли и посмотреть, как будут проявлять себя в этих условиях тела (сохраняться без изменения их инертные свойства или нет).

Предполагается, что истинно свободные тела будут обладать такими же свойствами (механическими), как и тела, находящиеся под воздействием гравитационного поля Земли. Но такое предположение ничем не обосновано.

Рассмотрим несколько мысленных опытов. Мы имеем массивную платформу, которую приводим во вращение относительно ее оси. Относительно поверхности Земли платформа совершает огромные обороты. На ось вращения платформы помещаем волчок таким образом, чтобы оси их вращения совпадали, но при этом волчок находился в состоянии покоя относительно поверхности Земли. Относительно платформы волчок будет совершать обороты. Тем не менее, центробежные силы внутри него возникать не будут. Вопрос заключается в том, относительно какой координатной системы следует учитывать влияние оборотов волчка для определения центробежных сил, возникающих внутри него. Очевидно, относительно поверхности Земли. Если обороты волчка равны нулю, то и центробежные силы также равны нулю. Значит, мы за неподвижную систему отсчета принимаем систему отсчета, связанную с поверхностью Земли.

Когда мы говорим о факте вращения, то необходимо указать, относительно чего это вращение следует рассматривать.

Но как определить координатную систему, относительно которой следует учитывать обороты Земли (вокруг своей оси) для определения центробежных сил, возникающих внутри Земли? Ведь вращения Земли относительно Земли нет. Тем не менее, центробежные силы внутри Земли возникают.

В этом случае предлагается измерять обороты Земли (вокруг ее оси) относительно гелиоцентрической системы. Но если мы принимаем в качестве инерциальной системы гелиоцентрическую систему координат, то возникает следующий вопрос: как определить центробежные силы, возникающие внутри Солнца, и относительно какой координатной системы следует учитывать вращение Солнца (вокруг своей оси) для определения центробежных сил, возникающих внутри него?

Попробуем разобраться, почему для определения центробежных сил, возникающих в разных телах, мы переходим от одной координатной системы к другой, которые в свою очередь не движутся относительно друг друга равномерно и прямолинейно. И как решить задачу определения центробежных сил внутри тел в произвольно выбранной области пространства в общем виде?

Обращает на себя внимание тот факт, что мы за неподвижную систему координат принимаем разные небесные тела. Почему?

По всей вероятности потому, что вблизи массивного тела основную составляющую гравитационного вектора будет представлять гравитационный вектор от данного тела. Например, на поверхности Земли основную составляющую результирующего гравитационного вектора составляет наша планета. Солнечная и другие составляющие намного меньше. И поэтому их влиянием можно пренебречь. Отсюда можно предположить, что вращение нужно определять не относительно того или иного гравитационного тела, а относительно результирующего гравитационного вектора в любой произвольной точке пространства.