Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://wasp.phys.msu.ru/forum/lofiversion/index.php?t18191.html
Дата изменения: Unknown
Дата индексирования: Mon Apr 11 12:40:01 2016
Кодировка: Windows-1251

Поисковые слова: вторая космическая скорость
Студенческий форум Физфака МГУ > Инерция и гравитация.
Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: Инерция и гравитация.
Студенческий форум Физфака МГУ > Наука физика > Проверка теорий на прочность
С.Мальцев
Инерция.


Согласно Аристотелю, если действие сил на тело прекращается, тело должно остановиться. Согласно Ньютону, если действие сил на тело прекращается, тело должно либо покоиться, либо продолжать прямолинейное движение с неизменной скоростью, т.е. вводится понятие инерции. Первое предположение выведено с логической позиции, второе основано на наблюдениях. И хотя, несомненно, верно утверждение Ньютона, логичное предположение Аристотеля заставляет задуматься, что же заставляет двигаться тело, если уже никакие силы на него не действуют? Должно же быть какое-то разумное объяснение.

В моем представлении, вполне логично предположить, что тело при ускорении воздействует на пространство, а энергия, расходуемая на ускорение тела, затрачивается на преодоление сопротивления пространства. В свою очередь, при прекращении действия сил, теперь уже пространство воздействует на тело, сохраняя его прямолинейное движение с неизменной скоростью. Очевидно, что такое представление обретает физический смысл только в том случае, если пространство рассматривать не просто как совокупность координатных точек, а как нечто материальное. Полагаю, что только в таком случае можно найти логичное объяснение наблюдаемой инерции.

Полагаю, что правильнее разделить такие понятия как пространство (представляющее собой сеть координат) и материальной среды (МС). В таком случае, каждое ускоренно движущееся тело деформирует МС, создавая собственное пространство, которое из пространства покоящегося тела наблюдается как проекция развернутого на некоторый угол пространства движущегося тела. Скорость тела увеличивается, пространство отклоняется на угол arcsin (v/c), проекция сокращается в cos (arcsin (v/c)), что соответствует (1 – v2/c2)1/2. Соответственно, и с точки зрения движущегося наблюдателя сокращается проекция пространства покоящегося тела. Такое представление хорошо согласуется с теорией относительности Эйнштейна, согласно которой, наблюдаемые размеры тел должны сокращаться по оси движения, хотя в собственной ИСО наблюдаемые размеры сохраняются неизменными.

Кроме того, согласно СТО, должны наблюдаться и другие эффекты, связанные с движением тел. При деформации МС (отклонении пространства), должны наблюдаться эффекты замедления времени и рассинхронизации часов по оси движения тела, которые обеспечивают неизменность регистрируемой скорости света в движущейся ИСО. А поскольку регистрируемая скорость света является фундаментальной физической постоянной, очевидно, что при инерционном движении должны сохраняться прямолинейность и неизменность скорости движения (в идеальной 'плоской' МС), иначе изменялась бы регистрируемая скорость света, что противоречит наблюдениям и экспериментам.

Таким образом, если принять, что неизменность регистрируемой скорости света является не просто неким умозрительным предположением, а фундаментальной (действительно основополагающей) физической постоянной, то инерционное движение (такое воздействие МС на тело, которое предполагает сохранение неизменности регистрируемой скорости света) должно являться неотъемлемым свойством МС.

Полагаю, что именно в таком представлении и кроется ответ на вопрос – что же заставляет двигаться тело, если уже никакие силы на него не действуют?
Addition_of_speeds
С.Мальцев спасибо Вам за очень интересную тему!
Хочу поделиться своей точкой зрения.
Как при равномерном движении так и в состояние покоя масса тела, каждая масса находится в своей одной ИСО, а при изменении скорости в том числе и при выводе массы тела из состояния покоя, масса тела начинает образовывать новые ИСО. По этому масса тела может бесконечно двигаться с равномерной скоростью без приложения внешней силы, т.к. внешняя сила нужна для образования новых ИСО.
С уважением.
 ! 
Предупреждение:
А8, балл.
С.Мальцев
Для большей наглядности, рассмотрим серию единичных графиков, на которых схематично изображены проекции (красная горизонтальная линия) отклоненного пространства (наклонная синяя линия) движущейся ИСО при скоростях 0,5c, 0,7c и 0,9c (вертикальная шкала графика). На горизонтальной шкале отображены соответствующие коэффициенты сокращений:

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Скорость тела увеличивается, пространство отклоняется на угол arcsin (v/c), проекция сокращается в cos (arcsin (v/c)), что соответствует (1 – v2/c2)1/2.

При скорости ИСО 0,5c, угол отклонения составляет 30,00 градусов при коэффициенте сокращений 0,866.
При скорости ИСО 0,7c, угол отклонения составляет 44,43 градуса при коэффициенте сокращений 0,7141.
При скорости ИСО 0,9c, угол отклонения составляет 64,16 градуса при коэффициенте сокращений 0,4359.
С.Мальцев
Гравитация.


Согласно ОТО Эйнштейна, инерция и гравитация, несмотря на разницу в проявлениях, по сути имеют единую природу. С такой позиции и рассмотрим проявление эффекта гравитации.

Если допустить, что инерционное движение - такое воздействие МС на тело, которое предполагает сохранение неизменности регистрируемой скорости света в СО тела, то и эффект гравитации должен быть основан на таком же принципе.

Представим, что массивное тело вокруг себя деформирует МС таким образом, что скорость света увеличивается по мере приближения к массивному телу в направлении тела c' = c + (2GM/R)1/2, и, соответственно, уменьшается в направлении от тела c' = c - (2GM/R)1/2. В таком случае, образуются концентрические сферы равнодеформированной МС, каждая точка которой является локальной ускоренной СО и находится в отклоненном пространстве, соответствующем скорости (2GM/R)1/2, т.е. второй космической скорости v2 для данного радиуса.

Пространство пробного тела, покоящегося на поверхности массивного тела, соответствует углу отклонения согласно формуле arcsin (2GM/Rc2)1/2, а время течет замедленно в соответствие с формулой t' = t (1-2GM/Rc2)1/2. Отсюда и гравитационное падение частоты сигнала nu' = nu (1-2GM/Rc2)1/2, соответствующее гравитационному красному смещению. Таким образом, в данной точке обнаруживается аналогия с ускоренной СО. Т.е. несмотря на то, что пробное тело находится в состоянии покоя относительно поверхности массивного тела, тем не менее, пространство пробного тела не 'горизонтально', а находится под соответствующим углом, обеспечивающим неизменность регистрируемой скорости света в данной точке. Поскольку (падающий) свет ускоряется, СО пробного тела тоже находится в режиме ускорения, что ощущается как перегрузка g, направленная к центру массивного тела.

Рассмотрим движение пробного тела, находящегося в свободном падении из бесконечности. Мысленно помещаем массивное тело в идеальные условия 'плоского' пространства, где оно и покоится без вращения. Пробное тело помещаем на значительном удалении от массивного тела, где его влияние практически незаметно.

В первый момент пробное тело покоится в очень слабо деформированной МС и почти 'плоском' пространстве. Скорость света во всех направлениях почти одинакова, пространство практически 'горизонтально'. Тем не менее, поскольку МС все же незначительно деформирована, скорость света в направлении массивного тела немного выше, поэтому тело, продолжающее оставаться в собственном 'горизонтальном' пространстве очень медленно движется по направлению к массивному телу. По мере приближения, скорость света в направлении массивного тела увеличивается, соответственно увеличивается и скорость пробного тела, пространство которого остается 'горизонтальным', а угол между пространствами пробного и массивного тел при этом увеличивается. Таким образом, поскольку положение пространства пробного тела не изменяется и независимо от скорости остается 'горизонтальным', формально можно рассматривать находящееся в свободном падении тело как покоящееся (локально как покоящуюся ИСО), а относительно него с ускорением движется массивное тело. С другой стороны, пробное тело, находящееся в свободном падении из бесконечности, можно рассматривать как маркер приращения скорости падающего света.

Поскольку угол отклонения пространства от периферии к массивному телу увеличивается в соответствии с формулой arcsin (2GM/Rc2)1/2, действительно, такое положение дел соответствует представлению Эйнштейна о гравитации как о воронке, получающейся при продавливании пространства (как бы в виде туго натянутого батута) массивным телом.
АИД
Цитата(С.Мальцев @ 10.03.2011, 23:29) *
По мере приближения, скорость света в направлении массивного тела увеличивается,

Это в корпускулярной модели света, а в волновой - наоборот.
С.Мальцев
Рассмотрим обратный процесс - движение пробного тела от поверхности массивного тела, например Солнца, с моментальной второй космической скоростью v2, т.е. с минимальной скоростью, позволяющей преодолеть гравитацию массивного тела. Согласно классической механике, вторая космическая скорость равна скорости свободного падения из бесконечности. В таком случае, скорость свободного падения из бесконечности v0 и вторая космическая скорость v2, в сумме должны дать удвоенную скорость свободного падения из бесконечности:

v' = v0 + v2
v' = 617791,54 + 617791,54 = 1235583,09 м/сек

Однако согласно ТО, сложение скоростей не является результатом простого арифметического сложения, а вычисляется (в данном частном случае) по формуле:

v' = (v0 + v2) / (1 + v0v2/c2),
v' = (617791,54 + 617791,54) / (1 + 617791,54 * 617791,54 / 2997924582 - 617791,54 = 1235583,09 / 1,000004247 = 1235577,84 м/сек

Как видим, в результате релятивистского сложения скоростей, суммарная скорость получилась меньше минимально необходимой для преодоления гравитации массивного тела, примерно на 1235583,09 - 1235577,84 = 5,25 м/сек. Таким образом, вторая космическая скорость на поверхности Солнца должна составлять 617791,54 + 5,25 = 617796,79 м/сек.

Для поверхности Земли, при скорости свободного падения из бесконечности v0 = 11186,043003 м/сек, разность должна быть всего лишь около 0,000031 м/сек, а вторая космическая скорость должна составлять v2 = 11186,043034 м/сек. Как видим, при относительно небольшой массе создающего гравитацию тела, становится верным положение классической механики о том, что скорость свободного падения из бесконечности равна второй космической скорости.

С.Мальцев
Цитата(АИД @ 11.03.2011, 8:59) *
Это в корпускулярной модели света, а в волновой - наоборот.

С чего бы это? Как-то крайне маловероятным выглядит сосуществование двух непротиворечивых взаимоисключающих моделей. Откуда дровишки?

А вот мнение об иллюстрациях к Ландау-Эйнштейновому поезду в теме 'Преобразования Лоренца' Вы так и зажали. А, ведь, с Вашей подачи...
С.Мальцев
Рассмотрим угол между 'горизонтальным' пространством пробного тела и отклоненным пространством в деформированной МС, который увеличивается согласно формуле arcsin (2GM/Rc2)1/2 по траектории свободного падения. На графике отображена зависимость угла отклонения пространства от расстояния, на участке Солнечной системы от орбиты Земли до поверхности Солнца:

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

По шкале X - расстояние в метрах, по шкале Y - угол отклонения пространства в градусах. Меркурий a - афелий, p - перигелий.

Представим, что пробное тело падает не из бесконечности, а с орбиты Земли (при нулевой орбитальной скорости) падает на Солнце. Угол отклонения пространства в районе орбиты Земли составляет 0,0081 градуса, а значит, и угол отклонения пространства тела (в начальный момент падения) тоже должен составлять 0,0081 градуса, иначе регистрируемая скорость света (в СО падающего тела) не была бы константой. Очевидно, что поскольку пробное тело по мере падения ускоряется соответственно с ускорением падающего света, именно такой угол отклонения собственного пространства пробное тело и должно сохранять по всей траектории падения. Отсюда следует, что время в СО свободно падающего тела всегда течет ускоренно, по сравнению с течением времени в любой точке пространства по всей траектории падения.

Но, если свободно падающее тело движется только под воздействием гравитации, то пробное тело, свободно движущееся от массивного тела, получает двойное воздействие. С одной стороны - это инерция, воздействие МС при котором тело должно сохранять прямолинейность и скорость движения, с другой стороны - это гравитация, воздействие МС при котором тело должно ускоряться к массивному телу вместе с ускорением падающего света. В частном случае - при движении от массивного тела, воздействие гравитации направлено против направления движения по инерции, что и заставляет изменять угол отклонения собственного пространства пробного тела.

В частном случае движения пробного тела по круговой орбите, на движение пробного тела оказывает влияние третий фактор - направление ускорения падающего света. Согласно классической механике, если орбитальная скорость равна первой космической скорости, v1 = (GM/R)1/2, то орбита пробного тела должна быть идеальной окружностью. Однако, поскольку в рассматриваемой модели движение тела зависит от отклонения угла пространства массивного тела в данной точке, скорость и направление движения пробного тела должны рассчитываться с введением релятивистской поправки. Хотя, при относительно небольших углах отклонения пространства такие поправки пренебрежимо малы, тем не менее, они существуют.

Поскольку пространство массивного тела в каждой точке находится под некоторым углом, мгновенную скорость пробного тела в каждой точке можно представить как некоторую аналогию движения в движущейся СО. Представим, что в 'плоском' пространстве относительно покоящейся СО К движется ИСО К', относительно которой, под прямым углом к курсу К' движется ИСО К''. В таком случае, с точки зрения наблюдателя покоящейся СО К, движение К'' происходит по гипотенузе прямоугольного треугольника ОК'' (точка О - точка начала движения К'') с катетами ОК' и К' К'':

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

При движении в 'плоском' пространстве скорость V0'' соответствует наблюдаемому (с точки зрения покоящегося наблюдателя) направлению и скорости движения ИСО К''. А угол отклонения пространства ИСО К'' направлен по оси V0''.

Поскольку при гравитации пространство данной покоящейся точки находится под некоторым углом к оси y, а скорость V0' (v2) - дополнительная скорость падающего света, наблюдаемое движение пробного тела относительно СО К' происходит по оси x с моментальной скоростью V'' (v1), в то время как отклонение пространства СО К'' происходит по оси V0'':

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Таким образом, движение в 'плоском' пространстве можно сравнить с движением лодки по спокойной воде озера, а движение при гравитации - с движением лодки на течении, когда относительно воды лодка движется по диагонали, хотя наблюдаемое движение происходит перпендикулярно потоку.
АИД
Цитата(С.Мальцев @ 11.03.2011, 19:10) *
С чего бы это? Как-то крайне маловероятным выглядит сосуществование двух непротиворечивых взаимоисключающих моделей. Откуда дровишки?

Из отклонения тангенциальных лучей волн в сторону Солнца, а не от него. Вы же рассматриваете только радиальные.
С.Мальцев
Черная дыра.


Рассмотрим (в рамках вышеприведенной модели) отклонение пространства массивного тела в самых экстремальных случаях – при радиусе Шварцшильда Rs = 2GM/c2 (горизонте событий) и при радиусе R = 3GM/c2. При радиусе R = 3GM/c2 скорость свободного падения составляет v2 = 244779517 м/сек, а орбитальная скорость (первая космическая), согласно классической механике – v1 = 173085256 м/сек. В таком случае, скорость движущегося по круговой орбите пробного тела относительно падающего света, должна составить (2447795172 * 1730852562)1/2 = 299792458 м/сек, что точно соответствует скорости света.
При релятивистском сложении скоростей, для придания первой космической скорости мгновенно покоящемуся (на данном радиусе) пробному телу, необходимо придать мгновенную скорость, равную скорости света в данной точке. В связи с тем, что движение пробного тела со скоростью света невозможно, становится невозможной и круговая орбита на радиусе R = 3GM/c2, а пробное тело при любой орбитальной скорости должно по спирали перемещаться к центру.

Поскольку при радиусе Rs = 2GM/c2 скорость пробного тела (при свободном падении из бесконечности) достигает скорости света v2 = 299792458 м/сек, то в таком случае скорость падающего света должна быть равна 2с, скорость встречного света должна быть равна нулю, а угол отклонения пространства должен достичь 90 градусов. Очевидно, что если угол отклонения пространства составляет 90 градусов, то время в данной точке пространства замедленно до нуля, а при таких условиях подача светового сигнала попросту невозможна, как и никакое орбитальное движение пробного тела. Поскольку горизонт событий отсекает всякую возможность получения информации из-за горизонта событий для наблюдателя, находящегося вне радиуса Шварцшильда, область, ограниченная данным радиусом, называется черной дырой (ЧД). Считается, что в центре ЧД может находиться сверхплотное и сверхмассивное тело, которое и является источником гравитации.

В моем представлении, крайне маловероятна возможность существования сверхплотного тела в области, ограниченной радиусом Шварцшильда. По сути, радиус Шварцшильда является границей области сингулярности, за которой нет ни расстояний, ни течения времени, а значит, нет и пространства, в котором могло бы находиться тело. Т.е. радиус Шварцшильда можно рассматривать как случай предельной деформации МС, за которым к центру ЧД (дыра – она и есть дыра) МС попросту отсутствует.
С другой стороны, если допустить, что пространство (отклоненное на 90 градусов), по ту сторону горизонта событий (но не к центру ЧД) и далее продолжает отклоняться, то в таком случае, течение времени (по ту сторону горизонта событий) должно принять отрицательное значение. Отсюда вполне можно предположить, что горизонт событий разделяет области вселенной с противоположным течением времени.
С.Мальцев
Цитата(АИД @ 18.03.2011, 10:17) *
Цитата(С.Мальцев @ 11.03.2011, 17:10) *
Цитата(АИД @ 11.03.2011, 8:59) *
Цитата(С.Мальцев @ 10.03.2011, 21:29) *
По мере приближения, скорость света в направлении массивного тела увеличивается,
Это в корпускулярной модели света, а в волновой - наоборот.
С чего бы это? Как-то крайне маловероятным выглядит сосуществование двух непротиворечивых взаимоисключающих моделей. Откуда дровишки?
Из отклонения тангенциальных лучей волн в сторону Солнца, а не от него. Вы же рассматриваете только радиальные.

При тангенциальном распространении лучей, скорость света падает c' = c (1-2GM/Rc2)1/2 по мере приближения к массивному телу в соответствии с замедлением времени t' = t (1-2GM/Rc2)1/2, иначе регистрируемая скорость света не являлась бы фундаментальной константой.

Отсюда - замедление скорости - сдвиг фазы - преломление - отклонение в направлении к массивному телу.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.