Аннотация
Исходя из моей гипотезы дискретного движения физических тел, гипотезы де Бройля, предположения Эйнштейна о существовании гравитационных волн (ОТО), регистрации высокочастотных гравитационных волн группой Майкла Тобара из Университета Западной Австралии в Перте:
1. Нарастание напряжённости гравитационного поля у поверхности планет и звёзд происходит от 0 до ускорения свободного падения квантами, пульсациями, которые являются высокочастотными гравитационными волнами, возмущениями, изменениями метрики пространства.
2. Частота этих гравитационных волн резонирует с частотой дискретности движения физических тел, вызывая гравитацию: свободное падение тел у поверхности планет, движение (вращение) планет.
Введение
До недавнего времени я почти не сомневался в выводе из моей гипотезы дискретного движения физических тел: гравитация представляет собой резонанс электромагнитных волн, излучаемых планетами и звёздами с частотой дискретности движения физических тел в терагерцовом диапазоне(3×1011 — 3×1012 Hz). Поэтому тела падают (движутся) у поверхности планет и планеты вращаются вокруг звёзд [1]. К тому же терагерцовое излучение — не ионизирующее и легко проходит сквозь большинство диэлектриков.
Однако, тот факт, что металл и вода не прозрачны для терагерцового диапазона электромагнитного излучения и сообщение в интернете о регистрации высокочастотных гравитационных волн группой Майкла Тобара из Университета Западной Австралии в Перте заставили меня усомниться в правильности моего вывода относительно электромагнитного характера этого «чудесного» излучения, способного притягивать (двигать) физические тела вблизи поверхности планет и вращать планеты вокруг звёзд. Это излучение носит гравитационный характер или, проще говоря, это гравитационные волны. О том, что гравитация имеет волновую природу видно из теории гравитации Ньютона — там она распространялась со скоростью света, как волна, и подпадала под действие закона обратных квадратов.
В 1916 году Эйнштейн предположил существование гравитационных волн, как следствие ускоренного вращения массивных космических объектов относительно центра масс этих объектов.
Простейшая форма уравнения Эйнштейна, лежащее в основе общей теории относительности:
(1) G = 8πТ,
где G — метрический тензор искривленного пространства — времени;
Т — тензор энергии-импульса материи, заполняющей
пространство-время.
Решение этого уравнения для гравитационных волн достаточно сложно и требует специальной подготовки по математике и пространственной геометрии. Однако, взимосвязь искривленного пространства — времени с материей (формула 1) уже предполагает ее волновой характер по аналогии с электромагнитной волной, где электрическое поле взаимосвязано с магнитным. Гениальное предположение Альберта Эйнштейна о существовании гравитационных волн было практически подтверждено 14.09.2015. Был зарегистрирован сигнал гравитационной волны, пришедший от слияния двух чёрных дыр, произошедшего на расстоянии около 1,3 млрд световых лет от Земли детектором LIGO (Laser Interferometer for Gravitation Wave Observatory). LIGO состоит из двух обсерваторий: в Ливингстоне (штат Луизиана) и в Хэнфорде (штат Вашингтон), удалённых друг от друга на 3002 километра[2].
Принцип работы LlGO: физики направляют свет от лазеров в две L-образные трубы длиной 4 км, и этот свет отражается назад и вперед с помощью набора зеркал. Любая крошечная рябь в пространстве-времени вызовет небольшие временные изменения этого лазерного света, и детекторы LIGO могут это уловить в виде сигнала. По частоте, силе, и времени этого сигнала можно определить характеристики гравитационных волн, а тем самым и характеристики событий, их излучивших. Детектор регистрирует изменение метрики пространства на 10-19м при прохождении гравитационной волны.
Кроме детектора LIGO ecть детектор Virgo (Santo Stefano a Macerata, near the city of Pisa, Italy, длина плеч — 3км) и детектор KAGRA (Kamioka Gravitational Wave Detector, Kamioka, Japan). Принцип работы этих детекторов аналогичен LIGO.
Все существующие детекторы предназначены для регистрации низкочастотных гравитационных волн до 10kHz, возникающих при слиянии двух черных дыр, двух нейтронных звезд, черной дыры и нейтронной звезды.
В 2034 году планируется запуск космического детектора гравитационных волн LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Детектор LISA ориентирован на поиск сигналов в миллигерцовом диапазоне (mHz) с помощью тех же лазеров.
Особое внимание по теме данной статьи заслуживает настольный детектор высокочастотных гравитационных волн (до ~ 8.4GHz), созданный группой Mайкла Тобар из Университета Западной Австралии [3][4].
Обсуждение и будущие перспективы
Принцип работы детектора группы Mайкла Тобар: высокочастотные гравитационные волны генерируют звуковые волны в виде мельчайших пьезоэлектрических сигналов в диске из кристалла кварца. Затем эти сигналы усиливаются с помощью сверхпроводящего устройства квантовой интерференции, или SQUID [4].
Из моей электронной переписки с Mайклом Тобар от 29.10.2021 следует, что в ближайшем будущем будет создан детектор высокочастотных гравитационных волн 50GHz и это будет большое достижение.
Важность и целесообразность проведения исследований по созданию детекторов высокочастотных гравитационных волн (ВГВ) отмечается в материале [4]. Не существует известных астрофизических объектов, которые были бы достаточно маленькими и плотными, чтобы излучать на частотах
выше 10 кГц. Поэтому создание детекторов ВГВ в диапазонах MHz, GHz и THz это единственный способ наблюдения событий ранней Вселенной — периода Большого взрыва.
Я предполагаю, что существует ещё одна мотивация создания подобных детекторов и об этом более подробно. Для понимания актуальности и целесообразности создания детекторов ВГВ Вам необходимо ознакомиться с моей гипотезой дискретности движения физических тел и ее связи с гипотезой Луи де Бройля [1]. Этот материал изложен в доступной форме но практический вывод о природе гравитации, я повторюсь, ошибочен. Поэтому я предлагаю новый практический вывод о природе гравитации на базе вышеуказанной гипотезы, который, на мой взгляд, и является еще одной мотивацией создания детекторов ВГВ. Описание гипотезы я опускаю, но хочу повторить этот материал в части вывода параметров кванта движения: периода, элементарного пути и элементарной скорости. Это связано с новым осмыслением природы гравитации. Итак, в 2012 году группа Антона Цайлингера (Венский университет) провела серию экспериментов по изучению волновых свойств молекул фуллерена C70, чтобы подтвердить гипотезу Луи де Бройля. Оказалось, что длина волны молекулы равна амплитуде колебаний ее сферы. По аналогии я приравнял элементарный путь кванта движения тела m = 1 кг , падающего в гравитационном поле Земли (по моей гипотезе), к его длине волны по Луи де Бройлю.
Полученные формулы:
(2) L = 3√m/(g×h) = 3√1/(9.8×6.6×10-34) = 5.37×1010[s/m]; где h постоянная планка.
(3) T = 1/(g×L) = 1.9×10-12[s];
(4) 1/L = 0.186×10-10[m/s] ;
(5) X = 1/(g×L2) = 3.5×10-23[m],
где L — изменение скорости реагирования инертной массы при изменении силы на 1 N— значение,претендующее на постоянную величину и требующее экспериментального определения; Т – период кванта движения; 1/L – элементарная скорость кванта движения; X — элементарный путь кванта движения.
Исходя из формулы (3) частота
дискретности движения (падения) тел у поверхности земли:
(6) f = 1/T = 1/(1.9×10-12) ≈ 500 GHz
То есть волновая природа гравитации заключается в том, что Земля излучает пульсирующее гравитационное поле (гравитационные волны) такой же частоты ~500 GHz, которые входят в резонанс с физическими телами, заставляя их двигаться (падать) (Рис.1).
А – грань тела-создателя силы Р, В – метрика пространства (гравитационные волны), С – собственное гравитационное поле тела m (СГП), m – масса движущегося (падающего) тела, Р – вес тела (сила, действующая на тело), X — элементарный путь кванта движения, dV = 1/L — элементарная скорость кванта движения,Т1 – период кванта движения тела m, Т2 – период гравитационных волн, излучаемых Землей.
На Рис.1 показан предполагаемый механизм движения (падения) тела m в двух моментах в соответствии с моей гипотезой [1].
Момент 1. На тело действует сила Р — тело деформируется на величину Х ~ 10-23 метра, так как его СГП еще не отреагировало на действие силы и тормозит движение тела. Другими словами, СГП тела является причинй его инертности. При этом деформация упругая и скорость тела m пока не изменилась (см. увеличенный график скорости — Рис.1).
Момент 2. Сила больше не действует на тело, поскольку его СГП прореагировало на это действие и не замедляет движение тела. Но грань тела — создателя силы Р остается, и тело редеформируется в направлении движения. В этом случае есть квант движения с элементарной скоростью и с периодом кванта движения.
Моменты 1,2 — квант движения. Таким образом, предполагаемый механизм движения тела периодичен с периодом Т1. Но период кванта движения тела Т1 равен периоду гравитационных волн Т2, излучаемых Землей, то есть частота кванта движения тела f резонирует с частотой гравитационных волн, с частотой пульсаций метрики пространства у поверхности Земли и тело «перетаскивается» к Земле.
Аналогичный вывод из моей гипотезы о волновой природе гравитации относится также к вращению планет вокруг Солнца. Рассмотрим это на примере вращения Земли вокруг Солнца (Рис.2).
В – метрика пространства (гравитационные волны, исходящие от Солнца), С – Земля и ее собственное гравитационное поле (СГП), D – Солнце, F – сила тяготения между Землей и Солнцем, Вектор V1,V2 – предыдущее и последующее напрвления вращения Земли, dV – элементарное изменение направления скорости вращения Земли (элементарная скорость кванта движения Земли по направлению), R – средний радиус орбиты Земли, X1 – деформация (редеформация) Земли (элементарный путь кванта движения Земли).
На Рис.2 показан предполагаемый механизм движения (вращения) Земли в двух моментах в соответствии с моей гипотезой [1].
Момент 1. На Землю действует сила F – Земля деформируется на величину Х1~10-20 метра, так как ее СГП еще не отреагировало на действие силы и тормозит движение. Другими словами, СГП Земли является причинй ее инертности. При этом деформация упругая и скорость V1 пока не изменилась по направлению. Одновременно изменяется метрика пространства у поверхности Земли, резонируя с упругой деформацией Земли и «толкая» ее по направлению вращения.
Момент 2. Сила F больше не действует на Землю, поскольку ее СГП прореагировало на это действие и не замедляет ее движение. Земля редеформируется и скорость ее движения (вращения) изменяется по направлению (вектор V2). При этом метрика пространства у поверхности Земли восстанавливается и Земля «перетаскивается» по ее орбите. В этом случае есть квант движения (вращения) Земли с элементарной скоростью (вектор dV с модулем 1/L) и с периодом кванта движения:
(7) T1 = 1/(a earth × L);
где a earth – центростремительное ускорение Земли.
(8) X1 = T1 × 1/L = 1/(a earth × L2) = 1/[(0.0059×(5.37×1010)2] = 5.88×10-20m
Частота дискретности движения Земли по направлению относительно Солнца:
(9) f = a earth × L = 0.0059 × 5.37 × 1010 = 3.17×106 Hz = 3.17 MHz
Итак, Солнце излучает пульсирующее гравитационное поле (гравитационные волны), которые входят в резонанс с частотой дискретности вращения планет (с частотой смены модулей элементарного изменения векторов скоростей движения планет по направлению) и с частотой деформаций (редеформаций) планет, что вызывает «колебания» траектории движения и «перетаскивание» планет вокруг Солнца. Хочу отметить, что согласно моей гипотезе элементарный путь кванта движения физических тел не на много отличается от изменения пространства, регистрируемого LIGO при прохождении гравитационной волны, что в некоторой степени доказывает вывод из моей гипотезы о волновой природе гравитации. И если этот вывод близок к реальности, то мотивация создания детекторов ВГВ становится сильнее.
Заключение
Моя мотивация создания детекторов ВГВ носит гипотетический характер, но согласитесь, что регистрация ГВ в недавнем времени также носила гипотетический характер. А сегодня это реальное перспективное направление в астрофизике и чуть ли не единственный путь изучения далёкого космоса.
Литература
[1] Владимир Резников, Механизм движения физических тел,
https://habr.com/ru/post/563610/ (2021)
[2] Fiona Macdonald, IT’S OFFICIAL: Gravitational Waves Have Been Detected, Einstein Was Right,https://www.sciencealert.com/live-update-big-gravitational-wave-announcement-is-happening-right-now (2016) [3] Maxim Goryachev, William M. Campbell, Ik Siong Heng, Serge Galliou, Eugene N. Ivanov, and Michael E. Tobar, Rare Events Detected with a Bulk Acoustic Wave High Frequency Gravitational Wave Antenna,
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.071102 (2021)
[4] Michele Starr, Mysterious, Never-Before-Seen Signals Picked Up By New Gravitational Wave Detector,https://www.sciencealert.com/a-gravitational-wave-detector-has-recorded-mysterious-never-before-seen-signals (2021)
