Гипотеза о природе тяготения

Науке многое известно о гравитационных силах, но всё-таки ни классическая теория всемирного тяготения Ньютона, ни общая теория относительности Эйнштейна не дала наглядного физического объяснения, почему тела притягивают друг друга.

В своё время Эйнштейн пришёл к выводу, что свет распространяется не непрерывно, а “порциями” — световыми квантами. В настоящее время эти частицы света принято называть фотонами. Наличие световых квантов, или фотонов, было подтверждено в опытах советских физиков А. Ф. Иоффе и Н. И. Добронравова по исследованию фотоэффекта. Трудами многих учёных-теоретиков была создана квантовая теория света.   

Нам кажется, что в настоящее время, когда довольно подробно разработаны квантовые теории света и электромагнитного поля, а результаты теоретических вычислений подтвердились опытом, можно предпринять попытку создать квантовую теорию поля тяготения. Можно сделать предположение о существовании элементарных частиц, “порций” тяготения, так называемых гравитонов, самопроизвольно испускаемых всеми телами. При этом следует предположить, что, во-первых, интенсивность излучения гравитонов телом прямо пропорциональна его массе, так же как интенсивность излучения квантов света, или, проще, светимость раскалённого тела тем больше, чем выше его температура. Во-вторых, интенсивность излучения гравитонов телом пропорциональна ускорению, действующему на данную массу, то есть в случае изолированной системы двух тел она зависит от массы второго тела. В-третьих, что интенсивность испускания гравитонов каждой единицей массы зависит от напряжённости внешнего поля тяготения, так же как скорость истечения продуктов горения в среду зависит от давления газов в этой среде.   

Представим себе такую гидродинамическую модель: две трубки, открытые с обоих концов, установлены так, что отверстия их находятся на некотором расстоянии друг от друга. В обеих трубках горит взрывчатое вещество, и газы горения устремляются в оба отверстия обеих трубок.   

На первый взгляд кажется, что трубки будут отталкиваться друг от друга струями газов. Однако происходит обратное: трубки сближаются. Дело в том, что между ними возникает область повышенного давления, истечение в неё уменьшается и реактивная сила струй, излучающихся в противоположные отверстия, сближает трубки.   

Теперь представим себе два тела, излучающих во все стороны гравитоны. Напряжённость гравитационного поля между этими телами будет, конечно, больше, чем по сторонам, и излучение гравитонов из обоих тел в сторону этого наиболее напряжённого поля будет меньше, чем в   другие стороны. Реактивное действие гравитонов, выбрасываемых в противоположных направлениях, и толкает, притягивает тела друг к другу.

Но на сближавшиеся в нашем опыте трубки, помимо реактивных сил, действовала расталкивающая их сила повышенного давления между сближавшимися отверстиями трубок. Такая же сила отталкивания напряжённым участком гравитационного поля существует и в случае притяжения двух тел друг к другу, но только эта сила отталкивания, как показывают расчёты, неизмеримо меньше сил притяжения. Однако, если представить себе вещество очень большой, не существующей в природе плотности порядка 10   ¹⁶ г/см³(то есть 10 миллиардов тонн в куб. сантиметре), то напряжённость и давление гравитационного поля вокруг таких тел будут столь велики, что силы отталкивания станут соизмеримы с силами притяжения. А вещество большей плотности представить себе уже невозможно: оно будет само рассыпаться, и куски его будут не притягиваться, а отталкиваться друг от друга.

Поскольку поле тяготения обладает энергией, а значит, и массой, тела, испуская гравитоны, теряют массу и энергию. В свою очередь можно полагать, что два гравитона, сталкиваясь, могут образовать пару частиц, например, электрон и позитрон, которые в свою очередь могут превращаться в гравитоны. Однако для того, чтобы два гравитона породили при столкновении две частицы или, наоборот, чтобы при взаимодействии частиц увеличилось число гравитонов, необходимы огромные начальные энергии, недостижимые даже в космических лучах. Если обычная ядерная энергия даёт на 1 грамм вещества около 10²¹ эргов, то для получения искусственных гравитонов необходимо добиться энергии в в 10⁴² эргов на грамм вещества. Этого можно достичь, только разогнав этот грамм вещества до скорости, отличающейся от скорости света всего на 10^-10 см/сек., что в настоящее время в земных условиях невозможно.

Однако эта концепция, по-видимому, может дать ответ на вопрос, почему сила тяжести убывает с расстоянием быстрее, чем обратно пропорционально квадрату расстояния — гравитоны “по пути” превращаются в другие элементарные частицы. Этим, видимо, и может объясняться знаменитый, причинивший столько неприятностей учёным парадокс Зеелигера.   

Гидродинамическая теория тяготения не стремится заменить собой теорию    гравитационного поля Эйнштейна, на которую она в ряде случаев опирается. Но она позволяет более отчётливо представить природу тяготения. Формулы и выводы, получаемые на основании этой теории, ещё точнее определяют действительную картину мира, чем формулы и выводы теории поля Эйнштейна. Они, в частности, учитывают силы отталкивания между телами, чего не дают формулы Эйнштейна.

Дальнейшее развитие науки ещё глубже позволит нам понять природу всемирного тяготения, раздвинет границы исследованной человеком части пространства бесконечной Вселенной.   

Примечания:

^{1 Позитрон — элементарная частица с такой же массой, как и электрон, но в отличие от него имеющая положительный заряд.}