КРУЧЕНИЕ ПРОСТРАСТВА ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ЗВЕЗДОЙ
М.Г. ГАДЖИЕВ
АННОТАЦИЯ
В работе рассматривается гипотеза о том, что вращающиеся космические объекты закручивают окружающее пространство и изменяют направление сил гравитации, причем это кручение имеет переменную угловую скорость, убывающую с удалением от объекта. На основе этой гипотезы выведена формула для вычисления линейного смещения перигелиев планет солнечной системы и получены результаты, совпадающие с наблюдательными данными, что можно считать не только обоснованием гипотезы, но и опровержением предположения об аномальности смещения перигелиев.
1. ВВЕДЕНИЕ
Достоверность любой теории оценивается тем, насколько ее выводы и расчеты согласуются с наблюдательными и экспериментальными данными. В этом смысле аномальное смещение перигелия Меркурия явилось первым и существенным подтверждением теории относительности, так как результаты расчетов по формуле, выведенной из теории, совпали с наблюдательными данными с точностью до погрешности приборов. Это был первый опыт применения уравнений общей теории относительности [1] для вычисления гравитационных эффектов, которые не имели объяснения в рамках ньютоновской механики. Согласно теории относительности причиной аномального смещения перигелиев планет солнечной системы являются релятивистские эффекты, обусловленные деформацией пространства-времени. Учитывая, что аномальное смещение перигелиев планет происходит в сторону вращения Солнца, можно предположить, что кручение пространства вращающейся массой тоже может быть причиной аномального смещения перигелиев.2. РАССЧЕТ КРУЧЕНИЯ ПРОСТРАНСТВА ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ЗВЕЗДОЙ
Гипотеза о кручении пространства, как и возможность искривления пространства-времени в теории относительности, основана на предположении, что пространство обладает такими физическими свойствами, как однородность, непрерывность, неразрывность. Отличие же состоит в том, что в качестве причин аномальных явлений в движении планет рассматриваются не релятивистские эффекты, связанные с изменением геометрических свойств пространства-времени, а кручение физического пространства под влиянием вращения гравирующих масс.ꭤ(r) = ω (1-rs/r); (1)
Если перейти от подвижной системы координат, вращающейся вместе с звездой, к неподвижной системе координат, связанной с удаленными звёздами, в которой и наблюдается в солнечной системе смещение перигелиев планет, то функция (1) примет вид:ꭤ(r) = ω - ω(1-rs/r) = ωrs/r; (2)
Проекция силы гравитации F на радиальное направление вычисляется по закону всемирного тяготения:F = Frcosꭤ(r) = - GMm/r2
а проекция силы гравитации на тангенциальное направление имеет вид:Fɵ = Frsinꭤ(r) = Frtnꭤ(r) = - GMmωrs/r3 ;
Здесь учтено, что в неподвижной системе координат на поверхности звезды точно, а далее везде и с высокой точностью выполняется условиеtgꭤ(r) = ωrs/r;
Через тангенциальную проекцию силы гравитации можно выразить тангенциальное ускорение:aɵ(r) = Fɵ/m = GMωrs/r3
которое приводит к увеличению пути движения планеты по орбите за время tна величину:S = aɵ(r)t2/2 = GMωrst2/r3/2; (3)
Используя третий закон Кеплера в виде:T2/r3 = 4π2/GM;
где T– период обращения, из (3) получим выражение для линейного аномального смещения перигелиев планет за один оборот в виде:S = 2π2ωrs; (4)
Из наблюдательных данных аномального смещения перигелиев планет солнечной системы известно, что их угловые значения убывают как 1/r, а линейное аномальное смещение Sявляется константой, одинаковой для всех планет. То, что это подтверждается в формуле (4), является обоснованием выбора функции ꭤ(r) в виде (1).3. КОЭФФИЦИЕНТ КРУЧЕНИЯ
Формула для расчета угла смещения перигелия планет солнечной системы за 1 оборот по орбите с эксцентриситетом e и большой полуосью а, имеет вид:φ = S/a/(1- e2); (5)
Вычисленные по этой формуле углы смещения перигелия Меркурия и других планет на 25% больше наблюдательных данных. Это значит, что предположение о том, что Солнце при вращении полностью закручивает окружающее пространство не соответствует действительности. Надо учесть, что физическое пространство пронизывает материальные тела, в том числе и Солнце насквозь, а поверхность Солнца не является особенной границей для физического пространства, чтобы обеспечить жесткую привязку к ней. Поэтому в формулу (4) для линейного смещения перигелиев надо ввести коэффициент увлечения q, который изменяется в диапазоне от 0 до 1.S = 2π2qωrs; (6)
Если использовать известную формулу Эйнштейна-Гербера для линейного смещения перигелиев в виде:S = 6πGM/c2; (7)
то из (6) и (7) можно получить, независимое от наблюдательных данных, выражение для вычисления коэффициента кручения:q = 3GM/(c2πωrs); (8)
Использование формулы (7) для определения коэффициента кручения требует отдельного разъяснения. В отличии от формулы (6), полученной в предположении кручения физического пространства вращающейся звездой, для обоснования формулы (7) приводится или релятивистский эффект (Эйнштейн), или запаздывание гравитационного воздействия (Гербер). Но во всех случаях учитываются изменения геометрических параметров (углов, расстояний) и времён, которые, возможно, являются взаимосвязанными, так как результаты вычислений по этим формулам совпадают.4. КРУЧЕНИЕ ПРОСТРАНСТВА И РАДИУС ШВАРЦШИЛЬДА
Присутствие в формулах (7) и (8) скорости света создает иллюзию влияния на движение планет высокоскоростных процессов, таких как скорость света или скорость распространения гравитации. Если бы это действительно имело место, то перигелии планет отставали бы в их движении по орбите из-за запаздывания гравитационного воздействия. Но если переписать эти формулы, используя выражение для радиуса Шварцшильда, то они существенно упрощаются и проливают свет не только на смещение перигелиев планет, но и на процессы, происходящие на поверхности черных дыр.rg = 2GM/c2; (9)
формулу (7) аномального линейного смещения перигелиев за 1 оборот можно переписать в виде:S= 3πrg;
Тогда угловое аномальное смещение φ, при равном нулю эксцентриситете е, вычисляется по формуле:φ = 3πrg/r;(10)
Из этой формулы следует, что для черной дыры с радиусом Шварцшильда r = rg, угловое смещение материальных объектов вблизи её поверхности равно 3π, то есть угловая скорость вращения этих объектов в 2,5 раз больше, чем скорость вращения самой черной дыры.q = 3/(2πω); (11)
Таким образом, коэффициент кручения пространства черной дырой зависит только от её угловой скорости. Но коэффициент кручения не может быть больше единицы, иначе пространство в своем вращении опережало бы угловую скорость объекта, который ее вращает. Из этого ограничения получим, что черная дыра не может вращаться медленнее чем 2π/3 (1/сек) или 20 оборотов в минуту. Этот неожиданный результат возможно является также ограничением на минимальный размер черной дыры и требует подтверждения или опровержения наблюдательными данными.5. СВОЙСТВА ГРАВИТАЦИИ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ЗВЕЗДЫ
Граничные условия для функции совпадают с граничными условиями для касательной к тангенциальной скорости физического пространства. Интегрируя эту функцию и учитывая, что на поверхности звезды скорость кручения пространства известна, получим следующее выражение для U(r) в вращающейся системе координат (Рис.1):U(r) = ω (r-rs(1+ln(r/rs)));
и в неподвижной системе координат (Рис.2):U(r) = ωrs (1+ln(r/rs));
График функции U(r), это с одной стороны кривые вращения физического пространства, а с другой стороны это линии, указывающие в любой точке пространства направление силы гравитации звезды. Это направление для вращающейся звезды, отличается от направления в ее центр масс. Проекция силы гравитации на это направление вычисляется по закону всемирного тяготения.6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Исходя из гипотезы кручения пространства вращающейся звездой выведена новая формула для вычисления линейного смещения перигелиев за один оборот. Установлено, что это смещение не является аномальным и зависит только от радиуса и угловой скорости вращения звезды. И не зависит от гравитационной постоянной, скорости света и массы, как это имеет место в известной формуле Эйнштейна-Гербера.7.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ