КРУЧЕНИЕ ПРОСТРАСТВА ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ЗВЕЗДОЙ
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:Fr = Fcosꭤ(r) = - GMm/r2
а проекция силы гравитации на тангенциальное направление имеет вид:Fɵ = Fsinꭤ(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 известной формулы (7) для определения коэффициента кручения требует отдельного разъяснения. В отличии от формулы (6), выведенной в предположении кручения физического пространства вращающейся звездой, формула (7) обосновывается релятивистским эффектом (Эйнштейн) или запаздыванием гравитационного воздействия (Гербер). Но независимо от предположений 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):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