Новый сборник статей по физике пространства. Наука будущего

E = mc

В СТО также раскрывается возможность превращения энергии покоя в другие виды энергии, здесь закон сохранения массы и закон сохранения энергии объединяются в единый закон сохранения массы – энергии.

Специальная теория относительности получила широкое экспериментальное подтверждение и многие её следствия используются на практике. В настоящее время она является краеугольным камнем современной физики, занимает свою область применения. В ней не учитывается гравитационное воздействие на хотя как и всякая теория она пространство – время, поэтому ее выводы применимы для локальных участков пространства —времени, а в масштабах Вселенной они не приемлемы. Для описания Вселенной используются общая теория относительности (ОТО). – геометрическая теория гравитации,

Главное различие этих теорий заключается в том, что в СТО связаны воедино пространство и время (пространство – время), а в ОТО установлена триединая связь: пространство – время – масса.

В СТО пространство-время рассматривается плоским, имеющим нулевой тензор кривизны, а в ОТ О оно искривлено, с тензором кривизны больше нуля. В ОТ О гравитационный эффект обусловлен не силовым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространстве – времени, а деформацией самого пространства, – времени, которая связана с присутствием в ней массы.

В настоящее время построено много альтернативных ОТО теорий, Это гравитации – теория струн, петлевая квантовая гравитация, теория мембран, которые позволяют квантовать гравитацию, но все они обладают существенным недостатками, которые не позволяют считать их физическими теориями [3].

В отличие от них ОТО завершенная физическая теория, предсказания которой подтверждены наблюдениями и экспериментами, включающие в себя гравитационное замедление времени, гравитационное красное смещение, задержание сигнала в гравитационном поле [1]. С помощью ОТО объяснены аномальная прецессия перигелия Меркурия и причины отклонения лучей света в гравитационном поле Солнца.

Несмотря на всеобщее признание и ошеломляющий успех, общая теория относительности, как и всякая физическая теория имеет свою область применения и, по мнению, многих физиков [4] имеет существенные недостатки.

Основным из них считается нарушение главного закона физики – закона сохранения энергии. Дело в том, что, с точки зрения математической физики, в ОТО из-за неоднородности времени закон сохранения энергии является следствием уравнений Эйнштейна и может быть выражен только локально по формуле:

где точка с запятой обозначает взятие ковариантной производной.

Переход от него к глобальному закону невозможен, потому что в ОТО нет величины эквивалентной энергии, чтобы интегрировать от неё сохранялся при движении по времени Это видно, если переписать выше приведенное уравнение в следующем виде:

Но в искривленном пространстве, где второй член не равен нулю данное выражение не может представлять закон сохранения энергии. В тоже время ряд физиков считает [2], что в полную энергию, кроме энергии материи, можно включать и энергию гравитационного поля. Тогда соответствующий закон сохранения можно записать в следующем виде:

где Т

энергия-импульс материи

t

 энергия-импульс гравитационного поля.

Но величина представляет собой псевдотензор и приписываемый ему отрицательный вклад гравитационного поля в общую энергию не состоятелен. На самом деле он положителен, а это лишает смысла саму идею. Некоторые физики определяют тензор энергии-импульса гравитационного поля как тензор Эйнштейнаи и она точно уравновешивает энергию – импульс материи в любом объеме, тогда их сумма тождественно равна нулю, но это утверждение не нашло всеобщего признания.

Таким образом, выше приведенный литературный обзор проблемы закона сохранения энергии в ОТО, о не разрешимости которой ещё в одной из последних работ в 1946 году писал Эйнштейн [5], несмотря на усилия многих ученых, остаётся неразрешимой до сих пор.

Для более глубокого осмысления взаимосвязи материи и пространства была смоделирована система, в основу которой были положены утверждения Эйнштейна:

– Если исчезнет материя, то исчезнет и пространство;

– Все в физическом мире держится на взаимном отталкивании и притяжении.

ПРИНЦИПЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Изложены в статье «Образование химических элементов в недрах звезд-результа взаимодействия материи и пространства.

РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

В соответствии с базовыми принципами смоделированной системы энергия является формой взаимосвязи материи и пространства. В всех процессах, протекающих в физическом мире, имеет место обмен энергиями между материей и пространством. При этом энергия матери (E

) переходит в энергию пространства ( – E

) и наоборот, а их общая сумма (E

) равна нулю. В этом и заключается фундаментальность закона сохранения энергии или вернее превращение одних видов энергии в другие.

Примеры.

1. Тело с массой m движется вертикально вверх, совершая работу (А) против силы тяжести.

A = mgh

На это затрачивается сообщенная телу кинетическая энергия (E

)

При движении тела вертикально вверх оно движется в силовых линиях пространства деформированных (сжатых) массой Земли, при этом кинетическая энергия, а это энергия материи, переходит в энергию пространства и расширяет силовые линии пространства в направлении действия сил тяжести, В результате силовые линии пространства деформируются (сжимаются) в направлении противоположном действию сил тяжести и тело движется от Земли. Как только степени деформации (сжатия) впереди и сзади тела сравниваются, а это происходит в момент полного перехода энергии материи (E

) в энергию пространства (E

), тело начинает движение по силовым линиям пространства в обратном направлении, то есть к Земле

E

+ ( – E

) = 0

При движении тела по силовым линиям пространства по направлению к Земле также происходит сжатие их в этом направлении с выделением энергии материи, затраченной массой Земли на их сжатие. В результате энергия пространства переходит в энергию материи и тело приобретает кинетическую (механическую) энергию движения к центру Земли. В следствие того, что степень деформации (сжатия) силовых линий пространства увеличивается по мере приближения к Земле, возрастает и величина выделяющейся энергии. В результате тело движется с ускорением.

В процессе фотосинтеза энергия света (E) переходит в энергию пространства (E). При этом 70% её затрачивается на образование сложных молекул органических веществ (глюкоза) из молекул простых неорганических веществ (вода, углекислый газ), а 30% её запасается в химических связях молекул органических веществ (Рис.1).

3. В процессе дыхания молекулы кислорода вступают в химические реакции с молекулами органических веществ и окисляют их. При этом внешние (валентные) электроны атомов кислорода расширяют силовые линии пространства в химических связях в сложных молекулах органических веществ, связи разрываются, атомы кислорода присоединяются к атомам, составляющим молекулу органических веществ. В результате энергия пространства переходит в энергию матери и в виде тепловой энергии.

Таким образом, исходя из утверждения одного из основных принципов смоделированной системы о том, что формой взаимосвязи материи и пространства является обмен между ними энергиями (E и —E), которые одинаковые по модулю и противоположны по знаку, формулу (3) можно переписать в следующим виде:

где T

 – энергия – импульс материи

– T 

 – энергия —импульс пространства.

Вследствие того, что энергия – импульс материи эквивалентна энергии – импульсу пространства, они уравновешивают друг друга, поэтому в любом объеме их сумма всегда тождественно равна нулю.

В этом случае проблема выполнения закона сохранения энергии в искривленном пространстве снимается полностью.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ