К вопросу о Теориях Относительности А. Эйнштейна.
Часть I

Приступая к рассмотрению ОТО, требуется сделать несколько весьма существенных предварительных замечаний в её адрес.

Как ни одна теория в истории физики, это, считающееся индивидуальным, творение одного человека подвержено такому небывалому валу восхвалений, которого не знало ни одно какое-либо другое из подобных деяний, признаваемых почему-либо исключительно выдающимися.

С другой стороны и сторонников его полного отвержения также всегда было более чем предостаточно. Так в чем же причины такого положения дел?

Хотелось бы в этом объективно и аргументировано разобраться с позиций современного состояния физической науки в соответствующем ее разделе.

Попытки ревизовать теорию гравитации И.Ньютона и связанную с ней концепцию существования структурированной пространственной среды, называемой эфиром, начались с мотивированного А. Эйнштейном отказа от неё в пользу так называемого бесструктурного «Физического Вакуума».

Далее с выдвижением его «Теорий Относительности» последовали и отказы от концепций абсолютного пространства, абсолютного времени и абсолютного характера любого движения.

Однако, в противовес этому «Классическая теория структуры силового поля инерции и гравитации» (ИГп) [1] показала, что все движения материальных объектов в пространстве происходят именно относительно этого неподвижного и фундаментально стационарного, т.е. абсолютного, пространства и тем сами абсолютны по характеру.

Все они сопряжены с соответствующими локальными областями «возбуждения структуры пространства» вокруг движущегося или покоящегося материального объекта в форме сходящейся продольной сферической волны из гравитонов.

Последняя образует собственное субпространство материального объекта, т.е. его материальную инерциальную систему отсчета (ИСО). Физически это инерциальное силовое поле для этого объекта, в котором он наделен потенциальной энергией в количестве, пропорциональном массе объекта и гравитационной постоянной.

Именно эта энергия обеспечивает гравитационное силовое воздействие этого поля на любые соседствующие материальные объекты, в этом поле находящиеся, для которых это поле оказывается гравитационным.

С другой стороны, для собственного материального объекта это поле обеспечивает его адекватную инерционную реакцию при воздействии сторонней силы, т.е. в этой ситуации поле является инерциальным.

В свою очередь этот объект, будучи находящимся в инерциальном силовом поле любого соседствующего объекта испытывает его гравитационное силовое воздействие, т.е. для него это поле оказывается гравитационным.

Таковой, как представляется, является единая природа, но и определенная двуликость инерции и гравитации.

Таким образом, любой материальный объект в пространстве (ньютоновом эфире) одновременно находится сразу в нескольких различных и независимых друг от друга транспарентных силовых полях механической природы. Одно из них является собственным и окружающим его инерциальным полем. Другие являются по отношению к нему гравитационными полями соседствующих материальных объектов.

Ньютонов эфир, как пространство, заполнено сферическими волнами из гравитонов, подобно заполнению его сферическими волнами из фотонов (свет и радиоволны). Кардинальное отличие однако в том, что волны механической природы (инерциальные и гравитационные) по форме являются продольными и сходящимися, в то время как электромагнитные по природе своей - поперечные и расходящиеся.

Все вышеизложенное создает основу для обоснованной критики и раскрытия научной несостоятельности всех умозрительных утверждений А.Эйнштейна и его апологетов, касающихся инерции и гравитации, которые ни в коей мере не поддерживают никаких претензий на научность его теории тяготения в рамках ОТО.

Именно ими уважаемый господин Эйнштейн и «выдал себя с головой». Он до конца своей жизни так и не понял физической картины этих двух явлений, хотя бездоказательно настаивал на их безусловном тождестве. Его теория была им в части физического содержания полностью выхолощенной, исключающей силовую природу полей инерции и гравитации. Так откуда же он мог черпать свои якобы научные знания о их структуре и свойствах? Оставалось только изрекать некие умозрительные утверждения, якобы следующие из этой теории, которая и в принципе то не дает ни одного конкретного физического выражения для их обоснования.

Так по словам Эйнштейна: «тяжесть и инерция, кажутся одним и тем же потому, что они и являются одним и тем же». Однако вопреки утверждениям Эйнштейна одно и тоже силовое поле, воздействующее на один и тот же материальный объект, не может быть разно характерным по своим проявлениям, что очевидно даже уже и по элементарной логике. (Но с логикой то у Эйнштейна в его научной деятельности довольно часто и возникали нелады. Он её запросто игнорировал, если она ему в чем-то мешала, и об этом известно одно его личное признание).

Точно так же, силовое поле, оказывающее на материальный объект воздействие гравитационного характера ни каким выбором альтернативной системы отсчета не возможно превратить в поле с силовым воздействием инерциального характера на тот же объект, иначе это означало бы отсутствие у них того свойства инвариантности, которым они должны безусловно обладать.

Здесь не помогает даже и декларативно провозглашаемая, но реально не существующая относительность природы движения. Характер силового воздействия конкретного поля на конкретный материальный объект остается неизменным вне зависимости от того, что считать подвижным по отношению к неподвижному, т.е. объект к пространству или наоборот (по соображениям, только что высказанным выше).

И уже совсем смехотворным выглядит утверждение типа: «неправильно говорить, что внутри свободно падающего лифта поле притяжения Земли нейтрализуется. Тяготение не нейтрализуется, оно ликвидируется». И это при том, что практика показывает, а реальная теория [1] подтверждает наличие фундаментальной стационарности как самого пространства так и его силовых полей.

Ложным также представляется и приписываемое этой Теории утверждение о том, что ускоренное движение пространства, наполненного материей, по отношению к условно покоящемуся материальному объекту создает в пространстве гравитационное силовое поле с направлением силы в сторону, противоположную этому движению. Утверждается и о наличии в ОТО уравнений поля, описывающих эту разновидность гравитации, хотя общеизвестно, что с ускоренным движением материального тела в окружающем его силовом поле обычно связаны возникающие при этом инерционные силы, характеризующие это поле в качестве инерциального.

Попутно следует отметить, что реальная природа сил инерции, как и гравитации, раскрыта в указанной ранее работе [1].

В детальном рассмотрении нуждается и главное утверждение ОТО, что все законы природы инвариантны (одинаковы) для любого наблюдателя, движущегося или находящегося в положении покоя. Сам Эйнштейн обосновывает это следующим образом: «Общеизвестные физические факты приводят нас к общему принципу относительности, т.е. к утверждению, что законы природы следует формулировать так, чтобы они выполнялись относительно произвольно движущихся систем координат». Какие же это факты?

Утверждается, что для наблюдателя в замкнутом лифте, в каком бы движении тот не находился, равномерном или ускоренном, нет никаких экспериментальных возможностей отличить свое состояние от состояния покоя, т.е. для него все они эквивалентны между собой.

В связи с этим возникает вопрос о содержании этого субъективного понятия «покой». Если это физическое понятие для неподвижного состояния материального объекта в пространстве, то это явным образом противоречит самой концепции ОТО, как теории относительности, отрицающей абсолютный характер всех движений. Возможность существования неподвижного состояния объекта делает все движения относительно него абсолютными по сути.

Следовательно, речь может идти только о эквивалентности состояний покоя в субъективном понимании наблюдателя, но не о реальной физической эквивалентности, которая лишь и могла бы быть подтверждением декларируемой инвариантности. Как здесь обстоят дела с реальной эквивалентностью?

Для прояснения этой ситуации необходимо проанализировать приведенные в ОТО примеры движений с целью поиска их физической эквивалентности.

Имеется возможность рассмотреть четыре различных примера движений такого воображаемого замкнутого лифта с наблюдателем внутри, лишенным связи с наружностью. Это: 1. Лифт, неподвижно стоящий на Земле, 2. Лифт на геостационарной орбите Земли в положении стационарного ТВ ретранслятора, 3. Лифт свободно падающий в поле гравитации Земли, и 4. Лифт с ускорением, по величине равным определяемому тяготением Земли, движущийся от неё вертикально вверх.

В первом случае наблюдатель испытывает силу тяжести в гравитационном поле Земли, обладает в нем определенным количеством потенциальной энергии, легко вычисляемым из формулы Закона Всемирного Тяготения, но не испытывает инерционной силы в окружающем его инерциальном поле, поскольку не ускоряется. Однако он наделен в нем и тем, уже упоминавшимся ранее, запасом потенциальной энергии, пропорциональным его массе и величине гравитационной постоянной, который обеспечивает силу гравитационного притяжения к нему Земли. Во времени процесс такого движения стационарен и может быть неограниченным по продолжительности.

Во втором случае наблюдатель не испытывает на себе ни силы тяжести, ни силы инерционной, хотя оба поля и там присутствуют, но эти силы уравновешены между собой соответствующим выбором параметров орбиты с обеспечением на ней величины центробежной силы, равной силе тяготения.

Потенциальные энергии в обоих полях присутствуют и здесь в подобных же количествах, но дополнительно имеется и запас кинетической энергии, обусловленный приобретенной скоростью вращения вокруг Земли, который также легко вычисляем. Процесс стационарен и принципиально не ограничен по продолжительности.

В третьем случае наблюдатель в процессе движения также не испытывает на себе никаких сил. Инерционная сила в своем поле создается действием силы тяжести, которая там выступает в роли сторонней, и, как доказано в работе [1], вызывает равновеликую и встречно направленную ответную силовую реакцию. Работа, производимая этой силой, численно равная величине её, умноженной на пройденное расстояние, равна затраченной на это потенциальной энергии полем гравитации, как и приобретенной энергии полем инерции. Баланс энергии, как и положено, сохраняется. Во времени такой процесс, будучи стационарным, все же не может длиться неограниченно.

В четвертом случае в процессе ускоренного движения одновременно взаимодействуют сразу три силы: вес в гравитационном поле Земли, сторонняя разгоняющая сила, приложенная к инерциальному полю объекта, и инерциальная сила, порожденная этим полем и к объекту приложенная.

В энергетическом плане работа, затрачиваемая сторонней силой, увеличивает запас потенциальной энергии поля гравитации, пропорционально росту расстояния до Земли, и создает запас потенциальной энергии инерциального поля на образование инерционной силы. Собственный запас потенциальной энергии на гравитацию остается неизменным. В итоге на объект остаются действующими сила тяжести, правда постепенно уменьшающаяся по мере удаления от Земли, плюс сила инерции, равная по величине весу. Процесс оказывается не вполне стационарным, но по субъективным ощущениям наблюдателя он уж никак не эквивалентен состоянию покоя.

Проведенное рассмотрение не дает оснований утверждать о физической эквивалентности исследованных видов движения, как нет их и в самой ОТО.

А что касается возможности экспериментальной проверки характера движения закрытого лифта, будучи внутри, то нет ничего проще. Достаточно проследить процесс падения материального предмета внутри лифта.

Таково положение дел с концепцией относительности в этой теории, но теперь остается необходимость рассмотреть и её концепцию тяготения.

Побудительным мотивом для создания собственной теории тяготения для А.Эйнштейна было, по видимому, отсутствие инвариантности у признанной в то время, так называемой, теории тяготения Ньютона, построенной на базе полевого уравнения Пуассона для распределения статического потенциала в гравитационном силовом поле. Она фактически приводила при вычислениях к формуле Закона Всемирного Тяготения Ньютона, хотя статичное полевое уравнение Пуассона для гравитации было выведено с определенной подтасовкой для получения правильного конечного результата в расчетах величины и направления гравитационной силы. Источником силы гравитации стала распределенная в пространстве масса, но с отрицательным знаком, что эквивалентно отрицательной дивергенции для поля или его «стоку» вместо источника. Вопрос об источнике поля повисал здесь в воздухе, как и сама эта теория, но подтверждаемая экспериментом, она все равно признавалась достоверной. И тогда это почему-то никакими объяснениями не подкреплялось.

Но тем не менее главным требованием к вновь создаваемой теории стала её безусловная инвариантность, в обеспечение которой финский математик Гуннар Нордстрём предложил, по наитию, в полевом уравнении теории Ньютона заменить дивергентный оператор лапласиан на волновой оператор деаламбертиан, который свойством инвариантности обладал, а в четырехмерном пространстве-времени являлся еще и аналогом лапласиана в трехмерном. В этом случае получалось статичное полевое уравнение для поля гравитации, но уже в четырехмерном пространстве-времени Минковского.

Казалось бы удача, но, вероятно, Нордстрём попытался найти и решение этого уравнения в терминах, присущих этому пространству, что сделать ему не удалось и от своей идеи он отказался. А ведь решение можно было найти обычным способом, но с использованием свойства сферической симметрии всех процессов в трехмерном гравитационном пространстве. В этом случае, следовало исходить из уравнения Пуассона в виде:

где U – потенциал гравитационного поля, G - гравитационная постоянная, μ - пространственная плотность распределения масс.

Тогда предложенное Нордстрёмом уравнение принимает такой вид:

где присутствуют только частные производные по координатам и времени.

Лапласиан в сферической системе координат в условиях сферической симметрии принимает вид:

и после подстановки (3) в уравнение (2) оно принимает вид:

Небольшое преобразование (4) приводит его к виду

В результате (5) приобрело вид неоднородного линейного волнового уравнения Д'Аламбера для линейной функции rU(r,t).

Радиальная координата r здесь отсчитывается от выбранной точки поля, содержащей в себе точечную массу или же нет. Решение этого уравнения содержит в себе общее решение его в однородном виде (т.е. с нулем в правой части) и плюс частное решение с имеющейся правой частью.

Вид общего решения для однородного линейного волнового уравнения Д'Аламбера, полученного его же методом, общеизвестно и в условиях сферической симметрии имеет форму из двух встречных продольных сферических волн:

а частное решение для отрицательной дивергенции вида -Ĝµ имеет вид:

Получились выражения для потенциалов поля, которые при μ, равном точечной массе m, соответствуют аналогичным в работе [1], которые приводят к полученным там, верным формулам для определения сил инерции и гравитации. Таким образом уравнение, предложенное Нордстрёмом по наитию, на самом деле разрешимо и могло бы уже тогда стать инвариантным и общепризнанным уравнением гравитации Ньютона.

Но, как говорится, не судьба. Теперь в качестве теории гравитации Ньютона, взамен отвергаемой неинвариантной, должна, по логике, стать теория [1].

А.Эйнштейн тоже такого простого пути не усмотрел и «пустился во все тяжкие», надеясь на успех работы в четырехмерном пространстве-времени, хотя там нужно было уже иметь дело не с векторами и функциями от двух, да еще и связанных условием пропорциональности, аргументов, но с тензорами, теории которых для этого пространства тогда еще не существовало.

Их теория является областью достаточно абстрактной математики, разобраться с которой самостоятельно Эйнштейн не мог без помощи «чистого», математика, которым был швейцарец Марсель Гроссман. Он то и произвел разработку четырехмерного обобщения тензорного анализа, глубоко разработанного к тому времени для двухмерных поверхностей, и затем выполнил полностью математическое обеспечение теории тяготения Эйнштейна в рамках его ОТО, не претендуя на соавторство. Более того, соглашаясь на совместную работу над проблемой, он поставил условие, что не берет на себя никакой ответственности за какие-либо физические утверждения и интерпретации. Следует также отметить, что и сама идея математической модели ОТО, как описания искривленного четырехмерного пространства-времени, была подсказана Эйнштейну в 1912 году в беседе с профессором Пражского университета Георгом Пиком. И Эйнштейн за неё ухватился, поскольку несколько лет до этого безуспешно пытался создать скалярную теорию тяготения, следствия которой были неудовлетворительными.

Такова предыстория ОТО, как совместного творения математика, не владеющего физикой, и физика, не сведущего в примененной математике.

Отказавшись полностью от потенциального и силового характера поля тяготения в пользу его нематериальной геометризации, Эйнштейн тем не менее сконструировал полевое уравнение для определения в нем этой самой нематериальной и не обладающей физической размерностью кривизны, якобы создаваемой массой гравитирующих тел, т.е. вполне материальным источником, физической размерностью обладающим. При его создании было проигнорировано простейшее физическое соображение о том, что поле должно состоять из того же, что и его источник. И это было сделано вполне сознательно, поскольку в понимании Эйнштейна материя создает искривленное поле, которое затем управляет движением этой материи. Нелогичность такого утверждения очевидна, поскольку оно заключает в себе логически замкнутое кольцо и следовательно ложно. Ложность такого понимания также научно доказана и в работе [1].

Физическую сущность понятия кривизны своего Физического вакуума Эйнштейн вразумительно объяснить не имел возможности, как и определить её физическую размерность, а потому и родилось его знаменитое и полностью научно несостоятельное, якобы полевое по форме уравнение для кривизны как структуры поля гравитации.

Физическая несостоятельность такого уравнения, как и всей вытекающей из него теории тяготения в ОТО, предельно очевидна! Любое уравнение для любого физического приравнивания эквивалентностей должно, прежде всего, уравнивать их по размерностям.

В полевом уравнении Эйнштейна этого нет и потому оно ложно и не имеет ничего общего с наукой о гравитации. А с современной точки зрения такой его подход к проблеме вообще является нонсенсом, ибо все четыре типа фундаментальных взаимодействий являются силовыми волновыми полями, что и является базой для создания единой теории поля, которой сам Эйнштейн безуспешно занимался последние 35 лет своей жизни. При этом его объяснение гравитации, как движение тел по инерции в криволинейном поле не согласуется с квантовой электродинамикой и современными научными знаниями.

Его знаменитая картинка, якобы наглядно это подтверждающая, на самом деле фальсификат, поскольку там кроме центрального тела в гравитационной яме и все окружающие его тела в подобных же собственных ямах должны находиться и двигаться по инерции уж никак не могут. Отсюда и цена всему этому объяснению, как и всей этой теории тяготения ОТО.

Таким образом анализировать ОТО на предмет её научной ценности далее представляется бессмысленным. Это подтверждается и мнением достаточно авторитетного в области науки о гравитации, отечественного специалиста академика Логунова А.А., высказанным в следующем виде: «Общая теория относительности (ОТО) оказывается несовместимой с фундаментальными законами природы – законами сохранения энергии, импульса и момента количества движения. Ни в микро мире, ни в макро мире пока нет ни одного экспериментального указания, прямо или косвенно ставящего под сомнение справедливость этих законов. Поэтому ОТО, как теория лишенная этих законов, с физической точки зрения не может считаться удовлетворительной. В силу сказанного выше, это может означать лишь одно, отказ от ОТО как физической теории».

В.Большаков.

Литература.

(1) Большаков В.М. Классическая теория структуры силового поля инерции и гравитации