Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Вакпрофи. Публикация статей ВАК, Scopus
Научные направления
Поделиться:
Статья опубликована в №54 (февраль) 2018
Разделы: Физика
Размещена 17.02.2018. Последняя правка: 20.02.2018.

Рассмотрение возможной аналогии гравитационных и гидродинамических процессов.

Коровушкин Галактион Иванович

нет

АО"Редуктор-ПМ"

специалист-конструктор

Аннотация:
Рассмотрена вероятность гипотетического псевдогидродинамического характера гравитационных взаимодействий между пульсирующими частицами в предполагаемой слабосжимаемой среде. Данная вероятность имеет основой теоретические изыскания и практические опыты К.А. Бьеркнеса.


Abstract:
The probability of hypothetical pseudohydrodynamic character of gravitational interactions between pulsating particles in the assumed weakly compressible medium is considered. This probability is based on the theoretical research and practical experiments of K.A. Bjerknes.


Ключевые слова:
гидродинамика; Бьеркнес; аномальное смещение перигелия; эффект Комптона; гравитация; колебания

Keywords:
hydrodynamics; Bjerknes; anomalous perihelion displacement; Compton effect; gravitation


УДК 530.17

Согласно ОТО, гравитация рассматривается как свойство пространства-времени. Основное внимание здесь уделяется характеру движения взаимодействующих объектов по траектории геодезических линий в псевдоримановой геометрии пространства. Сила взаимодействия складывается из нескольких составляющих и имеет неявную природу, являясь следствием искривления пространства-времени, создаваемого обладающими массой покоя частицами, что часто иллюстрируется как «воронка Эйнштейна». Теория гравитации в ОТО является самой успешной практической моделью гравитационного взаимодействия и общепринятой в научной среде. Данная теория является инвариантной, исключает дальнодействие, объясняет аномальную прецессию спутников. При гравитационном сближении массивных объектов пространство – время колеблется, распространяются четырехмерные поперечные гравитационные волны. Таким образом пространство – время является неким четырехмерным подобием среды. Но некоторые проблемные вопросы, разрешенные ОТО, можно попытаться решить также и в трехмерном евклидовом пространстве.

Гидродинамическая теория К.А. Бьеркнеса была сформирована в середине XIX века и основывалась на подобии гравитации взаимодействию синфазно пульсирующих частиц в слабосжимаемой неограниченного объема среде. Данная теория относится к так называемым «эфирным», так как для протекания процессов необходимо наличие некой среды. Допустим, что аналогом среды выступает то же пространство.

Данный гидродинамический процесс относится к нелинейным акустическим эффектам. Его можно описать следующим образом. При отклонении от состояния равновесия пульсатор воздействует на частицы среды, создавая избыточное (звуковое) давление и, вместе с этим, вытесняя некоторый объём среды. Так как среда обладает плотностью, то вытесненный объем обладает энергией. При достижении фронтом волны второго пульсатора звуковое давление инициирует его колебания с частотой задающего, а вытесненный объем формирует динамическое давление. При этом второй пульсатор также вытесняет некоторый объём среды, пропорциональный его отклонению. Таким образом происходит компенсация динамического давления, воздействующего на второй пульсатор со стороны первого за полупериод колебаний. Во время следующего полупериода под воздействием разницы динамических давлений, вызванной квазиупругой силой среды, второй пульсатор вынужден смещаться по нормали к первому. Нужно заметить, что начальная колебательная скорость пульсаторов, при колебаниях по гармоническому закону, равна произведению отклонения (амплитуды) на угловую частоту и ограничена по максимуму фазовой скоростью среды. Данный процесс протекает именно с участием пульсирующих частиц, для осциллирующих частиц возникает похожий процесс, но он не подобен гравитационному.

В проекции на земное тяготение следует наделить пространство свойствами аналогичными свойствам жидкости (плотность, сжимаемость), а также малым внутренним трением. Пусть некая частица пульсирует с колебательной скоростью равной по значению фазовой скорости среды, в данном случае скорости света. При разложении этой скорости на составляющие получим сравнительно малое отклонение и большую частоту колебаний. При этом сам пульсатор обладает некоторой массой покоя. По прошествии времени данный пульсатор объединяется в некую совокупность с другими подобными частицами, которые так же пульсировали и сближались друг с другом. Это приводит к увеличению вытесняемого ими объёма, а соответственно уменьшению частоты колебаний. Таким образом, став наибольшим сосредоточением в какой-то области пространства, эта совокупность становится задающим пульсатором. То есть другие частицы взаимодействуют с ним уже на задающей частоте, много меньшей исходной. Таким образом косвенно прослеживается связь между уменьшением частоты колебаний с увеличением массы системы.

Если рассматривать силу гравитации Ньютона как силу Бьеркнеса, нужно приравнять их значения. Для упрощения произведем подмену. Рассмотрим некоторую систему, состоящую из центрального и периферийного объектов (далее по тексту – приемник), отстоящих друг от друга на некотором расстоянии l. Центральный объект, задающий частоту колебаний, (далее по тексту – пульсатор), можно представить единичным активным источником колебаний с радиусом a, вытесняющим некоторый объём V за каждый период колебаний. Приемник можно представить единичным пассивным источником колебаний с радиусом b, вытесняющим некоторый объём dV за каждый период колебаний.

Сила Бьеркнеса равна:

 Fb=4πa2b2ρvavbcos(γ)/l2

 где ρ – плотность среды, a – радиус пульсатора, b – радиус приемника, va – начальная колебательная скорость пульсатора, vb – начальная колебательная скорость приемника, l – расстояние между объектами, γ – разность фаз колебаний пульсатора и приемника, далее cos(γ) принят равным единице (синфазность колебаний).

Пусть vb =va4πa2/(4πl2), т.к. отклонение приемника равно местному отклонению пульсатора на расстоянии l, пропорциональному, вследствие закона неразрывности, отношению площадей.

Тогда:

 Fb=4πb2ρvb2                                                               (1)

 vb22y’2

 dV=4πb2y’ 

 dm=dVρ

 Fb= dm ω2y’= dm ω2dV/(4πl2)                                     (2)

 ω=2πf                                                                        (3)

 y’=V/(4πl2)

 V=4πy3/3                                                                   (4)

 где dm  – масса, вытесненного приемником, объема среды, ω – угловая частота колебаний пульсатора (соответственно и приемника),  f – частота колебаний, dV – объем среды, вытесняемый приемником за один период колебаний, V – объем среды, вытесняемый пульсатором за один период колебаний, y – начальное отклонение пульсатора (если допустить что радиус пульсатора a изменяется при пульсациях от 0 до y, то есть в начальный момент пульсатор является точкой), y’ – отклонение на расстоянии l от пульсатора (оно же начальное отклонение приемника).

Силу Ньютона запишем как:

 Fн=mMG/l2                                                                 (5)

 где M – масса пульсатора, G – гравитационная постоянная, m – масса приемника.

Приравнивая (2) и (5) получим: 

dmω2V/4πl2= mMG/l2

 При dm стремящемся к 0 после дифференцирования:

 ω2V=4πMG                                                                 (6)

 Из условия, что колебательная скорость ограничивается по значению фазовой скоростью среды, получим:

 ωy=c                                                                          (7)

 c=λf                                                                           (8)

 где c – скорость света, λ – длина волны.

Тогда, подставляя значения (3) и (8) в (7) получим

 y= λ/2π                                                                      (9)

 Подставив в (6) значения (3), (8) и (9) получим значение мнимой задающей частоты:

 f=c3/(6πMG)                                                               (10)

 и мнимую длину волны

 λ=6πMG/c2                                                                 (11)

 Эти значения являются мнимыми так как наименьший радиус пульсатора принят равным нулю.

 С другой стороны, если среду, возмущаемую пульсатором, ограничить сферой радиусом l и, удалив из рассмотрения первую половину периода колебаний, как не оказывающую влияния на перемещение тела, то остаётся шар, в котором течет поток, разгоняясь от периферии к центру, где его скорость принимает абсолютное максимальное значение. Тогда в центре шара создается динамическое давление вследствие напора с ускорением g с периферии:

 ρv2/2=ρgl

 v2=2gl

 где ρ – плотность среды, g=MG/l2 – ускорение свободного падения, v – скорость потока.

Тогда, приравнивая v=c= λf, а l=y=λ/2π, получим такое значение мнимой задающей частоты на радиусе y:

 f=c3/(4πMG)                                                               (12)

 и такую мнимую длину волны

 λ=4πMG/c2                                                                 (13)

 Для дальнейшего рассмотрения нужно упомянуть первую космическую скорость. Скорость эта вытекает из равенства силы притяжения и силы центробежной при условии, что среда не создаёт значимого сопротивления движению. Данная скорость обратнопропорциональна корню квадратному орбитального радиуса.

 vор2/l=ωор2l=MG/l2

 vор2=MG/l

 Где vор – орбитальная скорость спутника, ωор – угловая скорость обращения спутника.

Есть понятие гравитационного радиуса (радиус Шварцшильда) на котором орбитальная скорость равна скорости света:

 rгр=2MG/c2                                                                 (14)

  Помножив (14) на , получим длину дуги орбиты λ’:

 λ’=4πMG/c2                                                                 (15)

 (15) по значению совпадает с (13), что следует из равенства ускорений:

 ω2y= ωор2 rгр

 При y= rгр следует, что ω= ωор, соответственно λ = λ’, но в полтора раза меньше (11), тогда получается, что максимальная скорость (скорость света) достигается на разных радиусах. Если рассматривать (11) как верную, то скорость света достигается на большем радиусе, и спутник, движущийся по эллиптической орбите вокруг центрального тела, с учётом равенства секторных скоростей, должен двигаться быстрее, нежели это следует для (15), что выражается в значении угла ϕ:

 ϕ= λ/p

 p=a(1-e2)

 ϕ=6πMG/(c2a(1-e2))

 где p – фокальный параметр эллиптической орбиты, a – большая полуось, e – эксцентриситет.

Таким образом аномальную прецессию планет можно попытаться объяснить без учета геометрии Римана. Из-за того, что фактически местное отклонение y’ лишь приблизительно равнó  V/(4πl2), рáвно как и MG/l2, возникает погрешность, возрастающая с уменьшением расстояния между спутником (приемником) и центральным телом (пульсатором).

 Если представить пространство – время трехмерным аналогом среды, то фотон можно рассматривать не как безмассовую частицу, а как усредненный скачок давления в пучности продольной сферической волны. Предположим, что незатухающие пульсации частиц, образующих систему, вызваны их взаимообменом квантами, тогда выполняется условие синфазности колебаний, необходимое для протекания процесса (то есть фаза колебаний частиц совпадает с фазой набегающей волны вне зависимости от расстояния от источника). Таким образом можно предположить, что частицы, систему составляющие, совершая вынужденные пульсации, вместе с квантом энергии вытесняют и некий объём среды, за счет чего и сближаются. Но тут возникает проблема с квантовой природой фотона и его корпускулярными свойствами (эффект Комптона). С другой стороны, если рассматривать пульсирующую частицу как обладающий объёмом источник, то должен иметься и некоторый максимальный объём среды, соответствующий сжатию источника под действием внешнего давления, который частица способна вытеснить. Тогда, принимая начальную колебательную скорость частицы равной фазовой, получим:

 c=2πfгрymax

 где ymax – максимальное начальное отклонение частицы, fгр– граничная частота.

 fгр=c/(2πymax)=c/λгр

 где λгр – длина волны, соответствующая максимальному отклонению частицы.

Если уподобить частицу теннисному мячику, то при ударе ракеткой он сначала сжимается, а уже потом улетает, восстанавливая в полёте свою форму и генерируя ответную волну. Тогда граничная частота определяет пороговое значение энергии кванта, при котором частица, за счет своей упругой деформации, в состоянии полностью вернуть полученную энергию среде. При воздействии на частицу квантом большей энергии часть возвращается среде в виде кванта с частотойfгр, а все излишки переходят в движение частицы.

Можно попытаться объяснить это следующим образом. Выделим некоторый объём среды и заключим его под оболочку. Для упрощения получим шар с радиусом R. Никакие силы на него пока не действуют, следовательно, его плотность и коэффициент всестороннего сжатия такие же, как и у окружающей среды. Теперь начнем его сжимать давлением Pсж, действующим на оболочку снаружи:

 Pсж=dV/Vx                                                                  (16)

 где dV – изменение объёма, вследствие сжатия, V – первоначальный объём, x – коэффициент всестороннего сжатия.

Гипотетически мы можем дожать данный шарик до точки, тогда dV = V. Данное давление имеет смысл потенциальной энергии. В какой-то момент времени ослабим Pсж до нуля. Тогда шарик начинает расширяться, создавая динамическое давление PД:

 PД=ρv2/2                                                                    (17)

 где ρ – плотность среды, v=ωy – начальная скорость среды, ω – угловая частота,

y – начальное отклонение. Это давление имеет смысл энергии кинетической.

Приравняв (16) и (17) получим:

 ρv2/2= dV/Vx                                                              (18)

 Или, принимая c2=1/(ρx):

 v2/c2=2dV/V

 Тогда, при максимальном значении v стремящемся к c=2πfгрymax, получим следующее:

 dV/V=1/2

 Максимальное отклонение ymax вытекает из значения максимального dV.

Уравнение (18) ещё можно записать как:

 ρVv2/2=dVρ/(ρx) или mv2/2=dmc2                              (19)

 где m – масса шарика, dm – потенциальная масса вытесняемой среды.

С другой стороны, если рассматривать равенство потенциальных энергий для электрона

 mec2=hf

 где me – масса электрона, h – постоянная Планка.

то кинетическую энергию электрона можно записать как:

 mev2/2=hf

 Или, если полагать массу электрона me = ρeVe равной массе выделенного объёма среды

mср = ρсрVср то, из равенства кинетических энергий:

 dmc2=hf                                                                     (20)

 Из (19) можно заключить, что при v стремящемся к c, dm стремится к m/2, а  f  стремится к fгр, тогда:

 fгр=mec2/(2h)

 λгр=2h/(mec)

 Таким образом можно попытаться выразить эффект Комптона через волновое взаимодействие.

 В таком случае задающий пульсатор нужно представить не как точку, а как шар, который вытесняет объём среды равный половине собственного с колебательной скоростью равной фазовой. Из (6) запишем объем V как:

 V=4πMG/ω2                                                                (21)

 С другой стороны, данный объем V можно записать как:

 V=2πyд3(1+1/(21/3-1))3/3                                           (22)

 Где yд – начальное действительное отклонение (радиус пульсатора R=Rmin+yд, где Rmin – радиус сферы, ограничивающий половину объема начального (недеформированного) пульсатора).

Приравняв (21) и (22), получим:

 yд=(21/3-1)33MG/c2

 λд=(21/3-1)36πMG/c2

 fз=c3/((21/3-1)36πMG)

 Где λд – длина волны действительная, fз – задающая частота пульсатора действительная.

 Можно предположить, что квант энергии отдельной единичной частицы, как составляющей, порождающий притяжение какого-либо объекта, тем больше, чем меньше единичных частиц в составе задающего пульсатора, следовательно, меньше его масса.

Чтобы определить квант энергии пульсатора, помножим квант энергии единичной псевдочастицы (частицы, для которой, как для отдельного пульсатора, fз= fгр) Eэ на отношение массы рассматриваемого пульсатора к массе этой псевдочастицы:

 E=EэM/mп=hfзM/mп

 Где h – постоянная Планка, M – масса пульсатора, mп – масса псевдочастицы, E – квант энергии пульсатора.

Из (20) для псевдочастицы получим равенство:

 hfз=mпc2/2

 Определим значение массы псевдочастицы:

 mп=(hc/((21/3-1)33πG))1/2

 И квант её кинетической энергии в составе большего пульсатора:

 Eэ=hfз=mп2c2/2M=hc3/((21/3-1)36πMG)

 Тогда квант энергии любого задающего пульсатора с M ≥ mп:

 E= hc3/((21/3-1)36πmпG)=const

 Заключение:

Так как вектор силы Бьеркнеса зависит от разности фаз взаимодействующих объектов, то, при условии верности гипотезы, предполагается, что, воздействуя на испытуемый объект, находящийся в поле действия гравитационных сил, электромагнитной волной определенной частоты и интенсивности должно проявиться изменение веса объекта. Предполагаемое значение задающей частоты для Земли примерно равно 204,211 ГГц, для Солнца – 613,335 кГц.

Библиографический список:

1. Ландау Л.Д. Теоретическая физика В 10 т. Т. 2. Теория поля // Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. - М.: Физматлит, 2014. - 508 c.
2. Красильников В.А., Крылов В.В. Введение в физическую акустику// М.: Наука, 1984. – 403 с.
3. Бьеркнес В. Лекции о гидродинамических дальнодействующих силах по теории К.А.Бьеркнеса. – 1900.
4. Петров А.Г. // Механизмы слияния и дробления пульсирующих в жидкости газовых пузырьков. – 2011.




Рецензии:

17.02.2018, 16:39 Мирмович Эдуард Григорьевич
Рецензия: Незаслуженное "полузабытьё" нашей отечественной наукой Карла Бьёркнеса - уникальнейшего физико-математика (не поворачивается язык назвать "прошлого", скорее, будущего) делает представленную работу актуальной независимо от уровня проработанности и научной аргументации гипотезы автора. К соображениям, не влияющим на рекомендацию к публикации статьи, относятся: 1. Хотелось увидеть в библиографическом списке и основополагающую работу самого Бьёркнеса (старш), и статьи А. Г. Петрова (например, "Механизмы слияния и дробления пульсирующих в жидкости газовых пузырьков") и ссылки на др. "пульсирующие" исследования. 2. Немного странно в исследованиях и гипотезах мироздания, претендующих на фундаментальност, встречать такие слова, как "вес" и даже "масса" пузырька (интересно, какова масса мыльного пузыря, циклона, смерча и т.д. даже в земных, локально граитационных условиях?). Как-то желательно попытаться сводить всё к безразмерной постоянной тонкой структуры, постоянным Кеплера, в которых масса отсутствует и т.д. Даме метры-сантиметры-секунды (а, следовательно, и герцы) в космологических и микрофизических масштабах воспринимаются как занжающие уровень фундаментальности и объективности таких интерпретаций и описаний устройства природы. 3. Название статьи слишком длинное и несогласованное по "падежам-склонениям". Формулы надо поставить не в квадратные, а в круглые скобки. Нумерации, как правило, подлежат лишь те формулы, на которые автор ниже ссылается с той или иной целью. Признание автором рекомендаций не обязательно. А формулы надо оформить как следует. Статья Галактиона Ивановича Коровушкина после исправлений и реакции на замечания рекомендуется к опубликованию.

19.02.2018 21:21 Ответ на рецензию автора Коровушкин Галактион Иванович:
Уважаемый Эдуард Григорьевич, благодарю Вас за рецензию. В ближайшее время внесу исправления и дополнения в статью. К сожалению первоисточник, труд К.А.Бьеркнеса, в переводе на русский найти не могу, буду благодарен если поделитесь ссылкой. С уважением, Коровушкин Г.И.

19.02.2018, 12:07 Кравченко Сергей Васильевич
Рецензия: 19.02.18г. Кравченко Сергей Васильевич Рецензия:Статья заслуживает публикации (Даже по схеме, так называемого реликтового излучения, понятно, что во Вселенной есть (...Центральный объект, задающий частоту колебаний...). Другими словами, "кипящий" физический вакуум и создаёт пульсаторы. С уважением, С.В.
19.02.2018 22:22 Ответ на рецензию автора Коровушкин Галактион Иванович:
Уважаемый Сергей Васильевич, благодарю Вас за рецензию. С уважением, Коровушкин Г.И.



Комментарии пользователей:

20.02.2018, 9:34 Мирмович Эдуард Григорьевич
Отзыв: Не обязательно самого Бьёркнеса, если Вы её контент не используете, но по "пульсируещй" тематике статей много, напрмер, А.Г. Петров и др., чтобы не создавалось мнение у наших рецензентов (что и происходит), что Вы открыватель и создатель самой идеи пульсирующих первородных фундаментальных вращательных сгустков, квазичастиц в микропространстве. Вы же знакомы с обзорами и оригинальными исследованиями в этой области? И внимательно перечитайте ещё раз рецензию, дабы выправить все ошибки и замечания.


Оставить комментарий


 
 

Вверх