§ 6.7. Энергия поля тяжести

При обсуждении гравитационной энергии уместно напом­нить, что для диалектического материализма энергия - это свой­ство движущейся материи, мера движения или воздействия ма­териальных образований друг на друга. В ортодоксальной физи­ке единого понятия об энергии не существует. Там царит хаос, неопределенность и различные точки зрения. Рассматривая воп­рос знергии поля тяготения, Л.Е. Федулаев [180] поместил его в разделе под названием "Живой уголок средневековья в физике III-го тысячелетия".

В средневековье об энергии знали мало. В XXI в. знания энергии достаточны для того, чтобы составить о ней адек­ватное мнение, но идеологические соображения препятствуют утверждению ясного и окончательного представления об энер­гии. Такая ситуация возникла по идеологическим причинам: на­саждение мистицизма, мракобесия, "запутанностей", абсурдных религиозных догм, - все это необходимо правящей буржуазной элите для одурманивания простого народа, для снятия с пове­стки дня проблемы грабежа, эксплуатации и унижения трудово­го народа. Вот по этой причине и держится многие десятиле­тия, передается из поколения в поколение авторитетное заявле­ние Р. Фейнмана [179, с.3]: "Важно понимать, что физике сегод­няшнего дня неизвестно, что такое энергия". А вот Г. Гегель уверенно знал и от него узнал Ф. Энгельс, что без материи нет движения и что энергия является мерой движения. Следователь­но, действия, так называемых сил, в том числе силы тяжести и энергетические воздействия, следует объяснять движениями материи.

Но зачем исчерпывающие объяснения теологу-идеалисту и его союзнику-покровителю - денежному мешку? Пускай народ и ученый мир будут темными и ломают голову над тем, как ис­кривленное пространство действует на движущиеся в этом про­странстве тела. Ответ заведомо не будет найден, а теолог и его покровителеь-сибарит или олигарх от удовольствия будут поти­рать руки и криво усмехаться: ну что, ученые мужи-антихрис­ты, разгадали тайну творения Всевышнего? Разве не препятству­ет такое отношение идеализма к миропониманию и к решению "зависших" проблем? Вот и существуют "зависшие" проблемы столетиями, а их решения замалчиваются.

Для энергии поля тяжести существует очень простое реше­ние. Нам подсказывает его сама природа. Наблюдениями уста­новлено, что спутники обращаются вокруг центральных тел по почти замкнутым траекториям. Известно также, что для откло­нения тела от прямолинейного движения необходимо приложить тангенциальное усилие. Но силы и усилия - это несуществую­щие абстракции. Следовательно, отклонить спутник от прямоли­нейного движения может только поток материи. Причем поток этот должен быть направлен к центральному телу.

С другой стороны, известно, что в ортодоксальной физике поле тяжести обладает энергией. Не касаясь видов ортодоксаль­ной полевой энергии поля тяжести, упомянутых в § 4.7, ре­альный распределенный энергетический поток материи можно охарактеризовать только плотностью энергии д с2 в точке поля, так как энергия есть мера движения материи. Здесь д - плот­ность полевой массы в потоке, а с - скорость света.

Далее, любая точка гравитационного поля характеризуется гравитационным ускорением g , поэтому плотность энергии в точке можно сопоставить с этим ускорением, т. е. д с² ~ g. Что­бы получить зависимость плотности энергии от гравитационного ускорения, необходимо в наметившееся равенство ввести коэф­
фициент пропорциональности в. В результате получается ос­новная зависимость динамического поля тяжести (ДПТ), совпа­дающая с ранее приведенным выражением (4.32)

д с2 = в g .

Плотноть энергии по формуле (6.33) представляет собой ре­альную энергию гравитационного поля, создаваемого массой М. Энергия ДПТ является кинетической. Это единственная реаль­ная энергия поля тяжести. Единственная потому, что все три вида потенциальной энергии гравитации в ортодоксальной фи­зике, упомянутые в § 4.7 (ПЭТ, ПЭП, ПЭМ), являются умозри­тельными понятиями, не удовлетворяющие требованиям, предъяв­ляемым к энергии как таковой. Два последних вида энергии почти не используются в расчетах, к тому же они не аддитив­ны, т. е. недостаточно корректны с количественной стороны.

Первый вид энергии в названной тройке (ПЭТ - потенци- иальная энергия тела в поле тяжести) нигде не локализована, она не имеет плотности и является абстрактным математичес­ким понятием, используемым в качестве вычислительного при­ема при расчете движения тел в поле тяжести. Все три вида по­тенциальной энергии довольно подробно рассмотрены в «Физи­ке материи» [21], с их оценкой можно познакомиться в упомя­нутой работе.

Что же касается общей теории относительности (ОТО), то в ней отсутствует понятие потенциальной энергии, а привнесен­ный "кентавр" энергия-импульс может исчезать при переходе в соответствующую систему отсчета вместе с самим полем тяжес­ти, при этом исчезает не только энергия, но и материя, пред­ставляющая поле. В реальном мире такие процессы не осущств- ляются. А в ОТО происходят чудеса: метафизика тесно переп­летается с мистикой. Серьезно рассматриваться такие проблемы могут только в пределах идеализма и метафизики.

Чтобы получить выражение для кинетической энергии грави­тационного поля (КЭП), созданного массой М, необходимо проин­тегрировать энергию поля по всему пространству, включая энергию наружного поля Ж_вн и внутреннюю Ж_кв его часть. В общем виде величина КЭП определяется выражением

(6.34)

где - плотность кинетической энергии поля тяжести; dV - элементарный объем, занимаемый полем..

Определим сначала КЭП внутри тела массы M. Обозначив плотность энергии внутри тела через и используя формулу

(6.33)       ,                                                                     определим ее величину на расстоянии r от центра мас­сы M.

в fM r

w_m = в g = ------  ,                     (6.35)

R ³

o

где R_o - радиус тела с массой M.

Подставив в выражение (6.34) значение плотности энергии внутри тела по формуле (6.35) и учтя, что dV = 4 п ri dr, по­лучим величину интеграла

R o в fM r

Г_кв = J ---------  4 п ri dr .              (6.36)

⁰ R_o3

o

После интегрирования получаем величину внутренней кинети­ческой энергии ДПТ

(£ R_o

W_кв = п в fM = M ci- .                 (6.37)

4 с

Внутренняя кинетическая энергии поля тяжести массы M равна конечной величине. Для наружной части поля интеграл

(6.34)     дает бесконечно большую величину. Такой результат сви­детельствует о том, что ньютоновская формула закона тяготе- не совсем адекватно отражает явления природы. Более точный результат получается, если учесть запаздывающие потенциалы «Физики материи» [21, с.369]. В этом случае КЭП тяготения рав­на конечной величине. Для точечной массы M величина КЭП оказывается равной M с².