К ВОПРОСУ О ПЕРЕНОСЧИКЕ ГРАВИТАЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ24.12.2024 15:30

Введение

В ранее опубликованных статьях [1], [2] для объяснения результатов ряда наблюдений более ранних состояний Вселенной был предложен вариант теории тяготения на основе специальной теории относительности (СТО), который позволяет вернуться к представлению о Вселенной как бесконечно протяжённой и бесконечно эволюционирующей. Показано, что эта теория (рабочее название МПО-теория) соответствует классическим требованиям к теории гравитации, наблюдаемой крупномасштабной структуре Вселенной и удовлетворяет принципу Маха [3].

Однако в указанных статьях не затрагивался вопрос о виде переносчика гравитационного взаимодействия, источниками которого являются все материальные объекты.

Копенгагенская интерпретация квантовой механики определяла квадрат амплитуды волновой функции частиц как плотность вероятности обнаружить частицу «здесь и сейчас». До обнаружения частица существует в виде размазанного в пространстве-времени множества своих виртуальных «теней». Следует помнить, однако, что эта вероятность условна, поскольку для обнаружения требуется достоверное наличие «наблюдателя» — устройства детектирования частицы. Таким устройством может быть любой объект, взаимодействие с которым приводит к свёртке волновой функции частицы, в частности, это может быть какая-либо другая частица.

В предлагаемой статье в качестве переносчика гравитации предлагаются виртуальные «тени» источников тяготения — элементарных частиц. Эвристическим основанием для такого предложения оказывается реинтерпретация квадрата амплитуды волновой функции любой частицы как безусловной плотности вероятности свёртки её волновой функции, т. е. её взаимодействия с какой-либо другой частицей Вселенной, «частицей-детектором».

Распространение света в вакууме

Согласно принципу Гюйгенса-Френеля электромагнитная волна распространяется так, как если бы каждая её точка была источником вторичной сферической волны и все эти вторичные волны интерферировали друг с другом. Можно поставить вопрос: это не более чем геометрический приём для описания распространения волны (её преломления, дифракции и т. п.), или же эта геометрия отображает структуру происходящих в волне процессов?

Каждый квант света — фотон — характеризуется волновой функцией, квадрат амплитуды которой в некоторой точке, согласно интерпретации М. Борна, определяет плотность вероятности нахождения фотона в этой точке. Строго говоря, речь идёт о плотности вероятности взаимодействия фотона с наблюдателем, в роли которого может быть любой объект, приведший к свёртке волновой функции фотона.

Этим объектом может оказаться любая частица Вселенной, способная вступить с фотоном во взаимодействие, поскольку плотность вероятности её взаимодействия с данным фотоном в любой из точек его волны, хоть и исчезающе мала, но не равна нулю. Можно сказать, что волна фотона распространяется в виртуальной среде суммы волн частиц Вселенной, каждая из которых распространяется в виртуальной среде суммы прочих волн. «Substantia est causa sui», © Спиноза.

Вышеописанное проявляется в известной формуле для скорости света:

$c=\frac{1}{\sqrt{\epsilon _0 \mu _0}},$ (1)

где $\epsilon_0$ и $\mu_0$ — электрическая и магнитная постоянные, характеристики «пустоты» — вышеописанной фоновой виртуальной вакуумной среды.

Интерференция по Гюйгенсу-Френелю виртуальных фотонов — результатов дифракции на виртуальных частицах Вселенной — аналогична интерференции виртуальных фотонов, движущихся каждый по своему оптическому пути в интерферометре (Юнга, Маха-Цандера и др.).

Коротко об основах МПО теории гравитации

МПО-теория тяготения (МПО — «масштаб-поворот-отражение») может быть описана следующим образом в пределе слабого поля.

Преобразования 4-мерного поворота совпадают с преобразованиями Лоренца в СТО, преобразования отражения описывают «псевдотахионные» состояния частиц (всего четыре состояния, включая одно основное и три «античастичных» [1], [4]).

Масштабное преобразование выбрано, чтобы удовлетворить принципу соответствия, т. е. чтобы с приближением частицы к тяготеющим телам её инерция возрастала (в соответствии с принципом Маха), а её полная энергия — убывала (в соответствии с классическими представлениями).

В частном случае статического поля имеем:

$\nu '=H \nu$ , (2)
$k_\mu'=H^{-1}k_\mu,$ $\mu = 1,2,3$ (3)

где:

масштабный коэффициент, имеющий смысл модуля суммарного ньютонова потенциала Вселенной $\Phi$ в некоторой точке, нормированного на квадрат скорости света; в начале отсчёта принимается калибровка $H \equiv 1$ , и скорость света принимается равной c;

$k_i = \frac{\partial \phi}{\partial x_i}-$ волновой 4-вектор частицы, находящейся в статическом потенциале c $H \neq 1$

равном 1, с точки зрения удалённого наблюдателя, находящегося при $H\equiv1$ ;

$k_i'=\frac{\partial \phi}{\partial x_i'}-$ волновой 4-вектор той же частицы, с точки зрения локального наблюдателя,

находящегося при $H\equiv1$ ;

. $\nu'$ и $\nu-$ частоты волновой функции частицы с точек зрения локального (в $H \neq 1$ ) и удалённого (в $H \equiv 1$ ) наблюдателей, соответственно.

При H > 1 имеем ν < ν', то есть гравитационное красное смещение и уменьшение энергии с увеличением модуля потенциала в этой модификации теории учтены.

Для удалённой скорости света (при локальной, где $H \equiv 1$ , по определению, равной c) получим:

$c' \equiv \frac{\nu'}{k'}=\frac{\nu/H}{Hk}=H^{-2}c$ (4)

Из области с единичным масштабным множителем скорость света в области с множителем H > 1» src=«https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/21e/ac7/bfd/21eac7bfd00d1eccbfc8524c03e7e488.svg» /> кажется меньшей, что проявляется в задержках радиолокационных сигналов при локации близких к Солнцу планет. </p>

<p>Из (2) и (3), с учётом инвариантности фазы, следуют преобразования масштабов времени и координат: </p>

<p><img alt= (5)
$x_\mu'=Hx_\mu,$ $\mu=1,2,3$ (6)

Введя x0 ≡ ic(H)t, получим преобразования в виде:

$k_i'=H^{-1}k_i,$ i=0,1,2,3; (7)
x_i'=Hx_i, i=0,1,2,3. (8)

В новых координатах масштабный множитель вводится единообразно для всех проекций каждого из 4-векторов.

Лоренц-ковариантное уравнение движения частицы в гравитационном поле:

$\frac{dP_i}{d\tau}=-g_mW_j \left(\frac{\partial H_{jm}}{\partial x_i}-\frac{\partial H_{im}}{\partial x_j} \right),$ (9)

где:

P_i- 4-импульс частицы;
$\tau-$ собственное время частицы;
W_j- 4-скорость частицы;
g_m- 4-вектор гравитационного заряда частицы, связанный с её волновым 4-вектором: $g_o=\frac{h \nu}{ic} \equiv -hk_0;$ где ν — частота волновой функции частицы, h — постоянная Планка;

$H_{ij}-$ тензор 4-потенциала гравитационного поля.

Из (9) следуют формулы для сил инерции в неинерциальных системах отсчёта («маховские» формулы), связанные с не равной нулю скоростью изменения фонового гравитационного потенциала Вселенной в этих системах отсчёта [3], и удвоенное, по сравнению с ньютоновым, отклонение света при тангенциальном пролёте мимо тяготеющего тела.

Сравнивая (1) и (4), получаем связь масштабного множителя H с электрической $(\epsilon_0)$ и магнитной $(\mu_0)$ постоянными:

$H^2=\sqrt{\epsilon_0 \mu_0}$ (10)

— то есть квадрат масштабного множителя имеет физический смысл показателя преломления вакуума, аналогичного показателю преломления прозрачных сред.

Принимая показатель преломления вакуума в начале отсчёта равным 1 (т. е. принимая $H\equiv 1$ и скорость света в вакууме равной c) мы калибруем тензор гравитационного потенциала Вселенной в начале отсчёта в виде, где $\delta_{ij}-$ диагональный единичный тензор, $\Phi=-c^2$ .

Из (7) и (10) следует, что квадрат модуля волнового 4-вектора частицы kiki в вакууме пропорционален $\sqrt{\epsilon_0 \mu_0}.$ Это одна из формализаций принципа Маха: инерция создаётся полем электрической и магнитной постоянных виртуальной среды частиц Вселенной, то есть вакуума.

Можно сказать, что силы гравитации/инерции создаются благодаря влиянию совокупности виртуальных «теней» частиц Вселенной на скорость света.

Заключение

Синтез МПО теории тяготения и представления о волновой функции частиц в расширенной копенгагенской интерпретации приводит к выводу об отсутствии специфического переносчика гравитационного взаимодействия. Роль переносчика гравитации выполняет совокупность виртуальных «теней» источников, принципиально не локализуемых во времени и пространстве. Она же задаёт скорость распространения электромагнитных волн в вакууме или, в терминах специальной теории относительности, масштабы единиц измерения времени и длины, создаёт инерцию материальным телам в духе принципа Маха и формирует при распространении света вторичные волны, геометрически описываемые принципом Гюйгенса-Френеля.

Выведение оценочных формул для шумоподобной суммы волновых функций частиц Вселенной и суммы квадратов их амплитуд, определяющих гравитационный потенциал Hij, представляет собой отдельную задачу, выходящую за рамки статьи.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Тележко, Г.М. Подход к интерпретации данных телескопа JWST, не соответствующих стандартной космологической модели // URL: https://doi.org/10.24412/2712–8849–2024–574–1379–1388.

2. Тележко, Г.М. Природа космологического красного смещения и реликтового микроволнового излучения // URL: https://doi.org/10.24412/2712–8849–2024–574–1799–1804.

3. Тележко, Г.М. Некоторые частные следствия теории гравитации с преобразованиями масштаба-поворота-отражения. В сборнике: Наука. Исследования. Практика. Сборник статей международной научной конференции. Санкт-Петербург — 2022. — С. 69–72 // URL: https://doi.org/10.37539/221226.2022.22.38.005

4. Тележко, Г.М. К симметрии относительно светового барьера. Украинский Физический Журнал. — 1993. — Т. 38, № 2. — С. 183–189.