Тази страница е откъс от глава 5 на монографията
“Accelerating Contraction of the Universe – the Reasonable Alternative“, ISBN-13: 979-8847420570.
Тук се анализира статията на Айнщайн „За влиянието на гравитацията върху разпространението на светлината“, представяща неяснотите и научните несъответствия, въз основа на които Айнщайн извежда формулите за влиянието на гравитацията върху разпространението на светлината. Анализите и астрономическите наблюдения доказват, че изводите на Айнщайн не трябва да се подкрепят от съвременната физика, която обаче отказва да обсъжда проблемите във физиката!
Глава 5 от монографията (и този уебсайт) съдържа 2 раздела и 5 подраздела:
5.1.1. Приемането, че фотоните (квантите) имат маса.
5.1.2. За еквивалентността на инертни и гравитационни маси.
В статията „За влиянието на гравитацията върху разпространението на светлината“ (Einstein, 1911), Айнщайн извежда формула за това как честотата на всяко електромагнитно лъчение се променя в зависимост от гравитационния потенциал (в зависимост от интензитета на гравитационното поле), което всъщност означава, че честотата се променя в зависимост от плътността на средата на разпространение (от степента на свиване на пространството).
В тази формула (3), според Айнщайн, ν0 може да се разглежда като честотата на светлината, излъчвана от повърхността на Слънцето, ν – е честотата на получената светлина на земната повърхност, с е скоростта на светлината във вакуум, и Ф е разликата (отрицателна) в гравитационните потенциали между повърхностите на Слънцето и Земята, по отношение на слънчевата гравитация.
Всъщност, този извод (тази формула) от приложените разсъждения в статията – че всяко лъчение (фотон), когато напусне повърхността на Слънцето, преодолявайки неговата гравитация, губи своята енергия (което означава, че честотата му намалява) – противоречи на изводите на общата теория на относителността!
Според общата теория на относителността, времето в региони с по-силна гравитация тече по-бавно – т.е. тече по-бавно на повърхността на Слънцето в сравнение с времето на повърхността на Земята). Това означава, че продължителността на основната единица време – „секундата” на повърхността на Слънцето е по-голяма. Но това означава, че честотата на всяко електромагнитно излъчване на повърхността на Слънцето ще бъде по-ниска в сравнение с тази на повърхността на Земята (както и радиацията, съответстваща на прехода между двете свръхфини нива на основното състояние на цезий-133 атом, което е определението за „секунда“ в системата SI). Но това означава, че при пристигането на Земята електромагнитното лъчение ще бъде с по-висока честота, отколкото на Слънцето („секухдата“ ще бъде по-кратка). Но това е преминаване към синята страна на спектъра, а не към червената страна, което противоречи на заключението на Айнщайн в настоящата статия!
5.1. Неясноти и несъответствия, довели до некоректност на формулите в статията „За влиянието на гравитацията върху разпространението на светлината“
5.1.1. Приемането, че фотоните (квантите) имат маса
Цялата логика на представеното влияние на гравитационното поле върху разпространението на светлината, Айнщайн развива на базата на следния мисловен експеримент:
„В хомогенно гравитационно поле (ускорение на гравитацията γ) нека има стационарна система от координати K; ориентирани така, че силовите линии на гравитационното поле да вървят в отрицателната посока на оста z. Нека в пространство, свободно от гравитационни полета, има втора система от координати Kʹ, движеща се с равномерно ускорение (γ) в положителната посока на своята ос z. За да избегнем ненужни усложнения, нека засега пренебрегнем теорията на относителността и да разгледаме двете системи от обичайната гледна точка на кинематиката, а движенията, възникващи в тях, от тази на обикновената механика.
Разглеждат се две материални системи от S1 и S2, разположени по оста z на K на разстояние h една от друга, така че гравитационният потенциал при S2 е по-голям от този при S1 с γh. Всяка от материалните системи е оборудвана с инструменти за измерване на енергията, „които – пренесени на едно място в системата z и там сравнени – са напълно еднакви“.
Айнщайн анализира процеса на пренос на енергия, като взема предвид определено количество енергия, излъчено от S2 към S1:
„Чрез нашия постулат за еквивалентността на K и K′ ние сме в състояние, на мястото на системата K в хомогенно гравитационно поле, да поставим свободната от гравитация система K′, която се движи с равномерно ускорение в посока на положително z, и чрез оста z, към която материалните системи S1 и S2 са твърдо свързани.“
Айнщайн разглежда процеса на предаване на енергия чрез излъчване от S2 към S1 от трета система К0, която е свободна от ускорение. В момента, когато радиационната енергия E2 се излъчва от S2 към S1, скоростта на K′ спрямо К0 приема да е нула.
„Лъчението ще достигне до S1, когато изтече времето h/c (до първо приближение). Но в този момент скоростта на S1 спрямо K0 е γh/c=v. Следователно, според обикновената теория на относителността, радиацията, достигаща до S1, не притежава енергия E2, а по-голяма енергия E1, която е свързана с E2, в първо приближение, чрез уравнението:
По наше предположение точно същата връзка е в сила, ако същият процес протича в системата К, която не е ускорена, а е снабдена с гравитационно поле. В този случай можем да заменим γh с потенциала Ф на гравитационния вектор в S2, ако произволната константа на Ф в S1 нула. Тогава имаме уравнението:
Тук не можем да се съгласим с Айнщайн не само, че той се опира на специалната (обикновена) теория на относителността, чиято невалидност е безспорно доказана в (Sharlanov, 2018) – виж части от книгата на сайта https://physics.bg/!, както и цялата монография на български език! Сблъскваме се със следните очевидни, определено научно неверни уравнения (4) и (5), които не могат да бъдат приети. Причините са:
• Знаем, че енергията E = Fh = mγh, където F е приложената сила върху тяло с маса m; γ е ускорението, дадено на тялото, а h е движението на тялото под въздействието на силата F. Формулата, написана по този начин, означава, че излъчената електромагнитна енергия (квантите) имат маса, равна на единица (m = 1). Квантите (фотоните) обаче нямат маса! Следователно формула (4) е напълно неприемлива!
• По дефиниция, гравитационният потенциал в дадена точка е равен на работата (изразходваната енергия), необходима за преместване на обект с единица маса от точката до фиксирано референтно място. Т.е. приемането, че излъчената енергия чрез електромагнитно излъчване има маса, означава, че формула (5) също е неприемлива!
До какви изводи може да доведе цялата тази некоректност? В „§ 3. Времето и скоростта на светлината в гравитационното поле“ от статията на Айнщайн четем:
Ако излъчването, излъчено в равномерно ускорената система K’ в S2 към S1, има честота ν2 спрямо часовника в S2, тогава, спрямо S1, при пристигането си в S1 то вече няма честота ν2 спрямо идентичен часовник в S1 , но по-голяма честота ν1, така че при първо приближение:
Тази формула (6) показва, че честотата ν1 на електромагнитното лъчение в областта с по-силна гравитация S1 ще бъде по-висока от честотата ν2 в областта с по-слаба гравитация S2 (със съответния гравитационен потенциал). Експериментите обаче показват, че високо в планините атомните часовници “тиктакат” по-бързо. т.е. честотата на електромагнитното излъчване се увеличава в области с по-нисък интензитет на гравитационното поле! Освен това тази формула (6) означава, че честотата на всяко електромагнитно излъчване намалява с отдалечаването му от повърхността на небесното тяло, което всъщност противоречи на изводите на общата теория на относителността. Противоречието е, че продължителността на единицата време „секунда“, определена чрез честотата (както е дефинирана в системата SI) на повърхността на Слънцето, ще бъде с по-кратка продължителност от „секундата“ на повърхността на Земята – т.е. на повърхността на Слънцето (където интензитетът на гравитацията е по-силен от този на земната повърхност) – времето ще тече по-бързо, отколкото тече времето на повърхността на Земята. Но според общата теория на относителността – това е точно обратното!
5.1.2. За еквивалентността на инертни и гравитационни маси
В §2 „За гравитацията на енергията“ в статията на Айнщайн четем:
„Теорията на относителността показва, че инертната маса на тялото нараства с енергията, която съдържа; ако увеличението на енергията възлиза на E, увеличението на инерционната маса е равно на E/c2, където c означава скоростта на светлината. Сега, има ли увеличение на гравитационната маса, съответстващо на това увеличение на инерционната маса?“
Добре известно е, че уравнението Е=mc2 е предложено през 1904 г. от италианския учен Олинто де Прето, изучаващ радиоактивния разпад. Уравнението се отнася до съответствието между енергията, освободена по време на разпадането, и разликата в масите на елементите, участващи преди разпадането, и тези, получени след разпадането. Тази формула не е изведена или обсъдена в статията на Айнщайн „За електродинамиката на движещите се тела“ (Einstein, 1905a), в която Айнщайн представя специалната теория на относителността. Айнщайн прави опит да изведе тази прословута формула в статията „Зависи ли инерцията на тялото от неговото енергийно съдържание?“ (Einstein, 1905b), но с това извеждане на формулата повечето учени не са съгласни…
Всъщност масата на едно тяло е съдържанието на количеството вещество в него. С други думи, масата на тялото се определя от количеството (броя) на молекулите на веществото, от което е съставено тялото, и от атомните тегла на атомите в тези молекули. Тогава, какво означава увеличаването на инерционната маса… увеличава ли се броят на молекулите или се променят атомните тегла на атомите в тези молекули?
Така наречените „инерционна маса” и „гравитационна маса” всъщност са реакцията на тяло с определена маса (количество вещество) на съответен вид сила. Според втория закон за движението на Нютон, когато се приложи сила към тяло с маса m, то получава ускорение в зависимост от масата си. Ако обект с определена маса бъде подложен на каквато и да е сила, равна на гравитационното привличане на Земята, обектът ще получи същото ускорение, равно на ускорението, което би получил, ако силата на гравитацията беше приложена към него.
Тогава какъв е смисълът да говорим за разлика между инерционна маса и гравитационна маса?
В препринта „Новата SI – още едно предложение за бъдещата ревизия на Международната система единици“ (Sharlanov, G.V. (2014). DOI:10.13140/2.1.1897.1849, където въпросът за т. нар. “инертна маса” и “гравитационна маса” се дискутира и kydeto e обосновано, че така дефинираната единица за сила „нютон” е следствие от нашия избор на единица за дължина „метър”. Т.е., ако изберем единицата за дължина „нов метър“ да бъде 9,80665 пъти по-голяма от приетата в момента единица за дължина „метър“ и използваме отново същата дефиниция на единицата за сила „нютон“ – ще се получи, че няма да има разлика между мерните единици „нютон” и „килограм-сила”!
Всичко това всъщност означава, че разликата между така наречената гравитационна маса и инертната маса е изкуствена – това е само реакцията на тяло с определена маса (с определено количество вещество) при прилагане на сили с различни имена.
Ето защо в „Новата SI – друго предложение за бъдещото преразглеждане на Международната система от единици“ беше предложено правилно, присъщa дефиниция на основната единица за маса „килограм“ като мярка за количеството на веществото чрез числото на Авогадро. В зависимост от масата (количеството вещество, съдържащо се в тялото), ускорението или реакцията на тялото се определя от ефектите на силите, приложени към него (било то гравитационни или други сили).
5.1.3. За гравитационната сила на Слънцето на разстояние “от земната орбита” и гравитационната сила “на повърхността на Земята”
По принцип гравитационният потенциал в точка в гравитационно поле (по отношение на тяло с маса M) е равен на работата (на изразходваната енергия) на единица маса (разположена в точката), която би била извършена от силата на гравитацията, създадена от тялото с маса M, за да премести обекта от местоположението му до „нулева“ референтна точка (безкрайно далеч от тялото с маса M).
Следователно при всяко небезкрайно разстояние на точката гравитационният потенциал спрямо тялото с маса M е отрицателен. По този начин гравитационният потенциал на повърхността на Слънцето (спрямо центъра на Слънцето) е по-отрицателен от гравитационния потенциал на разстоянието на орбитата на Земята и е равен на нула на безкрайно разстояние от Слънцето. Обаче Айнщайн използва повърхността на Слънцето като референтно място и според изведената формула (3), ν0 е честотата на светлината, излъчвана от повърхността на Слънцето, и тази честота се променя на ν, когато достигне повърхността на Земята. Всъщност, приложената логика за гравитационния потенциал спрямо Слънцето се отнася до разстоянието до земната орбита, а не до земната повърхност, където земната гравитация е доминираща (всички тела на земната повърхност са привлечени от Земята, а не летят към слънцето)! Т.е., гравитационният потенциал на земната повърхност (интензитетът на гравитационното поле) се определя от гравитацията на Земята, а не от гравитацията на Слънцето (на разстоянието от земната орбита)! Така че погрешно изведената честота ν в неправилната формула (3) дори не е за повърхността на Земята, а за точка от орбитата на Земята!
5.1.4. Относно предложената от Айнщайн формула за зависимостта на скоростта на светлината във вакуум от гравитационния потенциал
Според общата теория на относителността времето тече по-бавно в региони с по-силна гравитация – т.е. че честотата на всяко електромагнитно излъчване става по-ниска в региони с по-силна гравитация (напр. на повърхността на Слънцето в сравнение с тази на повърхността на Земята, ν0<ν) – виж „Анализ на влиянието на гравитацията върху разпространението на светлината в райони с по-силна гравитация“.
Друго следствие от общата теория на относителността е, че единицата за дължина „метър“ ще бъде по-къса в региони с по-силна гравитация (например на повърхността на Слънцето в сравнение с тази на повърхността на Земята). Следователно, въз основа на дефиницията на единицата за дължина „метър“ в SI през 1960 г., дължината на вълната на всяко електромагнитно излъчване трябва да бъде по-малка (по-малко) в региони, където интензитетът на гравитационното поле е по-висок (региони с по-силна гравитация), т.е. (λ0 < λ) – виж „Анализ на влиянието на гравитацията върху разпространението на светлината в райони с по-силна гравитация“.
Въпреки това, анализирайки разпространението на светлината в гравитационно поле в статията си, Айнщайн не е взел предвид факта, че дължината на вълната на всяко електромагнитно лъчение също зависи от гравитацията (освен честотата)!
Оттук безспорно следва, че локалната физическа константа „скорост на светлината във вакуум” в областта близо до Слънцето (областта с по-силна гравитация от тази на земната повърхност), ще бъде по-малка от скоростта на светлината във вакуум на земната повърхност (c0 = λ0.ν0 ) << (c = λ.ν). Този факт е експериментално доказан от Ъруин Шапиро (Shapiro, 1964) и, както споменахме – потвърден много точно по-късно, с помощта на контролирани транспондери на борда на космическите сонди „Маринър-6” и „Маринър-7”.
По аналогия с изведената формула (3) за промяна на честотата, Айнщайн предлага формула (без да изведе самата формула) за промяна на скоростта на светлината във вакуум в зависимост от гравитационния потенциал:
Формула (7) е предложена по аналогия с формула (3). От тази формула следва, че при напускане на гравитационното поле на Слънцето (към областите с по-слаба гравитация) скоростта на светлината във вакуум ще намалява! Това означава, че скоростта на светлината във вакуум ще бъде по-висока в региони с по-силна гравитация – т.е. ще се увеличи при преминаване през област с по-силна гравитация (близо до Слънцето), което противоречи на ефекта на забавяне на времето, открит от Ъруин Шапиро… (т.е. експериментът не регистрира забързване на времето, а забавяне!)
В резултат на некоректността на изведените формули изчислената аберация се оказва около 2 пъти по-малка от тази, експериментално установена при експериментите през 1919 г. от британските експедиции в Собрал и Принсипе. Разбира се, Айнщайн коригира изчисленията си, но неговата корекция (напасване) се основава на специалната теория на относителността, за която са представени пълните доказателства за нейната невалидност (включително така наречените „фундаментални тестове на специалната теория на относителността“ – виж в подстраниците трите типа “тестове”), както и в монографията „Специалната теория на относителността – най-големият гаф във физиката на 20-ти век” (Шарланов, 2018).
Доказателството за невалидността на изводите на Айнщайн, като следствие от формулите (3) и (6), е:
че ако фотонът губи енергия при преодоляване на гравитацията на звездата (както „доказва“ Айнщайн), тогава фотонът ще загуби различно количество енергия в зависимост от масата на звездата!
– т. е. “червеното отместване” ще е различно и спектралната серия на емисионния спектър на водородния атом – ще се измества в зависимост от масата на звездата!
Такава зависимост обаче няма… и никой астроном не я е наблюдавал! Следователно твърдението на Айнщайн в тази статия, че:
„Така според нашето мнение спектралните линии на слънчевата светлина, в сравнение със съответните спектрални линии на земните светлинни източници, трябва да са донякъде изместени към червеното“
… няма причина да се подкрепя от съвременната физика!
5.1.5. За валидността на изведените уравнения в статията като уравнения на теоретичната физика
Има много важен пропуск…
За да бъде валидно едно уравнение на теоретичната физика, използваните мерни единици трябва да бъдат константи/непроменливи в разглеждания обхват на валидност на уравнението. Всеки може да прочете „простия пример“, в тази страница, илюстриращ защо едно „уравнение“ на теоретичната физика всъщност е безсмислено уравнение, ако мерните единици, използвани в него, не са константи. В разглеждания случай гравитацията на повърхността на Слънцето е много по-голяма от гравитацията на повърхността на Земята. Следователно базовите единици за време и дължина ще бъдат значително различни в двете местоположения. Ето защо е логично да си зададем въпроса дали изведените уравнения в статията на Айнщайн изобщо са валидни като уравнения. В този смисъл нека разгледаме излъченото електромагнитно лъчение при съответния преход между двете свръхфини нива на атома цезий-133 (използван за определяне на единицата за време „секунда“ в системата SI). Повече от очевидно е, че ако честотата на повърхността на Слънцето е “n пъти” по-ниска от честотата на същото електромагнитно лъчение на повърхността на Земята, то продължителността на единицата време “секундата” ще бъде с “n пъти” по-дълъг на повърхността на Слънцето от продължителността на „секундата“, дефинирана по същия начин на повърхността на Земята.
Но ако измерим честотата на това лъчение със съответната единица време, дефинирана съответно на същите места – тогава получената числена стойност ще бъде една и съща както на повърхността на Слънцето, така и на повърхността на Земята, тъй като единица време се определя със синхронно променената честота, използвана в дефиницията!!!
Това всъщност е демонстрация на съществуващия принцип на несигурност в макросвета!
Айнщайн обаче не уточнява къде са определени единиците за време и дължина, използвани във формулите в статията. Всъщност той използва мерните единици, определени на повърхността на Земята, сякаш са същите като тези на повърхността на Слънцето!!! Всъщност уравнение (3) би илюстрирало промяната в честотата (т.е. промяната на единицата време „секунда“) от повърхността на Слънцето до точка в орбитата на Земята. Следователно, обаче, то няма да бъде реално уравнение на теоретичната физика, тъй като мерните единици в обхвата на уравненията не са константи!
5.2. Обобщение на заключенията, направени в статията на Айнщайн за разпространението на електромагнитното излъчване (на светлината) в гравитационно поле
В „За влиянието на гравитацията върху разпространението на светлината“ (Einstein, 1911), Айнщайн извежда зависимостта на разпространението на светлината от интензитета на гравитационното поле, използвайки гравитационния потенциал между две материални системи, разположени в гравитационно поле, приемайки че квантите (фотоните) имат маса…, … което не е вярно! Последствието от това, както и от другите гореспоменати научни несъответствия, е, че изведените формули (и направените изводи), противоречат както на иначе гениалната идея на общата теория на относителността за промяна на времето и пространството в зависимост от силата на гравитация така и че тези формули не се потвърждават от наблюденията на астрономите. Например, ако фотонът загуби енергия, когато преодолява гравитацията на звездата (както „доказва“ Айнщайн), тогава фотонът ще загуби различно количество енергия в зависимост от масата на звездата – т.е. д. “червеното отместване” ще бъде различно и спектралната серия на емисионния спектър на водородния атом ще бъде различно изместена в зависимост от масата на звездата! Но такава зависимост няма… и никой астроном не я е наблюдавал!
=> към страницата “ПРОБЛЕМ 4: Гравитационното червено изместване – възприемането от съвременната физика“