Главная страница  Почта

АНАКСАГОР
КЭНЗ

ГРАВИТАЦИЯ: МИФ ИЛИ РЕАЛЬНОСТЬ
[1]

Природа боится не только пустоты,
но и боится потерять равновесие

мудрая мысль

Аннотация. О действии силы тяготения знают все. Тяготение удерживает нас на поверхности планеты, Луну на околоземной орбите, саму Землю - при вращении вокруг Солнца, а Солнце - на орбите в Галактике и т.д. Ничтожно слабая в микромире гравитационная сила становится преобладающей при взаимодействии больших масс. Она действует без устали и постоянно, вездесуща, и ничто не может "скрыться" от ее опеки. А сама просто сущая невидимка: ни цвета тебе, ни запаха... Так, что же такое тяготение, и что же оно собой представляет?
Как ни странно звучит, по мнению автора, как самостоятельная сила гравитация в природе не существует. Она является лишь вторичным эффектом от взаимодействия заряженных тел. При взаимодействии заряженных тел, из-за наличия массы, у них возникает инертность, и общий центр масс, который начинает играть роль притягивающей сущности. Но на самом деле, центр масс никого не притягивает, он не есть сила. Он является просто центром механического равновесия данной системы. Тела, потерявшие свою кинетическую энергию движения ниже некоего предела, сами падают в центр масс. Таким образом, в центре масс происходит сбор (сгущение) вещества. Очевидно, что это только небольшая часть некоего более объемного процесса, который нами не охватывается целиком. Мы фиксируем свое внимание, только на моментах вращения, и падение вещества к центру масс, и зацикливаемся на этом, считая это, как нечто особенное. Почему-то не хотим взглянуть на эти вещи более шире, и не пытаемся охватить весь процесс целиком. А при охвате этого процесса целиком, то вывод оказывается довольно банальным: это - процесс конденсации и фазового перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое. Только это идет на очень больших космических масштабах, и с участием больших тел, и выглядит для нас чуть-чуть иначе, чем процесс конденсации, скажем, паров воды. Но тем не менее, это одно и то же. Вся разница только в том, что если при конденсации паров воды образуются капельки воды (или град), то при конденсации смеси вещества на больших масштабах образуются планеты, звезды, квазары. Тут работает принцип относительности масштабов: они маленькие (молекулы, капли, град) мы большие, они большие (планеты, звезды, квазары) мы маленькие. Только и всего. Таким образом, можно сказать, то, что мы называем гравитацией, является лишь частью более объемного процесса - процесса конденсации и фазового перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое.

Введение. Много было попыток объяснить природу тяготения. Еще XVII в. шли жаркие споры о том, является ли гравитация следствием внешних воздействий или это внутреннее свойство самих тел? Притягиваются ли тела, разнесенные в пространстве непосредственно, или же их движение объясняется ударами неких мелких частиц? Многим (Р.Декарт, Х.Гюйгенс и др.) мысль о непосредственном притяжение была совершенно неприемлимой, и они считали, что движение больших тел могут вызвать только действие мельчайших невидимых частиц.
Эта точка зрения получила дальнейшее развитие позже, в XVIII в. и известна под названием "экранной теории" (М.Ломоносов, Лесаж, в XIX в. В.Томпсон).
По этой теории все мировое пространство заполнено мельчайшими частицами хаотично движущиеся с большими скоростями во всех направлениях. Одиночные тела бомбардируются частицами со всех сторон одинаково. Два тела являются экранами для частиц, и между ними плотность частиц оказывается меньше, чем "снаружи". В результате чего, создается разница давлений: "изнутри" - меньше, "снаружи"- больше, и тела "толкаются" в направлении друг к другу, создавая эффект притяжения.
Хотя на первый взгляд эта теория была проста и наглядна, но содержала в себе много противоречий, и это привело впоследствии к отказу от такой модели.

Были и иные предположения. В то время широкое распространение получило мнение о Земле как о большом магните. Поэтому неудивительны попытки трактовать тяготение исходя из "магнитных" соображений. Так, П.Гассенди объяснял гравитацию и магнетизм некими потоками неуловимых частиц, которые выходят из Земли и тянут тела внутрь, к их источникам. И.Кеплер придерживался точки зрения, что Солнце испускает "магнитные нити" и таким образом заставляет планет вращаться вокруг Солнца. Но магнитные модели тоже не выдержали проверку. Они не могли корректно объяснить ни эллиптические орбиты планет, ни другие наблюдательные данные, известные в то время.

Это отчасти, в количественно-описательном плане, удалось английскому ученому И.Ньютону. Существует легенда, что увидев в саду падающее яблоко, И.Ньютону пришла в голову хорошая мысль: а не заставляет ли одна и та же сила, и падать яблоко и вращаться Луну вокруг Земли? Заинтересовавшись проблемой тяготения он вскоре установил, что на тело движущееся по окружности действует постоянное ускорение, вызванное постоянной силой направленной к центру окружности. Движущееся тело все время "падало" на центр, но из-за "боковой" скорости не приближалось и не удалялось от него. Используя законы И.Кеплера, ему удалось установить, что сила удерживающая планет на орбите, уменьшается в зависимости обратно пропорционально квадрату расстояния. И он решил проверить, не та ли это сила, которая управляет и падением яблока и движением Луны. Получив численные значения он окончательно убедился, что причины движения Луны, и всех тел падающих на Землю одна и та же. Которая впоследствии стала называться законом всемирного тяготения (F = GMm/R²).
Открытый И.Ньютоном закон хорошо описывал природные явления. Но это была лишь количественная сторона тяготения. Он сам писал: "До сих пор я изъяснял небесные явления и приливы наших морей на основании силы тяготения, но я не указывал причины самого тяготения... Причину же этих свойств силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю".
Ни во время И.Ньютона, ни после, приоткрыть тайну тяготения не удавалось.

В начале XX в. появилась теория относительности (ТО) А.Эйнштейна. В которой, тяготение рассматривается как особенность геометрии пространства-времени. В зависимости от массы вещества, происходит искривление пространства-времени, и движение тел по такому пространству, выглядит как проявление гравитации. По большому счету, в теории относительности не существуют силы тяготения. Все сводится к геометрии пространства-времени. Хотя не совсем понятно, что это такое. Сама теория об этом скромно умалчивает...
Вообщем, несмотря на некоторые успехи в математическом (количественном) описании природных явлений, теории относительности тоже не удалось "распечатать" природу тяготения. И природа тяготения осталась нераскрытой.

И сегодня, спустя более 300 лет, после открытия закона всемирного тяготения нет ответа на вопрос, что такое тяготение. Некоторые ищут ответы в далеком космосе, проникая все дальше и дальше вглубь космоса, некоторые ищут ответа в микромире, "вгрызаясь" все вглубь материи, "разбирая" и "выкидывая наверх" все новые и новые частицы. Но....увы.. Продвижений в понимании сущности гравитации пока не видно.

Здесь я тоже не удержался от искушения попробовать "на зуб" гравитацию и изложить свое предположение. Изложение направлено именно на качественную сторону вопроса гравитации, и попытки понять, что это такое и как она возникает. Мой подход довольно прост, и в то же время довольно… необычен. Но сперва, о некоторых положениях, которыми руководствовался при подходе к этому вопросу.

Первое. Принцип относительности масштабов. Наш мир устроен иерархично, нечто вроде матрешки. Из микрочастиц образуются атомы, из них - молекулы, из молекул (и атомов) - привычные нам вещи: камни, деревья, горы. Они же образуют и планет, звезд. Планеты, звезды в свою очередь, объединяются в различные системы: группы, ассоциации, скопления, галактики и т.д.
По размеру природные объекты различаются тоже довольно сильно. Если атомы и молекулы имеют размеры порядка 10^-10 - 10^-6 м, то вещи нашего масштаба имеют размер порядка 10^-2 – 10²м. Планеты, звезды имеют размеры 10⁷ - 10¹⁰ м. Их объединения, скопления, галактики имеют размер 10¹³ - 10²⁰ м. А сама Вселенная на сегодня нами воспринимается как некая сфера радиусом 10²⁶ м. Как видим, есть колоссальная разница в размерах природных объектов. Разница между микромиром (атомы, молекулы) и макромиром (звезды, галактики и т.д.), примерно, 10³⁷ - 10⁴⁰ раз. А мы сами находимся, как бы, посередине этой пространственной шкалы. Это возникает из-за того, что мы сами свой масштаб принимаем за точку отсчета, и от своей "колокольни" оцениваем весь окружающий мир. Что гораздо меньше нас отводим микромиру, а что гораздо больше нас – к макромиру. Это деление весьма условно, и весьма субъективно. В действительности же во Вселенной нет выделенных масштабных уровней организации вещества, любую из них можно взять за точку отсчета, и оттуда взглянуть на окружающий мир.
Если бы, например, звезды со своих масштабов оценили мир, то каждый из нас, выглядел бы для них как объект микромира, "микроб" размером не более 10^-10 м (в масштабах звезд). И наоборот, если бы какая-нибудь молекула оценивала бы мир со своей "колокольни", то мы (каждый из нас) выглядел бы для нее как нечто чрезвычайно гигантское. В ее масштабах мы бы были с размером примерно 10⁶ - 10⁸ м. То есть, как планеты для нас. Вот это и есть относительность масштабов. Все зависит от размеров самого наблюдателя, от размеров самого "оценщика". Мир, которого "видит" звезда, не совсем такой, какой видим мы. Также, мир с точки зрения молекулы будет несколько иной, чем для нас и для звезд. Такому масштабированию, в зависимости от размеров наблюдателя, подчиняются не только размеры природных объектов, но и все взаимодействия, которые есть в природе. И целые явления, и процессы, и их динамика. Что быстро в одном масштабе, будет медленным в другом. Например, пуля летящая 800 м/сек, для нас будет очень быстрым, мы даже не видим ее перемещения. Но эта же пуля с точки зрения, скажем, электрона, будет сверхгигантским и навечно застывшим объектом. Вращающейся спиральная галактика нам кажется застывшей, но если вы «увеличите» себя намного больше этой галактики, то она вам покажется, небольшой, довольно быстровращающейся вихреподобной структурой. Нечто вроде буруна на воде, или на явление нечто похожее, когда вы смешиваете ложечкой кофе.

Еще один пример. Допустим, вы нагрели металлический шарик радиусом 1 см, и он остывает. Шарик, по сравнению с вами, очень маленький объект, и основные события остывания происходят в ограниченном пространстве вокруг маленького шарика, и поэтому вы не сможете рассмотреть это явление во всех подробностях. Просто вам это недоступно. Вы здесь смотрите на это явление со стороны, со своей "большой колокольни", и замечаете только равномерно исходящее тепло от шарика, и.. все.
Но когда такой же процесс происходит в макромасштабе с участием больших тел, скажем Земли, то это вами будет восприниматься уже по другому. Здесь вы уже сами как чрезвычайно маленький "микроб", находитесь на поверхности "очень большого шарика", в гуще событий, и смотрите на этот процесс, как бы, изнутри. Соответственно, остывание Земли для вас будет выглядит совсем по-иному, чем остывание шарика. Вы на собственной шкуре будете ощущать, во всех подробностях, весь ход этого процесса. Во-первых, это вами будет восприниматься как глобальное изменение климата, сопровождающимися холодами, снегопадами, буранами, и др. "прелестями". И, во-вторых, этот процесс остывания будет продолжаться для вас очень долго: десятилетия, а то и столетия. Потому что, тут масштаб другой. Это маленький шарик может остыть в считанные минуты, а здесь все это растянется надолго. Как видим, несмотря на одинаковые по природе явления, остывание шарика и остывание Земли, вами воспринимается по-разному. По той простой причине, что они происходят на разных масштабах (относительно вас).

Подытоживая все это, можем сказать, следующее: что кажется большим, медленным, разреженным и слабым на одном масштабе, могут выглядит маленьким, быстрым, плотным и сильным в другом масштабе, и наоборот. Таким же образом, масштабируются и процессы. Одни и те же явления, и процессы, могут выглядит и восприниматься наблюдателем по разному на разных масштабах, в зависимости от масштабов самого наблюдателя.

Второе. Любой объект нашего мира состоит из заряженных частиц, «собран» из них. Каждая частица, кроме заряда (поверхностная энергия тела) имеет и массу (количество вещества в определенном объеме). Короче говоря, каждая частица вещества является одновременно и носителем заряда, и имеет массу. Их невозможно отделить. Большие тела, состоящие из таких же частиц, естественно тоже будут иметь и заряд, и массу. Только при «сборки» больших тел, общий заряд как бы постепенно идет на убыль, а масса возрастает (ядра – атомы – молекулы – планеты – звезды и т.д.). Парадокс? Вообще нет. Просто при «сборки» больших тел, сила зарядов тратиться на скрепление, и на взаимосвязи с друг другом, превращаясь, таким образом, во внутреннюю энергию связи новообразованного тела. Вдобавок еще, при увеличении размера объектов, заряд (поверхностная энергия тела) растет по R², т.е., по площади поверхности, а масса - по R³, т.е., по объему. Соответственно, удельный заряд объекта (q / m) постепенно идет на убыль.
А снаружи любого вновь образованного тела всегда остается некоторый остаток не скомпенсированных зарядов, которые будут являться источником электромагнитных полей, и через которые тело будет взаимодействовать с другими телами.
Таким образом, любое тело это единый объект, имеющий и заряд, и массу. "Чистых" зарядов без носителя, а также "чистой" массы без заряда в природе не бывает. Они неразрывно связаны между собой, и представляют лишь разные грани конкретного объекта. Поэтому нельзя отделить заряд от массы, и наоборот. Что может привести к различным путаницам. Например, яркий пример тому, тяготение Ньютона (механика) и закон Кулона (электростатика, электродинамика).

F = GMm/R², и F = KQq/R²
где, G-гравитационная постоянная, M и m - массы объектов, K - коэффициент пропорциональности в законе Кулона, Q и q - заряды объектов, R - расстояние между центрами объектов.

Эти формулы похожи не только внешне, но и, по сути, описывают одно и тоже, и одни те же объекты (или явление), но с разных сторон: электродинамика описывает только через заряд (q - поверхностная энергия), полностью "забывая" массу m (вещество), а тяготение Ньютона, наоборот, в упор "не видит" заряд, "видит" только массу. В обоих подходах делается вид, как будто в природе существуют "чистый" заряд, и "чистая" масса. И, в результате такого, искусственно-раздельного подхода, "чистые" массы в тяготении Ньютона начинают взаимодействовать бог знает через чего, и это представляется как нечто особое - гравитация. Тогда как на самом деле, не "чистые" массы взаимодействуют, а сгустки вещества (массы) взаимодействуют через их нескомпенсированные заряды (поверхностные энергии), а значит, и, по сути, тела взаимодействуют через электромагнитные силы.

После такой взаимосвязи, тела находятся (и двигаются) в общем для них электромагнитном поле. И тут наличие массы взаимодействующих тел, приводят к появлению вторичных механических эффектов. Массы тел здесь проявляют инертные свойства. т.е., они не мгновенно реагируют на воздействие друг друга, а с некоторым запаздыванием, с некоторой задержкой. Вот это и есть инертность (сопротивление изменению положения). По этой причине массы могут выступать мерой инертности: чем больше масса, тем больше инертность. Т.е., чем больше масса тела, тем медленнее ("с большим трудом", как увалень) реагирует оно на воздействие, и его момент начала реакции будет занимать больше времени. Поэтому после взаимодействия тел, из-за взаимной инертности, они сразу же "чувствуют", кто есть кто: кто из них "тяжеловес" (увалень), а кто не очень... Это, в свою очередь, приводит к появлению общего центра масс объектов, и определяет его местоположение. А с появлением центра масс, появляется и понятие тяжести (mg - ускорение в сторону центра масс, падение).

Тут надо сказать, что если взаимная инертность обусловлена взаимодействием объектов друг с другом, то сила тяжести (mg) порождается наличием их центра масс. Т.е., тяжесть (mg) каждого тела проявляется не в отношении друг другу взаимодействующих тел, а в отношении к их общему центру масс. Центр масс "определяет" насколько тяжелый тот или иной объект.
Хотя все эти механические эффекты происходят на фоне общих электромагнитных полей, которое их объединяет, являются заслугами масс, и поэтому они пропорциональны массам тел. Что и отражается в формулах тяготения Ньютона (F = GMm/R², F=mg).

Третье. Наверное, это самое главное. В природе существует своего рода некая фундаментальная закономерность, которую кратко можно сформулировать так:

в природе есть лишь один вид состояния, которому природа стремится всегда и во всем - равновесие (симметрия). Отклонение от этого положения приводит к асимметрии (неравновесие), что является источником энергии и движения и дает природным процессам определенную направленность в сторону установления равновесия.

Иными словами, в природе процессы никогда не пойдут в направлении самопроизвольного нарушения равновесного состояния. Самопроизвольно процессы идут только в сторону установления равновесия. Тепло самопроизвольно передается только от горячего к холодному, жидкость и газ движется только в сторону меньшего давления, свет от сферического источника излучается равномерно во все стороны и т.д.

Это - стержень всего подхода для изучения окружающего мира. При таком подходе становится более понятным:
а), сущность энергии - это самопроизвольно возникающая движущая сила, направленная в сторону установления равновесия;
б), это же порождает природных "сил" (они, по сути, являются лишь следствиями) - сильных и слабых ядерных, электромагнитных, и гравитационных;
в), это же объясняет необратимость процессов в природе со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Если попробовать классифицировать этих равновесий какие же они бывают в природе, то в основном все сводятся к механическому и зарядовому (+,-),(ядерные силы пока оставим в стороне). Все остальные виды (подвиды?) (давление, теплота, химический потенциал, электрический потенциал и др.) оказываются просто модификациями от этих двух. При нарушении вышеназванных равновесий, самопроизвольно возникает движущая сила, направленная в сторону равновесия. Природа старается ликвидировать неравновесие и "установить порядок". Это дает природным процессам определенную направленность - от неравновесности к равновесию. Это лежит в основе всех движений в природе. Само движение (кинетическая энергия) самопроизвольно всегда направлено в сторону уменьшения асимметрии (потенциальной энергии, неравновесности). И когда материя (вещество) достигнет равновесного состояния, то там уже не будет ни энергии, ни движения. Потенциальные и кинетические энергии превратятся в нуль. Но это в идеале.

В реальной природе происходит чуть-чуть иначе. Есть только стремление к такому состоянию, но скорее всего, это никогда не достигается. Поэтому, в дальнейшем, будем применять понятие относительного равновесия. Это когда, какая-либо система находится в относительном равновесии как внутри себя так и с окружающей ее средой. Такое положение является наиболее устойчивым, и любая система стремится к такому состоянию. Здесь все зависит от того, как и насколько быстро система реагирует на изменения внешней среды: время релаксации системы должно быть меньше, чем скорости внешних изменений. В противном случае, если система не сумеет вовремя релаксировать и найти точки оптимума с окружающей средой, то такая система просто перестает существовать (быть или не быть, вот в чем вопрос). По сути, это означает о выживаемости данной системы как обособленного объекта, в данных конкретных условиях. Внешняя среда, таким образом, проводит некий естественный отбор в более широком смысле этого слова, который охватывает буквально всю и вся. Поэтому, видимо, естественный отбор - один из фундаментальнейших закономерностей нашей природы, который не ограничивается только биологическими объектами, и похоже что, он охватывает всех без исключения обособленных систем: начиная от частичек микромира, и кончая, возможно, самой Вселенной.

В данный момент, мы везде наблюдаем гигантское разнообразие систем: планеты, звезды, галактики, и т.д. Знаем о существование таких же обособленных систем в микромире: элементарные частицы, атомы, молекулы. Наблюдаем повсюду движение всего и вся. Это все говорит, что наша Вселенная далека от внутреннего равновесия. Все эти движения направлены в сторону достижения равновесия в большом (если речь идет о крупных масштабах, планеты, звезды, галактики), и в малом (если речь идет о микромире). Иными словами, независимо от масштабов процессов все они направлены в сторону достижения равновесного состояния: внутри себя и с окружающей их средой. Это и порождает движение (и изменение) в природе. Источниками могут быть асимметричность электромагнитных полей, разная инертность тел при взаимодействиях, неравновесность различных термодинамических параметров: температуры, давления, концентрации веществ, и т.д.

Гравитация: миф или реальность. После такого, скажем так, понятийного характера выступления в дальнейшем разговор пойдет об одном из видов равновесий - механическом. Подход остаются прежним: от неравновесности к равновесию.

Центры масс и равновесие. С такими явлениями мы сталкиваемся на каждом шагу, и они сопровождают нас, в буквальном смысле слова, с самых первых шагов. Малые дети прежде чем делать первые шаги, сами не понимая, учатся в первую очередь стоять, сохранять равновесие. Потом - то же самое, при ходьбе. Постоянные тренировки не пропадают даром, и сохранение равновесия доводится до автоматизма. Потом человек об этом даже и не задумывается. Кажется все это так естественно и просто. Пока не залезет на забор, или же как циркач, не попытается пройтись по протянутой проволке. Тут то и дает о себе знать равновесие.

Равновесные точки любого тела нами определяется довольно легко, стоит только взять в руки и "взвесить". Можно определить точку равновесия спичечной коробки, шара, или кирпича. При некоторой тренировки, можно даже определить точек равновесия одной спички, монеты, или же, еще более мелких предметов. Если при таких опытах попытаемся уловить какие-то особенности точек равновесия, оказывается, что это не так-то просто. Разве что можно сказать: весьма подвижна, невидима, но нами хорошо чувствуется (обратите внимание, чувствуется, но невидима).

Рассмотрим такой пример. Например, у вас на руках некий металлический стержень. У него есть центр механического равновесия, которое можно легко определить. Если сейчас на один конец стержня прилепите небольшой магнит, то центр равновесия сместиться в другое место, ближе к магниту. Если прилепите магнит побольше (или, же добавите, к первому), то центр масс конструкции, вплотную приблизиться к магнитам. А если масса магнита окажется еще больше, то центр масс окажется внутри магнита. Т.е. получается, массивная сторона как бы "перетягивает" центр масс к себе. Это очень важный момент, и его нужно хорошенько запомнить Можно вместо магнитов взять какие-нибудь другие предметы, например, привязать чем-нибудь (веревкой) кусок дерева, или любые предметы разной массы. Результат будет тот же. То есть, природа центра механического равновесия не зависит от того, каким образом он образован. Зависит только от пространственного распределения масс. В этом примере стержень "создан" электромагнитными силами, но его центр равновесия как видим, не имеет электромагнитную природу, он чисто механический, и напрямую связан суммарной массой и пространственным распределением молекул, составляющих стержень. Добавление дополнительной массы к этой системы приведет к смещению точки равновесия. Каким образом добавляется масса, не имеет значения. Этот пример своего рода более простой и статический.

А вот другой пример, более сложный - динамический. При катании на велосипеде, приходится заново учиться сохранять равновесие, но уже вместе с велосипедом. Ибо вашей массе еще прибавилась масса велосипеда, и у вас с ним появился общий центр масс. После некоторой тренировки вы начинаете "чувствовать" велосипед, вернее, чувствуете общий центр масс. Но этого мало.
Если велосипед стоит на месте все "норовится" упасть. Если скорость слишком мала, то же самое. Почему? Это происходит от того, что незримая точка равновесия оказывается в неустойчивом положении по отношении к Земному тяготению, и он не может сохранять вертикальное положение. В данном случае, чем ниже точка равновесия, тем устойчивее система. Поэтому лежащий велосипед более устойчив, чем "стоящий". Но оказывается, бывают и иные устойчивые положения. Это зависит от скорости передвижения. Чтобы велосипед мог держаться в вертикальном положении, скорость у него должна быть выше некоторой критической величины. Только тогда, невзирая на, казалось бы, "нехорошего" (высокого) расположения точки равновесия, велосипед может сохранять динамическое равновесие и держаться "на колесах". Устойчивость в данном случае зависит от скорости поступательного движения: чем выше скорость, тем устойчивее велосипед. Иначе, неизбежно падение.

Еще более интересен пример поведения пружинного маятника. Если его растянуть и отпустить, то он будет колебаться возле точки равновесия. Амплитуда колебаний постепенно будут затухать и маятник, рано или поздно, остановится, вернувшись в равновесное положение.

Еще более близок к рассматриваемой теме следующий пример. Возьмем неглубокое блюдце с малой внутренней кривизной поверхности. По его внутреннему краю запустим небольшой шарик. Если нет начальной боковой скорости, то шарик будет себя вести точно так же как пружинный маятник. Поколебавшись, некоторое время по затухающей амплитуде через дно блюдца, вскоре он остановится, и застынет в центре. Это устойчивое, равновесное положение шарика в данных условиях. Если же вначале подтолкнув, шарику дадим некоторую начальную боковую скорость, то шарик будет некоторое время вращаться по кругу внутри блюдца. Постепенно его амплитуда будет затухать, и он по спирали будет приближаться к центру. Пока не скатиться на дно (центр) блюдца и не застынет. В обоих случаях, несмотря на различные начальные условия (в первом - нет начальной боковой скорости, во втором - есть), конечные состояния одинаковы - равновесное положение. Траектория шарика в первом случае будет линия (колебание по некоей линии через центр), а во втором - спираль. Во втором случае, время падения шарика на дно блюдца и остановка, будет зависит от скорости движения. Чем выше будет скорость движения по "орбите", тем дольше времени он будет "держаться" на "орбите". Если же по "орбите" скорость движения будет постоянной, то шарик никогда не упадет в центр, так и будет вращаться по окружности. Но такое, без подпитки энергией, никогда не происходит. Самопроизвольно происходит только затухание скорости движения, и постепенное скатывание шарика на центр блюдца.
Здесь, несмотря на казалось бы, далекие явления, просматривается аналогия с велосипедом. Чтобы не упал велосипед, у него скорость движения должна быть выше некоторой критической величины. С шариком, вращающимся по внутреннему краю блюдца, та же ситуация. Только при достаточной скорости движения по "орбите" он не упадет в центр блюдца.

Все это вышеприведенные примеры: и падающий велосипед, и пружинные маятники, и стержень со своей точкой равновесия, и блюдце с шариком, привычные нам вещи, и особого внимания не привлекают. А, зря... Все они ведь говорят, о наличие в природе некоей универсальной закономерности - стремление к равновесии. Если это так, то тогда, вполне уместно предположить, что такие явления происходят не только на наших масштабах, но и на... больших масштабах. В смысле, космических масштабов. Где участниками и фигурантами являются не кирпичи, велосипеды и шарики, а планеты, звезды, квазары, и все небесные тела. Одним словом, если все знакомые нам предметы и тела имеют нечто похожее на механическое равновесие, то почему бы, не может быть то же самое у масштабных тел, планет, звезд, галактик, квазаров? Они ведь там тоже, в большинстве случаев, находятся во взаимосвязанном состоянии и влияют друг на друга. Если это так, то у них тоже должен возникать общий центр масс, и они должны вести себя точно так же, как вещи нашего масштаба. Наш мир един, и навряд ли природа "придумала" для масштабных тел другие законы и другие закономерности, чем в малых масштабах. В это верится с трудом. Скорее всего, и явления, и закономерности едины, только мы это еще до конца не выявили. Тут есть над чем "поломать" голову...
Ну, а пока, посмотрим, что же там "наверху" происходит.

Но сперва, давайте, посмотрим еще один пример. Однажды один товарищ показал мне интересную вещь: скрепив две вилки зубцами, вставил туда еще и спичку и… "повесил" эту конструкцию на краешек стола. Самое интересное, спичка висела горизонтально едва зацепившись самым кончиком уголка стола, и вилки растопырившись, расположились горизонтально в воздухе и не думали падать. Их на этом кончике спички можно было "повесить" куда угодно: на кончик пальца, на краешек бутылки, на спинку стула, и т.д. Это происходит оттого, что общий центр масс (точка равновесия) вилок находится между ними, и в… "пустом" месте, где находится тот самый кончик спички. Тогда меня это очень забавляло. Вот, и не думал и не гадал, что мне это когда-нибудь пригодится.

Если сейчас обратить взоры на крупномасштабные небесные тела, планеты, звезды, и т.д., то там происходит почти, примерно, то же самое. Только там нет этой видимой спички, соединяющий центр равновесия и объектов. Но этот центр существует, просто он невидим. Первым условием возникновения такого центра является установление более-менее прочной связи между объектами. Это осуществляется с помощью электромагнитных сил, они скрепляют их в единую систему. И как только космические тела вступают в такое взаимосвязанное состояние, то у них сразу же возникает общий центр масс, центр механического равновесия.

Представим себе, что два небесных тела приблизились на расстояние взаимодействия электромагнитных сил. Если у них взаимные скорости ниже некоторой критической величины, то они попадут взаимосвязанное состояние. И сразу же у них возникнет общий центр масс (центр механического равновесия). Тогда они начнут падать на этот центр масс. Для взаимодействующих тел центр масс, то же самое, что и дно блюдца для шарика. Там находится минимум потенциальной энергии. Дальнейшее поведение этих тел и их траектории будут зависит от соотношения их масс. Тут может быть два сценария:

а), если один из них очень массивное, то центр масс он "перетянет" к себе (как при опыте со стержнем и с магнитами), и будет центром системы. Образуется система с массивным центральным телом и вращающейся вокруг него маленькой "точкой" (рис.1). Это происходит "согласно" законам механики.
Из механики хорошо известно, что ускорение тел обратно пропорционально их массам (m₁/m₂ = a₂/a₁). Поэтому тут большое тело почти не получит ускорения, а меньшее быстро будет набирать скорость и вращаться вокруг массивного, создавая иллюзию притяжения, как будто большое удерживает малого своим притяжением. А в самом деле, чуточку не так. Они оба вращаются вокруг центра масс (колебание возле точки механического равновесия). Вначале вследствие большой скорости движения (но меньшей, чтобы оторваться), траектория малого тела будет похожим на очень вытянутый эллипс, нечто похожее на растянутую пружину. Эллиптическая орбита - не совсем устойчивая орбита. Поэтому постепенно перигелий и афелий его орбиты будут сближаться (затухание колебаний пружины) и через некоторые время траектория станет похожей на окружность. Окружность является наиболее устойчивой орбитой и наиболее устойчивым состоянием системы.


б), если массы тел равны, или, отличаются не очень сильно, то не один из них не сможет "перетянуть" центр масс к себе, и центр масс будет располагаться вне этих тел, где-то между ними. Тогда они оба будут вращаться вокруг этого центра масс (рис.2). Как и в первом случае, вначале из-за довольно большой их кинетической энергии движения, орбиты будут похожими на сильно вытянутый эллипс (растянутая пружина). Со временем, постепенное затухание скорости их движения по орбите, приведет к "округлению" их орбиты. Дальнейшее падение скорости по орбите, неизбежно приведет к падению их в центр масс, и слиянию этих тел (падение шарика (или, шариков) по спирали на дно блюдца).

И в первом, и во втором случае, тел удерживает от падения на центр только скорость движения по орбите. Если бы скорость движения не менялась, они бы никогда не упали в центр масс. "Нашли" бы какой-нибудь стационарное положение, и кружили бы вечно. Ведь, по сути, центр равновесия никого не притягивает, он не есть сила. Он просто центр масс, и... все. Но, довольно много факторов влияющие на их скорость движения по орбите (среда, трение, соседи и т.д.). А главное, балом правят электромагнитные силы, и все зависит от них. Стоит только по их причине произойти какие-либо возмущения, то летит в тартарары относительное равновесие, и опять придется гоняться за новым равновесием.

Мм…да, скажут некоторые, какое еще падение, какое еще механическое равновесие? Там тела находятся в невесомости, и у них нет веса. Не торопитесь. Да, тела действительно находятся в свободном падении. Но… посмотрим, на жутко простую формулу: P = mg (или, F = mg). На земле у вас согласно этой формульке имеется определенный вес. Если вам сообщить некую скорость, скажем, 8 км/сек., вы выйдете на круговую орбиту, и будете кружиться вокруг Земли (выше, рис.1), и что-то петь себе под нос (надеюсь). Одним словом, находитесь свободном падении. Равен ли ваш вес/тяжесть нулю? Обратите внимание на правую часть формулы. Оттого, что вас забросили на орбиту, вы не похудели, толще тоже не стали. Значит, масса осталась прежней. Ускорение стало намного меньше, но тоже не равно нулю. Так, есть у вас вес/тяжесть или нет? Отсутствие опоры под вами (как на поверхности земли) сути не меняет, вес/тяжесть есть, но неявной, скрытой форме. Оттого и падение.

Небесные тела находятся точно в таком же положении. У них тоже есть масса, и тоже есть ускорение. И по этой причине они тоже падают в центр масс. Но боковая (орбитальная) скорость движения не дает им попасть в центр масс. Они постоянно "промахиваются", и таким образом, вращаются вокруг него. Чтобы сохранять такое динамическое равновесие (как шарик вращающийся "по склону" в блюдце), нужно "бежать и бежать". Если этого не делать, то неровен час можно с большим грохотом плюхнуться в центр масс.
Все зависит от скорости движения. Уменьшится скорость ниже некоторого значения, планета будет падать, если повысится, наоборот, отойдет дальше. А если же сообщить ей скорость выше некоей величины, то она вообще может оторваться от Солнечной системы и улететь восвояси. Но такое самопроизвольно никогда не происходит. Самопроизвольно происходит только дрейф в сторону центра масс и падение к центру масс, и переход к более равновесному положению.

Тут надо сказать, что мы, по видимому, явно недооцениваем роль центров масс небесных объектов. Они "для них означают" нечто большее, чем мы думаем. Об этом же говорят наблюдательные факты. Тщательный анализ небесных образований показывает, что от них, оказывается, зависит ответ на самый главный вопрос: быть или не быть.

Тут речь идет, ни много ни мало, о "выживаемости" системы. Так как, важнейшим условием стабильности системы является постоянство центра масс. Он не должен подвергаться сильным колебаниям. И если у системы нет постоянство центра масс, и он подвергается сильным "болтанкам", то такая система будет неустойчивой, и, скорее всего, ее "жизнь" будет короткой.
Наблюдаемые факты тоже подтверждают это. В природе более долговечны и "живучи" именно те системы, в которых соблюдается данное условие. Это условие выполняется, оказывается, в трех конфигурационных формах природных систем.

а), Когда, один из объектов является довольно массивным по сравнение с другими, и занимает центральное положение, являясь собой центром масс системы, а остальные хороводят вокруг него (выше, рис.1). Такую конфигурацию я бы назвал Ньютоновской, так как она, в основном, описывается Ньютоновской формулой всемирного тяготения. Да и сама формула выведена именно из таких случаев, и, для таких случаев. У такой конфигурации есть один малюсенький "недостаток": она многое завуалирует и взаимосвязь гравитации с центром масс не сразу бросается в глаза. Именно к такому типу относится и наша Солнечная система.

Масса Солнца более 700 раз превышает сумму масс всех планет солнечной системы. Поэтому оно без труда "перетягивает" центр масс к себе, и в результате чего, общий центр масс (точка механического равновесия) Солнечной системы находится внутри Солнца. Отсюда нам кажется, что планеты удерживаются тяготением Солнца и вращаются вокруг него. Тогда как планеты (и само Солнце тоже), как взаимосвязанные системы, стремятся к точке механического равновесия и вращаются вокруг этой виртуальной точки. Будь центр масс Солнечной системы не внутри Солнца, а в другом свободном месте то…, возможно, уже многое было бы по другому...

Попробуем провести мысленный эксперимент (не хотел бы, чтоб это случилось в реальности). Поместим-ка, некое тело сравнимой с массой Солнца, скажем, рядом с Юпитером. Тогда центр механического равновесия Солнечной системы сместилось и расположилось бы где-то посередине между "новичком" и Солнцем. Солнце перестало бы быть "хозяином в доме" и само приобрело бы некую орбиту, вращаясь как "рядовой" вокруг нового центра масс. Соответственно, планеты будут вращаться уже не вокруг Солнца, а вокруг новоявленного центра. Но, такое состояние навряд ли будет продолжаться долго, такое состояние, мне кажется, будет весьма неустойчивым. Особенно худо придется планетам (паны дерутся, у хлопцев чубы трещат). Либо, они делят "семейство", и образуется два "солнца" со своими планетами, соответственно, каждый со своим механическим центром равновесия, либо, кто-то займет центр и будет "хозяином". Этот мысленный эксперимент показывает, что дело не в Солнце, не Солнце притягивает планеты, а дело в центре механического равновесия Солнечной системы.

Хорошо, что в реальности, в нашей системе только одно такое крупное тело (Солнце), и оно занимает центральное положение. Это делает нашу систему стабильной и придает ей большой запас устойчивости. Дело в том, что, планеты, обращаясь вокруг Солнца, постоянно меняют свое местоположение, и поэтому каждый момент времени внутренняя конфигурация Солнечной системы меняется. Соответственно, меняются и пространственное распределение масс. Это приводит к тому, что центр масс постоянно смещается, дрейфует, и он совершает небольшие периодические колебания. Наибольшее, видимо, будет если все планеты выстроятся в одну линию на одной стороне Солнца. Такое явление бывает крайне редко, и известен под названием парад планет. Тогда, действительно, массы всех планет будет суммироваться, и они как один "повиснут" на длинном плече рычага, и сообща будут "давит" на рычаг, а на другом конце рычага будет Солнце. И даже в этом случае, масса Солнца настолько велика по сравнению суммарной массой всех планет (700:1), что центр равновесия Солнечной системы особо не сместиться, и большой "болтанки" центра масс не произойдет. Поэтому Солнечная система остается вполне стабильной.

б), Другой вариант реализуется, когда система состоит из двух тел и они вращаются вокруг общего центра масс (выше, рис.2).
К такому типу относятся, в основном, двойные звездные системы, они более устойчивы. Тройняшки, квартеты, пятикратные системы в природе встречаются очень редко. Это связано с постоянством центра масс, центром равновесия. Стоит прибавить к устойчивой двойной системе еще один объект, то система становится неустойчивой. Так как при вращении, вокруг общего центра масс, в каждый момент времени они меняют свои местоположения, устраивая, мягко говоря, сильную «болтанку» общего центра масс, что приводит систему в неустойчивое положение. В квартетах, пятикратных, шестикратных системах положение еще более ухудшается. Поэтому такие системы неустойчивы, и они быстро распадаются. В двойных системах такой «болтанки» центра масс не происходит, и как следствие, они более устойчивы.

в), Еще одна устойчивая природная конфигурация, это когда система состоит из множества симметрично расположенных объектов. Это характерно для групп, ансамблей, скоплений, галактик.

В звездных группах, ассоциациях, и скоплениях количество звезд может быть сотни, тысячи, миллионы. И все они, в большинстве случаев, симметрично располагаются вокруг центра масс. И как взаимосвязанные объекты, все они вращаются вокруг него.

Примерно то же самое, происходит на более больших масштабах. Наша Галактика состоит, примерно, из 10¹¹ звезд, где наше Солнце является только небольшой звездочкой на периферии. И все объекты, входящие в нашу Галактику (звезды, планеты, пыль, туманности), вращаются вокруг общего центра масс Галактики. Такое же происходит во все других галактиках.

На еще более больших масштабах происходит опять такое же. Наша Галактика сама входит в состав Местного скопления галактик, где количество галактик может быть сотни и тысячи. Они тоже вращаются вокруг центра масс скопления. Во всех других скоплениях наблюдаем точно такую же картину...

Вообщем, при такой, симметричной конфигурации, центр масс системы остается устойчивым, и не подвергается сильным колебаниям, что определяет долгоживучесть таких систем.

Одним словом, получается, центры масс играют очень важную роль в "жизни" природных систем, и без них никуда. Именно с ними связаны многие, наблюдаемые нами, дополнительные механические эффекты в системах (вращение, падение, тяжесть/гравитация, сгущение вещества, и т.д.).

Но, центры масс сами собой не возникают, это только следствие. Для того чтобы они проявились, нужна надежная взаимосвязь объектов. Как раз это осуществляется "руками" электромагнитных сил.

В этом убедится нетрудно. Об этом говорят наблюдательные факты. В Солнечной системе электромагнитное поле Солнца скрепляет всех тел единую систему, и только после этого возникает центр масс, и вращение тел вокруг него. В группах, ассоциациях, скоплениях звезд происходит точно так же. Они все двигаются в общем электромагнитном поле объединения. В Галактике, ее электромагнитное поле, накрывает все Галактику, и объединяет всех в одну гигантскую систему. Только потом идут механические эффекты: центр масс, вращение, падение, сгущение, и т.д. В скоплениях галактик происходит, примерно, такое же. Есть довольно слабенькое общее электромагнитное поле скопления, и все галактики движутся в нем.
Наличие электромагнитных полей во всех этих природных образованиях не вызывает сомнений. Они четко фиксируются нашими приборами. Нам, в общих чертах известны, где и сколько. Например, общее, усредненное магнитное поле галактик составляет, примерно, 10^-7 - 10^-9 Гс (гаусс), у Солнечной системы, примерно, 10^-3 - 10^-4 Гс. У самого Солнца магнитное поле порядка 50 Э (эрстед), у Земли, примерно, 0,5 Э. Кроме того, у Земли есть и электрическое поле с напряженностью порядка 100 - 130 в/м, на поверхности. И, т.д.

Вообщем, из наблюдательных фактов получается, что электромагнитные силы "хозяйничают" не только в микромире (микрочастицы, атомы, молекулы), но и в макромире они не совсем "гости"... Можно даже сказать, что они распространены везде и повсюду, где только можно, и охватывают всю Вселенную.
Естественно, и само собой разумеется, что они, и на Земле везде и кругом. Мы сами, по сути, живем на дне электромагнитного океана нашей планеты. Мы погружены в него, и это наша среда обитания. Падение различных объектов (предметов) на Землю, передвижения по поверхности планеты, и т.д., все это происходит в толще электромагнитного поля нашей планеты ("как в воде"). Поэтому не учитывать этих фактов, и просто отмахнуться от электромагнитных явлений невозможно. Они повсеместно.

Одним словом, по всем установленным фактам получается, что объединяющим и скрепляющим фактором различных объектов в единую систему (плането/звездные системы, галактики, скопления), являются электромагнитные силы. Только потом, после этого, в каждой обособленной системе, на различных масштабных уровнях возникает свой центр масс, свой центр механического равновесия, и вокруг которого вращаются все тела, составляющие систему.

Гравитационные силы. Часто эти факты мы объясняем (прежде всего самому себе) как результат "деятельности" неких гравитационных сил. Думаем, что именно гравитационные силы окучивают вещество, и, в конечном счете, приводят к образованию различных небесных объектов (планет, звезд, и их объединений). Хотя нигде, ни в одном из природных образований, мы не наблюдаем особых гравитационных сил. Нигде и никогда никоим образом они не проявляют себя. Никто до сих пор их не фиксировал и не "поймал". Зато там, во всех этих образованиях, без труда обнаруживаем наличие электромагнитных сил. Это наводит на кое-какие размышления...
Вдобавок, стоит вспомнить, как была получена формула всемирного тяготения Ньютона, на основе которой, в основном, делается далеко идущие выводы о наличие гравитационных сил. Формула тяготения была получена из наблюдений за движением небесных объектов (прежде всего за планетами Солнечной системы). И из наблюдений за явлениями происходящими на Земле: за падением камней, яблок, капель дождя, снега, и т.д., и различных предметов на землю. Т.е, по сути, из констатации неких реальных фактов. На этом месте есть одна тонкость. Там уже вовсю действуют некие "готовые силы", и под их действием тела уже вовсю двигаются. И... все. Природа самих сил (откуда они берутся), зачем тела двигаются, и куда они двигаются, остается за кадром.

Таким образом, формула всемирного тяготения была получена из наблюдений чисто эмпирическим путем, из кинематики, и по ней невозможно сказать, что скрывается за символом F (F = GMm/R²). Самостоятельные гравитационные силы, или же, электромагнитные силы, или, что-то другое. Однозначного ответа нет. Этот фактик тоже добавляет крупинку сомнения, и... не в пользу гравитационных сил.

Так, что же мы имеем в итоге? Одно мы можем сказать определенно: то, что мы называем гравитационными силами, это не "чисто" электромагнитное явление. Они больше связаны с массами тел, и имеют непосредственное отношение к ним. С другой стороны, хотя они связаны с массами тел, это не чисто механическое явление, так как массы (тела) могут взаимодействовать только через их поверхностные энергии, т,е., через те же самые... электромагнитные силы. Вдобавок, там еще есть некая третья составляющая: минимизация энергетического состояния. Т.е., эволюция и развитие небесных объектов происходит таким образом, что, в большинстве случаев, это сопровождается с выделением (излучением) энергии, и минимизацией энергетического состояния самой системы. В результате чего происходит сгущение и уплотнение вещества.
Таким образом, круг замыкается... И напрашивается единственно приемлимый, в данной ситуации, вывод: гравитационные силы - это... некое обобщенное понятие, неявно включающее в себя и электромагнитные и механические явления (связанные с массами тел), и явления энергообмена системы с окружающей средой. Мы здесь по недоразумению, смесь электромагнитных, механических и энергообменных явлений "в одном флаконе", выдаем за нечто самостоятельное. И называем это гравитационными силами.

А, если их "разобрать по частям", то... получается, что в действительности, самостоятельных гравитационных сил в природе ...не существует.
Выражение гравитационные силы - это, по сути, обобщение неких внешне проявляемых свойств и характеристик наблюдаемых объектов. В данном случае, это свойства притяжения/тяготения. Но это не значит, что именно только гравитационные силы и являются причиной притяжения/тяготения. Сами причины и механизмы притяжения/тяготения могут быть совершенны различными, и притом, что угодно (электрические, магнитные, градиенты давления, любовь (в конце концов), и т.д.). Поэтому говорит, что в природе есть некие самостоятельные гравитационные силы, примерно то же самое, если говорит, что самолет летает, потому, что у него есть летательные силы. (А у корабля есть плавательные, а у пылесоса - сосательные силы. Таких примеров можно привести сколько угодно).

Так вот, если бы мы, например, попытаемся найти у самолета некие особые летательные силы, то мы их, естественно, не найдем. Можем разобрать его до шурупчиков, но нигде мы у него не обнаружим особых летательных сил. Обнаружим железяки всякие, электронику, шланги, провода, емкости, керосин, и т.д. Летательные свойства (летательные силы) самолету дают "совместная работа" множество его элементов и блоков: моторы, крылья, винты, керосин (в конце концов). Без этих "элементов" самолет летать не будет, и, естественно, у него не будет никаких летательных сил. В данном случае, летательные свойства (летательные силы) - это внешне проявляемое общее свойство самолета. Так же обстоит дело с кораблями, и так же - с пылесосом.

Вот и выражение гравитационные силы того же порядка (как и летательные силы самолета), это собирательное понятие (вернее, наблюдаемое обобщенное свойство), а не особые какие-то конкретно существующие силы в природе. Именно по этой причине, мы нигде не наблюдаем самостоятельных гравитационных сил, и никогда не будем наблюдать. Потому что, их нет. Мы везде наблюдаем только ее составляющие (как у самолета) "блоки и элементы":

а), электромагнитное взаимодействие тел.
б), вторичные механические явления, связанные с массами тел (центр масс, вращение, тяжесть mg, падение).
в), выделение энергии.

Притом, вся эта энергия, опять-таки, выделяется в виде электромагнитных волн: гамма, рентген, УФ, свет, ИК, радио, и т.д. Которые вполне успешно регистрируются нашими инструментами. Здесь мы опять не обнаруживаем никаких особых гравитационных энергии. По очень простой причине. Потому что, их нет (что и следовало ожидать).

Таким образом, получается, что особых, самостоятельных и универсальных гравитационных сил в природе не существует. Это абстрактная, некая "обобщенная сила", изобретенная для объяснения (и описания) неких общих свойств наблюдаемых объектов (притяжение/тяготение). Но, как уже выше было сказано, самой причиной притяжения/тяготения объектов друг к другу может быть все что угодно: электрические и магнитные взаимодействия, разность давлений, любовь, и т.д.

Поэтому, те, кто ищет механизм гравитации, по моему мнению, допускают две ошибки:
во-первых, они считают, что в природе есть некие особые гравитационные силы, и ищут носителей, "кирпичиков" этой силы (гравитоны, гравитационные заряды, гравитационные волны, и т.д.). Это похоже на поиск особых летательных частичек самолетов, или, особых сосательных частичек пылесоса, которые дают объекту соответствующие свойства;
во-вторых, многие выделяют и берут только какой-либо один "компонент гравитационных сил", и сводят все это, к основному механизму гравитации. Например, кто-то берет на эту роль чисто электрические или магнитные явления, как будто они и есть механизм гравитации, другие берут просто разность давлений эфироподобной субстанции (а иногда, даже и воздуха), и сводят это к гравитации, третьи считают, что это чисто механическое явление, зависящей только от массы тел, и больше ничего, и т.д.
Нельзя сказать, что это все неверно. Наоборот, может оказаться, что в каждом из них есть доля истины, и каждый из них в чем-то прав. Это вовсе не исключено. Но, разве может быть такое, спросите, вы. Отвечаю: да, вполне может быть. И в этом нет ничего странного. Все дело в том, что гравитационные силы - это не конкретно какие-то существующие силы, а внешне проявляемый суммарный результат многих факторов, которые действуют скопом. И не один из ее "компонентов" в отдельном, выделенном виде не представляет собой природу гравитационных сил. Так как она просто объединенная и обобщенная "сборная сила", применяемая для того, чтобы как-то свести концы с концами наблюдаемых явлений.

Гравитация (эффект гравитации). Ну, хорошо, скажете вы. Допустим, что нет особых гравитационных сил, и, что это понятие подразумевает всего лишь некое внешне проявляемое обобщенное свойство тел (притяжение, сгущение), без детализации конкретного механизма.
Но что же тогда, в нашем конкретном случае, заставляет различных предметов падать на землю? А небесных тел вращаться вокруг Солнца?

Самое интересное здесь заключается в том, что в самом вопросе содержится и сам ответ. Это - падение. Вот он и есть ответ. Не особые гравитационные силы заставляют предметов падать на землю (их нет), а проявление тяжести (mg) заставляет падать их на землю. .А тяжесть просто так само собой не возникает... Для этого нужно сперва электромагнитные взаимодействия тел, проявление центра масс, и только потом идет падение (ускорение в сторону центра масс), только здесь возникает тяжесть/гравитация (mg). Как видим, тяжесть/гравитация, это только следствие, она - явление вторичное...

Исходя из вышеприведенных примеров и представлений, можем сделать следующий вывод:
Что мы называем гравитацией - это не самостоятельная сила, таких сил нет. Само взаимодействие между телами имеет электромагнитную природу. С их помощью образуются массы вещества, все привычные нам вещи образованы посредством электромагнитных сил. Именно они первоначально скрепляют и образуют единую систему, и только потом, наличие массы тел приводят к появлению вторичных механических эффектов. Массы тел при взаимодействиях проявляют инертность, а взаимная инертность, в свою очередь, порождает центр масс, центр механического равновесия системы. Центром масс создается эффект, как бы, "притягивания" всю и вся. А в действительности, это не так. Система просто стремиться к равновесию, и к минимизации своего энергетического состояния. Это сопровождается падением (ускорением, движением) вещества к центру масс, к центру равновесия. Возникает явление тяжести - F = mg. Вот это и есть эффект гравитации (mg).

Таким образом, собственно, гравитация (gravity - тяжесть) - только этот mg, и ничего больше. Тут нужно четко различать: гравитацию и гравитационные силы. Гравитация - это только mg (тяжесть, ускорение в сторону центра масс, падение). Это явление локальное, вторичное, и в каждой взаимосвязанной системе свое. Это больше механическое явление.
А гравитационные силы - это обобщенная абстрактная кинематическая сила, изобретенная, для того чтобы как-то описать наблюдаемых явлений, которые происходят в окружающем нас мире.

Видимо, отсутствие такого четкого разделения приводят к недоразумениям, и "безобидная и скромная" гравитация (тяжесть), в представлении многих, превращается в "особую, универсальную, и всемирную силу", ответственная за все что происходит вокруг нас. Здесь, в буквальном смысле слова, малюсенькая муха (гравитация, тяжесть) превращается в громадного слона (универсальные гравитационные силы). Все это, кроме "всемирной" путаницы, ничего не дает.

Одним словом, в конечном итоге, получается, что особых гравитационных сил нет, но явление гравитации/тяжести есть. Она тесно связана с центром масс, центром равновесия системы. Это, что ни на есть, реальность.

Гравитация в микромире. Если все это так в макромире, то как обстоят дела с гравитацией в микромире, там ведь тоже полным полно обособленных, взаимодействующих систем, и у которых, тоже есть масса?
Очень многое зависит от соотношения массы вещества и интенсивности взаимодействий. В микромире значение гравитации ничтожно. Это связано тем, что массы тел слишком малы и центры механического равновесия особой роли не играют. Это с одной стороны. С другой стороны, довольно сильны электромагнитные взаимодействия.
Но, потом, по мере, самоорганизации вещества (атомы, молекулы, макротела) электромагнитные силы, вследствие взаимной нейтрализации разноименных зарядов друг друга, все больше ослабевают. Они «затрачиваются» на скрепление частичек друг с другом, образуя, таким образом, более масштабную структуру, и превращаются в итоге, во внутреннюю энергию связи макроскопического тела. А «остаток этой силы» (нескомпенсированные заряды на поверхности тела) образуют вне тела особую зону (поле), через которое в дальнейшем происходит взаимодействие макротела с другими такими же телами. Соответственно, интенсивность взаимодействий между этими телами будет намного слабее, чем внутренние связи системы (межатомные, межмолекулярные, и т.д.).
Поэтому, вкратце можно сказать так: что, взаимодействие между элементарными зарядами намного сильнее, чем межатомные связи; межатомные связи сильнее, чем межмолекулярные; межмолекулярные - сильнее, чем взаимодействия между предметами нашего масштаба. Дальше можно продолжать в таком же духе, что внутренние взаимосвязи в Солнечной системе сильнее, чем - межзвездные. Внутригалактические межзвездные связи сильнее, чем связи между галактиками, и т.д. Если было бы иначе, то они (атомы, молекулы, Солнечная система, звездные группы, галактики, и т.д.) не смогли бы существовать как пространственно обособленные системы. Они бы просто распались. Одним словом, внутренние связи системы должны быть сильнее, чем внешние взаимодействия данного тела с другими. Если интенсивность внешних взаимодействий превысит внутренние, то система просто "растащиться" на части, и она просто перестанет существовать.

Таким образом, можно сказать, что, по мере образования все более сложных и массивных структур, электромагнитные взаимодействия между обособленными объектами постепенно ослабевают (микрочастицы - атомы - молекулы - планеты/звезды - галактик/квазары, и т.д.). А массы тел, наоборот, постепенно увеличиваются, они "растут" по R³.
Вследствие чего получается, что, при движении от микромира к макромиру постепенно соотношение масса / электромагнитные силы начинает склоняться в пользу массы. И как результат, роль и значение центров масс в системах все больше возрастают. В нашем масштабе уже стремление к механическому равновесию масс, перевешивает интенсивность взаимодействий электромагнитных сил.

Это можно рассмотреть на примере железного шарика. Допустим, что шарик лежит на деревянном столе. Между молекулами шарика и стола действуют межмолекулярные силы притяжения. Это, как бы, "электромагнитная часть" гравитации. Одновременно и стол, и шарик, как взаимодействующие объекты, а так же Земля, имеют общий центр масс, куда стремятся стол и шарик. Шарик вместе со столом "пытаются" падать в центр механического равновесия. Но твердая поверхность Земли (то есть, пол) не дает им падать, поэтому они давят на твердую поверхность определенным ускорением (то бишь, весом). Если сейчас подвести поближе к шарику, скажем, книгу или авторучку, то на первый взгляд кажется, что между ними нет никаких взаимодействий. Но взаимодействие есть: это чрезвычайно слабое межмолекулярное взаимодействие. Если здесь сравнить стремление к механическому равновесию шарика (падение к центру Земли) и электромагнитное (межмолекулярное) взаимодействие, то из-за большой массы шарика, тут стремление механическому равновесию перевешивает электромагнитное взаимодействие. Поэтому особой реакцию шарика мы не увидим.
Если же сейчас к нему приблизить магнит, то он "забыв" обо всем потянется к магниту. Здесь электромагнитное взаимодействие перевесил "механическую" ("тягу" к центру масс). Поэтому важна именно соотношение масса / интенсивность взаимодействий. Отсюда, в микромире превалирует силы электромагнитных взаимодействий, так как массы очень малы, а в крупных масштабах, где фигурируют большие массы, механическое равновесие становится определяющим. Об этом говорят, наблюдательные факты. Чем больше масса звезды, тем быстрее происходит схлопывание (падение в центр, коллапс) звезды. Чем больше масса галактики, тем быстрее произойдет падение вещества в центр масс и сжатие галактики, и т.д. Но это вовсе не значит, что гравитация может вовсю "своевольничать". Она как детище электромагнитных сил всегда остается под их контролем.

к  странице - 2