Искривление пространства и формирование Черных дыр

Закон всемирного тяготения, открытый И. Ньютоном (1687 г.), стимулировал развитие астрономических идей [1]. Вначале Митчелл (1783 г.), затем Лаплас (1796 г.) предсказали возможность существования звезд с таким сильным гравитационным полем, которое задерживает световые фотоны, и поэтому такие звезды становятся невидимыми [1]. Впоследствии их назвали Черными дырами [1].

В 1916 г. немецкий астроном и физик Карл Шварцшильд предложил формулу для расчета гравитационного радиуса Черной дыры, которая следует из законов Классической механики. С тех пор эта формула и используется в астрономических расчетах, а гравитационный радиус называется Шварцшильдовским радиусом.

, (317)

где - гравитационная постоянная; - масса звезды; - скорость света.

Известно, что по мере уменьшения длины волны фотона (от инфракрасного до гамма диапазона) его энергия увеличивается примерно на 15 порядков (табл. 3). В такой же последовательности растет и возможность фотона преодолевать силу гравитации, но формула (317) не учитывает этот факт. Поэтому у нас есть основания полагать, что при её выводе была допущена ошибка. В чем её суть?

Формула (317) была получена следующим образом. За основу было взято математическое соотношение закона всемирного тяготения [1]

, (318)

здесь: - сила гравитации; - масса фотона; - расстояние между центрами масс тел, формирующих гравитацию.

Чтобы найти гравитационный радиус звезды, при котором её гравитационное поле задерживает свет, надо найти равенство между силой гравитации и силой , движущей фотон. Однако, сделать это при полном отсутствии информации об электромагнитной структуре фотона не так просто. Поэтому за основу была взята идея равенства между энергией фотона и потенциальной энергией гравитационного поля . Если предположить, что сила гравитации совершает работу на расстоянии, равном гравитационному радиусу , то эта работа будет равна [1]

. (319)

Связь между энергией фотона , длиной его волны , частотой колебаний и скоростью определяется зависимостями [1]:

(320)

где: Дж с - постоянная Планка; .

Далее предполагалось, что фотон будет двигаться в гравитационном поле звезды со скоростью и поэтому его кинетическая энергия должна определяться соотношением При имеем

(321)

Из описанного следует, что гравитационное поле звезды будет задерживать фотон при равенстве между её потенциальной энергией (319) и кинетической энергией фотона (320), то есть

(322)

Отсюда получаем формулу для расчета гравитационного радиуса, предложенную К. Шварцшильдом

(323)

Мы уже показали, что скорость центра масс фотона изменяется в интервале длины его волны таким образом, что её средняя величина остаётся постоянной и равной скорости света. Это дает нам основание определить в первом приближении силу , движущую фотон, путем деления его энергии на длину волны [1].

(324)

Приравнивая силу гравитации (318) и силу, движущую фотон (324) , имеем

(325)

Отсюда имеем

. (326)

Из изложенного следует, что для определения гравитационного радиуса Черной дыры необходимо использовать равенство между гравитационной силой и силой, движущей фотон, но не равенство энергий. Силу (324), движущую фотон, можно записать так

, (327)

где - коэффициент, величина которого зависит от используемого при расчете ускорения центра масс фотона.

Для максимального полного ускорения фотона , для максимального касательного ускорения , а для максимального значения проекции полного ускорения на ось , совпадающей с направлением движения центра масс фотона, . В прежних наших публикациях [1] мы приняли , что соответствует максимальному полному ускорению точки условной окружности радиуса . Так как величина указанного коэффициента незначительно влияет на величину ускорения центра масс фотона, то для рассматриваемого нами случая примем .

При равенстве между силой (327) , движущей фотон, и силой гравитации (318) гравитационного поля и учете соотношения (326), гравитационный радиус определится по формуле

. (328)

Тогда сила , движущая световой фотон с длиной волны м со скоростью м/c, будет равна

(329)

Учитывая, что масса Солнца кг, радиус Солнца м, , постоянная гравитации и обозначая массу фотона через , определим силу гравитации Солнца, действующую на пролетающий мимо фотон, по формуле [1]

(330)

Тангенс угла отклонения фотона от прямолинейного движения при его пролете вблизи Солнца будет равен (рис. 107).

Известно, неудержимое стремление Артура Эддингтона – руководителя астрофизической экспедиции по наблюдению солнечного затмения (1919г) доказать достоверность эйнштейновской теории об искривлении пространства. Если бы Эддингтон владел, излагаемой нами элементарной информацией, то он, конечно, не поехал бы в Африку, где затмение Солнца было максимально. Ему достаточно было бы рассчитать ожидаемый результат измерений по формуле (331) и убедиться в отсутствии возможности доказать достоверность эйнштейновской теории и убедиться в её полной физической ошибочности. Сделаем это за него

Если фотон с длиной волны пролетает вблизи Солнца по прямой, которая параллельна линии, соединяющей центры масс Солнца и Земли, то величина его отклонения от прямолинейного движения в окрестностях Земли будет равна [1]

(331)

где м - расстояние от Земли до Солнца.

Рис. 107. Схема к анализу искривления траектории фотона гравитационным полем

Солнца: 1-Солнце; 2- Земля; 3- звезда

Наука пока не располагает приборами, способными зафиксировать величину м (рис. 107). Даже если бы удалось измерить её, то она доказала бы искривление траектории фотона, летящего от звезды, гравитационным полем Солнца, но не искривление пространства.

Гравитационный радиус Солнца, при котором оно превращается в Черную дыру, сейчас определяется по формуле (317), не учитывающей длину волны фотона [1]

(332)

Определим гравитационные радиусы Солнца для инфракрасного, светового и гамма фотонов со следующими длинами волн соответственно: , и по формуле (328).

(333)

(334)

(335)

В обычном состоянии плотность вещества Солнца равна 1,4 кг/ [1]. После сжатияплотность вещества Солнца будет зависеть от гравитационного радиуса, определяемого по формулам (332), (333), (334) и (335) соответственно

(336)

(337)

(338)

(339)

Напомним, что плотность ядер атомов оценивается величиной [1].

Теперь видно, что если Солнце сожмется до гравитационного радиуса (333), то его поле гравитации будет задерживать только излучение далекой инфракрасной области спектра. Фотоны с меньшей длиной волны оно будет пропускать свободно. Чтобы задерживались фотоны всех частот, гравитационный радиус Солнца должен быть равен (335), что вряд ли возможно, так как в этом случае плотность вещества Солнца (339) должна быть на 37 порядков больше плотности ядер атомов [1].

Таким образом, ошибка в определении гравитационного радиуса Солнца, как Черной дыры по формуле (317), не учитывающей длину волны электромагнитного излучения, составляет одиннадцать порядков (335), но астрономы до сих пор не знают этого [1].

Если в Природе есть объекты с такой сильной гравитацией, которая задерживает фотоны всех частот, то они не могут быть все черными. Их цвета должны меняться в полном соответствии с изменением цветов фотонов, которые эти объекты не могут задержать. Первыми будут задерживаться фотоны инфракрасной области спектра, затем, по мере уменьшения гравитационного радиуса, фотоны светового, ультрафиолетового, рентгеновского и гамма диапазонов. Дыра становится черной только при гравитационном радиусе, соответствующем гамма фотону с минимальной длиной волны.

Астрофизики зафиксировали, что орбитальный период объекта Лебедь Х-1 совпадает с периодом рентгеновского затмения от этого объекта. Это интересный результат, но он имеет и другие варианты интерпретации. Например, излучение рентгеновских фотонов лишь одной стороной этого объекта. В этом случае указанные периоды тоже будут совпадать.