Известно, что наши представления о глобальной картине внешнего мира на прямую зависят от наличия всевозможной информации, которая исходит от присутствующих в мироздании материальных объектов. На бытовом уровне человек воспринимает информацию об окружающем мире при помощи органов чувств, с последующей её смысловой обработкой. С развитием науки люди научились применять различные вспомогательные инструменты, которые существенно расширяют и увеличивают наши способности получать и обрабатывать потоки информации, приходящей из окружающего мира.
Подавляющее большинство доступной для регистрации информации, человек получает в диапазоне электромагнитных взаимодействий. Этот диапазон получения информации достаточно универсальный, в нём способно функционировать не мало разнообразных исследовательских инструментов, начиная от физиологической зрительной системы, до мощных астрофизических радиотелескопов. Фактически глобальная картина внешнего мира, которую предлагает современная наука, по преимуществу составлена и адаптирована к электромагнитному каналу информационного обмена.
Не случайно свою основополагающую работу, посвящённую кинематике относительного движения, Эйнштейн озаглавил словами: «К электродинамике движущихся тел». Этим названием учёный прямо обозначил, что его представления об относительном движении связаны с наблюдателем, который регистрирует информацию об окружающем мире в диапазоне электромагнитных взаимодействий. Таким образом справедливо утверждать, что Эйнштейн разработал теоретическую концепцию относительного движения для глобальной картины внешнего мира, в которой реализуется информационный обмен электромагнитного происхождения.
Между тем, не сложно представить, в каком разрешении могла бы выглядеть картина окружающего мира для людей, лишённых органов зрения и вообще закрытых для восприятия электромагнитного информационного диапазона. Ничего фантастического, на свете живёт немало слепых людей. Мы только усугубим ситуацию и сделаем предположение, что все люди на Земле были всегда слепыми. Скорее всего они рисовали бы для себя картину внешнего мира, по преимуществу, на базе акустического информационного восприятия. При этом, они могли бы использовать вспомогательные технические средства, расширяющие эффективность применения звукового диапазона для информационного обмена. И даже в этих гипотетических условиях Альберт Эйнштейн смог бы создать свою теорию относительности, разумеется, адаптированную к звуковому каналу обмена информацией. С той лишь разницей, что знаменитые мысленные эксперименты с наблюдателем, регистрирующим относительное движение, должны были бы строится из расчёта распространения скорости звука, вместо скорости распространения света, как это сделано в действующей теории относительности.
Мы прекраснодушно надеемся, что Вселенная сконструирована под наши познавательные возможности, которые полностью охватывают все принципиально допустимые каналы информационного обмена. Однако это всего лишь наивные мечты и благие пожелания. Вполне может оказаться, что в действительности мироздание существует и развивается гораздо сложней и разнообразней, а мы используем только небольшой сегмент существующих в природе каналов информационного обмена. Не исключено, что более зрелые цивилизации регистрируют для себя совершенно иную картину окружающего мира, поскольку получают и обрабатывают информацию на иных каналах взаимной связи. Тогда все наши усилия наладить электромагнитный информационный обмен с внеземными культурами, напоминают человека, стучащего в дверь за которой никто не проживает.
С большой вероятностью можно предполагать, что более продвинутые цивилизации осуществляют информационный обмен в диапазоне гравитационных взаимодействий. Всемирное тяготение представляет собой самое таинственное и самое могучее физическое взаимодействие, которое нами абсолютно не освоено. Мы даже приблизительно не представляем какого содержания картина внешнего мира может развернуться перед учёными, если однажды откроются перспективы свободно регистрировать и управлять гравитационными волнами. Это будет не просто научно-техническая революция, на самом деле для человеческого сообщества может возникнуть новая Вселенная.
В последнее время нами предпринимается немало усилий по созданию всевозможных детекторных устройств, способных регистрировать гравитационные волны. Иногда даже появляются смелые сообщения об успешных положительных результатах. При этом настораживает некоторая странность. Как правило все положительные результаты привязаны к очень далёким экзотическим материальным объектам, например, двойным чёрным дырам, от которых, по предположению, исходят гравитационные волны. Между тем у нас буквально под носом находится источник очень мощного гравитационного излучения, которое даже вызывает океанские приливы. Так вот, зарегистрировать гравитационные волны, исходящие от массы Луны, нам до сей поры не удаётся. Однако от плохо изученных, во многом гипотетических объектов, удалённых от Земли на миллиарды световых лет, удаётся регистрировать гравитационные приветствия с превеликой радостью. Чего стоит одно только сообщение, что детектор гравитационных волн уловил сигнал, появившийся при зарождении Вселенной. Всё вместе наводит на мысль, что результаты экспериментов в действительности только обслуживают предвзятые идеи. Подобных примеров в истории развития науки предостаточно.
Как правило, современное детекторное устройство для регистрации гравитационных волн представляет из себя сложное, размером в несколько километров, подземное сооружение. Схематически оно состоит из набора зеркал, которые расположены в специальных туннелях. Считается, что когда гравитационная волна проходит через туннели, она приводит к искривлению пространства-времени и изменяет расстояние между зеркалами, что в свою очередь фиксируется с помощью лазерного сигнала и интерферометра.
Существует небольшая скрытая ирония в том, что все эти громоздкие технические конструкции подозрительно симметрично напоминают устройство, с помощью которого знаменитые исследователи Майкельсон-Морли пытались обнаружить следы эфирного ветра. Чем это закончилось хорошо всем известно. Тогда исследователи, осуществлявшие дерзкий эксперимент, не учитывали фундаментальный принцип инвариантности скорости света, при переходе от одной координатной системы к другой.
Между прочим согласно ещё одного эвристического, так называемого, «принципа эквивалентности», который Эйнштейн использовал при построении общей теории относительности, ускорение невозможно отличить от наличия гравитационного поля. Таким образом при возникновении новых гравитационных волн, мы просто переходим в иную ускоренную координатную систему. Из чего с неизбежностью следует, что никакими физическими экспериментами зарегистрировать изменение расстояний между зеркалами детектора, при наличии новых гравитационных волн, не существует принципиальной возможности. В противном случае, нам придётся отказаться от основополагающего эйнштейновского принципа общей ковариантности. Согласно которого все физические законы и вытекающие из них математические следствия, не меняются при переходе от одной ускоренной координатной системы к другой. Разумеется, существуют всевозможные оговорки на предмет особенностей лазерного светового потока, но это всего лишь оговорки, которые не в состоянии отменить фундаментальные законы природы. Рано или поздно нам обязательно придётся согласиться с природой.
Кроме прочего, для глубокого погружения в мир гравитационных взаимодействий, необходимо хорошо понимать, что в этот мир невозможно забраться с чёрного хода. Разница между гравитационной и электромагнитной картиной внешнего мира примерно такая же, как представления о внешнем мире между тотально глухим и тотально слепым человеком. В первую очередь нам необходимо заручиться интеллектуальной готовностью рисовать для себя и осмысливать принципиально обновлённую картину внешнего мира. Именно потому, что эта картина будет основана не на базе электромагнитной информации, а на базе информации гравитационного происхождения. Не исключено, что для этого потребуется переосмыслить и обновить весь наш понятийный арсенал, применительно к основополагающим категориям мироздания. Имеются ввиду – «вещество», «пространство» и «время».
Этот рубежный переход из электромагнитной картины мироздания в гравитационную, оказался роковым и для самого Альберта Эйнштейна. Выше мы уже отмечали, что его специальная теории относительности, описывающая равномерное и прямолинейное перемещение пробных тел, полностью адаптирована к электромагнитному информационному диапазону. Даже математические уравнения специальной теории в основе своей заимствованы из электродинамики Максвелла.
Когда Эйнштейн приступил к созданию общей теории относительности, способной описывать гравитационные взаимодействия, ему казалось, что для этого просто достаточно модернизировать его представления об электродинамике движущихся тел, которые реализованы в специальной теории относительности. Учёный был убеждён, что такой модернизации окажется вполне достаточно для описания электродинамики движущихся тел с различными ускорениями или по криволинейным траекториям. Как известно он объявил четырёхмерное пространство-время искривлённым и ввёл в уравнения теории относительности особый метрический тензор.
Нельзя не отдавать должное гениальности и мужеству учёного, который, в конечном счёте, сумел возвести стройное здание своей общей теории относительности. Но при этом Эйнштейн загнал себя в тупик. Не случайно его общая теория относительности так и не получила дальнейшего поступательного развития. Потому что, в принципе невозможно, опираясь на электромагнитный информационный канал, адекватно описывать гравитационные взаимодействия. Всё сказанное ни в коем случае не умаляет заслуг Альберта Эйнштейна, однако нам следует продвигаться вперёд. Поэтому, говорить много о чём, обязательно придётся.
Должен сказать, что в 2022 году вышла в Санкт-Петербурге моя книга «Что такое движение». В этой книге я попытался раскрыть тайну всемирного тяготения, опираясь на информационный канал гравитационного происхождения. Понятно, что для этого мне пришлось радикальным образом изменить привычную, адекватную для электромагнитного информационного диапазона, картину внешнего мира. В данной статье нет необходимости подробно останавливаться на самой книге, поскольку статья посвящается именно гравитационным волнам. Желающие всегда могут скачать книгу на моём персональном сайте www.boris-dmitriev.com.
Теперь перейдём к самому главному. Существование гравитационных волн было предсказано обшей теорией относительности и само по себе это предсказание не вызывает никаких сомнений. Но остаётся открытым чрезвычайно важный вопрос – в каком натуральном оформлении, какого физического свойства должны быть эти самые гравитационные волны? В ответах на эти отнюдь не тривиальные вопросы могут возникать серьёзные расхождения.
Мы хорошо понимаем, что эйнштейновская теория всемирного тяготения создавалась на базе электромагнитного информационного канала. Вполне естественно, что в научном мировоззрении автора теории относительности, возникала аналогия между гравитационными и электромагнитными волнами. Не только математический аппарат теории относительности, заимствованный из электродинамики Максвелла, но и возведённая в ранг постулата скорость распространения света в вакууме, всё указывало на глубокое физическое единство между электромагнитными и гравитационными волнами. Однако при внимательном рассмотрении, можно обнаружить и существенные различия.
Всем хорошо известно, что топология электромагнитного поля прочно связана с источником своего происхождения. Например, если в электродвигателе вращается электромагнитный якорь, вместе с ним вращается и электромагнитное поле. Но опыты с маятником Фуко свидетельствуют об обратном. Наукой давно установлено, что масса Земли вращается вокруг своей оси, однако это вращение не сказывается на траектории маятника Фуко. Стало быть гравитационное поле Земли не вращается вместе с массой планеты. Одного только этого факта достаточно, чтобы задуматься над правомерностью выстраивания параллелей между электромагнитными и гравитационными полями.
Есть ещё одно экзистенциальное различие между электромагнитными и гравитационными волнами. Нам доподлинно известно, что электромагнитные волны подвержены искривлению в пространственных измерениях, поскольку они являются поперечными и вызывают дифракцию. Гравитационные волны не имеют искривления в пространственных измерениях. Волны всемирного тяготения задают топологию гравитационного поля через искривление во временном измерении. Таким образом сама геометрическая структура этих двух видов физических волн, свидетельствует о глубоком принципиальном различии их происхождения.
Для гравитационных волн более всего соответствует физическое состояние и геометрическая структура так называемых «стоячих волн». Мы понимаем, что стоячие волны возникают при интерференции когерентных волн, возмущающихся по взаимно противоположным направлениям. По ходу искривления трёхмерного пространства в четвёртое временное измерение, так же происходит интерференция когерентных волн, но уже с возмущением по взаимно противоположным направлениям, которое происходит в прошедшее и будущее время. Вот это наложение двух пространственных возмущений в прошедшее и будущее время, приводит к возникновению стоячих гравитационных волн.
Убедительным аргументом, в пользу того, что гравитационные волны относятся к разряду стоячих волн указывает вот какое обстоятельство. Бегущая электромагнитная волна может двигаться вправо и влево, при этом переносить от точки к точке энергию, благодаря чему и работает электродвигатель. У стоячей гравитационной волны нет распространения в пространственном направлении, ибо это волновое возмущение характеризуется колебательным состоянием пространственной среды во временном измерении и здесь не бывает никакого переноса энергии от точки к точке пространства. Именно поэтому маятник Фуко отказывается реагировать на вращение массы Земли.
Возникает законный вопрос, а каким образом можно объективно зарегистрировать наличие стоячих гравитационных волн? Ответ на этот вопрос пролегает в двух плоскостях.
Во-первых, невозможно зарегистрировать стоячие гравитационные волны с помощью стационарных инструментов, которые находятся в состоянии покоя, положим, как установленные в туннелях системы зеркал. Если на месте стоит контрольный прибор и стоят на месте ждущие обнаружения волны, едва ли можно получить положительный результат. Скорее всего для регистрации гравитационных волн придётся прибегнуть к бесценной практике Галилео Галилея. Конечно не следует забираться на Пизанскую башню и швырять с неё кирпичи. Но вот подымать высоко над Землёй гравитационный детектор и отпускать его в свободное падение обязательно придётся.
Во-вторых, надо быть готовыми к тому, что показания для регистрации гравитационных волн, придётся снимать только с помощью специально приспособленных хронометров. Череда таких, специфического изготовления хронометров, должна располагаться в полости свободно падающего детектора и фиксировать наличие гравитационных волн.
Можно продолжать разговор, но, как говорится, это уже совсем другая история.
16. 04. 24 год. Дмитриев Борис.
