150067 (Анализ природы и свойств гравитационных волн методом электромеханической аналогии)

Тогурская средняя общеобразовательная школа

РЕФЕРАТ

Анализ природы и свойств гравитационных волн методом электромеханической аналогии

Выполнили:

Бердников Евгений

Кривобок Евгений

Руководитель:

Скворцов А.П.

Тогур 2006

Оглавление

Введение

1. Анализ природы и свойств гравитационных волн методом электромеханической аналогии

2. Теоретическое обоснование некоторых экспериментов Н.А. Козырева, профессора Пулковской обсерватории

Заключение

Литература

Введение

Как известно, одним из замечательных выводов ОТО (общей теории относительности) является существование гравитационных волн (гравитационного излучения). В «Физическом энциклопедическом словаре» читаем: «Существование гравитационных волн следует из общей теории относительности Эйнштейна. Экспериментально гравитационные волны не обнаружены из-за их крайне слабого взаимодействия с веществом.

Эффект излучения гравитационных волн очень слаб в земных лабораторных условиях, однако в некоторых катастрофических астрономических явлениях, например при вспышке сверхновой звезды, столкновении пульсаров, энергия, уносимая гравитационными волнами, может составлять сотые доли от полной энергии звёзд, то есть весьма существенна. Во многих лабораториях мира создаются специальные антенны для обнаружения всплесков гравитационных волн от таких источников». Но пока всё безрезультатно, обнаружение же гравитационных волн от внеземных источников, в свою очередь, будет означать открытие нового канала астрономической информации.

Однако возникает существенный вопрос: если гравитационные волны существуют, то это поперечные или продольные волны?

Ныне некоторые исследователи полагают, что гравитационные волны должны быть продольными, так как всё пространство уже занято поперечными электромагнитными волнами, и места в нём для новых поперечных волн уже нет. Другие же считают, что и гравитационная волна должна быть поперечной. Это, кстати, следует из ОТО. В «Физическом энциклопедическом словаре» читаем: «Гравитационное излучение, свободное (не связанное с источниками) гравитационное поле, которое (подобно электромагнитному излучению) в виде волн распространяется в пространстве со скоростью света. Гравитационное излучение возникает при неравномерном движении масс (тел)».

Но если это так, то есть гравитационные волны – поперечные волны, которые распространяются в пространстве со скоростью света подобно электромагнитным волнам, то гравитационная волна должна быть двухкомпонентной (подобно электромагнитной волне, которая состоит из электрического и магнитного полей). Если в гравитационной волне один компонент гравитационное поле, то что же собой представляет другой? Официальная наука на этот вопрос не даёт ответа (по крайней мере, ответ на поставленный вопрос мы нигде не встречали)!

Поэтому в нашей работе мы сделали попытку ответить на этот вопрос, применив электромеханическую аналогию, широко используемую в физике, так как считаем что законы, описывающие поведение гравитационных волн, должны быть подобны (аналогичны) законам, описывающим электромагнитные волны.

1. Анализ природы и свойств гравитационных волн методом электромеханической аналогии

Основная наша задача - определить второй компонент в гравитационной волне.

В курсе физики 11 класса рассматривается аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями, то есть электромеханическая аналогия:

Инерция в механике => Явление самоиндукции

Координата X => Заряд q.

Скорость => Сила тока I.

Масса m => Индуктивность L и.т.д.

Прежде чем вплотную приступить к анализу гравитационных волн с помощью электромеханической аналогии, попробуем выяснить, от чего зависит масса m тела, являющаяся источником гравитационного поля и гравитационных волн.

а) Хорошо известно, что масса тел, изготовленных из одного и того же вещества, зависит от их объёмов V, причём m~V. Действительно, из формулы массы тела m=ρV следует, что при ρ=const(плотность), m~V.

б) Если проанализировать результаты специальной теории относительности (СТО), то можно показать, что масса m тела зависит и от течения (хода) времени t, а точнее m~t, где t - интервал времени между какими-либо двумя событиями, измеренный в той системе отсчёта, где измеряется масса m тела. Это может быть обычной единицей времени, например, секунда, отмеряемая часами.

Итак, из СТО известно, что

1) -

релятивистская масса (зависимость массы тела от его скорости ), где:

m₀- масса покоя тела

- скорость движущегося тела

C- скорость света в вакууме

2) -

релятивистское замедление времени (в системе отсчёта (С.О), связанной с движущимся со скоростью телом), где

t- длительность явления по движущимся со скоростью часам, то есть движущимся со скоростью тела.

t₀- длительность того же явления по неподвижным часам (t>t₀).

Поделив 1) на 2) имеем:

3) – зависимость массы m тела от времени t, так как отношение в любой системе отсчёта, то m~t, что и требовалось доказать.

Уравнение 3) можно объяснить (понимать) так: если по каким либо причинам в пространстве изменяется течение (ход) времени, то меняется и масса m тела.

Итак:

1. m~V при ρ=const

2. m~t

Для выяснения физической природы второго компонента гравитационных волн (Х-поля) воспользуемся электромеханической аналогией, сравнивая между собой аналогичные свойства материального мира.

Электромеханическая аналогия

Итак, сравним формулы 4) и 5). Чем они отличаются по форме? Какие допущения мы позволим себе?

4) 5)

1. Формула 5) отличается от формулы 4) дополнительным множителем t (промежуток времени), так как из СТО Эйнштейна следует что m~t;

2. Концентрациями: в формуле 6) - концентрация витков в соленоиде; в формуле 7) - концентрация атомов или молекул. В последней мы линейные размеры (ℓ) заменили объёмными размерами (V).

Эти отличия и допущения мы учтём при дальнейших рассуждениях.