Описание эксперимента

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВО ЛОЖНОСТИ

ПРИНЦИПА ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ ИНЕРТНОЙ И ГРАВИТАЦИОННОЙ МАСС

 

 

&

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОШИБКА П.Н. ЛЕБЕДЕВА – ПРИЧИНА ЛОЖНОГО ВЫВОДА О СУЩЕСТВОВАНИИ ДАВЛЕНИЯ СВЕТА

 

 

ã2006, В.Е. Костюшко

Г. Москва, Россия

Е- mail: vekos42@mail.ru

 

 

  В этой работе описываются эксперименты, которые на одном и том же приборе и к тому же одновременно позволяют наблюдать явление зависимости отношения инертной и гравитационной массы от температуры тела, а так же продемонстрировать причину ошибочных выводов П.Н.Лебедева, по поводу якобы открытого им давления света.

 

Введение

Принцип эквивалентности масс является одним из основополагающих положений современной науки. Проверкой его справедливости занимались Галилей, Ньютон, Этвеш, Дикки и многие, многие другие. На этом принципе построено множество теорий, которые до сих пор считаются вполне удовлетворительными, и, которые как бы расширяют и углубляют наши представления относительно устройства и свойств материального мира.

Однако до сих пор не существует объяснения причины равенства или строгой пропорциональности между инертной и гравитационной массой. Утверждение о равенстве масс носит название принципа, который фактически является эвристическим положением или просто физической догмой.

 

В настоящее время нет какого-либо вразумительного объяснения, а значит и понимания физической природы данного свойства, а отсутствие этой важной составляющей, сводит к минимуму возможность проведения грамотного экспериментального исследования этого фундаментального соотношения. Не владея информацией о физической сущности взаимоотношений двух видов масс, можно до бесконечности наблюдать поведение самых экзотических вариантов крутильных маятников со множеством штанг и с образцами из разных материалов, и, при этом, так ничего не увидеть и ничего не понять.

 

Разобраться в тонкостях механизма взаимосвязи между инертной и гравитационной массой можно только после того, когда будет известна хоть какая то реальная качественная информация, как о природе гравитационного поля, так и природе инертных свойств материальных тел.

 

  Однако основной целью данной работы является не объяснение физического процесса, в результате которого происходит смещение равновесия гравитационных и инертных свойств, а всего лишь описание эксперимента, в процессе проведения которого можно наблюдать целенаправленное нарушение этой строгой или, как считают, фундаментальной пропорциональности.

Описываемые эксперименты наглядно показывают, что в результате светового воздействия (т.е. электромагнитного излучения), приводящего к изменению физического состояния тела и в частности его температуры, происходит смещение количественного соотношения масс.

 

То, что мы будем наблюдать в результате прямого эксперимента, можно назвать эффектом, явлением, свойством или как-то еще и это конечно не принципиально. Главное заключается в том, что этим экспериментом будет развеян миф о справедливости принципа эквивалентности, или миф о постоянном равенстве гравитационной и инертной масс, которое, по современным представлениям, не может быть нарушено ни при каких обстоятельствах.

 

Выше было упомянуто выражение " прямой эксперимент", под ним будем подразумевать такой эксперимент, который позволяет наблюдать проявление эффекта непосредственно во время проведения самого эксперимента, а не приходить к выводам о его результатах, после сбора экспериментальных данных и их математической или к примеру статистической обработки. Прямой эксперимент выгодно отличается от иного другого тем, что в этом случае получение конечного суждения или заключения о результате эксперимента, не требует каких-то дополнительных промежуточных вычислительных или преобразовательных действий, которые могут вносить или содержать явные и неявные ошибки, а значит и неучтенные факторы, искажающие его интерпретацию.

 

Конечно, очень важно открыть какое-либо явление или свойство, но не менее важно дать объяснение причин его проявления и, что самое главное, понять механизм его возникновения. В этом случае реальность обнаруженного явления выглядит более убедительно и более достоверно.

 

 

Описание эксперимента

 

 

Эксперименты будут проводиться с помощью крутильного маятника, помещенного в вакуумную камеру с разрежением около 0.0005 мм. рт. ст.

Чувствительность крутильного маятника определяется его геометрическими параметрами, т.е. длиной и толщиной нити подвеса, материалом, из которого сделана эта нить, а так же длиной маятниковой штанги.

 

  

Внешний вид прибора изображен на Рис.1, откуда видно, что вакуумная камера выполнена в виде перевернутой буквы "T", внутри которой помещены нить подвеса и штанга крутильного маятника, выполненная из тонкой кварцевой трубки.

 

Если сравнивать точностные характеристики крутильного маятника Петра Николаевича Лебедева, при помощи которого он как будто обнаружил давление света, то только за счет геометрических отличий мой прибор намного чувствительнее, а если конкретнее, то он чувствителен более чем на два порядка.

 

Так, например, для сравнения, длина штанги маятника Лебедева составляла лишь 9.2 мм против 450 мм в моем приборе.

Длина же нити подвеса в моем приборе в пять раз больше, чем в приборе Лебедева, при их одинаковой толщине.

 

     

Экспериментальное доказательство нарушения справедливости принципа эквивалентности состоит из двух этапов, каждый из которых в свою очередь состоит из нескольких шагов.

Сначала мы воздействуем светом на пластину на правом конце штанги крутильного маятника, а затем аналогичные действия проводим с пластиной на конце левого плеча штанги.

 

  Обозначим эти шаги латинскими буквами и опишем каждый из них.

 

Итак:

 

а) На правом конце штанги закрепим пластинку из алюминиевой фольги и расположим штангу маятника вдоль меридиана, т.е. по направлению "Север-Юг", см. Рис 2.

 

b)  Сначала источник света устанавливаем с восточной, географической части света по отношению правого плеча маятника (Вариант II). Как только пластина будет помещена в фокусе системы линз, формирующих световой поток от 100 ваттной галогенной лампы, штанга крутильных весов повернется по часовой стрелке. Штанга будет удерживаться в таком положении до тех пор, пока пластина будет освещена.

После отключения света штанга медленно вернется в исходное положение.

 

Каковы же причины такого поведения штанги маятника?

 

1. Одной из причин может являться открытое П.Н. Лебедевым давление света, тем более, что чувствительность нашего прибора такова, что позволяет это давление наблюдать. (Ведь П.Н. Лебедев как будто бы наблюдал это самое давление на приборе как минимум на два порядка менее точном)

 

2. Еще одной причиной может являться термодинамическая разность состояний атомов и молекул среды, которая определяет силу давления по разные стороны освещаемой пластиночки. Со стороны источника света стеклянный корпус вакуумной камеры всегда будет иметь температуры выше, чем температура камеры с тыльной стороны, освещаемой пластины.

Да и сама пластина, при попадании на нее луча света, имеет разную температуру на освещенной и теневой сторонах.

 

c) Установим является ли в действительности поведение штанги маятника результатом этих двух причин. Для этого необходимо расположить источник света с противоположной стороны, т. е. с западной стороны этой же пластины см. Рис.2 Вариант I.  

   

Если причиной поворота маятника в эксперименте b) являлись давление света и термодинамическая разность или только термодинамическая разность давлений среды на освещаемую и тыльную стороны пластинки, то и в этом случае штанга маятника должна повернуться так же по направлению падающего луча, т.е., в данном случае, против часовой стрелки.

  Но что мы в действительности наблюдаем: - маятник вместо того, что бы двигаться от луча, как и в первом эксперименте, перемещается навстречу лучу. Свет вместо отталкивания освещаемой пластины как бы " притягивает ее"? То есть штанга поворачивается, как и в первом эксперименте, по часовой стрелке!

 

  Вполне возможно, что существует и давление света и уж совершенно точно имеет место разности давлений разряженной среды камеры с разных сторон пластины, но как мы видим, ни та, ни другая причина и даже ни они вместе взятые определяют наблюдаемое нами поведение штанги маятника.

 

 

                      Для подтверждения этого проделаем еще один эксперимент.

 

d) Укрепим ту же самую пластину, на том же правом конце штанги, прикрепив ее торец к средней точке плоскости пластиночки, см. Рис.2 (Вариант III). Затем поместим источник света с южной стороны, направив луч света на пластину вдоль штанги маятника.

 

e)  Как показывает эксперимент, и в этом случае штанга маятника так же поворачивается все в том же направлении, т.е. по часовой стрелке.

   Таким образом, не зависимо от того, с какой стороны падает луч света на пластину, прикрепленную к правому кону штанги, штанга упорно поворачивается в одном и том же направлении, демонстрируя тем самым, что ее поведение к давлению света и к разности давлений среды никакого отношения не имеет!

 

 

В процессе реализации второй части нашего эксперимента, проделаем действия аналогичные в экспериментах a) - d), только освещаемую светом пластиночку укрепим на левом конце штанги, см. Рис.2. В этом случае, во всех трех модификациях эксперимента (Варианты IV, V и VI), штанга будет поворачиваться против часовой стрелки!

 

Итак, ни давление света, ни термодинамическая разность давлений не участвуют в результирующей причине поведения штанги маятника, тогда какое же иное объяснение можно дать такому поведению штанги?

 

Во-первых, то, что при нагревании тел они теряют свой вес, известно давно, так, например, проводя эксперименты с химическими реактивами, английский физик Дж. Дж. Томсон заметил, что при экзотермических реакциях имеет место уменьшение веса. В том, что это именно так можно убедиться различными способами и даже с помощью крутильного маятника, используемого в нашем эксперименте.

   

Рассуждая на тему о возможной изменчивости масс, Эйнштейн пишет: "Масса тела есть мера содержащейся в нем энергии; если энергия изменяется на величину L в виде излучения, то его масса уменьшается на L/V²". (А.Эйнштейн, Собрание научных трудов, т.I, стр. 38)

 

Можно соглашаться или нет с релятивистской оценкой как величины, так и направления изменения массы, но то, что подобного рода изменения имеют место, можно особенно не сомневаться, так как это экспериментально проверяемо.

 

Таким образом, при нагревании тела может иметь место один из четырех вариантов поведения его инертных свойств. (В дальнейшем мы не будем делать различий между терминами " инертная масса" и " инертные свойства", так как для нашей задачи это непринципиально).

Этими вариантами являются:

 

1). При нагревании тела его инертные свойства изменяются точно так же, как и гравитационные, что полностью соответствует принципу эквивалентности; следовательно, в этом случае, принцип эквивалентности не нарушается;

 

2). Инертная масса так же уменьшается, но по какому то иному закону; откуда следует, что принцип нарушается;

 

   

3). Инертная масса увеличивается; следовательно, принцип эквивалентности нарушается;

 

 

4).   Инертная масса остается неизменной; а значит и в этом случае, принцип эквивалентности так же нарушается.

Если имеет место один из трех последних вариантов, т.е. 2), 3) или 4), то мы будем иметь дело с нарушением принципа эквивалентности и, как следствие этого, при освещении пластинки и ее нагреве, конец штанги, на котором она закреплена, повернется в сторону противоположную вращательного движения Земли, т.е. в сторону Запада.

 

На Рис 3. показаны силы, которые отвечают за поведение штанги маятника, а указанное разложение сил, помогает разобраться в кинематических причинах ее отклонений.

 

Независимо от материала, из которого выполнялись освещаемые пластины, качественная составляющая экспериментов не менялась, т.е. при идентичных сценариях проведения экспериментов, для всех случаев, направления отклонения маятника были одинаковы. Изменения касались лишь величины отклонения, времени отклонения и времени восстановления первоначального положения штанги маятника.

    

При изменении энергетического состояния тела, изменяются и его инертные свойства, т.е., конечно же, изменяется не сама инертная масса, отвечающая за количество вещества, а только та составляющая инертных свойств, которая зависит от физического состояния тела.

(Более подробно этот вопрос рассматривается в Сборнике научных статей по материалам III Международной конференции 1994 г. в Санкт-Петербурге, стр. 303)

 

С помощью созданного прибора можно так же установить: изменяются ли, а если изменяются то как, и на какую величину, инертные свойства тел, при изменении их физических свойств. Однако эти вопросы в данной работе не рассматриваются.

Здесь не упомянуты и иные эксперименты, в которых изменение физического состояния пластиночек, проводились без источника света.

 

Главное, что было доказано, так это то, что для того, что бы в ту или иную сторону вызвать смещение величины отношения инертных и гравитационных свойств, необходимо всего лишь изменить температуру тела, и совершенно неважно каким способом это будет сделано.

 

При этом важно отметить, что температура тела изменяется всегда - при любом внешнем воздействии на тело.

 

  Итак, экспериментально доказано, что отношение двух типов масс не является постоянной величиной, более того, эта величина все время находится в состоянии некоторого динамического равновесия, соответствующего состоянию среды, в которой находится тело, отклоняясь в ту или иную сторону в зависимости от интенсивности и характера внешнего воздействия.

 

В Ы В О Д Ы

 

Таким образом, в прямом эксперименте, мы могли наблюдать изменение  соотношения инертных и гравитационных свойств тела при изменении его температуры, или другими словами, мы экспериментально доказали, что величина отношения инертной и гравитационной масс зависит от физического состояния тела, чем и опровергли истинность утверждения принципа эквивалентности.

  Для каждого тела и каждой его конкретной температуры (T ^о ), существует своя конкретная величина отношения его инертных и гравитационных свойств (или соответствующих масс),

                                                   m_i / m_g = F (T) т.е. величина отношения зависит от температуры тела,

                     а так как m_i = f₁(T); m_g = f₂(T) 

                 

                                   имеем f₁(T) ¹ f₂(T); следовательно m_i ¹ m_g    и m_i / m_g ¹ const

Создание науки на основе таких понятий как "константа", "равенство", "постоянство", "эквивалентность" и т.д., таит в себе постоянную опасность, состоящую в том, что рано или поздно каждое из них может быть опровергнуто, и тогда возникнет необходимость заново пересмотреть и переписать многие разделы физики.

Независимо от времени, справедливыми могут быть только антиподы упомянутых понятий, а принципиальная разница первых и вторых состоит в том, что первые это всего лишь эвристические догмы, а вторые это доказуемые, и что самое важное, экспериментально проверяемые истины.

С помощью описанного выше прибора можно получить не только информацию о качественной стороне взаимоотношений инертных и гравитационных свойств, но и установить законы изменения каждого из них, т.е. определить количественные и функциональные характеристики этих изменений.

    

 

Полученная таким образом информация может помочь не только расширить представления о гравитации, но и углубить знания о самом процессе возникновения гравитационного поля и его физических свойствах. 

 

 

&