Antigravitace – levitace – nikdo neví.

 

Gravitace

 Nikdo neví jak ji regulovat nebo jakkoliv ovlivňovat. Kromě přibližování a vzdalování nebo přidávání či ubírání hmoty.  Protože síla F která k sobě přitahuje hmotu m₁ a m₂ se vypočítá z Newtonova gravitačního zákona. Je přímo úměrná součinu hmotností obou těles a nepřímo úměrná druhé mocnině jejich vzdáleností.

                                                                                         

                                    m₁                 F              F              m₂

 

 

                                                   F = G . m₁ . m₂  / r²

 

          G…..gravitační konstanta,  r ……vzdálenost středů homogenních kulových těles.

 

 Pro tělesa obecných tvarů platí tento zákon, jen když jejich vzdálenost je veliká vzhledem k jejich rozměrům, aby je bylo možno považovat za hmotné body.                                                

Einstein v obecné teorii relativity přinesl upřesnění tohoto zákona, ale stále platí následující věta.

 

 Nikdo nezná podstatu gravitace.

 

Změřená je pouze gravitační konstanta G a to jen na několik málo desetinných míst. Ukažme si pro ilustraci jak se dá zjišťovat, jak silně se hmoty k sobě přitahují, tedy měřit gravitační konstantu.

 Máme li v rovině osamocenou horu pak se můžeme k ní přiblížit s olovnicí závěs olovnice zde nebude mířit do středu Země. Hora si olovnici trochu přitáhne. Samozřejmě olovnici nedržíme  v ruce na to se musí postavit dobrý stojan. Měříme alespoň dvakrát, jednou daleko od ní a jednou blízko. Směr závěsu kontrolujeme astronomicky což je značně obtížné.

 

 

 

Hmotnost hory spočteme s nevelkou přesností , navíc nevíme zda  nás neruší nějaká anomálie pod zemí.

Nebo pomocí vážení kuličky pod a nad mohutnou provrtanou deskou. Deska působí i na druhou misku vah, mění se nadmořská výška (vzdálenost od středu Země) pro kuličku pod a nad deskou. Deska není hmotným bodem. Dá se zde měřit přesně je to však náročné.

 

        

 

Měření gravitační konstanty v posluchárně.

 

Další způsob měření gravitační konstanty  tentokráte přesný a jednodšší, je pomocí torzních Cavendishových vah.

 Na dlouhém a vlasově tenkém vlákně visí  malé vahadlo s malými kuličkami. Na prostředku vahadla je též zrcátko pro snímání skroucení vlákna.  Přístroj má ještě mohutné vahadlo se dvěma velkými olověnými koulemi, toto vahadlo je na dobrém ložisku lehce otočné. Jeho osa otáčení je shodná s osou malého vahadla.

 Takto se dají velké koule nastavit co nejblíže malým. Gravitační silová dvojice  pak začne zkrucovat torzní vlákno na kterém je malé vahadlo. Úhel zkroucení je pak snímán citlivou zrcátkovou metodou. Malé vahadlo včetně vlákna musí být v uzavřeném prostoru ten může být vyčerpán.

Velké koule se dají nastavit i s protilehlé strany malých kuliček, vlákno se pak zkrucuje na opačnou stranu, citlivost přístroje se zdvojnásobí. Obrázek ukazuje přístroj v základní poloze a v poloze po přetočení velkého vahadla, tak že malé vahadlo je pak stáčeno na opačnou stranu. Vidíme tu nárys a půdorys. 

 

                            

                                                Stínítko

 

   Cavendishovy torzní vážky.  Paprsek dopadající na stínítko bývá dlouhý a citlivost je vysoká.

   

   V České republice jsou Cavendishovy torzní vážky instalovány V Praze na MFF – UK  v Holešovičkách 2 v posluchárně T2.

Zájemcům na požádání je rád předvede  Ing. Caletka autor této stránky.

 

                     

 

Vážky jsou kryty pouze vzduchotěsně ale nejsou vyčerpány. Paprsek laserového ukazovátka po odrazu dopadá na protější stěnu posluchárny je dlouhý 9 metrů.

Největší potíž je s odstraněním elektrostatického náboje. Jeho síla je o 42 řádů mocnější oproti síle gravitační. Vnitřní i vnější povrchy krytů a ostatních částí blízkých  přístroji musí být elektricky vodivé a pospojovány s uzemněním. Zvodivění povrchu skla se dosáhlo nastříkáním antistatikem.

 Jedná se o přístroj demonstrační, ovšem dá se na něm měřit až s přesností několika procent, to je při měření gravitační konstanty nesporný úspěch.

 

            

 

Za svislou skleněnou trubicí která obsahuje molibdenové torzní vlákno 0.04 mm tlusté je patrný uzemňovací vodič. Jinak by malé vahadlo bylo od soustavy izolováno tak dokonale, že by se na něm mohl usadit velký elektrostatický náboj.

Následuje  článek autora této stránky jehož cílem je o krůček posunout porozumění podstatě gravitace.

 

      Gravitace a setrvačnost – sjednocení

Snaha po regulaci gravitace mě přivedla k jejímu intenzivnímu zkoumání.

1 Raketa při zrychlování tlačí ze spodu na podrážky laboranta. 

2 Země tlačí ze spodu na podrážky laboranta.

 

     1       2

 

V případě 1 se projevuje laborantova setrvačná hmotnost. V případě 2 se projevuje laborantova gravitační hmotnost.

Gravitační hmotnost - jak si to představit? Není moc čeho se chytit. Gravitace vyplnila většinu Einsteinova bádání. On se také opřel o to, že přesná měření říkají, že obě hmotnosti jsou ekvivalentní.

Setrvačná hmotnost - setrvačná síla, je naší zkušenosti přeci jen bližší.  A když jsou si s gravitací tak nápadně rovny. A když  chceme něco víc vědět o gravitaci, aby se nám někdy podařilo ji regulovat, pak nezbývá než zkusit sjednotit oba jevy a říci:

 I gravitace má podstatu v setrvačné hmotnosti - v setrvačné síle. 

Z toho plyne: 

Raketa urychluje laboranta proti kosmu,  pak i Země urychluje laboranta proti kosmu.     

       

          

 

Bohužel Země by musela zrychleně expandovat do všech směrů.     A to se nekoná.

 

A zde bychom mohli skončit a říci, že ta snaha o sjednocení je marná. 

 

Naštěstí už Mach přišel s myšlenkou, že původ setrvačných sil je ve všech hmotných objektech kosmu a hlavně těch nejvzdálenějších protože těch je nejvíc.   

Pokud raketa začne zrychlovat, pak laborant, který vidí ven a může měřit, naměří u VŠECH těles kosmu novou složku jejich pohybu.

Všechna tělesa začala uspořádaně (všechna stejně) akcelerovat teď proti němu. To je opravdu velký jev pokud tento jev zmizí (raketa vypne motor) zmizí i gravitace v raketě a on se tam vznáší. 

Neumím si představit, že bych nespojil tento velký jev s gravitací v raketě.  

Když Země neexpanduje zrychleně do kosmu, pak musí kosmos zrychlovat dovnitř směrem k Zemi.

Ale on expanduje ven!

 

A zde bychom mohli skončit a říci, že ta snaha o sjednocení je marná.

 

Tady jsem ztratil asi 10 let než mě napadlo, že laborant v raketě pozoruje nikoliv rychlosti těles, ale akceleraci těles, ta je příčinou  gravitace v raketě. 

 

Ať si tedy kosmos expanduje, pokud to bude dělat zrychleně a uspořádaně (všechna tělesa zrychlují stejně a všechna dovnitř k Zemi), to znamená, že expanze kosmu musí být zpomalovaná. Pokud je sjednocení správné, pak zemská gravitace je rovnou důkazem uspořádané akcelerace kosmu dovnitř.

Ale to by musel kosmos akcelerovat k Zemi 9,8 m za sec na druhou,   k Měsíci šestkrát méně.  Více by akceleroval k patě kostelní věže a méně k její špičce.

 

A zde bychom mohli skončit a říci, že ta snaha o sjednocení je marná. 

 

Jednotkový pokus, v tomto zmatku různých akcelerací, dělá pořádek.

  Tento "Jednotkový pokus"   považuji za hlavní nápad.

Abychom v tom udělali pořádek, musíme vyloučit vliv velikosti hmoty centrálního tělesa, dále musíme vyloučit vliv vzdálenosti od centra. To se udělá nastavením těchto veličin na jednotku.

 

                            

 

Udělejme tedy jednotkový pokus: Vezmeme dvě olověné koule každá o hmotnosti jeden kilogram, posadíme je do prostoru, někde ve volném kosmu, tak aby byly metr od sebe. Pokud jde kosmos zrychleně dovnitř, koule půjdou s ním. Zde pak naměříme, že každá z těchto dvou koulí, jde ke společnému těžišti se zrychlením  a_k = 6,67 . 10^-11 m . s^-2 .

Překvapivě nám vychází, že kosmos jde dovnitř se zrychlením které je číselně rovno gravitační konstantě. Gravitační konstanta je nezávislá na volbě měřící soustavy. Pak i všeobecné kosmické zrychlení  a_k = 6,67 . 10^-11 m . s^-2  je nezávislé na volbě měřící soustavy.

Dokonce to vychází tak, že pokud za centrum považujeme kouli m = 1 kg, pak 1 metr od ní se bude libovolně hmotná koule urychlovat ke společnému těžišti vždy a_k = 6,67 . 10^-11 m . s^-2 .

Je třeba zdůraznit, že měříme v okamžiku kdy středy koulí jsou právě 1 metr od sebe.

Jak to, že tak nepatrně akcelerující kosmos nás urychluje k povrchu Země s nepoměrně vyšším zrychlením?

Je to proto, že z jednotkového pokusu neplyne jen čistě kinematická veličina a_k . Tento pokus má větší informační hodnotu. Pokud dáme mezi naše tělesa siloměr, odečteme na něm sílu:

F  = 6,67 . 10^-11 N.  Tato síla pak urychluje 1 kg zrychlením a_k . Pokud centrální těleso, tedy

Země, má  6 . 10²⁴  kilogramů  a vzdálenost centra je 6378 km, pak pro tělísko 1 kg na povrchu Země  siloměr ukáže 9,8 N.

Zrychlení pak odpovídá této síle a je g = 9,8 m . s^-2 . Toto je ovšem dávno známá věc.

Z jednotkového pokusu jsem kromě známých věcí vyvodil navíc všeobecné zrychlení kosmu dovnitř  a_k = 6,67 . 10^-11 m . s^-2  .  Dlouho, asi devět let jsem to obcházel a nevěřil jsem tomu.

Teprve uvážení nezávislosti na volbě měřící soustavy mě dodalo odvahy o tom vážněji přemýšlet.

Jak však to může být vše symetricky urychlováno pouze k Zemi, copak ta je středem vesmíru? A co k Jupiteru nebo k centru vzdálené galaxie?

 

 A zde bychom mohli skončit a říci, že ta snaha o sjednocení je marná. 

 

Tady naštěstí pomohl již starý Einsteinův příklad s nafukovaným balónkem na jeho ploše je "všude střed".

   Vektory tohoto všeobecného zrychlení a_k  , jsou stejné u všech hmot v kosmu, a míří všude dovnitř, směrem do středu testovacího kulového tělíska. Přitom toto tělísko může být na libovolném místě v kosmu. Jako na balónku, který nafukujeme stále pomaleji a pomaleji.

 

                         

 

 Kosmos si můžeme představit jakoby byl  na jakési třírozměrné“ ploše kulové“, ta je povrchem čtyřrozměrné koule, která  zpomaleně expanduje, pak kdekoliv na této“ ploše“ pozorujeme zpomalovanou expansi kosmu.   Kdekoli míří všeobecné zrychlení dovnitř.    

                             

 

Tím doufám byly potíže při sjednocování odstraněny a věc je snad bez logických mezer domněnek a skoků.

Zkusil jsem spočítat do jaké vzdálenosti může doexpandovat kosmos pokud by jeho počáteční

rychlost expanse byla rovna rychlosti světla a zpomaloval by  a_k = 6,67 . 10^-11 m . s^-2  . 

Pokud by to byl po většinu času pohyb rovnoměrně zrychlený (znaménko u zrychlení je tu záporné).

 Nejdříve jak dlouho by kosmu trvalo dosažení „mrtvého bodu“ v němž je kosmos největší a pak se začíná smršťovat.

Čas = rychlost /  zrychlení,  t = 3 . 10⁸ / 6,67 . 10^-11 ,  t = 4,5 . 10¹⁸ sec. (1 rok = 3,16 . 10⁷ sec)

 t = 143 miliard  let.

 Mrtvého bodu bude dosaženo za 143 miliard let od velkého třesku. A vzdálenost při tom uražená bude  s = 6,7 . 10²⁶ metrů.

 

                  

                  

 

Graf brždění kosmické expanse ukazuje maximální velikost kosmu. Po 143 miliardách let to bude  6,7 . 10²⁶ metrů. Nynější stáří kosmu je asi 13 miliard let. Pak by dnešní rozměr kosmu měl být 1,2 . 10²⁶ metrů.

Dnešní rychlost expanse je pořád ještě 2,7 . 10⁸ m / s. Ta platí pro nejvzdálenější hmoty.

 

  Zakřivení světelného paprsku všeobecným kosmickým zrychlením.

Pokud světlo prochází prostorem v němž panuje gravitační zrychlení zakřivuje se. Poloměr tohoto zakřivení je R.

                                               R =  ½  . c² / a_k       Kde  c … rychlost světla

                                                                                       a_k …všeobecné zrychlení dovnitř.

 

Po dosazeni R = 0,5 . 9 . 10¹⁶ / 6,67 . 10^-11 = 6,7 . 10²⁶ metrů což je maximální rozměr kosmu při dosažení „mrtvého bodu“.  Vidíme, že světlo  je zakřivováno kolem kosmu.

Závěr

Pokud se celý kosmos uspořádaně urychluje vzhledem k nějakému tělesu, pak na tomto tělese pozorujeme gravitaci.

Jeden z uspořádaných zrychlených pohybů kosmu je všeobecný zrychlený pohyb kosmu dovnitř,  děje se všeobecným kosmickým zrychlením a_k = 6,67 . 10^-11 m . s^-2  , tím jsou vytvářena veškerá centrální gravitační pole.

Závěrečně otázky.     

Proč uspořádané zrychlení musí nutně konat CELÝ kosmos ?  Nedá se naměřit ani nepatrná  setrvačná síla ve stojícím vlaku proti němuž se rozjíždí druhý vlak. Setrvačná síla o správné hodnotě se objeví okamžitě při zrychlování našeho vlaku.

 Nebo obráceně, neznáme způsob jak při normálním urychlování, urychlit náš vlak jenom k části kosmu, vždy to je proti CELÉMU kosmu.

Z toho plyne obrovská rychlost gravitonů,(Celý kosmos se rychle „dozví“ o urychlování našeho vlaku) které kosmos vysílá a tím propojuje všechny „Newtonovské interakce“ u všech těles. Děje se to tak rychle, že i v krátce trvajících pokusech shledáme správné  setrvačné chování těchto těles, to souvisí se symetrií hybnosti.

Uvědomil jsem si, že gravitační interakce je slabá  proto, že graviton koinciduje s hmotným tělískem o 42 řádů kratší dobu než foton a předá mu patřičně menší impuls.  Tedy,  jeho rychlost je o 42 řádů větší.

 Gravitační interakce je o 42 řádů slabší než interakce elektromagnetická. Rychlost gravitace je tedy 10⁵⁰ m / s.

 Překvapivě se potvrdila výpočtem.   Chtěl jsem zkusit zda by se gravitace nedala ošálit rychlým fyzikálním dějem.

Nejkratší Newtonovské děje trvají  10^-23 sec.

 Pokud by kosmos dle Machova principu nestihl dodat na tento nejkratší děj setrvačnou sílu, dalo by se tělísko (proton) urychlit bez síly. To se však nepozoruje.

Tedy kosmos má tak rychlé posly - gravitony - ty se stihnou VŠECHNY z nejvzdálenějších hmot kosmu, slétnout i na nekratší Newtonovské děje a dají jim řád a kauzalitu. Musí tedy být kdekoliv z nejvzdálenějších míst kosmu za 10^-23 sec . A musí být VŠECHNY, ze všech Newtonovských (zrychlovacích) dějů, co jich právě v kosmu je. Protože víme, že jejich neúplný počet dá tělísku právě nulovou setrvačnou sílu.

  Jiná možnost je, že gravitony letí pouze rychlostí světla a naše Newtonovské děje se odehrávají v omáčce ze starých gravitonů.

 To by však narušovalo symetrii hybnosti a kauzalitu. Na příklad, kdyby zmizela Země, Měsíc by ještě celou jednu sec běžel po zakřivené dráze!    

Rozměr kosmu je 10²⁷ metrů a je překonán za 10^-23 sec, to dává rychlost gravitonů 10⁵⁰ m / s.

Předpovědi

Nejkratší vlnová délka gravitační vlny? Patří nejkratším Newtonovským dějům.

Nejkratší gravitační vlna má tedy délku 10²⁷ metrů. Je dlouhá přes celý kosmos.

 I nejkratší gravitační vlna se nedá naměřit.

Bylo by třeba udělat pokus který by porovnal rychlost světla s rychlostí gravitace.

 Gravitace by měla být neporovnatelně rychlejší.

Bylo by třeba udělat pokus k naměření křivosti velmi dlouhých světelných paprsků. 

  Poloměr jejich zakřivení by měl být 6,7 . 10²⁶ . 

Podepsán:       Ing. Caletka.  15. 3. 2004           Antonin.caletka@seznam.cz