Гравитационные волны

В релятивистской теории тяготения наряду с отрицательной энергией связи системы гравитирующих тел появляется понятие положительной энергии, излучаемой системой в виде гравитационных волн. Полная механическая энергия системы убывает со временем на величину, которую уносят из системы гравитационные волны. Если Вселенная в целом – это система гравитирующих тел, то куда уносят механическую энергию из системы Вселенной гравитационные волны? Так как Вселенная это замкнутая система и полная механическая энергия её постоянна, то гравитационные волны ни куда механическую энергию из системы Вселенной вынести не могут, эта энергия должна преобразовываться внутри самой системы Вселенной.

Отрицательная энергия связи системы гравитирующих тел – это упругая сила сжатия – потенциальная энергия однородной сплошной среды, скалярного поля Вселенной.

Гравитационное излучение (гравитационные волны) – это упругие волны деформации растяжения системы Вселенной. Упругие волны растяжения или гравитационные волны – простейший тип самостоятельного движения сплошной среды в целом, качественно отличный от движения частицы и ни как не связанный с движением элементов сплошной среды. Взаимодействие элементов сплошной среды, при распространении гравитационных волн играет вспомогательную роль, обеспечивая перенос плотности внутренней энергии с фазовой скоростью на любые расстояния. В гравитационной волне с фазовой скоростью распространяются как возмущение плотности скалярного поля, так и внутренняя энергия . Что же касается массы покоя в равновесном состоянии и связанной с ней энергией покоя, то она гравитационной волной не переноситься.

Иначе говоря, гравитационная волна – бегущая упругая волна – это такой тип «коллективного» движения сплошной среды, и тем самым, такой способ распространения энергии в пространстве и во времени, при котором с фазовой скоростьюплотность внутренней энергии скалярного поля может быть перенесена на любые расстояния без переноса массы, при этом сами элементы среды остаются вблизи своих равновесных положений. Этим такой тип движения принципиально отличается от способа переноса энергии при движении одиночной частицы, когда одновременно переносится как масса частицы, так и вся связанная с ней энергия.

Энергия гравитационных волн – упругих волн растяжения затрачивается на увеличение объёма пространства Вселенной. Но с увеличением объёма пространства Вселенной, прямо пропорционально растет величина силы упругости сжатия скалярного поля. Вследствие, работы упругих сил сжатия полная механическая энергия в системе Вселенной остаётся постоянной, т.е. сколько внутренней энергии унесли и затратили на расширение объёма Вселенной гравитационные волны (), столько же энергии добавили в систему упругие силы сжатия ().

Это, в сущности, представляет собой первый закон термодинамики: «при любых процессах в изолированной термодинамической системе внутренняя энергия остаётся неизменной: или ».

Локальные возмущения плотности скалярного поля с малым носителем (амплитудой), увеличивают внутреннюю энергию () в термодинамической системе Вселенной. Гравитационные волны уносят энергию из системы, т.е. уменьшают внутреннюю энергию системы, затрачивая энергию () на расширение объёма Вселенной. Упругая сила сжатия скалярного поля возвращает механическую энергию в систему ().

Кинетическая энергия гравитационных волн, переходит в потенциальную энергию сплошной среды – скалярного поля Вселенной, которая в свою очередь преобразуется в кинетическую энергию гравитационных волн.

И если , то внутренняя энергия Вселенной будет определяться суммарной энергией локальных возмущений скалярного поля с малым носителем, отвечающих в термодинамической системе Вселенной за микроволновое фоновое излучение, температура которого постоянна. Однородность, изотропность, а так же спектр[1] микроволнового фонового излучения может служить доказательством существования однородной сплошной среды – скалярного поля Вселенной, принципиально не наблюдаемого напрямую.

Локальное изменение температуры микроволнового фонового излучения, может говорить о разбалансировке упругих сил сплошной среды – сжатие, растяжение. При уменьшении температуры фонового излучения преобладает упругая сила растяжения, при увеличении температуры фонового излучения преобладает упругая сила сжатия.

Какое практическое применение может найти вышесказанное?

Я думаю такое, что нет необходимости передвигать по просторам Вселенной материальные тела. Что такое материальное тело? Это локальное возмущение плотности скалярного поля и это возмущение плотности, с помощь гравитационной волны, может быть передано на любое расстояние в пространстве Вселенной с фазовой скоростью, т.е. практически мгновенно. Передаётся не само материальное тело, а его образ (волновой пакет плотности). На месте получения образа, материальное тело восстанавливается из полученного образа. Скалярное поле Вселенной – это однородная сплошная среда и кварки, электроны, протоны… в любой части Вселенной одинаковы, как рабочий материал для воссоздания материального тела из его образа. Сейчас мы так передаём при помощи электромагнитных волн фотографии, кинофильмы, звуки, а завтра при помощи гравитационных волн будем путешествовать по всему простору Вселенной.

Vladimir_D2011@ list.ru

Следует подчеркнуть, что в сплошной среде возможны два принципиально различных механизма упорядоченного переноса энергии через какую-либо поверхность. Прежде всего, это перенос плотности энергии вида[2] со скоростью смещения элемента среды , описываемый вкладом в плотность потока энергии . Эта доля энергии, жестко связанная с каждым элементом среды как с «частицей», переносится при движении «частицы» точно так же, как переносится масса и другие её характеристики. Однако это не единственно возможный и даже не главный процесс упорядоченного переноса энергии через поверхность окружающую элемент среды объёмом . На границе объёма действуют поверхностные силы. При деформации элемента среды они производят работу, уменьшая или увеличивая внутреннюю энергию, заключенную в этом элементе среды. С точки зрения наблюдателя, измеряющего изменение внутренней энергии в объёме , эта энергия меняется в нём независимо от того, перемещается ли её плотность вместе с элементом среды или над этим элементом производят работу поверхностные силы потенциального характера...

В бегущей упругой волне плотность потока механической энергии всегда можно представить в виде произведения плотности внутренней энергии на фазовую скорость волны . Направление вектора совпадает с направлением распространения волны.

В выражение входит только плотность внутренней энергии не связанная с конкретным механизмом взаимодействия элементов сплошной среды. Более того, входящая в него фазовая скорость волны – это характеристика процесса переноса на любые расстояния, не зависящие от x и t. В результате бегущая упругая волна (гравитационная волна) приобретает смысл самостоятельного типа движения сплошной среды в целом, качественно отличного от движения частицы и уже никак не связанного с движением элемента сплошной среды . Более того, в окончательном ответе величина энергии взаимодействия вообще исчезает. Это указывает на то, что взаимодействие в сплошной среде при распространении гравитационной волны играет вспомогательную роль, обеспечивая перенос внутренней энергии со скорость .

[1] Реликтовое излучение или космическое микроволновое фоновое излучение – излучение с высокой степенью изотропности и со спектром, характерным для абсолютно чёрного тела с температурой 2,725 К.

[2] - плотность кинетической энергии, а - плотность энергии взаимодействия. Будучи зависящей от x и t величина является скалярным физическим полем.