Аннотация: Третья и последняя часть статьи "Энергитические вопросы ОТО"
Начнём наше углублённое повторное рассмотрение с гравистатики ОТО, то есть с рассмотрения в рамках ОТО эффектов, наблюдаемых у объектов, покоящихся на дне гравипотенциальной ямы. В качестве элементарного эталона по-прежнему будем использовать атом водорода.
Очевидно, что для столь специфической репатриации перемещения внутри в некотором отношении одной ИСО всё же потребуется энергия. Стало быть, энергии в погружённом элементарном эталоне было меньше. Со всеми ранее уже рассмотренными (при анализе эффектов СТО) последствиями.
Хотя в ранее рассмотренном эффекте СТО прописывался эффект релятивистского замедления времени, а здесь прописывается эффект гравитационного замедления времени в ОТО, сама логика его прописки от этого не изменилась.
Тем не менее, появились новые специфические вопросы, требующие своего специфического рассмотрения, необходимость которого ранее не просматривалась.
Дело в том, что при углублённом рассмотрении возникают новые проблемы с таким фундаментальным понятием СТО, как энергия массы покоя.
Напоминаю, что речь идёт о покоящейся на дне гравипотенциальной ямы элементарной пробной массе и её специфической репатриации внутри вроде бы домашней ИСО.
Тогда почему же энергия массы покоя при этом должна измениться?
Искать разрешение этого противоречия мыслимо по-разному. Например, мыслимо исходить из того, что поскольку пробная масса находилась в (гравистатической) связи, то исходно имел место дефект массы-энергии, возраставший по мере её погружения.
Ведь при медленном опускании с высоты гири на землю мы извлекаем из ней энергию, что нас совсем не удивляет. На этом принципе раньше работали наши гиревые часы (ходики).
Понятие "гравитационный дефект массы" уже давно прописано в серьёзной научной литературе по астрофизике. Так что это мыслимое объяснение имеет вполне научную опору под собой.
Но есть и иное мыслимое объяснение. (Гравитационный дефект элементарной пробной массы всё-таки смотрится несколько экзотически...)
Тогда почему бы не рассмотреть его альтернативу, связанную с уменьшением коэффициента пересчёта массы в энергию, то есть квадрата (координатной) скорости света?
Пусть себе прописанная в рамках СТО физическая скорость света остаётся мировой константой, зато координатная скорость света зависит от разности гравитационных потенциалов...
Повторное углублённое рассмотрение динамики свободного падения в рамках ОТО хотя и едва ли изменит ранее полученные выводы, но всё же целесообразно.
Поскольку гравитационное поле не оказывает энергетического влияния на свободное падение элементарной пробной массы в гравитационном поле, происходящее, согласно ОТО, по инерции, а наработанный ранее приём с репатриацией пробной массы в ИСО наблюдателя применить, вроде бы, невозможно, то добавить к ранее проведённому рассмотрению, вроде бы, по большому счёту больше нечего...
Тем не менее, это не совсем так.
Надо просто сосредоточиться на каком-то моменте процесса свободного падения элементарной пробной массы, условно совместив его с подвижной ИСО, а дальше воспользоваться ранее полученными соображениями при рассмотрении динамики СТО.
В результате придём к тем же выводам, что и при рассмотрении динамики СТО с теми же эффектами СТО. Только теперь они будут называться гравитационными, а не релятивистскими.
А ещё есть смысл призадуматься о том, всё ли было в порядке с логикой изначального рассмотрения динамики свободного падения того самого яблока Ньютона в гравиполе.
Например, можно было бы провести его проще, поскольку свободное падение в конечном счёте завершается рассеянием энергии при ударной остановке пробной массы.
При этом само рассмотрение просто сводится к ранее проведённому предварительному рассмотрению гравистатики ОТО (с прописанным в нём приёмом репатриации) с учётом того, что рассеянная энергия не была получена из вне вообще и из гравиполя в частности.
Тогда остаётся всего лишь разобраться по уму с рассмотрением ранее уже изложенных альтернатив между дефектом массы и изменением коэффициента пересчёта массы в энергию в гравитационном поле.
Хотя обе эти альтернативы в рамках педагогического предмета рассмотрения данной статьи в равной мере приемлемы, оно может принести некоторую пользу, дать новую пищу для размышлений, позволить открыть новые пути для развития физики и так далее.
Например, гравитационный дефект "элементарной" пробной массы гипотетически может сводиться к возрастанию всегда имевшегося в её инфраструктуре дефекта массы.
При этом гравитация всего лишь позволит разрешить новый (более глубокий) уровень (сместить или расщепить ранее разрешённые уровни) в ранее уже имевшихся связях и сбросить часть массы и энергии, что до этого было делать запрещено.
Иными словами, влияние гравитации позволяет открыть новое окно ранее запрещённых возможностей, изменить правила игры.
Удалённый наблюдатель при этом обнаружит спектральные изменения в излучении и поглощении квантов энергии, которые он истолкует в рамках имеющихся теорий.
(Не удалённый наблюдатель при этом, быть может, не обнаружит ничего нового на месте событий, поскольку его эталоны тоже изменятся.)
А теперь переходим к рассмотрению второй (альтернативной) гипотезы влияния гравитации, связанной с изменением соотношения между массой и энергией, вызванного влиянием гравитации на координатную скорость света.
Поскольку масса и энергия взаимосвязаны расчётным соотношением через энергетический эквивалент массы, в качестве которого (при наличии разности гравитационных потенциалов) используется квадрат (координатной) скорости света, то эффект от её уменьшения эквивалентен эффекту от гравитационного дефекта массы.
А если всевозможные энергии связей элементов инфраструктуры "элементарной" частицы прямо связаны с той же (координатной, зависящей от гравитации) скоростью света, то обе альтернативные гипотезы в качестве полезных модельных представлений практически эквивалентны.
Различие между ними (в этом качестве) можно усмотреть лишь в том, что гравитационный дефект массы уже давно прописан в серьёзной научной литературе по астрофизике, а энергетический эквивалент массы через квадрат зависящей от гравитации координатной скорости света пока ещё нет.
При этом всё же необходимо помнить о том, что обе альтернативы являются всего лишь полезными моделями для объяснения учащимся гравитационных эффектов, не претендующими на роль полноценных физических теорий.
Стоит только копнуть чуть глубже при осмыслении этих полезных моделей, как сразу возникнут вопросы и даже проблемы, которые здесь и сейчас остаются вне поля зрения.
Например, на самом ли деле гравитационный дефект пробной массы распределится по всем уровням инфраструктуры вещества в (меру их весомости) или нет? Ведь в теоретической физике сейчас принято считать, что массу частице придаёт некая субатомная частица...
Не беспроблемно и модельное представление о том, что гравитационный дефект массы -энергии вызван уменьшение коэффициента пересчёта массы в энергию, (то есть квадрата координатной скорости света), хотя скорость света и пронизывает расчётными соотношениями инфраструктуру вещества на всю бездонную глубину её энергетики.
С дефицитом энергии массы покоя при этом ещё можно согласиться, а вот с дефектом массы, скорее всего, уже нет... (На примере атома водорода это очевидно.)
Возникает естественный вопрос о том, стоило ли вообще затевать в рамках этой статьи углублённое рассмотрение энергетических вопросов общей теории относительности, которое мало что даст педагогам общего образования и их ученикам?
Так ведь углублённое рассмотрение было дописано не для них. Для них вполне достаточно и первой половины этой статьи. А для более вдумчивых и продвинутых моих читателей всё остальное, будоражащее их творческое воображение.