De la existenţa relativă a câmpului electromagnetic
la conexiunea lui cu câmpul gravitaţional.
sau:
Relativitatea Generalizată exitinsă
Adrian Mavriche
Str.Basarabiei nr.10,loc.Mangalia cod.905500 ,jud.Constanţa,România
Tel.0040 744 494 758 Email:adrianmaya217@hotmail.com
REZUMAT:
Materialul pe care vi-l prezint porneşte de la existenţa relativă a câmpului electromagnetic,ajungând prin experimente mentale la conexiunea acestuia din urmă, cu câmpul gravitaţional.Concluzia finală e că,câmpul “electro-gravitaţional” şi câmpul electromagnetic cu sursă accelerată,sunt două manifestări diferite ale aceluiaşi unic câmp cosmic.Se demonstrează de ce există surse de lumină cu “fugă” spre partea roşie sau albastră a spectrului luminos.
EXPUNERE:
Ca suport pentru teoria enunţată în titlu,am alte două teorii verificate şi acceptate azi,după cum urmează:
1)- Teoria câmpului electromagnetic definită complet de cele patru ecuaţii a lui Maxwell,care spun că un câmp electric sau magnetic variabil (adică în mişcare) generează un câmp electromagnetic;
2)- Teoria relativităţii generalizate formulată de Albert Einstein care,plecând de la echivalenţa locală a unui sistem de referinţă neinerţial cu un câmp gravitaţional,a reuşit să enunţe principiul general al relativităţii,afirmând că toate sistemele de referinţă sunt,în principiu, echivalente între ele (necontând forma de mişcare rectilinie şi uniform sau accelerată) .Prin aceasta vrea să spună că un eveniment într-un sistem de referinţă,trebuie să fie văzut ca şi un eveniment în toate celelalte sisteme de referinţă (accelerate sau nu),acesta rămâne ca atare (adică un eveniment) chiar dacă e văzut într-o formă diversă.(Avem ca exemplu un fascicul de lumină care rămâne un fascicul de lumină chiar dacă are o „fugă” spre roşu sau albastru,culoarea ne depinzând decât de modul de mişcare al observatorului).
Totodată,prin principiul echivalenţei,el afirmă că o manifestare (un fenomen) care poate să aibă loc într-un sistem de referinţă neinerţial are loc şi într-un sistem de referinţă inerţial aflat într-un câmp gravitaţional (de exemplu pe Terra).
Pentru a înţelege mai uşor raţionamentul meu vom urma exemplul lui Einstein,luând ca sistem de referinţă cutia lui,care se asemănă cu o cameră având în mijlocul capacului un cârlig fixat exterior,cu o sfoară legată de acesta. În interiorul cutiei,se afla un observator „A” dotat cu diverse aparate de experimentare şi observaţie, iar în exteriorul cutiei se afla un alt observator „B” dotat cu aceleaşi aparate, dar care are un alt sistem de referinţă.
Obiectele noastre de studiu (observatori „A” şi „B” cu aparatele lor,şi cutia) se află departe de orice masă şi influentă de orice tip (câmp electromagnetic,câmp gravitaţional,etc –se poate cosidera ca ei impreună cu aparatele lor formează un alt univers),astfel încât e posibilă alegerea unui sistem de referinţă galileian,faţă de care punctele materiale în repaus rămân în repaus, iar cele aflate în mişcare,continuă în permanenţă mişcare rectilinie şi uniform.
Presupunem că cineva (aici nu ne interesează natura acestui „cineva”) începe să tragă de sfoara noastră legată la mijlocul capacului,cu o forţă constantă,adică cutia începe a avea o acceleraţie constantă „spre în sus”,(fig.1).
Observatorul „A” situat în cutia noastră,simte o forţă (o acceleraţie) îndreptată „în jos” prin intermediul picioarelor şi dacă el lasă să cadă diferite corpuri de mase diverse,constată că toate corpurile „cad în jos”,toate atingând podeaua cutiei în acelaşi moment,necontând deloc materia compozită sau stare fizică a corpului în discuţie,aşa cum a tras concluzie Galilei că se întâmplă într-un câmp gravitaţional.
Cunoscând experimentele lui Galilei şi bazându-se pe observaţiile lui,observatorul „A”,ajunge la concluzia că se află împreună cu cutia (în repaus) într-un câmp gravitaţional constant în timp. Până când el nu priveşte în afara cutiei şi nu îşi schimbă sistemul de referinţă (cutia) cu cel al observatorului „B”,nu reuşeşte să perceapă mişcarea sa şi în consecinţă ajunge la concluzia că,cutia este suspendată de sfoară (în repaus) într-un câmp gravitaţional.
Introducem acum în cutia observatorului „A” un câmp electric static (ne variabil) care poate fi chiar şi o sarcină electrică (natura câmpului neinteresândune aici) şi vom avea următoarele observaţii:
-observatorul „A” cu ajutorul aparatelor sale şi a observaţiilor directe,sesizează prezenţa unui câmp gravitaţional (de acceleraţie) şi a unui câmp electric (câmpul electric e mereu în repaus faţă de el şi faţă de sistemul lui de referinţă şi asta semnifică că nu e variabil - deci nu e un câmp electromagnetic).Asta înseamnă că observatorul „A” găseşte:
câmp gravitaţional plus (+) câmp electric;
-observatorul „B” în repaus (aflat în afara cutiei) nu sesizează prezenţa câmpului gravitaţional (de acceleraţie) , dar găseşte prezenţa unui câmp electromagnetic cu sursa accelerată (pentru el câmpul electric se mişcă accelerat şi asta înseamnă că e variabil - cum afirmă teoria câmpului lui Maxwell,nu e un câmp electric ci un câmp electromagnetic).Asta înseamnă că observatorul „B” găseşte:
câmp electromagnetic înmulţit (x) acceleraţie;
Cum „Teoria relativităţii generalizate” pune pe picior de egalitate toate sistemele de referinţă şi că un eveniment rămâne ca atare chiar dacă e văzut în forme diverse,semnifică că ambii observatori (A şi B) văd acelaşi eveniment din „două unghiuri diferite”(văd manifestarea unei unice forţe în două moduri diferite ).Observaţiile celor doi sunt egale(sunt singurele fenomene din universul pe care ei il formează, şi acestea sunt dependente unul de altul) şi vom avea:
- câmp gravitaţional + câmp electric = câmp electromagnetic x acceleraţie ( I )
Aceasta reprezintă Teoria Unificări Câmpului Electromagnetic cu cel Gravitaţional (T.U.C.E.G.),care se poate enunţa aşa:
La introducerea unui câmp electric într-un câmp gravitaţional (câmp de
acceleraţie),apare întotdeauna un camp electromagnetic cu sursă accelerată
sau:
Nu există nici o metodă pentru a putea face distincţie între un câmp electric combinat cu un câmp gravitaţional (câmp electro-gravitaţional) şi un câmp electromagnetic cu sursa accelerată .
[Câmpul electro-gravitaţional şi câmpul electromagnetic cu sursa accelerată, se poate spune că sunt complementare –când te afli în interiorul câmpului electro-gravitaţional se observă o manifestare într-un mod a forţei unice (adică descompusă), iar când te afli în exteriorul lui observi alt mod de manifestare a forţei unice. Aceste manifestări au şi un caracter dual, neputând fi observate vreo dată simultan – exemplul fotonului] ;
Aşa se explică de ce în condiţii speciale,ecuaţiile câmpului gravitaţional au aproape aceiaşi formă cu cele ale câmpului electromagnetic.Cele două câmpuri sunt manifestări diverse ale aceluiaşi câmp unic.
Considerînd că din acceleraţie variaţia vitezei tinde către zero, dar nu atinge niciodată zero iar variaţia vitezei tinde către infinit, pentru o scurtă perioadă de timp viteza se poate considera constantă şi T.U.C.E.G. se transformă în „E = vB”, adică Teoria lui Maxwell. Asta înseamnă că teoria câmpului lui Maxwell este un caz special al teoriei de unificare.
Facând câteva artificii – că poate să existe un alt univers numai cu două persoane în el, că o persoană poate să cuprindă cu privirea tot universul şi toate fenomenele ce se petrec în el – o să încercăm crearea unei imagini mai clare a experimentului discutat anterior,astfel:
Imaginaţivă un univers “U” unde să existe numai observatorul “A” aflat întro cutie, dotat cu diverse aparate de experimentare şi observaţie, alături de un câmp electric(sarcină electrică) şi observatorul “B” dotat cu aceleaşi aparate de experimentare şi observaţie, aflaţi la distanţe apreciabile unul de altul.
Iniţial, cei doi observatori sunt în repaus unul faţă de celălalt.În acest caz ei sesizează doar prezenţa câmpului electric aflat în cutia observatorului “A”.
La un moment dat cutia începe să se mişte (cum,nu ne interesează aici ) cu o acceleraţie constantă faţă de observatorul “B”.Deorece nu există sursă de lumină în acest univers, cei doi observatori nu reuşesc să se vadă între ei,sesizând doar existenţa anumitor fenomene,după cum urmează:
- observatorul “A” va sesiza cu ajutorul aparatelor,prezenţa unui câmp electric şi a unui câmp gravitaţional (efectuân experimentele lui Galilei,care a a pus pentru prima dată în evidenţă faptul că mase diferite au aceiaşi acceleraţie gravitaţională).El ajunge la concluzia că se află cu tot cu cutie întrun câmp gravitaţional.Dacă cineva ar înlocui treptat câmpul de acceleraţie cu un câmp gravitaţional,el nu ar sesiza nici o diferenţă (Principiul echivalenţei);
- observatorul “B” va sesiza cu ajutorul aparatelor,doar prezenţa unui câmp electromagnetic cu sursa accelerată (ne putând vedea cutia celuilalt observator);
Dacă,un al treilea observator (aflat în exteriorul universului “U” şi pecare l-ar putea cuprinde cu vederea )ar asculta relatările observaţiilor celor doi,ar avea:
- observatorul “A” – ar avea un câmp electric + câmp gravitaţional;
- observatorul “B” – ar avea un câmp electromagnetic cu sursa accelerată;
Observatorul al treilea ştie ca în tot acest univers “U” nu mai există alte fenomene decât cele observate de cei doi şi vede că aceste fenomene sunt legate între ele,adică câmpul de acceleraţie (echivalent local cu un câmp gravitaţional) al observatorului “A” a generat câmpul electromagnetic al observatorului “B”.Prin urmare,pentru observatorul al treilea ceia ce a sesizat “A” a generat ceia ce a sesizat “B” şi va fi:
câmp grvitaţional + câmp electric = câmp electromagnetic x acceleraţie(cu sursă accelerată).
Dar,din această “formulă se vede că cele două parţi sunt egale şi deci descriu acelaşi fenomen.Prin urmare nu se poate face distincţie între cele două fenomene ale egalităţi.
La acelaşi rezultat (vezi I ) se poate ajunge şi cu un alt experiment ,după cum urmeaza:
Un sistem de referinţă neinerţial este local echivalent cu un sistem de referinţă inerţial aflat într-un câmp gravitaţional. Acesta este principiul echivalenţei al lui Einstein care, punând pe picior de egalitate cele doua sisteme de referinţă ne spune ca nu exista nici un
experiment prin care să putem face distincţie între ele şi că orice eveniment care poate fi observat întro parte va fi observat şi în cealaltă parte (exemplul curbării razei de lumină din fig.4, observată de ambi observatori, “A “si” B”).
Luăm din nou cutia pe care a utilizato Einstein în exemplele lui, cu tot cu observatorul “A” şi aparatele lui de observaţie, departe de orice tip de influienţă. În exteriorul cutiei se afla un câmp electric staţionar (cu propriul lui sistem de referinţă), ca în fig.5.
Când cutia este in repaus, observatorul “A” va sesiza doar prezenţa unui câmp electric.
Vom începe să mişcăm cutia accelerat (“în sus”) faţă de sistemul de referinţă al câmpului electric. Observatorul nostru din cutie nu reuşeşte să sesizeze prin nici un mod ca el se mişcă accelerat.
Înlocuind treptat câmpul de acceleraţie cu un câmp gravitaţional,el nu va reuşi să sesizeze această schimbare (nefăcând distincţie între un câmp de accleraţie şi un câmp gravitaţional ) şi va trage următoarea concluzie:
-când cineva mă introduce cu tot cu cutia mea într-un camp gravitaţional, câmpul electric pe care il observăm dispare şi în locul lui îmi apare un câmp electromagnetic cu sursă acclerată. Deci, câmp gravitaţional + câmp electric = câmp electromagnetic x accleraţie, adică ceia ce am obţinut mai înainte (vezi I).
Acest al doilea experiment ne arata că existenţa echivalenţei locale face ca observatorul “A” să “vadă” aceleaşi fenomene şi atunci când se înlocuieşte treptat câmpul de acceleraţie cu un câmp gravitaţional. Dacă el ar vedea o cât de mică schimbare la înlocuirea celor două câmpuri,atunci sar putea face distincţie între un câmp de acceleraţie şi un câmp gravitaţional,ceia ce vine în contradicţie cu principiul echivalenţei locale.
T.U.C.E.G. este o teorie care are efecte vizibile numai la nivel cosmic, ea putând să explice de ce unele stele par să se deplaseze cu o viteză mai mare decât cea calculată după legea lui Hubble (cea ce înseamnă o deplasare a luminii stelare spre partea roşie a spectrului luminos), dar totodată ea poate să explice şi deplasarea lumini stelare spre partea albastră a spectrului luminos (lucru rămas încă neclar explicat).
Pentru a explicita fenomenele mai sus menţionate,vom lua ca exemplu două cutii de construcţie identică, darcare au (ca valoare) diverse acceleraţii,ca în fig.2.Introducem un câmp electric în cutia nr.1 care are în interior observatorul „A” ,iar observatorul „B” va trage următoarele concluzii:
1) – dacă a1 < a2 , cutia numărul 1 are o acceleraţie faţă de cutia numărul 2 de (a1 – a2 ), adică o acceleraţie negativă şi deci observatorul „B” sesizează prezenţa unui câmp electromagnetic având sursa cu acceleraţie negativă (adică sursa se apropie),ceia ce înseamnă că sursa câmpului are o deplasare spre albastru;
2) – dacă a1 > a2 , cutia numărul 1 are o acceleraţie faţă de cutia numărul 2 de (a1 – a2 ), adică o acceleraţie pozitivă şi deci observatorul „B” sesizează prezenţa unui câmp electromagnetic având sursa cu acceleraţie pozitivă (adică sursa se depărtează), ceia ce înseamnă că sursa câmpului are o deplasare spre roşu;
3) – dacă a1 = a2 , cutia numărul 1 are o acceleraţie faţă de cutia numărul 2 de (a1 – a2 ), adică o acceleraţie nulă şi deci observatorul „B” sesizează aceleaşi lucruri ca şi „A”,asta înseamnă câmp gravitaţional + câmp electric = câmp electromagnetic x 0,rezultând că vede numai câmp electric + câmp gravitaţional;
Cum un sistem de referinţă accelerat este local echivalent cu un câmp gravitaţional,exemplele noastre mai sus menţionate se pot aproxima cu două câmpuri gravitaţionale de mărimi diverse,fig.3.Acestea au intensitatea câmpului diversă – vezi acceleraţiile diverse ale celor două cutii. Cutia cu observatorul „B” se poate considera că e Terra cu astronomi noştri şi vom avea:
1’) - dacă a1 < a2 (adică g1 < g2 ),intensitatea câmpului gravitaţional terestru este mai mare ca cea a sursei de câmp electromagnetic şi deci îl vedem cu deplasare spre albastru;
2’) - dacă a1 > a2 (adică g1 > g2 ),intensitatea câmpului gravitaţional terestru este mai
mică ca cea a sursei de câmp electromagnetic şi deci îl vedem cu deplasare spre roşu;
3’) - dacă a1 = a2 (adică g1 = g2), intensitatea câmpului gravitaţional terestru este egală cu cea a sursei de câmp electromagnetic şi deci vedem două câmpuri separate – electric şi gravitaţional;
Aceasta explică de ce avem puţine surse cu o deplasare a lumini (câmp electromagnetic) spre albastru (sursa are un câmp gravitaţional de intensitate mai mică decât cel terestru) şi mai multe surse cu o deplasare a lumini spre roşu,adică un câmp gravitaţional de intensitate mai mare decât cel terestru.
T.U.C.E.G. nu ne oferă numai această frumoasă explicaţie (demonstraţie),ea
reprezentând,după cum se poate vedea din aparatul matematic şi legătura dintre Teoria relativităţii generalizate (aşa zisa mecanică clasică relativistă) şi mecanica cuantică. Această conexiune ne oferă o viziune foarte interesantă a lumii cuantice.
Totodată T.U.C.E.G. explică foarte bine şi dualitatea undă – corpuscul.
Ca o concluzie, se poate spune că plecând de la afirmaţiile a doi observatori diverşi (unul în câmp gravitaţional şi altul în afara influenţei acestuia),se deduce că, câmpul electromagnetic are o existenţă relativă . Câmpul electromagnetic şi cel „electro-gravitaţional”,reprezintă de fapt două manifestări diverse ale unei unice forţe. Aceste două manifestări al acestei unice forţe, au un caracter dual şi complementar totodată,ele ne putând fi observate vreodată simultan. Această teorie reuşeşte să unifice câmpul gravitaţional cu cel electromagnetic,are drept confirmare deplasarea spre roşu sau albastru a lumini stelare şi uneşte mecanica relativităţii generalizate cu mecanica cuantică.
