ГРАВИТАЦИЈА И ИНЕРЦИЈА

Милан Нешић у својој новој књизи „Гравитација и c²-инерција” поставља питања као што су: Да ли је теорија релативности довољно релативна? Како то да свет постоји? Шта је са универзалним константама? итд. Заиста, сам почетак, слово А у теорији релативности јесте чувено c=const. Другачије речено, брзина светлости иста је у свим референтним системима, она нема особину коју приписујемо физичкој величини коју зовемо брзина, да је релативна, него је апсолутна!

Др Слободан Нинковић

Сила гравитације је једна од четири основне силе у природи. Премда од њих најслабија, она је одговорна за постојање пространих целина, као што су сама небеска тела и њихови системи, на пр. планетни системи, вишеструке звезде, звездана јата, галаксије и системи галаксија. Закон гравитације откривен је крајем 17. века (Исак Њутн). Од тог времена почиње развој теорије гравитације. Неки од важних тренутака у том развоју су следећи: увођење појма гравитације као физичког поља, схватање познато као „дејство на близину”, за разлику од класичног њутновског „дејства на даљину”, у 19. веку, Ајнштајнова схватања (општа теорија релативности) на почетку 20. века, па све до најновијих открића којa се односе како на огромна пространства (на пр. космологија), тако и на тзв. микросвет (елементарне честице).

Физичка величинa, тесно повезана са гравитацијом, је, несумњиво, маса. Она се јавља и као активна и као пасивна. У првом случају реч је о маси тела за које кажемо да је извор поља гравитације, у другом о маси тела које је подвргнуто дејству гравитације које потиче од другог (других) тела. За једно исто тело активна и пасивна маса су једнаке. Разлог томе је закон акције и реакције (III Њутнов закон). На пр., Сунце и Земља се услед гравитације међусобно привлаче, али Сунце дејствује на Земљу истом силом којом Земља дејствује на њега, само су смерови супротни. Појмови активне и пасивне масе су условни. Они могу бити од користи у разјашњавању одређених појава. На пр. , с обзиром на чињеницу да је унутар Сунца садржано 999‰ од укупне масе Сунчевог система остала, тела овог система се могу сматрати Сунчевим сателитима, тј. да се крећу у гравитационом пољу чији је извор Сунце, па је онда Сунчева маса активна, док су масе сателита пасивне, јер они само трпе Сунчево привлачење.

Маса, међутим, одражава још једно својство материје, а то је инерција. Добро је познато да основни закон динамике (II Њутнов закон) каже да је сила једнака производу масе и убрзања. Пошто је сила узрок, а убрзање последица, онда ова маса одражава инерцију. Да је она једнака пасивној гравитацијској маси можемо се уверити само на основу експеримената. Добро познати експерименти ове врсте су с краја 16. века (Галилеј) и с почетка 20. века (Етвеш). Они показују да су пасивна и инертна маса истог тела једнаке. Одавде следи важан закључак: у пољу гравитације убрзање тела зависи само од места где се оно налази, а не и од његове масе; на истом месту сва тела, без обзира на масу, имају исто убрзање. На пр., на Земљиној површи, тј. на растојању од њеног средишта једнаком полупречнику Земље (ако се усвоји да Земљина површ има облик сфере), сва тела при слободном падању имају исто убрзање, нешто мање од 10 m s⁻². Ова чињеница је, између осталог, и послужила да се у општој теорији релативности гравитација доведе у везу са геометријом простора.

Када се већ помиње теорија релативности, треба рећи да општој теорији претходи, десетак година старија, посебна теорија релативности. У њој се уводи зависност инертне масе од брзине кретања чија је основна последица да инерција, тј. инертна маса, тежи бесконачности када се брзина приближава брзини светлости. Ова последња величина је једна од фундаменталних констаната у физици и означава се словом c. Осим тога, постоји и еквиваленција између масе и енергије јер множењем масе величином c² добијамо енергију. Исти научник који се сматра главним творцем посебне теорије релативности – Алберт Ајнштајн – увео је појам фотона. За фотон се каже да је квант светлости. Другим речима, имамо двојну природу светлости, и таласну и честичну, при чему су честице, разуме се, фотони. Сада настаје проблем. Пошто су честице светлости, фотони морају да се крећу брзином светлости, брзином која је недостижна за тела која имају масу мировања. Излаз је био само у томе да се за фотон усвоји да не мирује, па му је стога маса мировања једнака нули. Дуализам честица-талас долази до изражаја у квантној физици. Већ у квантној механици, тј. у проучавању структуре атома, постало је јасно да кретање електрона око језгра може да се тумачи двојако – и као честица и као талас. Узрок овоме су релације неодређености до којих је дошао Хајзенберг у трећој деценији 20. века.

Иако на први поглед изгледају далеко једна од друге, гравитација, у начелу физика великих димензија, и квантна физика која се бави микросветом, нису сасвим неповезане. Веза између њих се можда нигде не види тако јасно као у космологији. Почетак савремене космологије по општем мишљењу везује се за Ајнштајнов рад из 1917. године. Једно од битних обележја овог рада је увођење новог појма, познатог под именом космолошка константа, а како је Ајнштајн њу означио грчким словом λ, она се још назива и λ-члан. Треба додати да је Ајнштајнов модел Универзума (Васионе) предвиђао стационарност, тј. непроменљивост универзума у времену. Међутим, убрзо је Фридман показао да уношење космолошке константе не противречи нестационарности, па и могућности да Универзум има одређену старост.

Крајем треће деценије 20. века обрада релевантних астрономских посматрања је указала на међусобно удаљавање саставних делова Универзума, тј. галаксија, при чему је брзина удаљавања сразмерна растојању између њих (Хаблов закон). Ова појава је позната под именом „ширење Универзума”, а временом је прихваћена теорија тзв. великог праска, према којој имамо „рођење Универзума”, пре око 14 милијарди година, путем једне велике експлозије (велики прасак). Питање: докле ће трајати ово ширење? одмах се поставило. У први мах сматрало се у бескрај, због мале средње густине Универзума, а онда су нови подаци указали на постојање тзв. тамне материје, чија је суштина још увек загонетна, али она треба да даје одлучујући допринос укупној маси великих система као што су галаксије и системи галаксија. Због тамне материје, очигледно, средња густина Универзума мора да буде већа, што би имало за последицу заустављање ширења и његов прелазак у супротност – скупљање. Онда, при самом крају 20. века, изненађење, нови посматрачки подаци до којих су дошли астрономи иду у прилог убрзаном ширењу! Другим речима, гравитација није сама, има још нешто што јој се супротставља. Тако је настао најновији појам тамне енергије. На овај начин је рехабилитована Ајнштајнова космолошка константа. Премда је природа тамне енергије још увек непозната, рачун показује, због еквиваленције масе и енергије, да њене честице доприносе око 70% масе Универзума.

Милан Нешић који нам је познат по својим бројним делима, обраћа нам се књигом чији је наслов „Гравитација и c²-инерција” (самостално издање) постављајући питања као што су: „да ли је теорија релативности довољно релативна? ”, „како то да свет постоји”, „о универзалним константама?” итд. Заиста, сам почетак, слово А у теорији релативности јесте чувено c=const. Другачије речено, брзина светлости иста је у свим референтним системима, она нема особину коју приписујемо физичкој величини коју зовемо брзина, да је релативна, него је апсолутна! Међутим, у прве три деценије 20. века развија се и квантна механика, човечанство упознаје тзв. микросвет. Брзина светлости се поново јавља. Разумљиво, она као појам потиче из електромагнетизма, а у великом обједињавању сила Кулонове силе се сједињују са слабим и јаким интеракцијама, карактеристичним баш за микросвет. Нешић уноси примедбу да се став c=const „може разумети само на микронивоу”. На том нивоу неизбежне су Хајзенбергове релације неодређености и баш то Нешић и каже: да се „једино уз помоћ Хајзенбергових релација неодређености” може разумети c=const.

По Нешићу „на макронивоу c=const је објективно необјашњиво”: збир ма које брзине v са брзином светлости у ма ком инерцијалном систему референце, v+c=c, опет је c, што је, по Нешићу, елементарна противречност – упркос оном Ајнштајновом научно-популарном објашњењу са возом и муњама. Зато Хајзенбергове релације неодређености, предлаже Нешић, треба применити и на фотон ма са колике макроскопске даљине долазио. А не само на енергетске нивое у атому, као код Хајзенберга, цитат са странице 52:

„Мада фотон у сопственом координатном систему нема масу, у судару са електроном, на пример, impuls му је p=mc≠0, те се, строго говорећи, ради о неодређености импулса Δp=mΔc+cΔm. Али пошто неодређеност прираштаја масе није бесконачна, очигледно да то мора бити неодређеност брзине светлости Δm.” To je начин на који се брзина светлости прилагођава референтном систему масе са којом интерагује.

Користећи Ајнштајнов чувени производ c²m, где је m маса, Нешић дефинише c²-инерцију као количник дејства hν и прираштаја масе Δm, где је h Планкова константа а ν фреквенција. И даље каже да „интегрална c²‑инерција све васионе објашњава c=const”, те да је у космолошким размерама c² мера инерције, не маса. То је право објашњење за c=const, а не воз и муње, где Ајнштајн ипак сабира брзину воза са брзином светлости па каже да ће путникк пре видети муњу А јер јој се приближава док од муње Б одмиче – прећутно ипак узимајући железнички насип као апсолутну референцу. „Сваки догађај на насипу дешава се исто и у возу”, пише. Дешава се, али није исти догађај. Звук због Доплеровог ефекта није исти у мирујућем систему као онај у покретном. A астрономски црвени (или плави) помак није резултат само Доплеровог ефекта него и релативистичке инерције вакуума.

У закључку Нешић се осврће на физичке константе. Говори о непосредним универзалним константама. За такве сматра брзину светлости, односно њен квадрат, и Планкову константу. Ово није изненађујуће, с обзиром на тврђење о разумевању c=const и микросвету, јер је баш Планкова константа основна константа микросвета. Без ње се не могу написати Хајзенбергове релације. Квадрат брзине помножен масом има димензију енергије, а Планкова константа има димензију дејства, производа енергије и времена.

И на крају, зашто гравитација у наслову? Не само зато што се у општој теорији релативности небеска тела крећу по инерцији дуж геодезијских линија простор‑времена него и зато што се оваквим схватањем брзине светлости – која се као константа c² реализације тек у интеракцији с неком масом – што се уноси понешто и од дејства на даљину, при чему хипотеза о гравитонима као да и није потребна. Неизвесно је, међутим, како се овакво објашњење c=const – при чему је свака ∆m‑маса простор-времени по‑путањама‑интеграл свег космоса баш по принципу најманјег дејства – како се може математички формализовати па искористити за решавање ког то посебног проблема? Осим што већ и овако објашњава, по Нешићу, и ЕПР‑парадокс, на пример, и „парадокс близанаца“ – упркос томе и управо због тога што примена Лоренцових трансформација и на фотоне даје неодређене изразе ⁰/₀ и ∞^•0.