Такая картина получается по причине того, что гравполе воспринимает любой контур совершенно иначе, чем воспринимает его человек. В рассмотренном примере подъема тела в среде одинаковой с ним плотности и дальнейшего падения в пустоте гравитационное поле "замечает" только вторую часть контура. Ту его часть, где среда отсутствует. Первая половина контура полем не замечается из-за того, что оно не в состоянии отличить поднимаемый предмет от окружающей среды, т. к. реагирует только на плотность, а плотности здесь одинаковы. Поэтому такой контур оказывается для поля разомкнутым, хотя нам он будет казаться замкнутым. А по разомкнутому контуру суммарная работа уже не равна нулю.
Ошибка Гаусса с его правилом нулевой работы применительно к гравитационному полю состояла в том, что он рассматривал действие лишь одной силы тяжести, но не рассматривал действие выталкивающей силы Архимеда. До тех пор, пока плотности среды и движущегося в ней предмета не меняются, Архимедова сила вносит одинаковый численно, но разный по знаку вклад на восходящей и нисходящей половинах контура. Поэтому эти вклады взаимно компенсируются и в окончательном итоге их можно не учитывать. Однако, если плотность среды или предмета меняется, Архимедова сила вносит разный вклад на разных участках траектории, которые нейтрализовать друг друга уже не могут и потому должны учитываться.
Покажем это математически. Суммарная работа по замкнутому контуру в гравполе рассчитывается формулой
(1.5.1)
где FP – сила тяжести, FA – выталкивающая сила Архимеда, а сам интеграл является круговым. Так как интеграл суммы равен сумме интегралов, мы можем переписать это выражение в виде суммы двух интегралов от FP и FA . Первая составляющая всегда равна нулю в полном соответствии с правилом Гаусса и потому его можно отбросить. А вторую составляющую мы можем разложить на две части по контуру вверх F1A и по контуру вниз F2A, и тоже представить в виде суммы двух интегралов
(1.5.2)
причем интегралы в данной формуле будут уже полукруговыми. Сила Архимеда всегда направлена вверх, а дифференциал dx может быть направлен как вверх, так и вниз. Поэтому одна составляющая формулы (1.5.2) всегда положительна, а другая всегда отрицательна. И когда Архимедовы силы F1A и F2A равны друг другу, итоговый результат будет равен нулю. Но если они окажутся не равны друг другу, тогда одна составляющая не сможет нейтрализовать другую и суммарная работа по контуру станет отличной от нуля. А сделать их не равными друг другу очень легко, если менять фазовое состояние перемещаемого по контуру предмета: пар на одной части контура, жидкость на другой (или жидкость + твердое тело). Выражаясь самыми общими словами, нужно сделать разными условия выполнения работы на разных участках контура.
Теперь можно дать более правильную обобщенную формулировку настоящего правила: при движении материального объекта по замкнутому контуру в потенциальном поле суммарная работа равна нулю в случае, если условия совершения работы на всех участках контура одинаковы, и не равна нулю, если они меняются. Вследствие того, что гравполе реагирует на плотность, под условиями работы следует понимать разность плотностей тела и среды. То есть нужно сделать так, чтобы на восходящей части контура тело поднималось в форме пара, а на нисходящей части опускалось в форме жидкости (или наоборот). Для электрического поля под условиями работы следует понимать разность зарядов, т. к. электрическое поле реагирует на заряд.
Для иллюстрации выполнения настоящего правила рассмотрим наиболее характерный пример: круговорот воды в природе. Когда Солнце испаряет океанскую воду своим излучением, оно передает воде тепловую энергию Q. Полученный пар поднимается вверх внутри воздушно-паровой оболочки, то есть поднимается в среде одинаковой с ним плотности. Поэтому такой подъем происходит без затрат энергии. Дальнейшая конденсация пара в верхних слоях атмосферы сопровождается выделением того тепла Q, которое было получено им ранее на стадии испарения воды солнечным излучением. Поэтому солнечная энергия уходит из этого процесса на стадии конденсации пара и дальше может не рассматриваться. Образующиеся водяные капли имеют более высокую плотность по сравнению с воздухом, не удерживаются и начинают падать вниз. В ходе падения они деформируют структуру физического вакуума, из-за чего гравитационная энергия нашей планеты частично преобразуется в энергию физвакуума. А дальнейшее соударение капель с земной поверхностью сопровождается выделением вакуумной энергии, которая тратится на эрозию земных пород и переработку их в минеральное удобрение. Формирующиеся водные потоки точно таким же образом деформируют структуру физвакуума, способствуя переходу части энергии гравполя в энергию физвакуума. И затем эта энергия преобразуется гидростанциями в электричество.
1.6. Энергия физического вакуума
(вакуумная или нуль-энергия)
О сушествовании вакуумной энергии прекрасно знали народы далекого прошлого. Сегодня о ней знают народы Востока: в Индии эту энергию называют прана, в Китае — ци, в Японии — ки (а совсем недавно в гитлеровской Германии ее называли вриль). Когда индийский йог или китайский монах делают различные упражнения с поглощением праны или ци, они работают именно с той вакуумной энергией, которая заставляет гореть электрическую лампочку и разрушает мост под сапогами марширующих солдат. Среди народов Запада знание об энергии вакуума сохранилось у экстрасенсов, магов и колдунов, а также у работников цирка (особенно у тех, кто работает в жанре фокуса, иллюзии или жонглирования). Если мы возьмем старое пособие по обучению цирковых артистов исскуству фокуса, написанное в 19м веке или ранее, то найдем там информацию о существовании глобальной энергии, заполняющей пространство Вселенной, и с помощью которой можно творить всевозможные чудеса.
Цирк появился как следствие изгнания жрецов старых дохристианских религий. Когда старая религия сменялась новой или приходили иноземные племена с другими верованиями, жрецы прежних религий вынуждены были бежать и скитаться. И сразу возникала проблема пропитания. Если раньше они могли рассчитывать на жертвоприношения местного населения, то теперь должны были сами зарабатывать на кусок хлеба. Но что они могли делать? Пахать землю, охотиться или рыбачить, изготавливать одежду или посуду они были не обучены. Но владея искусством работы с вакуумной энергией, они могли на ярмарках показывать различные трюки и фокусы, веселить местных жителей и тем самым зарабатывать на жизнь. Переходя с ярмарки на ярмарку, из одной страны в другую, они постепенно привыкали к такой жизни. Так рождался передвижной цирк шапито. Постепенно все старые знания жрецов утрачивались и оставалось лишь то, что было нужно для выполнения изощренных фокусов и трюков: знание об энергии вакуума.
До недавнего времени существование вакуумной энергии академической наукой Запада отвергалось. Но в последние годы новые открытия астрономии заставляют пересмотреть старые убеждения. С 1998 года в астрономии появились новые понятия темной материи и темной энергии. Строго говоря, термин темная материя нельзя назвать совершенно новым. Незадолго до начала второй мировой войны американский астроном швейцарского происхождения Франц Цвикки заявил, что согласно его измерениям орбитальные скорости звезд в рукавах спиральных галактик заметно превышают значения, при которых звезды еще могут удержаться на своих орбитах.
Для решения данного парадокса Цвикки предположил, что в галактиках имеется гораздо больше вещества, чем ранее считалось, но большая часть вещества по каким-то причинам не излучает свет и потому невидима. В те времена от результатов швейцарского астронома предпочли отмахнуться и проблема темной материи была забыта.
В 1970х годах астроном Вера Рубин из Института им.Карнеги выполняла аналогичные измерения орбитальных скоростей в рукавах спиральных галактик и получила такой же результат. Вначале ей также не поверили, но через несколько лет появились новые доводы в пользу существования темной материи, полученные другими учеными. Постепенно идея темной материи становилась привычной. А в 1998 году сразу две группы астрономов — одна под руководством Саула Перльмуттера из Национальной Лаборатории им. Лоуренса и другая, возглавляемая Брайаном Шмидтом из Австралийского Национального Университета — обнаружили, что расширение Вселенной не замедляется, как считали ранее, а ускоряется. Этот факт они попытались объяснить с помощью концепции темной энергии, особой формы энергии, существующей повсюду в пространстве и формирующей силу расталкивания. Попутно им удалось измерить возраст Вселенной, он оказался равным 13.7 млр.лет. В настоящее время считают, что: 1) Вселенная состоит на 4% из обычной видимой материи, на 23% - из темной материи и на 73% - из темной энергии; 2) расширение Вселенной вначале происходило с замедлением, но через 8 млр.лет после Большого Взрыва замедление сменилось ускорением.
