omega_giperon (omega_hyperon) wrote,
omega_giperon
omega_hyperon

Об истоках идеи использования энергии гравитационного поля для межпланетных полетах

Специально для alboros.
Картинка для привлечения внимания:
TM 1970-11 OCR_001



Из ноябрьского номера "Техники-Молодежи" за 1970-й год.

Г.Гуревич

Увлекательная гравитация.Писатель-фантаст размышляет о картине мироздания


Из ничего не получишь ничего

Не многие знаю, наверное, что Луна целиком состоит из первосортного угля. Лунный уголь – это энергия, заложенная в лунных камнях. Между прочим, по калорийности он выше антрацита, выше кокса, выше лучших сортов нефти и авиационного бензина.
Схемой лунной ТЭЦ под пером Жюля Верна выглядела бы так (см. 1-ю страницу обложки).
На Луне стоят пушки, выбрасывающие камни за пределы зоны лунного тяготения. Чтобы одолеть притяжение, камень должен получить скорость, равную 2,37 км/сек. Затраты энергии при этом пропорциональны квадрату скорости: 2,372≈5,6 некой единицы.
Покинув Луну, камень упадет на Землю со скоростью около 11 км/сек. Соответствен-но увеличится и энергия – 121 единица. Допустим, большую часть энергии мы используем хотя бы для нагревания атмосферы и морей. Меньшую часть преобразуем в электричество и ровно 5,6 единицы «перешлем» на Луну (лучше всего с помощью прожектора или лазера). Итак, очередной камень готов стартовать к Земле.
Подсчитаем прибыль: 121 – 5,6 = 115,4 единицы.
Не нарушен ли закон сохранения энергии?
Какой источник насытил или насыщает энергией лунные камне?
Все дело в разнице уровней поля тяготения. Тот же килограммовый камень, скатившись в Черное море с вершины Казбека, может произвести немалую работу. А упав с Луны – в тысячи раз большую!
Источник «белого угля» - речная вода – это концентрат обычных солнечных лучей, испарявших воду из океана. Обычный каменный уголь – сгусток солнечных лучей, которые впитывались в незапамятные времена умершими и вымершими растениями. «Уголь» горных вершин – средоточие древних тектонических сил, когда-то воздвигавших горные хребты. Значит ли это, что лунный уголь – «продукт» неких астрономических сил, создавших солнечную систему?
Увы, все не так просто! Примитивная гипотеза эта разоблачается самым несложным расчетом.
Допустим, кидая по камешку, мы переправили на Землю половину Луны. Что изменилось на нашей «владычице ночей»? Изменилась масса, поле тяготения, уменьшилась скорость убегания (теперь она равна 1,88 км/сек). Чтобы сбросить камень с Луны, требуется уже не 5,6, а только 3,55 единицы энергии. Кроме того, увеличилась масса Земли. Вследствие этого скорость падения выросла примерно на полпроцента, энергия – на процент. 122 единицы приносит теперь падающий камень. Калорийность лунного угля увеличилась. Сравните баланс.
Раньше: затраты – 5,6, приход – 121, прибыль – 115,4.
Теперь: затраты – 3,5, приход – 122, прибыль – 118,5.
Шахта, где калорийность угля все возрастает и возрастает, - вот что такое Луна. Разбирая Казбек от вершины к подножию, мы переходили бы от высококалорийных верхних пластов к низкокалорийным нижним. На Луне же происходит что-то противоположное, совсем странное. Луна подобна горе, всплывающей по мере разгрузки. Значит, испокон веков запасенная энергия здесь ни при чем.
Откуда же непрестанно отзывающаяся на все изменения «лунная сила»?
ТЭЦ

Очень заманчиво и просто заманчиво

Ответа может быть два: либо энергия приходит извне, впитывается снаружи, неизвестно откуда; либо энергия берется изнутри – из самого вещества, за счет его массы (энергетический потенциал килограмма любого вещества – 25 млрд. квт-ч). В каждом литре воды, в каждом булыжнике на дороге скрыта мощнейшая электростанция, под стать двум Волжским!
Извне или изнутри? Мы решительно склонились бы в пользу первого, очень заманчивого ответа, если бы нашли небесное тело, поле тяготения которого было бы мощнее, чем весь внутренний запас энергии вещества. Тогда стало бы ясно, что питать это поле вещество не в состоянии, нужен источник Икс.
Но таких тел с такими полями астрономия не знает.
Гравитационная энергия лунного поля составляет всего лишь 0,8 квт-ч на килограмм лунной массы, то есть она в 37 миллиардов раз меньше полной внутренней энергии вещества.
На Земле гравитационная энергия того же килограмма – около 17,5 квт-ч – меньше одной миллиардной доли внутренней энергии.
На Солнце – около 50000 квт-ч. Это две миллионные доли.
Примерно такого же порядка величины характеризуют другие звезды, вплоть до самых массивных, а также ядра галактик. Даже на белых карликах, звездах удивительной плотности, где чайную ложечку вещества с трудом увезешь на большегрузной платформе, - даже и там энергия поля тяготения в тысячу раз меньше энергии вещества.
Все доводы – в пользу внутренних сил.

Какое разочарование!

Если все объясняется внутренними силами, если тяготение связано с некоторым ущербом массы, тогда антитяготение должно характеризоваться избытком массы.
… Антитяготение – старинная мечта фантастики! Тела отталкивают тела, как электрические заряды. Я включаю приборчик, подпрыгиваю, взлетаю над Останкинской башней; взвалив на плечи, несу свой дом за город; улетаю на Марс, словно на воздушном шаре. И когда угрожает столкновение миров, я включаю антитяготение…
Не только фантастика, но и физика жаждет обрести антитяготение. Науке оно требуется для полноты картины, для симметрии мира. У тяготения – ущерб массы, у антитяготения – избыток.
И какое разочарование! Да ведь избыток массы известен давным-давно. Избыток массы порождаем скоростью. При скоростях привычных избыток ничтожен, с приближением к скорости света масса удваивается, утраивается, стремится к бесконечности.
Да, скорость – это антитяготение. Если поставить скоростной двигатель, можно подняться выше Останкинской башни, можно дом подвесить над облаками, можно улететь на Марс, даже столкновение миров предотвратить. Но не чудесами в решете, а техникой: затратил энергию, придал скорость…
Зато физики могут возрадоваться: схема мира стала логичнее. Явилась еще одна пара: тяготение – антитяготение.
Чтобы развить скорость, чтобы поднять температуру, надо обязательно затратить энергию. Сфера антитяготения – это сфера затрат. Сфера тяготения, наоборот, связана с приобретением энергии. Вот почему выгодна схема лунной ТЭЦ в нашем примере.

Чем дальше в лес, тем больше дров.

Атомный вес водорода помните? 1,008. Что такое здесь 0,008 или 0,8%? Это избыток массы, который отдается, когда водород превращается в гелий, а потом – гелий в кислород. За счет этого избытка светит Солнце, этот избыток обеспечивает жизнь на Земле. Водородные бомбы тоже взрываются за счет этого избытка.
Возникает естественный вопрос: справедливо ли обратное рассуждение? Если в каком-нибудь поле тяготения отнимается 0,8% массы у водорода, превратиться ли он в гелий? Водород в гелий, гелий – в кислород, а там появятся фосфор, сера, железо, золото, вся таблица Менделеева…
Вот она, ядерная алхимия!
К сожалению, об этому уже говорилось, на Земле отнимается только миллиардная доля массы, а на Солнце – четыре миллионных доли. А для ядерной алхимии нужны тысячные доли.
Но тут вспоминается, что вода-то замерзает при нуле, не при 80 градусах мороза.
Цифра 80 тоже из первоначальных истин науки. Это скрытая теплота таяния. Чтобы остудить литр воды на 1 градус, надо отнять у него 1 ккал тепла. Но чтобы превратить в лед литр воды при нуле градусов, надо отнять еще 80 ккал. И процесс этот довольно длителен, так как молекулы замерзают не по команде «все вдруг».
Как только температура спускается до нуля, самые медлительные начинают слипаться – кристаллизуются, вода затвердевает. И тянется это колебание возле нуля, пока вся вода не станет льдом.
Можно ожидать, да так оно и происходит в природе, что и на ядерном уровне смерзание водорода, кристаллизация нуклонов в тяжелые ядра начинается где-то на далеких подступах к рубежу 0,008. При этом одни ядра будут укрупняться, отдавать скрытую теплоту ядрообразования и разрушать соседние ядра. Все как при замерзании, только на ином уровне. Там речь шла о градусах, а тут – о десятках и сотнях миллионах градусов.
Где происходит такое? Не на Солнце, не на звездах ли? Астрофизика считает, что солнечный жар понятен и без гравитационного дефекта масс. В недрах Солнца, в самой глубине, давление и температура настолько велики, что ядерный процесс идет сам собой.
Играет ли роль при это гравитация?
Пока есть только одно логическое соображение. Температура и давление выше всего в недрах звезд, а напряжение гравитации сильнее всего на поверхности. Если звезда разгорается изнутри, значите ее зажигала температура. Если же звезда вспыхивает с поверхности, тут уж первая скрипка – гравитация.

Ниточка из клубка.

Увлекательную гравитацию можно довольно логично уподобить таким процессам, как замерзание, отвердевание, слияние атомов в молекулы, слияние нуклонов в атомное ядро. Во всех этих процессах масса убывает и выделяется энергия.
При рождении гравитации энергия выделяется. Это очень удобно для будущего кос-мического строительства, для тех, кто будет проектировать и сооружать ракеты, планеты, системы планет с заданной силой тяжести. Тратить энергию нет необходимости, следует только оторвать часть массы – создать дефект. Как отрывать? В том-то и проблема! Но важно, что природа отрывать умеет. Атомы как-то шелушат друг друга, отбирая чешуйки массы в пользу поля тяготения.
И вторая задача: хорошо бы эти чешуйки, эти щепоточки массы не сбрасывать в пространство, словно отработанный пар, а утилизировать на свои нужды. Ведь это же энергия, и не малая.
Земная гравитация равносильна качественному топливу, солнечная – насыщеннее любой электрической дуги. На сколько ступенек нырнешь вниз, на столько же можешь взлететь вверх. Чем глубже черпнешь, тем выше взлетишь. Если черпнешь до самого дна – до 100%, улетишь к звездам. Только 100-процентная выдаче энергии массы может обеспечить фотонную ракету – мечту фантастики ХХ века.
Ядерная энергия для межзвездных полетов слаба.
И все это спрятано в клубке, из которого выглядывает ниточка по имени «дефект» массы.
Как бы ухватиться?


Как видим, писатель-фантаст Г. Гуревич нарисовал довольно необычную «гравитационную» картину мироздания. А вот, что думает по этому поводу кандидат физико-математических наук А. Мицкевич.

А. Мицкевич.

Геометрия или физика Вселенной?


«Увлекательная гравитация» Г. Гуревича при строгом рассмотрении не такая уж и увлекательная, во всяком случае с точки зрения классических знаний о ней. Еще до сих пор идет дискуссия о предыстории Земли: была ли она сначала горячей и остыла или же собралась из холодных пылевых частиц и разогрелась за счет энергии гравитационного поля. Во втором случае теплота разогрева возникает просто по той же причине, по которой разогревается газ при его сжатии. В гипотетическом процессе сжатия пыли гравитация играет, так сказать, подсобную роль.
Гравитационное поле как источник энергии начинает себя проявлять при фантастических напряженностях, при так называемом гравитационном коллапсе, провале материи «в гравитационную могилу». Но это не наблюдается в пределах солнечной системы и даже в нашей Галактике. Возникающие при этом квазары – квазизвезды – остаются таинственными объектами в далеких галактиках. Предполагается, что там гравитационное поле каким-то странным образом смыкается с полями элементарных частиц и перестает быть слабым полем, так как вещество объемом в миллионы солнечных масс сжимается в сферу Шварцшильда. Для Солнца такая сфера имеет диаметр всего 3,5 км.
Г. Гуревич абсолютно прав, озаглавив один из разделов своей статьи «Из ничего не получишь ничего». При рассмотрении динамики движения в гравитационном поле следует всегда помнить, что в нем при нерелятивистских скоростях с массой тела ничего не происходит. Она остается постоянной. Говорить здесь о «дефекте массы» в квантовомеханическом смысле затруднительно. Его практически нет. Дефект массы – чисто ядерное явление и наблюдается при так называемых сильных взаимодействиях, к которым гравитационное тяготение не относится. Аналогии с камнем, сброшенным на Землю с Луны, и камнем, падающем с высокой горы, тождественны. И в первом и во втором случае камень нужно сначала поднять на стартовую площадку для запуска, так что суммарная работа для поднятия и для падения равна нулю. Гравитационное поле – потенциальное, и любое движение в нем по замкнутому циклу в энергетическом смысле ничего не дает.
Гравитационное поле, если верить Эйнштейну, - это выражение не физических, а геометрических свойств мира. Для того, чтобы из геометрии получить энергию, нужны допущения, которые блестяще разработал академик Эстонской СССР Э.Наан. При этом нужно делать фантастические предположения о возможности перехода пространства в материю, материи во время и пр.
Дефект веса (если допустим такой термин при рассмотрении неизменной массы в различных гравитационных полях) не может привести к выработке реальной энергии в замкнутом цикле.
Что касается энергетического выигрыша из материи и гипотетической антиматерии, то с физической точки зрения здесь нет никаких возражений. Нужно только научиться получить эту антиматерию и управлять процессом аннигиляции.

Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 14 comments