Чёрные дыры — сказка для самых маленьких

СУЩЕСТВУЮТ ЛИ «ЧЁРНЫЕ ДЫРЫ?»
ИСПРАВЛЯЕМ ОШИБКУ ШВАРЦШИЛЬДА

Канарёв Ф.М. http://kanarev.inauka.ru

Анонс. Астрофизики стараются не замечать фундаментальную ошибку в формуле Шварцшильда для расчёта радиуса «Черной дыры», анализ которой был опубликован несколько лет назад по адресу [2], [3]. Исправление этой ошибки превращает идею о «Чёрной дыре» в детскую сказку.

Закон всемирного тяготения, открытый И. Ньютоном (1687 г.), стимулировал развитие астрономических идей [1]. Вначале Митчелл (1783 г.), затем Лаплас (1796 г.) предсказали возможность существования звезд с таким сильным гравитационным полем, которое задерживает световые фотоны, и поэтому такие звезды становятся невидимыми [1]. Впоследствии их назвали Черными дырами [1], [2], [3].
В 1916 г. немецкий астроном и физик Карл Шварцшильд предложил формулу для расчета гравитационного радиуса R Черной дыры, которая следует из законов Классической механики. С тех пор эта формула и используется в астрономических расчетах, а гравитационный радиус «Чёрной дыры» называется Шварцшильдовским радиусом.

R=2GM/C^2 (1)

где G – гравитационная постоянная; М – масса «Черной дыры»; С – скорость света.
Известно, что по мере уменьшения длины волны фотона (от инфракрасного до гамма диапазона) его энергия Еf=hv увеличивается, примерно, на 15 порядков. В такой же закономерности растет и возможность фотона преодолевать силу гравитации, но формула (1) не учитывает этот факт. Поэтому у нас есть основания полагать, что при её выводе была допущена ошибка.
Дело в том, что для расчета радиуса «Чёрной дыры» надо было использовать равенство гравитационной силы «Чёрной дыры» силе, движущей фотон. Однако, модель фотона в то время не была известна, не было и математической модели силы, движущей фотон. Поэтому Шварцшильд взял равенство потенциальной энергии гравитационного поля «Чёрной дыры» кинетической энергии фотона и получил формулу (1), в которую не вошла длина волны фотона. Получилось так, что фотоны всего диапазона излучений одинаково задерживаются силой гравитации «Чёрной дыры». Но это не так. Мы знаем, что энергия самого маленького гамма фотона на 15 порядков больше энергии самого большого инфракрасного фотона. Во столько же раз отличается и способность этих фотонов преодолевать силу гравитации, поэтому Шварцшильдовская формула для расчёта радиуса «Черной дыры» может давать много порядковую ошибку и мы сейчас убедимся в этом.
Сила гравитации «Чёрной дыры» известна

Fg=(GmM)/R^2 . (2)

Здесь G – гравитационная постоянная; m- масса фотона; M- масса «Черной дыры»; R – радиус «Черной дыры».
Математическая модель для расчета силы, движущей фотон, получается в первом приближении достаточно просто. Для этого надо энергию фотона mC^2 разделить на его длину волны л и получится сила, действующая на центр масс фотона в интервале длины волны
Ff=mC^2/л. (3)

Приравнивая силу гравитации (2) и силу, движущую фотон (3), и решая результат относительно R, имеем
R=[(GMл)^1/2]/C . (4)

Если учесть уже известную структуру фотона, то формула (4) незначительно усложняется и принимает вид
R={[(GMл)/2п]^1/2]}/C . (5)

Тогда сила Ff (3), движущая световой фотон с длиной волны л=6,5х10^-7 м со скоростью С=2,998х10^8 м/с, будет равна Ff=2,8×10^-12 , H.
Учитывая, что масса Солнца M=2×10^30 кг, радиус Солнца R=6,96×10^8 м постоянная гравитации G=6,67×10^-11 Hxм^2/кг^2 и то, что масса фотона в этой формуле выражается через постоянную h Планка, скорость света С и длину волны л фотона зависимостью m=h/лС, определим по формуле (2) силу Fg гравитации Солнца, действующую на пролетающий мимо фотон с длиной волны л=6,5х10^-7 м [1], [2], [3].

Fg=0,88×10^-33 H. (6)

Тангенс угла отклонения траектории светового фотона с длиной волны л=6,5х10^-7 м от прямолинейного движения при его пролете вблизи Солнца будет равен tga=Fg/Ff=0,31×10^-22 (рис. 1).
Если световой фотон с длиной волны л=6,5х10^-7 м пролетает вблизи Солнца по прямой, которая параллельна линии, соединяющей центры масс Солнца и Земли, расположенных на расстоянии L=1,51×10^11м, то величина его отклонения dS от прямолинейного движения в окрестностях Земли будет равна (рис. 1) [1], [2], [3]

dS=Lx tga=0,48×10^-10 м. (7)

Наука пока не располагает приборами, способными зафиксировать величину dS=0,48×10^-10 м, но астрономическая экспедиция Артура Эддингтона, созданная в начале ХХ века для доказательства достоверности теорий относительности Эйнштейна путём измерения этой величины при солнечном затмении, объявила в 1919г, что она измерила её. Это послужило тогда основанием для прессы объявить Эйнштейна величайшим гением человечества.
Вполне естественно, что последующие проверки результатов измерений Эддингтона показали их ошибочность, и Королевское общество в Лондоне объявило в 1962 году, что трудности при проведении таких измерений оказались большими, чем предполагал Эддингтон. Пресса молчала [4], [5]. Для неё главное не научная истина, а спасение давно утонувших теорий относительности Эйнштейна и она продолжает трубить о том, что они доказаны экспериментально, и рекламировать соломинки, призванные спасти их. «39 — летний исследователь поверг мировую науку в смятение» — одна из таких соломинок.
Астрофизики, не желающие считаться с реалиями, продолжают определять радиус «Черной дыры» по формуле (1) Шварцшильда. В результате превращение Солнца в «Черную дыру» даёт более или менее приемлемую величину её радиуса

Ro=2,97×10^3м (8)
и плотности
Pо=1,82х10^19 кг/м^3, (9)

которая оказывается близкой к плотности ядер атомов.
В обычном состоянии плотность Р вещества Солнца равна P=1,4 кг/м^3 [1].
А теперь определим реальные гравитационные радиусы и плотности Солнца, как «Чёрной дыры», для инфракрасного л1=1,0х10^-3м, светового л2=6,5х10^-7 м и гамма л3=1,0х10^18 м фотонов по формуле (5), учитывающей длину волны излучения. Для фотона с длиной волны л1=1,0х10^-3м имеем:

R1=4,39 м; (10)

P1= 5,65×10^27 кг/м^3. (11)

Эта величина плотности, примерно, на 10 порядков больше плотности ядер атомов, а радиус объекта, имеющего такую плотность, равен R1=4,39 м (9), но астрофизиков это не смущает. Такая «Черная дыра» будет задерживать фотоны лишь далекой инфракрасной области и пропускать все остальные: ближние инфракрасные, световые, ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма фотоны. Так что такой объект не будет обладать главным признаком «Чёрной дыры» — задерживать все виды излучений.
Для светового фотона с длиной волны л2=6,5х10^-7 м имеем:

R2=0,012м; (12)

P2=5,53×10^32 кг/м^3 . (13)

Солнце, как «Чёрная дыра», с таким радиусом R2 и плотностью P2, которая на 15 порядков больше плотности ядер атомв, будет задерживать инфракрасные и световые излучения, и пропускать ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма излучения.
Чтобы Солнце, став «Чёрной дырой», задерживало все виды излучений, оно должно задерживать самые энергичные гамма фотоны с длиной волны л3=1,0х10^18 м. Это будет возможно, если оно сожмётся до размеров с радиусом в 100 миллионов раз меньше метра.
R3= 1,54×10^-8 м; (14)

P3=0,13×10^54 кг/м^3. (15)

Как видно, плотность такого объекта на 37 порядков больше плотности ядер атомов, а радиус равен всего R3= 1,54×10^-8 м, но астрофизиков это не пугает, слишком красивую сказку подарили им ошибочные теории Шварцшильда и Эйнштейна. Трудно с ней расстаться.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Жаль, конечно, что сказку о «Чёрных дырах» «учёные» рассказывают не в детском саду, а студентам, заставляя их верить в мистику, не имеющую никакого отношения к науке.

Литература1. Канарёв Ф.М. Теоретические основы нанотехнологий. Краснодар 2007. 514 с.
2. Канарёв Ф.М. Радиус «Черной дыры». http://Kanarev.innoplaza.net Article 9.
3. Канарёв Ф.М. Существуют ли «Чёрные дыры»? http://Kanarev.innoplaza.net Article 62.
4. Канарёв Ф.М. История научного поиска и его результаты. 2-е издание. Краснодар, 2007. 530 с.
5. Канарёв Ф.М. История научного поиска и его результаты. 2-е издание. http://Kanarev.innoplaza.net Articles 111, 112, 113.

Источник: «Известия Науки«