Е.К.Грибановский, Г.Г.Никитин, Е.Е.Панфёров

Целью работы является применение результатов, полученных в (1) bib:GM для траектории луча света, проходящего вблизи Солнца, для такого же луча света, проходящего в условиях земной гравитации, и сравнение полученных теоретических расчётов с экспериментальными данными, полученными на Земле.

Динамичная метрика.

Основанная на принципе эквивалентности Эйнштейна концепция динамичной метрики (1) bib:GM показала совпадение численного расчёта с цифровыми значениями опыта Паунда-Ребки (2,46*10^-15) и отклонения луча света Солнцем (1"75). Тем самым была показана эквивалентность традиционной теории гравитации в рамках ОТО и концепции динамичной метрики для описания упомянутых экспериментов .

Однако при более тщательном рассмотрении траектории луча света, проходящего вблизи Солнца, выявились отличия в поведении луча света в непосредственной близости перигелия.

Если в ОТО траектория предполагается гладкой и симметричной относительно перигелия (2) bib:LL стр 398, то в (1) bib:GM рис 3 демонстрирует траекторию, имеющую точку перегиба, причём на некотором интервале луч света удаляется от Солнца.

Одновремённо выявилось ещё одно отличие: если для традиционной ОТО направление распространения луча света совпадает с его траекторией, то в концепции динамичной метрики направление распространения луча света не совпадает с его траекторией, что согласуется с замечанием В.Паули: "..световой луч не является геодезической линией трёхмерного пространства,..." (3) bib:WP стр.218

Полученное отличие в поведении луча света между предсказаниями в традиционной ОТО и в концепции динамичной метрики рассматривалось как не подлежащее проверке, поскольку трудно себе представить опыт в физических условиях поверхности Солнца для выбора правильной модели гравитации.

Однако летом 2003г. выяснилось, что такой опыт возможно провести в условиях земной гравитации, более того, эксперименты в этом направлении велись с 80-х годов прошлого века.

Эксперимент по измерению отклонения луча света

от уровенной поверхности в приземных слоях атмосферы

  На практике, при измерении вертикальных углов (например, в геодезии)

всегда вводится поправка "за рефракцию", вычисляемая по коэффициенту

рефракции - k, входящему в объединенную поправку "за кривизну Земли и

рефракцию". В настоящее время принято считать, что средний

коэффициент рефракции равен примерно 0.14, в восемнадцатом, девятнадцатом

веках k считался равным 0.16 (4) bib:BO.

 Эта поправка существовала наряду с температурной, атмосферной, и инструментальными поправками, которые достаточно уверенно учитывались.
 Вообще говоря, при построении триангуляционной сети высшего класса среднеквадратическая погрешность не превышает 0"75, то есть данная поправка раз в десять превышает разумную погрешность измерений.
По самой своей природе данная поправка считалась зависящей от расстояния. В конце 70-х годов прошлого века Георгий Никитин обратил на эту поправку внимание и тогда же начал проводить ряд экспериментов в попытке определить первопричину этого феномена. При этом им было замечено, что если рассмотреть прямоугольный треугольник, у которого длинный горизонтальный катет равен скорости света, вертикальный катет равен второй космической скорости, то острый угол как раз будет равен 7",7. То есть, при движении по горизонтали, луч света смещается, "увлекается вниз" со скоростью, равной второй космической скорости.

Итак, схема эксперимента Георгия Никитина (5) bib:GN сравнительно проста: перед объективом теодолита натянута горизонтальная тонкая (0,01 -- 0.02 мм) визирная нить. Её изображение через вертикальное зеркало наблюдается этим же самым теодолитом. Теодолит имеет собственную точность, обеспеченную его конструкцией и прописанную в ТУ на него 2". Эта точность гарантируется в любых условиях - в поле, при температурах от.....до. В лабораторных условиях точность в 2 -- 2.5 раза лучше.

Само построение схемы опыта и процесс измерения устраняет погрешности установки нити по центру объектива, невертикальность поверхности зеркала и прочих привходящих обстоятельств.
 Поэтому отклонение оптического луча (в периоды спокойного гравитационного фона) на ( 8" ± 1".2) достаточно уверенно измерялось, изучалось и обсуждается.
 Итак, что происходит при учёте движения метрики вниз (со второй космической скоростью): свет распространяется вправо от нити , и фронт его имеет форму окружности. Так как имеем сдвиг метрики вниз, то и сам фронт, и его центр сдвигается вниз, и к моменту достижения светом зеркала центр этого фронта будет в точке О1.
 После отражения от зеркала и достижения объектива теодолита фронт (при движении справа налево после отражения) будет иметь своим центром точку О2.
 Для достижения чёткого изображения необходимо равенство геометрических расстояний от центра фронта О2 до точки фокусировки объектива, и это достигается при повороте объектива вниз, (перпендикуляр к поверхности объектива ОА), и если продлить прямую ОА, то эта линия пройдёт через О2.

Это отклонение и фиксирует эксперимент Георгия Никитина, то есть точка, из которой испущен свет, при восстановлении её положения по фронту принятого света, (а фронт света при достижении им объектива имеет направление слегка вверх), эта точка оказывается ниже объектива. Чтобы эта точка была в фокусе, теодолит слегка наклонён вниз. В условиях Земной гравитации на 7",7 (по расчёту, 11"5 в эксперименте).

     Можно достаточно уверенно констатировать, что кроме знакопеременных

идентифицированных и случайных отклонений луча света обнаружено и,

постоянно действующее (систематическое) отклонение луча вдоль отвесной

линии, по направлению к центру Земли на величину - 11"5  ±1".2 (угловых секунд).

Смотрите добавление от 11.01.11 об опыте Г.Никитина внизу.

 

Расчёт траектории в условиях Земли.

 
Траектория луча света в условиях Земли, рассчитанная аналогично приведённой в (1) bib:GM для Солнца, приведена на рис 4.

При прохождении перигея по расчёту угол составляет 7`7 сек.
 Опять же, заметить и уверенно измерить столь малый угол отклонения луча света от горизонтального распространения с учётом земной атмосферы с её возмущениями весьма сомнительно. Поэтому для сравнения с экспериментом  была поставлена несколько иная задача:
Каким должен быть начальный угол распространения луча света, чтобы траектория распространения этого луча была горизонтальна?
Несколько итераций той же программы показали, что этот угол должен быть равен 7,7 сек. Только при таком угле направления распространения луча света его траектория будет горизонтальна.
При этом не имеет значения, на каком расстоянии находятся точки излучения и приёма луча света: три метра, как в опыте Георгия Никитина, или 3 километра, как в расчёте.

Выводы.

Приведённое соотношение между теоретическим расчётом траектории луча света в земной гравитации, выполненных на основе концепции "Динамичной метрики" и опытными данными, полученными при помощи АГОНа , показывает хорошее согласование между собой.
Напротив, теория гравитации в рамках ОТО даёт нулевой угол между траекторией луча света и горизонталью при распространении луча света вблизи Земли, что не соответствует опыту.

Литература.
1. bib:GM Е.К.Грибановский, Гравитационная метрика. Рукопись, направленная в редакцию журнала Математическая физика ОМРАН июнь 2003г. Электронная версия http://gek47.narod.ru/a/1a.html

2. bib:LL Л.Д. Ландау и Е.М.Лившиц Теоретическая физика Т II Теория поля. (М.: Наука. 1988 г.)

3. bib:WP В.Паули Теория относительности. ( М.: Наука,1983 г.)

4. bib:BO Богуславский Н.А. Курс геодезии // С.- Петербург, Типография Ю.Н. Эрлих, 1897. Стр. 579 - 580.

5. bib:GN Г.Г.Никитин Абсолютный гравиметр оптический – АГОН "Геодезия и Картография" // № 6, 2004 г.



Это добавление я пишу с тяжёлым сердцем.
Всё складывалось великолепно:
В 2002 году я теоретически рассчитал отклонение луча света 7,7 сек для поверхности Земли,
и в конце того же года узнал об опыте Г.Никитина,
который нашёл отклонение 8,8 сек от уровенной поверхности.
Теория практически совпала с опытом - чего ещё было желать?

В конце 2010 года на форуме ГЕОДЕЗИСТ.RU
http://geodesist.ru/forum/topic.php?forum=47&topic=270&p=6
рассматривался этот опыт, и он встретил всеобщую обструкцию.
Это заставило меня вернуться к анализу корректности проведённого опыта,
и я пришёл к выводу о необходимости пересмотра своего отношения к
опыту.

Как оказалось, анализ хода лучей при этом опыте не доведён до конца.

По умолчанию предполагалось, что волновой фронт,
параллельный входной линзе зрительной трубы - теодолита -
будет фокусироваться в центре осей.
Это не так.
Внутри зрительной трубы также имеет место быть смещение пространства вниз,
к центру тяготения, и для приведения визируемой точки -
в данном случае отражённого в зеркале изображения нити на линзе теодолита в
центр осей, теодолит необходимо повернуть вверх,
на те же самые 7,7 сек.
В итоге при корректном проведении опыта зрительная труба
будет параллельна уровенной поверхности.

Сегодня, задним числом, совершенно ясно, что этот результат имеет основанием
Принцип относительности - никакими опытами невозможно внутри системы
определить её движение.
Смущало то, что на поверхности Земли неинерционная система отсчёта -
однако сейчас ясно, что поправка на это обстоятельство крайне мала -
порядка 10^-10 мм.

Очень жаль, но отрицательный результат - это тоже результат.




На главную