(zenodo.org)

Введение

Гравитационное красное смещение — один из эффектов, предсказанных общей теорией относительности (ОТО). Оно наблюдается, когда фотон покидает область с высоким гравитационным потенциалом и теряет часть своей энергии, что приводит к увеличению его длины волны (снижению частоты). В классической ОТО это объясняется через искривление пространства-времени. Однако, что если этот эффект можно объяснить иначе — через изменение скорости света в гравитационном поле? В данной статье мы рассмотрим альтернативный подход, в котором скорость света зависит от гравитационного потенциала, и покажем, что это даёт тот же результат, что и стандартное объяснение в ОТО.

1. Стандартное объяснение гравитационного красного смещения в ОТО

В рамках ОТО частота фотона, движущегося в гравитационном поле, изменяется согласно следующей формуле:

где:

• v_e — частота фотона при испускании (на радиусе),
• v_r — частота фотона при приёме (на радиусе),
• G — гравитационная постоянная,
• M — масса гравитирующего тела,
• c — скорость света (которая в ОТО считается постоянной).

Это означает, что фотон теряет энергию по мере удаления от гравитационного центра, что приводит к его «покраснению».

Но давайте попробуем подойти к этому иначе, предполагая, что скорость света изменяется в гравитационном поле.

2. Гипотеза: скорость света зависит от гравитационного потенциала

Предположим, что скорость света изменяется в зависимости от гравитационного потенциала Ф:

где c₀ — скорость света в области, где гравитация пренебрежимо мала, а f(Ф) — некоторая функция потенциала. Гравитационный потенциал для массы M на расстоянии r равен:

Допустим, что зависимость скорости света имеет вид:

где α — коэффициент, определяющий, насколько сильно гравитация влияет на скорость света.

3. Как изменяется частота фотона при изменении скорости света

Из соотношения энергии фотона:

E=hv

и факта, что энергия фотона в движущейся среде также выражается через его импульс:

E=pc’

мы можем записать закон сохранения:

что приводит к выражению:

Подставляя зависимость c’ от гравитационного потенциала:

При малых значениях

разложение в ряд Тейлора даёт:

Это очень похоже на разложение формулы ОТО:

Если выбрать α=-1 , то полученная формула совпадает с предсказанием ОТО!

4. Следствия: новый взгляд на гравитацию и свет

Мы получили тот же результат, что и в ОТО, но через изменение скорости света, а не через искривление пространства. Это открывает новые возможности для интерпретации гравитационных эффектов:

1. Гравитационное красное смещение можно объяснить без искривления пространства, если скорость света меняется в гравитационном поле.
2. Линзирование света может быть не следствием искривления геометрии пространства, а результатом преломления из-за изменения скорости света.
3. Это даёт альтернативный подход к объяснению тёмной материи и расширению Вселенной. Если скорость света зависит от плотности энергии в пространстве, то аномалии во вращении галактик и расширении Вселенной могут быть связаны не с невидимой массой, а с переменным показателем преломления.

5. Вывод

Мы рассмотрели альтернативный подход к гравитационному красному смещению, в котором скорость света изменяется в гравитационном поле. Этот подход приводит к тем же формулам, что и ОТО, но даёт новое объяснение природы гравитации и оптических эффектов вблизи массивных тел. Если дальнейшие расчёты и эксперименты подтвердят эту гипотезу, это может изменить наше понимание гравитации, света и природы пространства.

Данный подход предлагает новый взгляд на природу массы и её связь с электромагнитными процессами. Более подробное описание этой гипотезы и её философского осмысления можно найти в работах:

— (dzen)

— (Zenodo)