Силы инерции и гравитации

Ньютон, имя которого мы знаем со школьной скамьи, создавая свои знаменитые законы, ввел  в научный обиход три новые сущности: силу гравитации, силу инерции и  массу, обладающую инерциальными и гравитационными свойствами. Масса до этого признавалась как мера количества вещества. Эти новые сущности были введены Ad hoc (от лат. ad hoc - к этому, для данного случая, для этой цели). Так, силы гравитации  были введены для объяснения падения тел на Землю, а силы инерции  объясняли сопротивляемость тел изменению состояния покоя. В частности силы инерции объясняли, почему космические тела, вращаясь по кругу один вокруг другого, не падают друг на друга под действием силы гравитации.

Очередной задачей науки стало независимое подтверждение существования каждой из введенных сущностей. Существенным шагом в этом направлении явился принцип эквивалентности. Он был открыт в ходе эксперимента 320 лет назад. Равенство массы инерционной и массы гравитационной между собой являлось и является самым весомым во всей истории физики,  доказательством реального существования всех перечисленных  выше сущностей.

Во времена Ньютона в науке  доминировал  математический подход. Согласно этому подходу основной задачей науки является составление математического уравнения, описывающего наблюдаемые явления.  Вопросы  почему центробежная сила равна центростремительной и почему масса инерциальная равнамассе гравитационной даже не возникали. Т.е. принцип эквивалентности был декларирован и фактически явился пятым законом Ньютона. Следует отметить, что ответ во времена Ньютона еще не мог быть найден. Впоследствии было обнаружено то, что поможет нам ответить на эти вопросы, а именно, что:

  1. все материальные тела состоят из одинаковых заряженных частиц (электронов протонов и нейтронов), и их количество в каждом теле прямо - пропорционально весу тела;
  2.  нейтроны состоят из отрицательных и положительных зарядов;
  3. а также возникла новая наука электродинамика, которая ввела в физику новые силы и новые законы.

Новыми силами стали электростатические силы (силы Кулона) и электродинамические (силы Лоренца). В рамках электродинамики было доказано: заряд, двигающийся с ускорением, вызывает появление  силы, действующей на этот заряд, равной по величине силе, вызвавшей движение заряда с ускорением, и прямо противоположной этой силе по направлению. Это явление не зависит от вида силы, вызвавшей движение заряда с ускорением. Такой силой может быть и Кулоновская сила, и сила гравитации, и сила инерции. А ускорение может быть и центробежным, и линейным.

Заряды, из которых состоят материальные тела, в этом случае движутся с ускорением, что приводит к появлению самоиндукции, как мы уже говорили, действующей на заряд с силой равной по величине и противоположной по направлению действия центростремительной силы. Так как этой силе все равно,  чем вызвано  такое движение то ли силой гравитации (сила притяжения планет), то ли центробежной силой  MV2/R, проявляться она будет в равной степени.  Принцип эквивалентности выполняется  в этом случае по определению явления (силы) самоиндукции. Таким образом, получается, что и инерциальные, и гравитационные, и электрические свойства тела определяются зарядом, а не массой. Исходной сущностью является заряд, а не масса.  Мы получили ответ на вопрос почему центробежная сила равна центростремительной без привлечения понятия масса, и это является доказательством, того что масса, как самостоятельная сущность, не существует.

Можно ли на основании этого вывода сказать, что Ньютон ошибся при открытии своих законов? Ни в коем случае. Законы Ньютона имеют огромную доказательную базу и широкое применение.  Мы рассмотрели частный случай, в котором  объяснение сил инерции и гравитации возможно без использования массы, и предполагаем, что и в остальных случаях проявления принципа эквивалентности работает  та же система, и что силу гравитации можно объяснить на основе электродинамики.

Наше объяснение принципа эквивалентности является иллюстрацией широко известного высказывания Бэкона: «новая теория - дитя времени, а не авторитета».

http://fphysics.com/sily_inercii_i_sily_gravitacii