5. Oddziaływanie grawitacyjne na cząstki materialnej kuli

Grawitony absorbowane przez cząstki materialnej kuli przekazują tym cząstkom pewien wypadkowy pęd, przez co działa na te cząstki odpowiednia siła. Na cząstkę A, znajdującą się w środku kuli, działa wypadkowy pęd równy zero. Na cząstki, znajdujące się w pewnej odległości od środka kuli, działa siła skierowana do środka kuli, ponieważ od strony środka cząstka absorbuje mniej grawitonów niż ze strony przeciwnej. Do cząstki B dochodzi mniej grawitonów od strony środka kuli, ponieważ w tym kierunku ilość materii kuli jest większa niż ze strony przeciwnej. Grubsza warstwie materii absorbuje więcej grawitonów, które poruszają się w stronę cząstki B, niż tych, które poruszają się ze strony przeciwnej. Wypadkowy pęd przekazany cząstce B, przez grawitony z nią oddziałujące, jest wektorem skierowanym do środka kuli. Przy dostatecznie dużej masie kuli siły oddziaływania grawitacyjnego utrzymują ją w całości nawet, jeśli jest utworzona z cząstek gazu.

Siły oddziaływania grawitacyjnego cząstek materii z cząstkami przestrzeni i pozostałej materii utrzymują w całości gwiazdy, pomimo wielkiego ciśnienia wewnętrznego spowodowanego wysoką temperaturą wnętrza gwiazdy. Ciśnienie wewnętrzne jest równoważone przez ciśnienie wytworzone przez siły oddziaływania grawitacyjnego.

Weźmy ciało P znajdujące się na powierzchni materialnej kuli K, mającej bardzo dużą, ustaloną masę. Jeżeli promień kuli K jest bardzo duży (gęstość materii kuli jest mała), to jej cząstki znajdują się średnio w bardzo dużej odległości od ciała P i absorbują niewiele grawitonów poruszających się w stronę ciała P od strony kuli. Na ciało P działa stosunkowo mała siła.

Jeżeli promień kuli K jest bardzo mały (gęstość materii kuli jest bardzo duża), to jej cząstki znajdują się średnio w bardzo małej odległości od ciała P i absorbują więcej grawitonów, poruszających się w stronę ciała P, od strony środka kuli. W tym przypadku siła grawitacji, działająca na ciało P, jest bardzo duża.

Takie bardzo duże siły działają na ciało znajdujące się na powierzchni gwiazdy neutronowej, której materia ma bardzo dużą gęstość.

Nigdy jednak te siły nie są nieskończone.

Gdyby ciało absorbowało grawitony tylko z jednej strony, wówczas działałaby na nie ogromna (możliwie największa) siła, ale skończona i ograniczona. Grawitony poruszające się w stronę ciała P z drugiej strony są absorbowane przez kulę.

Siła grawitacji działająca na jednostkę masy ciała nie może zmierzać do nieskończoności. Istnieje graniczna nieprzekraczalna wartość tej siły, niezależnie od warunków, w jakich znajduje się ciało.

Maksymalny pęd przekazany przez grawitony do ustalonej cząstki, w jednostce czasu, jest zawsze skończony i ograniczony z góry.

Siła, z jaką Ziemia „przycią­ga” człowieka znajdującego się na powierzchni Ziemi, jest wynikiem niewielkiej różnicy między pędami przekazanymi do cząstek jego ciała przez grawitony od strony atmosfery i od strony powierzchni Ziemi. Siła ta jest stosunkowo niewielka, biorąc pod uwagę rozmiary Ziemi, dlatego uważa się, że siła grawitacji jest bardzo słabą siłą. W rzeczywistości na cząstki ciała człowieka działają bardzo duże siły oddziaływania grawitacyjnego, które są niemal zrównoważone i dlatego nie odczuwamy zbyt mocno ich oddziaływania, tak jak nie odczuwamy ciśnienia atmosferycznego działającego na nasze ciało, ponieważ jest zrównoważone przez ciśnienie wewnętrzne.

Analogiczne ciśnienie, jak wywierane na gwiazdę przez grawitony, działa na cząstkę elementarną. Grawitony emitowane z powierzchni cząstki elementarnej wywierają dodatkowe ciśnienie na tą cząstkę, równe ciśnieniu wywieranemu przez grawitony absorbowane.

Dzięki temu ciśnieniu, wynikającemu z oddzia­ływania powierzchni elementarnej cząstki materii z cząstkami przestrzeni i pozostałej materii, za pośrednictwem grawitonów, cząstka nie ulega rozpadowi. Ciśnienie grawitacyjne utrzymuje cząstkę w całości, przeciwstawiając się jej wewnętrznemu ciśnieniu.

Ciśnienie wewnętrzne cząstek nie pozwala na ich zgniecenie, do objętości równej zero, przez siły grawitacyjnego oddziaływania między materią kuli i cząstkami przestrzeni i pozostałej materii. Dlatego nawet bardzo masywne gwiazdy nie mogą być zgniecione do zerowej objętości. Z tego względu jest wątpliwe istnienie czarnych dziur. Przeświadczenie o istnieniu czarnych dziur, w Ogólnej Teorii Względności, wynika z możliwości, w tej teorii, że siła grawitacji może przyjmować dowolnie dużą a nawet nieskończoną wartość. W przedstawionej teorii oddziaływania grawitacyjnego taka możliwość nie istnieje.

Nigdy nie zostało udowodnione istnienie czarnych dziur. Obiekty o bardzo dużej gęstości mogą zachowywać się jak czarne dziury, ale nimi nie są.

Każda cząstka elementarna, znajdująca się w określonym miejscu, ma pewien poziom energii wewnętrznej, określony przez ilość grawitonów przez nią absorbowanych. Jeżeli cząstka elementarna ma zbyt dużą energię wewnętrzną, to ciśnienie wywierane przez grawitony na cząstkę jest za małe i cząstka zmniejsza swoją energię wewnętrzną przez chwilowo zwiększoną emisję grawitonów. Gdy energia wewnętrzna jest zbyt mała wówczas cząstka absorbuje grawitony, zmniejsza chwilowo emisję grawitonów i powiększa swoją energię.

Cząstki nieustannie absorbują grawitony zwiększające ich energię wewnętrzną, wobec tego muszą emitować grawitony dla jej zmniejszenia. Gdyby cząstka elementarna tylko absorbowała grawitony, wówczas jej energia wewnętrzna wzrosła by tak bardzo, że cząstka uległa by destrukcji. Emisja energii przy pomocy grawitonów zapewnia stabilne istnienie cząstek elementarnych. W ten sposób funkcjonuje prosty mechanizm stałej wymiany energii i pędu między elementarnymi cząstkami materii i przestrzeni.

Niektóre cząstki elementarne są nietrwałe, ulegają rozpadowi na inne lub emitują energię. Jeżeli ciśnienie grawitacyjne jest znacznie mniejsze od ciśnienia wewnętrznego, wówczas cząstka musi ulec rozpadowi na takie cząstki, dla których ciśnienie wewnętrzne jest zrównoważone przez ciśnienie grawitacyjne. Część energii może być uwolniona w postaci promieniowania. Oddziaływanie grawitacyjne, być może, określa wartości możliwych mas cząstek elementarnych.

Dzięki oddziaływaniu grawitacyjnemu istnieją gwiazdy jak również cząstki elementarne.

Materia przeciętnej gwiazdy czy planety jest prawie przeźroczysta dla grawitonów, tzn. grawitony są bardzo słabo absorbowane przez materię tych obiektów.