1.4. Ruch elementarnej cząstki materii lub przestrzeni w układzie inercjalnym i oddziaływanie grawitacyjne

Elementarne cząstki materii oraz przestrzeni poruszają się skokowo z jednego punktu przestrzeni do drugiego i oddziałują z grawitonami tylko podczas spoczynku w układzie UW. Każde dwie cząstki elementarne mogą poruszać się w dowolny sposób w układzie UW, ale podczas oddziaływania grawitacyjnego pozostają względem siebie w spoczynku. Każdy grawiton oddziałujący z elementarną cząstkę ma wobec niej prędkość c. Dlatego pęd i energia przekazane do cząstek Q i P, w wyniku absorpcji grawitonu przez cząstkę P, wyemitowanego przez cząstkę Q, nie zależą od tego czy cząstki pozostają, w układzie UW, w spoczynku czy poruszają się w dowolny sposób; zależą tylko od położenia tych cząstek, w chwili przekazywania tego pędu i tej energii.

Każdy obserwator związany z poruszającą się cząstką, niezależnie od prędkości tej cząstki w pewnym układzie odniesienia, widzi otoczenie w taki sam sposób i oddziaływanie z grawitonami przebiega identyczne w każdym miejscu i w każdej chwili.

Weźmy prostokątny układ współrzędnych OXYZ z obserwatorem znajdującym się w punkcie O. Jeżeli w pewnym przedziale czasowym dla dowolnej elementarnej cząstki materii, znajdującej się w spoczynku w tym układzie, pęd przekazywany przez grawitony z nią oddziałujące jest wektorem zerowym i odpowiednio energia przekazywana przez te grawitony jest równa zero, to układ OXYZ jest układem inercjalnym w danym przedziale czasu. W rzeczywistości fizycznej układy mogą być jedynie lokalnie inercjalne.

W układzie lokalnie inercjalnym, z każdego kierunku cząstka absorbuje taką samą ilość grawitonów i wypadkowy pęd przekazywany do tej cząstki jest wektorem zerowym. Cząstka absorbuje i emituje taką samą ilość grawitonów, w jednostce czasu, niezależnie od prędkości v jej ruchu, ponieważ podczas oddziaływania z grawitonami pozostaje w spoczynku względem pozostałych cząstek w układzie UW.

Pęd i energia przekazywane do materialnej cząstki Q, w wyniku oddziaływania tej cząstki z elementarnymi cząstkami materii i cząstkami przestrzeni Wszechświata, za pośrednictwem grawitonów, nie zależą od tego czy cząstka Q, w układzie lokalnie inercjalnym, pozostaje w spoczynku czy porusza się z pewną prędkością.

Dlatego w układzie lokalnie inercjalnym, taka cząstka nie jest hamowana, podczas swojego jednostajnego ruchu, w wyniku oddziaływania z grawitonami.

Niech w układzie inercjalnym OXYZ, w czasie Δt, z elementarną cząstką Q, pozostającą w spoczynku lub poruszającą się ruchem jednostajnym, oddziałuje n grawitonów przekazujących pędy i energie E_i, takich grawitonów, że zmiana pędu cząstki w wyniku tych oddziaływań i zmiana jej energii .

Jeżeli i - ty grawiton jest emitowany przez cząstkę, to E_i < 0. Jeżeli i - ty grawiton jest absorbowany przez cząstkę, to E_i > 0.

Weźmy układ O'X'Y'Z' poruszający się ruchem jednostajnym z prędkością względem układu OXYZ tak, że oś O'X' porusza się po osi OX i obie mają ten sam zwrot. Ze wzorów na transformację pędu i energii wynika, że zmiany pędu i energii cząstki w układzie O'X'Y'Z' określają wzory , , , .

Stąd w układzie O'X'Y'Z' zmiana pędu cząstki Q jest i zmiana jej energii ΔE' = 0.

Jeżeli w pewnym układzie inercjalnym, w czasie Δt, w wyniku oddziaływania z grawitonami zmiana pędu cząstki jest wektorem zerowym i zmiana jej energii jest równa zero, to odpowiednio w każdym innym układzie poruszającym się ruchem jednostajnym względem pierwszego zmiana pędu cząstki jest wektorem zerowym i zmiana jej energii jest równa zero. Drugi układ jest również układem inercjalnym.

W każdym układzie poruszającym się ruchem jednostajnym względem układu lokalnie inercjalnego, cząstka nie jest hamowana, w wyniku oddziaływania z grawitonami, podczas ruchu jednostajnego.

W układzie inercjalnym cząstka elementarna nie może zmienić swojego pędu i swojej energii tylko w wyniku oddziaływania z grawitonami. Zmiana pędu i energii cząstki elementarnej, w układzie inercjalnym, może nastąpić tylko w wyniku działania innych przyczyn, niż oddziaływanie z grawitonami.

Jeżeli w pewnym miejscu układ nie jest inercjalny, to oddziaływanie cząstki z grawitonami zmienia jej pęd i energię i równocześnie zmienia czas spoczynku i wektor skoku.

Ponieważ w małych odstępach czasu w przypadkowy sposób może zmieniać się pęd cząstki, ze względu na losowe oddziaływanie z grawitonami, wobec tego położenie cząstki nie jest dokładnie określone, przy czym w mniejszych odstępach czasu nieokreśloność położenia jest większa. Podobnie, w krótkich odstępach czasu, energia cząstki nie jest dokładnie określona. W mniejszych odstępach czasu nieokreśloność energii cząstki jest większa.

Między elementarnymi cząstkami ciała działają siły jądrowe i elektromagnetyczne, które nieustannie zmieniają pędy i energie tych cząstek. Wskutek tego cząstki poruszają się skokowo w sposób chaotyczny. Jednak te oddziaływania nie zmieniają całkowitego pędu i energii ciała.

W układzie inercjalnym żadna cząstka ciała nie zmienia pędu i ener­gii skutkiem oddziaływania z grawitonami a więc i ciało złożone z tych cząstek nie zmienia swojego pędu i energii.