В биологической сфере электромагнитные «технологии» работают на генетическом уровне, обслуживают связи в макромолекулах, копирование и передачу наследственной информации. Электрические импульсы лежат в основе функционирования нервной системы, обслуживают деятельность мозга.
В процессе электромагнитного взаимодействия происходит испускание и поглощение световых частиц – фотонов. Свет, который создатели Библии считали основой бытия, также является результатом электромагнитного взаимодействия. Фотоны, являющиеся носителями этого взаимодействия, представляют собой кванты электромагнитного поля. Сами по себе они не имеют ни электрического заряда, ни массы, распространяясь в пространстве с наивысшей для нашей материальной системы скоростью – скоростью света. Важнейшие носители информации, обеспечивающие естественный способ восприятия человека, имеют электромагнитную природу. Свет, радиоволны, электричество, без использования которых немыслима современная человеческая цивилизация, относятся к числу электромагнитных явлений. Все человеческие средства связи, источники информации, электронные приборы, компьютерные системы работают на электромагнитных носителях. Без электромагнитного взаимодействия не было бы не только света, но и тепла.
Гравитационное взаимодействие также дальнодействующее, оно считается самым слабым и вообще не учитывается в теориях микромира. Но оно охватывает все виды и состояния материи и находится в соответствии с массой того или иного тела. Гравитационное взаимодействие по природе своей макроскопично, оно функционирует в макроскопически непрерывном пространстве-времени, выражая его изгибы, искривления и конфигурации. Именно поэтому оно принципиально отличается от прочих трёх типов взаимодействий, присущих микромиру и функционирующих в условиях и масштабах, не обеспечивающих макроскопическую непрерывность пространства-времени.
Слово «гравитация» происходит от лат. «гравитас» – тяжесть. Поскольку тяжестью обладают все макроскопические тела, существующие на Земле, в том числе и тела людей, сталкиваясь с гравитацией повседневно и в строительстве зданий и сооружений, и в мореплавании, и в военном деле, люди стали интересоваться природой этого явления. На протяжении многих веков гравитация была единственным фундаментальным взаимодействием, подвергавшимся исследованию.
Древняя натурфилософия, в рамках которой зарождалось научное познание, объясняла тяжесть изначальной устремлённостью всех тел к своему месту. Именно так объяснял явление гравитации Аристотель, размышлявший о том, что тяжёлые тела вследствие своей природной предрасположенности, стремятся вниз, к Земле, а лёгкие – вверх, к небу. Руководствуясь практическими нуждами, Архимед создал теорию рычага, позволяющую оперировать тяжёлыми телами для их передвижения в любом направлении. Он говорил, что если бы ему дали рычаг достаточной длины, он смог бы перемещать Землю. Это изречение означало распространение понятия тяжести на объекты космических масштабов. Архимед заложил и основы понимания действия гравитации в водной среде, показав, что в ней на тело действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной воды. Это открытие так потрясло Архимеда, что в благодарность богам за постигнутый им закон, который потомки назвали его именем, он принёс в жертву сто быков.
В Новое время истории естественнонаучное изучения тяжести увенчалось величайшим открытием – формулировкой И. Ньютоном закона всемирного тяготения. Была доказана универсальность гравитации и определена механическая зависимость силы тяжести от массы тел и расстояния между ними. На всякое тело по прямой, соединяющей их центры тяжести, действует сила притяжения, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними.
Понятие массы в классической механике в каком-то смысле тавтологично, поскольку оно соответствует понятию веса тела. Сила притяжения возрастает прямо пропорционально массе, которая сама измеряется весом как силой притяжения. Вместе с тем, понятие массы несёт в себе глубокое философское содержание. Как и в сфере социологии, где понятие массы означает объединение множества людей, понятие массы в физике обозначает множество вещественных элементов, составляющих в совокупности то или иное тело. Более массивное тело включает в себя большее количество вещества, причём это количество может быть сосредоточено в меньшем объёме. Масса содержит, тело вмещает, объём распространяется. Масса выражает, по существу, ту мобилизационную активность, с которой обладающее ею тело, кусок вещества действует на другие тела – тоже куски вещества. Масса есть мера мобилизации вещества на притяжение вещества из окружающего пространства. Соответственно гравитация есть форма «космической инженерии», являющаяся предпосылкой мобилизационной активности вещества. Она соединяет и стягивает вещественные формы к определённым центрам тяготения, предрасполагая их к реальному взаимодействию и столкновению. Она – основа целостности и связанности космических образований. Без гравитационного взаимодействия не существовало бы ни галактик, ни звёзд, ни планет. Будучи объединяющим фактором космической эволюции, гравитация является одной из исходных предпосылок «космической инженерии», она организует движение в Метагалактике, создаёт альтернативу расширению пространства-времени, «разбеганию» галактик и способствует подразделению материи на мобилизационные ядра и мобилизуемую периферию.
Гравитационное взаимодействие имеет определённое сходство с электромагнитным. Сила гравитационного взаимодействия, как и электромагнитного, постепенно ослабевает с квадратом расстояния, т. е. зависимость, открытая Ньютоном, во многом аналогична зависимости, открытой через сто лет Кулоном. Но гравитационное взаимодействие значительно слабее, на микроуровне оно вообще пренебрежимо мало, а между макроскопическими телами с относительно незначительными массами оно почти незаметно. Гравитация универсальна, тогда как электромагнетизм действует только между заряженными телами. Гравитация в нашей космической системе только притягивает тела, тогда как электрические заряды могут притягиваться и отталкиваться.
Эйнштейновская модель гравитации в отличие от ньютоновской, связана с изображением гравитационного взаимодействия не как результата механического притяжения тел по прямым линиям в евклидовом пространстве, а с искривлением пространства-времени под действием тяготеющих масс. В поле тяготения тела движутся по геодезическим линиям, искривленным траекториям не потому, что на них действует механическая сила притяжения, а потому, что такие траектории являются самыми короткими в искривленном тяготением пространстве-времени. Поскольку искривление пространства-времени зависит от количества вещества, выраженного в массе, а вещество распределено в Метагалактике неравномерно, пространство по-разному искривляется, а время в различных частях Метагалактики течёт с различными скоростями.
Эйнштейновская модель гравитации отклоняется от ньютоновской лишь в сильных гравитационных полях, применительно к слабым они совпадают. Эти отклонения многократно подтверждены в астрономических наблюдениях и физических экспериментах. В пользу модели Эйнштейна свидетельствуют эффекты искривления лучей света вблизи тел с большими массами, замедления времени в гравитационных полях и движении с большими ускорениями, отклонения времени распада нестабильных атомных ядер и т. д.
Сила гравитации считается слабой лишь в относительном смысле, с точки зрения соотношения с массами и расстояниями микроскопического уровня. Но и в микромире она может резко возрастать и становиться сравнимой по своему действию с сильным, слабым и электромагнитным взаимодействиями. Это происходит в двух специфических ситуациях. Во-первых – при сверхвысокой плотности вещества, достигающей не менее 1094г/см3. Такая плотность была общераспространённым явлением на ранних стадиях эволюции Метагалактики, а сейчас сохраняется лишь в некоторых сверхплотных астрономических объектах, например, в нейтронных звёздах. Во-вторых – при очень больших энергиях и сверхмалых расстояниях – от 10-33см и меньше. В этих условиях проявляются свойства физического вакуума, выражающиеся в действии виртуальных частиц. Массивные виртуальные частицы создают достаточно мощное гравитационное поле, которое сильно искривляет пространство-время на микроуровне, вследствие чего начинают «работать» эффекты общей теории относительности. Следует отметить, что это может происходить в условиях, также сходных с начальными стадиями существования Метагалактики.
В абсолютном смысле в наблюдаемой нами части Вселенной нет более мощной силы, чем гравитация. Она «двигает» звёздами, галактиками, скоплениями галактик, обеспечивает стабильное состояние звёздных и планетарных систем, «прижимает» к поверхности Земли всё, что на ней возникает, и если бы не она, всё это разлетелось бы в необъятное космическое пространство.
Особо стоит вопрос о существовании квантов гравитационного поля – так называемых гравитонов. С одной стороны, гравитоны не вписываются в общую теорию относительности и её модель объяснения гравитации, поскольку с точки зрения теории гравитонов гравитация представляет собой давление, оказываемое их направленным движением (подобно тому, как электрический ток представляет собой направленное движение электронов). Аналогичным образом пытаются объяснить магнитное поле, сводя его к направленному движению магнитных монополей. Ни гравитоны, ни монополи не обнаружены экспериментально, несмотря на многочисленные усилия физиков. Вследствие неподтверждённости их существования их относят к гипотетическим частицам.
Однако считается, что гравитоны и связанные с ними гравитационные волны не удаётся обнаружить вследствие их чрезвычайно миниатюрного характера. Гравитационные волны, если они существуют, имеют очень малую амплитуду вследствие относительной слабости гравитационного взаимодействия. Сторонники гравитонной теории считают, что она находит косвенное подтверждение, и что гравитационное поле распространяется со скоростью света в виде гравитационных волн. Они надеются зарегистрировать гравитационные волны, возникающие при взрывах сверхновых звёзд и сжатии коллапсаров и объясняют неудачи в обнаружении гравитационных волн тем, что они так малы, что остаются за пределами чувствительности современных приборов. Однако попытки обнаружения микроскопических агентов гравитационных полей могут быть безуспешными именно вследствие их отсутствия в природе.