Процесс и состояние
Процесс это переход материи из одного вида в другой — изменение состояния объекта. Обычно процесс связан с градиентом линейной плотности материи.
Круговое орбитальное или прямолинейное равномерное движение это состояние. Здесь нет градиентов линейной плотности материи.
Ток (электрический и материальный) это процесс. Есть градиент линейной плотности и обычно (но не всегда) связанное с ним движение элементов компактной материи.
1. Кинетическая материя линейная.
2. Механическая материя компактная и облачная (производная от кольцевой кинетической).
Этих двух видов материи достаточно, чтобы исследовать механическое движение.
В ОТО есть уравнение движения Эйнштейна (взято из Википедии)
где
Rμν— тензор Риччи, получающийся
из тензора кривизны пространства-времени 
Rabcd посредством свёртки его по
паре индексов, R — скалярная
кривизна, то есть свёрнутый тензор Риччи, 
gμν— метрический
тензор, 
A космологическая
постоянная, а Tμν 
представляет
собой тензор
энергии-импульса материи, (π — число пи, c — скорость света в
вакууме, G — гравитационная
постоянная Ньютона).
Уравнение связывает между собой тензоры 4×4, то есть, формально говоря, содержит 16 уравнений. Однако, так как все входящие в уравнения тензоры симметричны, то в четырёхмерном пространстве-времени эти уравнения равносильны 4·(4+1)/2=10 скалярным уравнениям. Тождества Бьянки приводят к уменьшению числа независимых уравнений с 10 до 6.
Уравнение связывает поведение пространства-времени с массой.
В нашем случае нет пространства-времени, искривлять нечего. Нет и гравитационной постоянной.
Вместо уравнения движения Эйнштейна применяется главное уравнение ФИР.
Главное уравнение ФИР записывается так:
cl - cloudy, co - compact
Сумма всех облачных плотностей материи в объёме объекта и компактная плотность объекта постоянна и равна линейной плотности материи Вселенной. Полное количество материи Вселенной рано нулю, но средняя плотность материи нулю не равна.
Часто удобнее записывать это уравнение в значениях приведённой плотности к половине квадрата скорости света.
В классической физике существует закон сохранения массы, а также заряда.
В ФИР существует один закон сохранения материи. Материя никуда не исчезает и не появляется ниоткуда. Но возможен переход материи из одного вида в другой.
Если масса (механическая материя) в обычных условиях никуда не исчезает и не появляется ниоткуда, то в микромире возможно исчезновение массы электрона и позитрона и появление кинетической материи двух квантов (там, правда, ещё электрическая присутствует).
Возникает ситуация, когда материя может переходить из одного вида в другой.
Поэтому закон сохранения материи, он же главное уравнение ФИР, говорит о сохранении суммы материй.
В Теории относительности есть пространство-время. И оно существует как бы само по себе, лишь искривляясь под воздействием масс.
В ФИР пространство возникало вместе с возникновением масс. Всегда соблюдалось соотношение между метрикой и линейной плотностью материи Вселенной.
Это соотношение сегодня сложно оценить в числах. Но на протяжении последних 100 миллионов лет оно не изменялось. У Вселенной отношение количества материи к её радиусу неизменно.
Скорость света по Эйнштейну — константа. Изменяется траектория луча света в пространстве-времени.
В ФИР
Из главного уравненияОшибка: источник перекрёстной ссылки не найден и законов орбитального движения
выводится зависимость скорости света от направления вблизи массивного объекта.
Z — это гравитационный радиус объекта.
Перпендикулярно радиус-вектору к центру объекта скорость света:
Вдоль радиус-вектора:
Из зависимости скорости света от направления вблизи массивного объекта выводится коэффициент сокращения длины объектов вблизи центрального массивного объекта:
На круговой орбите:
Для эллиптической орбиты:
На эллиптической орбите происходит периодическое изменение линейной плотности кинетической материи для орбитального объекта.
Для эллипса:
Соответственно:
По мере изменения угла поворота орбитального объекта вокруг центра орбиты меняется орбитальная скорость.
Угловое ускорение здесь периодическая не очень простая функция.
Для круговой орбиты:
Здесь нет углового ускорения. При круговом орбитальном движении, как и при равномерном прямолинейном движении, нет ускорения, нет изменения количества кинетической материи в объёме движущегося объекта. То есть равномерное прямолинейное движение это состояние объекта, а не процесс. Этому состоянию соответствуют и линейные размеры объекта.
Прямолинейное движение можно рассматривать как частный и предельный случай кругового орбитального движения, когда Z и R стремятся к бесконечности и не определены. Но скорость объекта определена. Поэтому:
Это уравнение не содержит векторных величин. Поэтому сокращение размеров движущегося объекта происходит по всем трём координатам. Если объект — шар, то:
Находясь внутри космического корабля мы не заметим изменения скорости света. Где бы ни находился наш корабль, какая бы ориентация у него не была, свет будет проходить от переднего до заднего борта и обратно за интервал продолжительности 2t.
И так, в ФИР скорость это не процесс, а состояние. Плотность материи не передаётся между объектами. Ускорение это процесс. Сам по себе объект ускоряться не может. Необходима передача кинетической материи.
Равномерное движение (характеризуется линейной или угловой скоростью) это лишь изменение координат объекта и его частей в системе отсчёта. Система отсчёта определяется человеком. Координаты в природе не существуют.
Состояния объектов можно сравнивать.
Главное уравнение описывает состояние объекта.
Можно определить максимально возможную скорость объекта (предельное состояние), которая не может быть превышена независимо от способа его разгона.
А теперь определим сколько требуется топлива для достижения скорости V.
Эту задачу решал Циолковский, когда получил формулу
V — конечная скорость
I — удельный импульс ракетного двигателя.
M1 и M2 — начальная и конечная масса ракеты.
Эта формула даёт значение собственной (ньютоновской скорости) V_0.
По формуле чем больше отношение начальной и конечной массы, тем больше конечная скорость.
Переходя к реальным скоростям необходимо делать перевод собственной скорости в реальную V.
Теперь при достижении собственной скорости равной C реальная скорость не превысит 0,7 C.
Для фотонной ракеты I=C
Но скорость света в системе отсчёта ракеты меняется с увеличением скорости V.
Аналогично меняется удельный импульс.
Если корабль фотонный I=C, а приведённый удельный импульс равен единице.
Так может быть вычислена реальная приведённая скорость для фотонного корабля.
Для достижения приведённой скорости равной 0,5 C логарифм равен единице, а отношение масс около 2,7. Будет съедено почти треть начальной массы.
Но при скорости 0,9 C логарифм уже равен трём, а отношение масс около 22. Для корабля с полезной нагрузкой и оборудованием остаётся 1/22 от стартовой массы.
Эти числа предполагают идеальные условия и старт из свободного пространства. В реальных условиях потери приведут к существенно большим отношениям.
Мы не учли, что есть максимально возможная реальная скорость.
Но для космических кораблей отношение z/r слишком мало, чтобы максимальная скорость отличалась от скорости света сколько-нибудь существенно.
В Википедии без вывода приведена обобщённая формула Циолклвского для фотонного корабля по Эйнштейну:
По этой формуле корабль быстрее приближается к скорости света.
При отношении масс M2/M1=0,4
По Эйнштейну приведенная скорость равна 0,721, а по ФИР 0,478
При отношении масс M2/M1=0,009
По Эйнштейну приведенная скорость равна 0,999, а по ФИР 0,825
При отношении масс M2/M1=0,0001
По Эйнштейну приведенная скорость равна 0,999999998, а по ФИР 0,902
Но сегодня проверить кто прав невозможно. Но учитывая, что по Эйнштейну возможны фантастические ситуации, а по ФИР только реальные, я склоняюсь к верности результатов в ФИР.
Для реальных
реактивных двигателей на водороде и кислороде
.
Для полёта на луну полезная нагрузка всего 4%
Основные потери даёт гравитация. С земли фотонный двигатель не поднимет корабль.