/
Автор: Золотарев В.Ф. Шамшев Б.Б.
Теги: физика термодинамика электромагнетизм квантовая механика квантовая физика
Год: 1991
Текст
В.Ф. ЗОЛОТАРЁВ, Б.Б. ШАМШЕВ
ФИЗИКА
КВАНТОВАННОГО
ПРОСТРАНСТВА-ВРЕМЕНИ
ЧАСТЬ I
(введение, механика, термодинамика,
электромагнитные явления)
1991
.. .научная концепция атомизма
имеет смысл только как концепция
универсального атомизма, т.е.
атомизма вещества, пространства и
времени.
Вяльцев А.Н. [1]
Этой книг ой мы начинаем изложение физики квантованного пространства-времени
новой физики, идущей на смену физике «общепризнанной», квантующей только вещество
(атом), электричество (электрон) и мехашгческое действие (постоянная Планка).
Квантование пространства и времени резко расширяет познавательные возможности
физики, позволяет проникнуть в физическую сущность явлений, ранее скрытых за
математическим формализмом.
ФИЗИКА КВАНТОВАННОГО ПРОСТРАНСТВА II ВРЕМЕНИ это новый
перспективный анализ природных явлений. Анализ охватывает широкий круч явлений от
физ!гческого вакуума до Вселенной. Допуская аналтпический вывод фундаментальных
физ1гческих законов, анализ решает проблемы «великого объединения» физтеских
знаний в их основах. Путём учета упущенного физикой инерциального поля
рассчитываются все фундаментальные фнз!гческие константы в 12-ти значащих цифрах.
При этом в основу кладётся только один постулат - это квангованность пространства и
времени. Напомним, что традиционная физика не может выполнтпь теоретический расчёт
ни одной физической константы. Расчёт закономерностей тяготения выявляет
перспективные способы создания гравитационных двигателей. Выводится методика
расчёта всех параметров элементарных частиц, атомных ядер и вещества и многих других
НОУ-ХАУ, открывающих способы конструирования нового класса приборов, в том числе
бытового применения. Выявляются способы создания эколопгчески чистой энергетики.
Теория, выводя известные экспериментально фундаментальные физические законы,
оказывается автоматически подтверждённой экспериментом. Новый подход к
осуществлению ядерных реакций химическими методами позволяет простыми способами
получение драгоценных металлов из обычных металлов, таких как свинец, олово и др.
Теория имеет выход в биологию, описывая такие явления, как экстрасенсорика,
полтергейсты и др. подобные факты.
400 страниц машинного текста с тысячами формул.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение................................. ................................стр. 5
Глава 1.
I. Физический вакуум. Структура и свойства.
1.1 Основной постулат и первые следствия из него......................стр. 7
1.2 Дальнейшее уточнение свойств среды физического вакуума............стр. 11
1.3 Среда физического вакуума и вихревая губка Бернулли...............стр. 12
II. Механика.
2.1 Второй закон Ньютона..............................................стр. 19
2.2 Преобразования Лоренца и основы ОТО...............................стр. 20
2.3 Движение в квантованном пространстве..............................стр. 29
2.4 Законы сохранения.................................................стр. 35
2.5 Принцип наименьшего действия......................................стр. 37
III. Термодинамика.
3.1 Второе начало термодинамики и хаотическое блуждание элементарных частиц
по квантам пространства..................................стр. 42
3.2 Понятие энтропии и его физическое содержание......................стр. 44
IV. Электромагнитные явления.
4.1 Вихревая губка. Определение понятия и основные свойства.стр. 51
4.2 Уравнения Максвелла и динамические процессы в среде вихревой губки
Бернулли..................................................стр. 54
4.3 Физическая интерпретация полученных результатов.........стр. 59
4.4 Практические следствия: закон Кулона, сила Лоренца......стр. 64
4.5 Параметры среды физического вакуума.....................стр. 69
Приложение 1.
Реш ение уравнения Дирака и физическая интерпретация его результатов.стр. 74
Приложение 2.
Физический вакуум и его симметрия............................стр. 77
Приложение 3.
Геометрия пространства-времени, координатные системы физического вакуума,
преобразования координат..............................................стр. 81
Список библиографических ИСТОЧНИКОВ.........................стр. 87
список
ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ФВ — физический вакуум
ЭЧ - элементарная частица
КШ — классический шарик
ВГ — вихревая губка
СК — система координат
ТТ - твёрдое тело
КП — квант пространства
АЧ — античастица
ЭМ — электромагнитный
ВТ — вихревая трубка
НТ — начало термодинамики
КР — кристаллическая решётка
ОТО - общая теория относительности
СТО — специальная теория относительности
ЭФП — Эйнштейна-Фоккера-Планка уравнение
НГО — нормальный гармонический осциллятор
ЭЧВ — элементарная частица вакуума
КПД — коэффициент полезного действия
Трудности современной физики. многочисленные пробелы. умолчания,
противоречия в её теориях, о наличии которых мы если и знаем, то предпочитаем не
говорить, вынуждают искать новую базу, новую основу физики, поскольку старая,
очевидно, свои возможности исчерпала. «Наши представления о физической
реальности никогда не могут быть окончательными. Мы всегда должны быть
готовыми изменить эти представления. т.е. изменить аксиоматическую базу
физики, чтобы обосновать факты восприятия логически наиболее совершенным
образом» (А. Эйнштейн).
Создание новой теории, новой физики, базирующейся на новых постулатах, отнюдь
не означает механического отбрасывания старой. Существующая, «общепризнанная»
ныне физика добилась впечатляюших успехов, в её активе огромные достижения. Более
того, она своими результатами будет подтверждать новую, если новая точка зрения
позволит логично и непротиворечиво объяснить всю совокупность известных
экспериментальных данных.
Однако, отдавая должное существующей физике, венцом которой является квантовая
теория и теория относительности, не следует забывать о её трудностях и логической
незавершённости. «Сегодня наши физические теории, законы физики — множество
разрозненных частей и обрывков, плохо сочетающихся друг с другом. Физика ещё не
превратилась в единую конструкцию, где каждая часть на своём месте. Пока что мы
имеем множество разрозненных деталей, которые трудно пригнать друг к другу ...
мы плохо понимаем их связь» [2].
Мир неделим и знания едины. Природе безразлично, на какие разделы мы разбиваем
современную физику, будучи не в силах постичь её единой и неделимой, какие разделы у
нас есть сегодня и появятся завтра. Для неё не существует отдельно механики,
термодинамики и других фрагментов физического знания, вместе с постулатами,
лежащими в их основе. Тем более, что «... если все эти принципы и постулаты
собрать вместе, то мы обнаружим, что их слишком много. Они не совместимы друг
с другом. Если взять квантовую механику, относительность, утверждение, что всё
должно быть локальным и ещё несколько молчаливых предположений, то мы придём
к противоречию, потому что, вычисляя некоторые величины, получим для них
бесконечно большие значения. Л кто может утверждать, что бесконечность
согласуется с реальностью природы?» [2]. В го же время «задача создания единой
теории для целого ряда разделов физики, представляющих в настоящее время
относительно разобщённые фрагменты физических знаний, остаётся в силе, а сама
постановка такой задачи проистекает не столько из природы физических
исследований, сколько из определённых философских установок и убеждений» [3]. Так
что «пятидесятилетняя передышка» в смене принципов (заполненная, однако,
огромным трудом), вероятно окончится вместе с XX в., а может быть и раньше» [4].
На смену квантовой физике в её обычном понимании идёт физика квантованного
пространства-времени.
В основе новой картины мира должно лежать минимальное количество постулатов,
адресованных одновременно всем разделам физического знания, т.е. наиболее общим и
абстрактным физическим определениям. Этим требованиям удовлетворяет единственная
субстанция физический вакуум (ФВ), в гривиальном смысле ассоциирующийся с
пустотой. А что может быть абстрактнее понятия пустоты? Ведь представляя пустоту', мы
воображаем не только отсутствие окружающего, но и отсутствие самого себя. Конечно,
представление современной физики о ФВ несравненно более сложно, но мы хотим
показать, что именно свойства ФВ, отнюдь не тривиальные, наряду" с его вездесущностью
и всёпроникаемостью. полностью определяет физическую картину" мира.
Успехи современной теоретической физики велики. Сейчас на повестку дня
поставлен вопрос об объединении всех четырёх известных силовых взаимодействий.
Однако эти успехи достигнуты в основном ценой усложнения математического аппарата
теории при неясности их физической сущности. В то же время в процессе обращения к
эксперименту, эти теории значительно упрощаются и сводятся к экспериментально
известным физическим законам. Например, общая теория относительности (ОТО)
Эйнштейна сводится к Ньютоновскому закону всемирного тяготения [5], физическая
сущность которого до сих пор остаётся неизвестной. Цель нашей работы - выявление
физической основы изучаемых явлений, что при выбранном подходе оказывается
возможным при использовании значительно более простого математического аппарата.
С целью облегчения систематизированного изложения курса физики квантованного
пространства-времени, выявления связей между разделами, между исходными
положениями и получаемыми результатами, далее будут приведены «алгоритмы
изложения» материала по наиболее трудным разделам.
Трудности существующих теорий и необходимость их совершенствования
Наличие многих фрагментов и областей физического знания
Механика Термодинамика Квантовая механика
При этом не отбрасывается старая
физика, своими результатами она
подтверждает новую
Свои постулаты для каждой области физического знания
Законы Ньютона Три начала термодинамики Уравнение Шредингера, постулаты Бора
«...если все эти принципы и поступать/ собрать вместе, то мы обнаружим, что их слишком
много. Они не совместимы друг с другом»
Проблемы расходимостей,
Барионная асимметрия Вселенной,
Реальные проявления сверхсветовых скоростей,
Сведение многих теорий к математическому формализму.
Философская основа объединения всех областей физического знания: мир един и знания едины
Поиск области приложения новых постулатов, единых для всех областей физического знания.
Основные требования: общность и абстрактность определения, вездесущность и
всёпроникаемость.
ФВ - единственная субстанция, удовлетворяющая всем требованиям
Упрощение математического аппарата разрабатываемых теорий, раскрытие их физической
сущности.
I. Физический вакуум. Структура и свойства
1.1. Основной постулат и первые следствия нт него
Любая теория начинается с постулатов исходных положений, в рамках данной
теории невыводимых, которые кладутся в основу доказательства всех других положений
данной теории. Общеизвестно, что теория тем более надёжна и всеобъемлюща, чем
меньше постулатов лежит в её основе. В этом отношении очень поучительна история
пятого постулата геометрии Евклида («через точку. лежащую вне прямой, можно
провести только одну прямую, параллельную данной»). Много веков он «мозолил
глаза», пока выдающиеся (и решительные) математики ХЕК века Лобачевский, Гаусс,
Больяи просто не отбросили его. И в результате создали свои геометрии искривлённых
пространств, куда геометрия плоского пространства Евклида вошла не более как частный
и не самый важный случай (кстати, Гаусс свои труды в этой области математики
опубликовать так и не решился, это было сделано только после его смерти).
В основу нашего подхода ко всем без исключения физическим явлениям положен
один единственный постулат «Пространство физического вакуума квантовано». Его и
только его мы считаем краеугольным камнем всех физических теорий, всех областей
физического знания.
В принципе, идея квантования пространства не нова. С той или иной «степенью
признания» она существует уже более двух тысяч лет, а в последнее время интерес к ней
обострился вновь. Это связано с «проблемой расходимостей» получением физически
абсурдных, бесконечных значений некоторых величин (например, массы, заряда
электрона) при выполнении физических расчётов [2]. Но ещё никем эта точка зрения не
принималась как исходная для построения и объяснения всей физической картины
окружающего нас мира.
Квантованное пространство характеризуется целым рядом специфических свойств:
их наличие доказано в работе [1] и полученные там результаты мы будем использовать в
готовом виде.
Основное свойство квантованного пространства - это свойство изотахии в нём
возможны перемещения только с единственной скоростью, равной скорости света С. Это
заставляет нас по-новому взглянуть на состояние покоя элементарной частицы (ЭЧ);
состояния истинного покоя не существует. Макроскопически покоящаяся ЭЧ хаотически
блуждает по соседним квантам пространства (КП), совершая скачки со скоростью света С
равновероятно по всем направлениям. Внешнее силовое воздействие выпрямляет
траекторию хаотического блуждания ЭЧ, превращая её в пределе в прямую линию. В
результате ЭЧ приобретает любую макроскопическую скорость движения 1) в пределах
от нуля до С (0 < 1) < с). Но это ни что иное, как первый постулат специальной теории
относительности (СТО) Эйнштейна о предельности и постоянстве скорости света в любой
инерциальной системе координат (СК)! Так что постулат Эйнштейна оказался не
самостоятельным, а следствием более общего постулата квантованности пространства
ФВ.
Квантованность пространства и присущие ему свойства изотахии автоматически
приводят к квантованию времени, причём линейный размер кванта пространства Д.ви
длительность кванта времени Тгв связаны соотношением С = ^/Ткв (1.1). Отметим
попутно, что ЭЧ занимает только один КП, заполняя его целиком; ибо размеры ЭЧ и КП
принципиально равны дру! другу вследствие совместной элементарности. Это
утверждение, однако, не означает, что «типоразмеров» КП столько же, сколько ЭЧ в
соответствующих таблицах (а их там несколько сотен), как будет показано позже, далеко
не все из этих частиц элементарны. Но справедлив тот факт, что каждой истинно ЭЧ
например, электрону' соответствует свой размер КП.
Квантованному пространству органически присущи ещё два свойства: кикинемы и
реновации. Из первого следует бессгруктурность квантов пространства и времени и
принципиальная ненаблюдаемость их внутреннего содержания, несуществование
движения ЭЧ как непрерывной последовательности её положений. ЭЧ либо неподвижна,
либо сразу передвигается на размер КП. А из свойства реновации следует, что процесс
движения ЭЧ можно представить как циклическую последовательность её исчезновений и
рождений: ЭЧ исчезает в одном КП и через квант времени Тгв появляется в соседнем КП,
отстоящим от предыдущего на размер ^.в.
Как известно, постушаты любой физической теории не доказываются, а
принимаются. Мы тоже не будем доказывать справедливость введённого постулата, но
постараемся его обосновать, показать, что его ведение отнюдь не неожиданно, оно давно
уже «висело в воздухе».
В 1930 году" Э. Шредингер опубликовал сообщение «О свободном движении в
релятивистской квантовой механике» [6]. Решив уравнения Дирака для движения
свободного, не подверженного действию внешних сил, электрона, он математически
доказал факт квантованности пространства ФВ, наличие хаотического блуждания ЭЧ по
КП и механизм формирования макроскопической скорости 1? ЭЧ за счёт выпрямления
траектории этого блуждания, принципиальное совпадение размеров ЭЧ и
соответствующего ей размера КП и. что. пожалуй, самое ценное, нашёл размер КП
равным «комптоновской длине волны» ЭЧ. Но... в го время вопрос о квантованности
пространства ФВ ещё «не созрел», поэтому Шредингер не смог дать правильной
физической интерпретации полученных результатов: его работа осталась незамеченной.
Более подробно анализ работы Э. Шредингера см. в Приложении 1. Эта работа даёт
нашему постулату математическое обоснование.
Обычно основным возражением против свойства изотахии квантованного
пространства является формальная невозможность перехода ЭЧ из одного КП со скорость
света С, поскольку" масса покоя ЭЧ не равна нулю и релятивистское увеличение её массы
должно равняться бесконечности. Это затруднение устранено квазифизической гипотезой
Кузнецова Б.Г. [7], который реновационный механизм перемещения ЭЧ по КП
интерпретирует как периодическое превращение ЭЧ в фотон с последующим
восстановлением ЭЧ в соседнем КП. В этом случае свойство изотахии квантованного
пространства не противоречит релятивистским соотношениям СТО. Следовательно,
любая ЭЧ существует «мерцающим» образом. Этот фотон, принципиально
ненаблюдаемый (виртуальный), существующий только между" двумя КП, получил
наименование «готон» [8], а сам процесс «мерцающего» существования ЭЧ путём
циклических превращений ЭЧ готон-ЭЧ получил наименование «компутация». Гипотеза
Кузнецова Б.Г. о «мерцающем» существовании ЭЧ является физическим обоснованием
нашего постушата.
Рассмотрим далее вопрос о возникновении готона. Известно, что непременным
условием аннигиляции ЭЧ, превращения её в готон является участие соответствующей
античастицы (АЧ). Поэтому «мерцающее» существование ЭЧ, их хаотическое блуждание
по КП, предполагает существование сопряжённого мира АЧ, существующему
параллельно нашему' миру ЭЧ, причём именно ФВ отделяет сопряжённый мир АЧ от мира
ЭЧ, делая его ненаблюдаемым. Таков следующий вывод из постушата о квантованности
пространства ФВ.
Следует отметить, что заключение о существовании сопряжённого мира АЧ не ново
и сделано не нами. Впервые предположение о существовании мира АЧ было высказано в
[9]: «Из квантовой структуры пространства и времени автоматически вытекает
существование антимира — «теневого мира», «мерцающего» в такт с нашим миром.
Каждой частице нашего мира соответствует античастица «теневого мира» и
элементарные трансмутации заключаются в их соединении (аннигиляция) и
разделении (регенерация). Мир и антишр ... гарантируют существование друг друга,
являясь наиболее крупномасштабной иллюстрацией принципа единства
противоположностей».
Отмелем ещё один момент. «Посторонние» миры появляются не только в физике
квантованного пространства-времени, они появляются во многих других теориях многих
других авторов. И все авторы усиленно подчёркивают прннщшиальную невозможность
взаимодействия нашего н «посторонних» миров.
Мы, наоборот, подчёркиваем: наш мир ЭЧ н сопряжённый мир АЧ постоянно
взаимодействуют между собой через каждый КП. Конкретно, как н в чём это проявляется,
мы поясним позже.
В свете этого кардинальным образом меняются наши представления о структуре
среды ФВ. Каждый КП, каждая элементарная частица вакуума (ЭЧВ) (хотя этот термин
крайне неудачен, но он общепринят) содержит в своём составе фермион -
антнфермионную пару, имеющую нулевые суммарные значения всех параметров (массы,
заряда, спина н т.д.) н потому никак себя не проявляющую. Внешнее энергетическое
воздействие разрывает этуг пару, переводя её в наблюдаемое состояние. В качестве
примера можно привести рождение элекгрон-поз1пронной пары фотоном с энергией Е >
1 МэВ
Мир ЭЧ н мир АЧ не могут существовать друг без друга. Их взаимообусловленность
и равноправность требует равноправного расположения на энергетической диаграмме.
Последняя приведена на рисЛЛа; подчеркнём, что переход частиц между мирами
обязательно должен пронсходгаъ через состояние с Е = 0. Допустимо изображение
энергетической диаграммы в виде рис.1.16, но тогда с отрщательных уровней энергии
естественным нужно считать переход не вниз, а вверх! В этом отношении наттга
интерпретация структуры ФВ несколько отличается от общепринятого «фона Дирака».
Рис. 1.1а Рис. 1.16
С точки зрения диалектики (а философское обоснование работ всегда надо иметь
ввиду) свойства среды ФВ оказались исключительно богатыми н разнообразными. В нём
сошлись диалектическое единство противоположностей: покои и непрерывное движение,
кажущееся отсутствие матершт при одновременном заполнении ею всех КП, и, вершина
всего, взаимообусловленное сосуществование мира ЭЧ н мира АЧ. Мы считаем, что путём
анализа и использования этих свойств можно разработать основы всех направлений
физического знания
Рассмотрим вопрос о размере КП (математически эта задача решена Шредингером,
см. Приложение 1): мы не подойдём к вопросу с физической точки зрения. Логично
ожидать, что в процессе компутации ЭЧ будут выполняться два условия:
равенство длины волны готона Я, и размера КП ^.в вследствие их совместной
элементарности;
энергия ЭЧ при её пребывании собственно в виде ЭЧ Еэч = тс2 так и при
пребывании в виде готона Ег = h$r = heI Л* будет постоянной.
Из этого непосредственно следует:
= hlmc = Л,
(1-2)
Как будет показано ниже, в Природе принципиально нет «чего-то круглого и
твёрдого», даже ЭЧ. Все они в конечном итоге сводятся к динамическим образованиям,
движениям в среде ФВ. При этом все ЭЧ оказываются «производной» только одной,
наиболее лёгкой из них - электрона, а сам электрон сводится к кольцевому' движению его
классического шарика (КШ). Поэтому', чтобы не учитывать пространственного
квантования некоторых параметров таких образований (спина и т.д.), мы далее переходим
к «приведённому'» КП, равному'
X, = Л /2тг = h/mc
(1.3)
Кстати, именно в таком виде размер КП был оценен Шредингером [6].
Приведённому КП соответствует квант времени
Т = X., / c = til тс2
с
(1.4)
Естественно, что при этом длина волны готона остаётся прежней и равной Л, по
(1.2). Ниже приведены численные значения параметров КП для покоящегося (У-0)
электрона; в дальнейшем эти величины мы будем использовать как расчётные:
длина волны готона = Л, = 2,4263 • 1О-12 л/,
размер КП 2^ = Хс = 3,8616 • 10-13л/,
период готона Тг = 8,1 • 10 21 с,
длительность кванта времени Т = 1,29 • 10-21с.
Ближайшим следствием такого определения размера КП является соотношение
неопределённостей Гейзенберга. Учитывая, что положение ЭЧ неопределимо в пределах
КП (Дх = Хе), а скорость её макроскопического движения (хаотического блуждания)
равна С (ДРх = тс), получаем Дх • ДРх = h. Таким образом, основной постулат
квантовой механики оказался следствием более общего постулата квантованности
пространства ФВ.
Как будет показано далее, форма КП не имеет никакого значения. Поэтому', в
зависимости от потребности, мы будем представлять КП в виде куба, цилиндра или шара
с характерным размером Хе. Однако, представление КП в виде цилиндра или шара не
оставляет места для пространства вне квантов, то есть КП любой формы всегда образуют
плотную упаковку.
1.2. Дальнейшее уточнение свойств среды физического вакуума
Рассмотрим вопрос о размерности пространства ФВ. С точки зрения математики
размерность пространства определяется количеством геометрических направлений или
осей координат, независимых друг от друга. С точки зрения «здравого смысла» вопрос
тоже вроде бы совершенно ясен пространство трёхмерно. И тем не менее существуют и
развиваются многомерные теории как макромира (и, в частности, всей Вселенной), так и
микромира, причём у разных авторов размерность пространств разная, доходит до
нескольких сот [12]. Как же обстоит ситуация на самом деле? Ответ на этот вопрос может
дать теория протекания [13].
Представление о среде ФВ как совокупности квантов, ЭЧВ, не взаимодействующих
между собой, не будет соответствовать наблюдаемой реальности, поскольку в такой среде
принципиально невозможно распространение каких-либо возмущений (хаотического
блуждания ЭЧ. распространения любых полей и т.д.). Следовательно, часть КП должна
находиться в возбуждённом состоянии (физически этот термин мы поясним позже),
обеспечивающем взаимодействие соседних КП и, соответственно, передаче" возмещений в
среде ФВ. Если использовать термины из [13], то квантованное пространство мы
представляем в виде совокупности двух видов шаров:
«белых» изолированных, невзаимодействующих КП, и
«чёрных» взаимодействующих КП, последовательно передающих возмущение
дру] другу.
Передача возмущений в среде ФВ означает наличие протекания в совокупности КП.
Его наличие определяется размерностью пространства и долей «чёрных»,
взаимодействующих шаров. Выводы теории протекания говорят, что гипотезы одно- и
двухмерности пространства ФВ будут явно неверны: в первом случае протекание
невозможно при наличии в цепочке хотя бы одного невозбуждённого КП; во втором
случае протекание в одном направлении (например, вертикальном) исключает протекание
в другом направлении (горизонтальном). Оба эти случая на опыте не наблюдаются.
Изотропное протекание может быть только в пространстве с размерностью не менее трёх.
Ограничение размерности пространства ФВ сверху' выявлено в результате
многочисленных математических и физических исследований [14]. Показано, что в
пространстве четырёх и более измерений невозможно существование стационарных
круговых орбит. Поэтому" в таком пространстве оказывается невозможным существование
атомов с их электронными орбитами, молекул и других сложных форм вещества.
Следовательно, реальное пространство ФВ даже в микромасштабах может быть
только трёхмерным.
Весьма существенными для нас являются количественные результаты теории
протекания. Для трёхмерного случая теоретически найден и экспериментально
подтверждён порог протекания, равный А, =0,16 + 0,01 [13]. С точки зрения
квантованного пространства это означает, что в мире ЭЧ должно существовать около 16° о
«чёрных» шаров, т.е. возбуждённых, взаимодействующих КП. Но надо учесть, что
передача возмущений осуществляется в среде ФВ, являющейся равноправным единством
мира ЭЧ и мира АЧ. Об этом, а также об электромагнитной природе передачи
возмущений говорит справедливость соотношения
Хс = тсат (1.5)
где (X? - константа электромагнитного взаимодействия. Поскольку она известна с высокой
точностью, то можно провести обратную операцию: из (1.5) найти порог протекания Л ,.
Полученное значение Л с =0,514] 103 вполне соответствует результату, приведённому
в [13] и поэтому может рассматриваться как существенно уточнённое значение порога
протекания в трёхмерном пространстве ФВ. Появление множителя 7С в уравнении (1.5)
объясняется тем, что переход ЭЧ из одного КП в другой является законченным,
периодически повторяющимся процессом. Дня внешнего наблюдателя это полный оборот
классического шарика (КШ) ЭЧ вокруг КП, поскольку внутри КП для него движение
ненаблюдаемо.
Теория протекания доказывает независимость порога протекания Л е от формы и
размеров контактирующих «шаров», оз наличия или отсутствия упорядоченной
пространственной структуры. Это обосновывает ранее сделанную оговорку о
возможности использования КП любой формы (важным остаётся только их характерный
размер X _) и наличии плотной упаковки при любой форме КП.
Затронем также вопрос о взаимосвязи квантованного и континуального
(непрерывного) пространства. Он актуален потому, что выявляет границы применимости
привычного нам аппарата непрерывной математики и возможность её применения к
расчётам, связанным с квантованным пространством и временем ФВ. В [15] показано, что
геометрия квантованного пространства стохастична, т.е. неопределённа, поскольку
координаты каждого КП мы можем определить с точностью, не меньшей размера самого
КП.
Учёт материального содержания пространства, неразрывность понятий
пространства, времени и материи, требуют учёта его квантованности. Однако при условии
достаточного удаления от вещества от выбранной ЭЧ (х>Хе) квантованностью
пространства можно пренебречь и использовать широко известный и доступный аппарат
непрерывной математики.
Рассмотрение процессов в ближайшей окрестности выделенной ЭЧ должно
проводиться с учётом квантованности пространства, с использованием аппарата
дискретной математики (с присущей ему неразличимостью элементарных геометрических
фигур) и, как следствие, стохастичностью полученных результатов. Однако, вполне
детерминированные (определённые) результаты можно получить, осуществляя
предельный переход по условию X е —> 0 и используя аппарат непрерывной математики.
Однако не следует забывать, что получаемые при этом результаты будут носить характер
аналитического продолжения.
1.3. Среда физического вакуума и вихревая губка Бернулли
К данному' моменту1 наши сведения о структуре среды ФВ достаточны, чтобы
обсудить её роль как переносчика электромагнитного (ЭМ) взаимодействия (впрочем, и
других тоже).
Как утверждал Р. Фейнман в своих «Лекциях по физике», к физике, в конечном
итоге, сводится любая наука. С тем же успехом можно утверждать, что любой раздел
физики сводится к ЭМ явлениям, протекающим, естественно, в среде ФВ.
Одной из трагических ошибок физики был отказ от теории механического эфира.
Заменив его «вакуумом, пустым пространством», физика вместе с водой, выплеснула из
ванночки и ребёнка. Мы отказались от исследования физических процессов,
сопровождающих распространение ЭМ поля, заменив их поисками решения уравнений
Максвелла.
Но ФВ - отнюдь не пустое пространство. Это «неоэфир». эфир, понятие которого
наполнено новым материальным содержанием. И процесс распространения ЭМ поля,
формально описываясь уравнениями Максвелла, должен сопровождаться некоторыми
физическими процессами, протекающими в ФВ. Более того, параметры среды ФВ должны
определять численные значения коэффициентов в уравнениях Максвелла, определять
параметры процесса передачи ЭМ взаимодействия (скорость и т.д.).
Стохастичность геометрии квантованного пространства ФВ и его трёхмерность даже
для микромасштабов предполагает заполнение ФВ различными дискретными частицами,
т.е. применимость лагранжевого метода описания течения жидкости, состоящей из этих
частиц. Тем самым материализованной среде ФВ придаются жидкостные свойства.
Хаотическое блуждание ЭЧ и КП реализуется через последовательные, случайные по
направлению скачки, длина и период которых определяются по (1.2) и (1.4). Полная
независимость направлений последовательных скачков друг от друга позволяет
отождествить хаотическое блуждание ЭЧ по КП с хорошо изученным броуновским
движением относительно крупных объектов (атомов, молекул газа и т.д.). В дальнейшем
мы будем широко использовать эту аналогию, но. в то же время, учтём и отличия этих
процессов.
В теории броуновского движения последовательность хаотических скачков
представляется как цепь Маркова [18], для которой плотность вероятности перехода
ty(Z0,x0;Z + Т,х) из исходного состояния ЭЧ (t0*x0) в конечное состояние (t+T^x)
определяется интегральным уравнением Смолуховского:
бУ(Г0,х0;1 + т,х) = , х0z) • z;r + т, x)dz
(1.6)
т.е. суммированием вероятностей переходов через все возможные промежуточные
состояния (f, z). Для однородного и изотропного пространства (1.6) сводится к
дифференциальному уравнению Эйнштейна-Фоккера-Планка (ЭФП), которое в
одномерном случае имеет вид:
ЭбУ m ЭбУ О(2) Э2бУ
— = -<9()—+—--------
dt v дх 2 дх2
(1-7)
Выражение (1.7) является уравнением непрерывности и описывает независимое
движение большого числа броуновских частиц, исходящих одновременно в момент /0 из
точки х0 (исходное 8 распределение). Члены (1.7) описывают соответственно
дрейфовый и диффузионный потоки частиц, причём О(1) =lim(z — х)! Т - скорость Т)
направленного движения ЭЧ, a (J(2) = lim(z — х)2 / Т = 2D, где D = X2, / Т - эквивалент
коэффициента диффузии для хаотического блуждания. Решение (1.7) даёт вероятностное
распределение ЭЧ по координате х (расплывающаяся 8 функция), причём
J G)(x)dx = 1
Сопряжённое уравнение ЭФП описывает процесс концентрации скорости ЭЧ при
действии на неё внешней силы F(l) —>с). Оно получается из (1.7) путём замены
t —>1/4/ ; возможность такой замены обоснована в Приложении 2 как отражение С -
симметрии мира ЭЧ и мира АЧ.
Ъсо (1)* Ъсо Ъ2 00
dl дх 2 дх2
(1.8)
с
где Ctf - вероятностное распределение ЭЧ по скоростям: J O)dx = 1. Коэффициенты (1.8)
о
сохраняют свой смысл и размерность, причём
=QW-О(2)д1пС0/дх
Решения уравнений (1.7) и (1.8) имеют дисперсии [17]:
2(t + T) fl „ С Т
Дх= —------- --- и AV = —f=J-------
\ т тс у 2 ут + t
(1.9)
произведение которых даёт соотношение неопределённостей Дх £±T) = Tllm.
Складывая уравнение ЭФП (1.7) с его сопряжением (1.8), получаем уравнение
сплошности жидкости
дсо / dt = —d(V • СО) / дх
(1-Ю)
где =(От +Qw)/2 = Qm ~^Qmdinco/dx.
Если переменную СО трактовать как квантованную плотность вероятности:
<0=|'Р|2='Р(д;д).'Р,(д;д)
(111)
то Z?(x,t) будет скоростью квантового тока вероятности:
ft f 7} г) А
МлД) = — — In'P-— 1пЧГ
2mi\dx Эх >
(112)
а уравнение (1.10) переходит в уравнение Шредингера [18]:
ЭЧ7
ifi^~
2т ok
(113)
<-ГР
где К- потенциальная энергия поля, в котором движется ЭЧ и через градиент которого
выражена сила, действующая на неё.
Таким образом, хаотическое блуждание ЭЧ по КП отождествляется с броуновским
движением в вакуумной жидкости, плотностью которой является квантовомеханическая
плотность вероятности. Поскольку последней не присущи свойства вязкости, вакуумная
жидкость оказывается сверхтекучей, что соответствует факту отсутствия взаимодействия
КП в их основном, невозбуждённом состоянии. Уравнение сплошной жидкости (1.10)
говорит об отсутствии каких-либо «разрывов» между" соседними КП, а получение его
суммированием прямой (1.7) и обратной (1.8) диффузии (последняя отражает свойства
сопряжённого мира АЧ, т.е. внутриквантового пространства) показывает, что вакуумная
жидкость должна содержать две компоненты, независимые и равноправные, с
положительной и отрицательной массовой плотностью (Д>0.Д2<0). Свойства
независимости и симметрии можно учесть путём рассмотрения их в ортогональных
координатах при максимальной симметрии описывающих уравнений [19].
Соответственно, уравнения Навье-Стокса для невязких жидкостей 1 и 2 будут иметь вид:
а гл _ d p> W Е,+Г 1" + 1
dt dx pt 2 m
dV2_ d 'pt V22 Е-Г 1 1 2
dt Эр Рг 2 m
(114)
где 791 • 792 • Рх • Р2 - поля скоростей и давлений. Еу Е 2 - внутренние энергии
жидкостей, т масса блуждающей ЭЧ.
Добавим сюда уравнения непрерывности суммарной массовой плотности
(Т = Д + /?2 и парциальных плотностей жидкостей
ot ox dv
(115)
^- = -±(PiVl) + r-, ^.=-±(p2V2)-r
dt ox dt qy
где член Г- учитывает внутреннюю связь жидкостей.
Поскольку к хаотическому блужданию ЭЧ по КП применим термодинамический
подход, систему" уравнений (1.14) и (1.15) можно дополнить уравнением сохранения
энтропии <8*:
^cfS)=~(SlPim~(S2p2V2\ (1.16)
ot ох оу
где и S2 - энтропии жидкостей 1 и 2.
Анализ системы уравнений (1.14) (1-16) показывает [10, 19], что в
термодинамическом равновесии вакуумная жидкость обладает нулевой температурой
(71 +Г2 =0), нулевой суммарной массовой плотностью (СТ = Д + р2 — 0) и нулевым
внутренним давлением (Рх + Р2 = 0); химпотенциалы жидкостей равны Д = Д.
Последнее означает равенство концентраций КП, соответствующих миру ЭЧ и миру АЧ.
Выявляется также фундаментальное квантовомеханическое уравнение [10]:
Ър! dt = 'Sd2 р! dxdy + Г
(1.17)
где /? ='P(z) • 4х* (z), z = x+iy, Ф = Til2m, Г= prjrnfi', V2 - мнимая часть
внешнего потенциала v(x), аналитически продолженного на комплексную плоскость.
При у = 0 (1.17) также переходит в уравнение Шредингера.
Многими работами (например, [10, 20] и др.) показано, что сверхтекучая среда (в
нашем случае - ФВ) принципиально не может находиться в состоянии статического
покоя; в ней неизбежно будет существовать завихренность:
ЭУ2
дх
эгл f Q
---= 2TJmv-
(1.18)
Следовательно, среда ФВ обладает всеми свойствами вихревой губки (ВГ) Бернулли:
это сверхтекучая несжимаемая жидкость (плотности вероятности не присуще свойство
сжимаемости; это соответствует неизменности размеров КП), пронизанная вихревыми
трубками (ВТ) во всевозможных направлениях. Эти ВТ образованы возбуждёнными,
взаимодействующими между собой КП. неизбежность существования которых была
обоснована в параграфе 1.2. Не являясь стабильными образованиями, они постоянно
возникают и распадаются вновь. Именно такая среда ФВ является основой для
формирования и распространения ЭМ поля [21]. В среде ВГ передаются исключительно
силы гидростатического давления и переноса количества движения, т.е. инерциальные
силы, входящие в уравнения Ньютона. Давление, создаваемое на окружающую среду
выделенной ВТ, передаётся на соседние ВТ, так что механические возмущения в среде ФВ
распространяются в ней без затухания. Показано [22], что упругость такой сверхтекучей
среды очень похожа на упругость привычных нам твёрдых тел.
Выше мы уже упоминали, что невозбуждённые КП (ЭЧВ) представляют собой
взаимно скомпенсированные электрон-позитронные пары, а последние, в свою очередь,
образованы кольцевыми токами своих КШ. Возбуждение КП, взаимный сдвиг этих
кольцевых токов с образованием изгиба ВТ, означает рождение электрона. Исходя из
равенства работы рождения электрона ту1 и работы образования сдвига поперёк ВТ
qSTpXc = qJ 0 (где q -модуль сдвига среды ВГ. STp~ поперечное сечение ВТ), получаем:
C = -j9ro/OTo =^/Ре
(119)
где ре массовая плотность электрона, С скорость распространения сдвиговых волн
вдоль ВТ, скорость света.
Поскольку энергия, необходимая для рождения электрон-позитронной пары равна
2тсг, ЭЧВ можно рассматривать как образования типа куперовских пар в сверхтекучей
среде ФВ [20] с энергетической щелью А = тс2.
Таким образом, среда ФВ представляет собой совокупность КП, которая с учётом
стохастичности геометрии квантованного пространства. Макроскопически представляется
континуальным пространством. Сама среда ФВ проявляет свойства двухкомпонентной
сверхтекучей жидкости типа вихревой губки Бернулли. Плотностью жидкости является
квантовомеханическая плотность вероятности.
I. Физический вакуум. Структура и свойства (1.1, 1.2)
Алгоритм изложения
I. Физический вакуум. Структура и свойства (1.3)
Алгоритм изложения
V да
Переход (1.10) в уравнение Шредингера
_____________I
Т>(х,0 =—(—1пФ 1пФ*А
2™\Эх Эх )
- скорость квантового тока вероятности
IL Механика
По неделимому пути ничто не
может двигаться, а сразу же
является продвинувшимся.
Аристотель
Во второй главе мы рассмотрим вывод основных законов механики, её наиболее
общих положений. Из их немалого количества [29] мы выбрали второй закон Ньютона,
основы специальной теории относительности (СТО) и особенности движения
элементарных частиц (ЭЧ) в квантованном пространстве. При изложении (и усвоении)
материала нам потребуются знания координатных преобразований. Их «критически-
минимальный» объём дан в Приложеюш 3.
2.1. Вывод второго закона Ньютона
Строго говоря, законы Ньютона были известны задолго до него [30, с.21]. В
«Математических началах натуральной философии» (1587 г.) он лишь обобщил ранее
известные экспериментальные результаты и придал им современную математическую
формулировку [30, с.45]. Поэтому законы Ньютона теоретического обоснования не
имеют. Получить его оказалось возможным только с учётом квантованности пространства
ФВ.
Определение И. Ньютона гласит: «Количество движения есть мера такового,
устанавливаемая пропорционально скорости и массе». Поскольку механическое движение
ЭЧ характеризуется не только скоростью, но и направлением, импульс (количество
движения) является векторной величиной, могущей зависеть только от нечётной степени
скорости:
-- —►2-Н? —» ♦
P=k-f(V \V = dlldt (2.1)
В этом выражении мы выделим чётную степень скорости:
--------------------------- --*2 г? —* -►
P = k-f(V ),V = mV (2.2)
где т = к • f (1) ) сомножитель, называемый массой тела. Будучи скалярной
величиной, он может зависеть только от чётной степени скорости.
Наложим на покоящуюся ЭЧ внешнее силовое воздействие, постоянное по величине
и направлению. Поскольку V = 0 ЭЧ хаотически блуждает по квантам пространства
(КП), выделим импульс Ро, приобретаемый ЭЧ за квант времени Т. Его величина будет
постоянной, поскольку неизменны Т и внешнее силовое воздействие. За п квантов
времени, достаточно малое, чтобы характер движения заметно не изменился, ЭЧ получит
суммарный импульс:
АР = Ро + Ро +...пР0 = А/Ро /т,
где Af = ПТ время действия внешней силы.
Осуществляя предельный переход к непрерывному1' пространству
(dP!dt = limАР/Af при Af —> 0). получим:
dP/dt = Ро/т — F
(2-3)
где величину F принято называть силой.
Итак, нами выведен второй закон Ньютона в его исходной формулировке:
«Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и
происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует» [30, с.48].
Отметим, что только учёт квантованности пространства ФВ позволил нам выделить
элементарный интервал времени Т, в течение которого ни сила, действующая на ЭЧ. ни
параметры её движения измениться не могут. А далее мы использовали вполне очевидное
утверждение, что под действием одной и той же силы за равные промежутки времени тела
получают равные импульсы.
Общность положений, из которых выводится второй закон Ньютона, позволяет
сформулировать не менее общие выводы:
1. Поскольку силы действуют на ЭЧ только при пребывании её в виде собственно
ЭЧ и не действуют при пребывании в виде готона, в Природе отсутствуют
истинно постоянные силы; все силы прерывисты, причём период их действия
равен кванту' времени. Эта прерывистость проявляется в чистом виде при
взаимодействии отдельных ЭЧ. При взаимодействии макроскопических тел
прерывисто действующие силы, естественно, усредняются.
2. Хаотическое блуждание ЭЧ по КП говорит о наличии сил, действующих на ЭЧ
со стороны ФВ. Для покоящейся ЭЧ (0=0) эта сила хаотична по направлению,
а её величина определяется из соотношения
ШцС = Fto или F = ш^С3 / tl
(2.4)
Применительно к электрону (2.4) даёт jF = 0,212H, то есть эти силы
исключительно велики. Их природу1' и способы проявления нам ещё предстоит
выяснить.
3. Любые взаимодействия в Природе (электромагнитное, гравитационное и г.п.) в
конечном счёте, так или иначе, сводятся к механическим взаимодействиям. Это
справедливо и по отношению к процессам передачи всех видов взаимодействий
через средуг ФВ.
2.2. Преобразования Лоренца и основы СТО
Движение ЭЧ происходит в трёхмерном квантованном пространстве, которое мы
называем реальным (собственно, таковым оно и является). Учитывая временные
параметры движения, мы используем пространство-время 3+1 измерений, которое
назовём расчётным. Оно нереально, гипотетично, и это нам предстоит доказать.
Поскольку' непрерывное расчётное пространство является асимптотическим
продолжением квантованного (по условию —> 0), его свойства оказываются
логическим следствием постулата квантованности пространства ФВ.
Свойства конптуального пространства-времени известны давно [11, 32], повторять
их вывод нецелесообразно. Нужные нам результаты мы возьмём у Родим ова Б.Н. [11],
который, учитывая С-симметрию мира ЭЧ и мира АЧ (см. Приложение 2) и
равноправность множеств скоростей [0, С) и (С, °°], выявил ряд свойств сопряжённого
мира АЧ. Используем также предлагаемое им размещение формул: слева - для нашего
мира ЭЧ, справа - для сопряжённого мира АЧ. Общие выражения будем помещать по
середине. Для упрощения рассмотрим случай одномерного движения, т.е. будем
использовать систему координат (СК) X— Т (т = iCt). Разумеется, общность
полученных результатов от этого утеряна не будет. Более сложный трёхмерный случай
рассмотрен в [И].
Бесконечно малый интервал ds определяется выражением (II3.9):
для мира ЭЧ (2?<С), для мира АЧ (U > С) интервал (2.5) - интервал мнимый
(ids), действительный (ds).
Это «небольшое» отличие в дальнейшем определит разницу свойств мира ЭЧ и мира
АЧ. Для придания смежным формулам одинакового вида мы символ U для мира АЧ (см.
Приложение 2) заменим на V. Далее, получаем:
(dstdt)2 = C2-V2, (ds/dt)2 = V2 -С2,
или dtt ds= \IC^\-V2IC2 или dt I dS = 1 Vy/l-C2lf (2.6)
Интервал dS является вектором с компонентами dx и dz (рис. 2.1а);
четырёхмерная скорость ЭЧ t? также будет вектором с компонентами [11];
Vf4 = C(tfvA / dS), Vf4 = / dS), (2.7)
где Ц в трёхмерном случае отождествляется с индексами Z. X. у. Z
Из (2.7) видно, что пространственная и временная компоненты четырёхмерной
скорости будут равны (рис. 2.16):
= t>Vi- г//с2, цч=гсц гМ-с2 г/, (2.8)
Цч = zCVl-tf/C2, VT ч = -с2 IV^\-C2llf, (2.9)
где V и V- трёхмерная скорость ЭЧ и её X-компонента. В нашем одномерном случае
Vy . Vz . Vy4 . Vz4 равны нулю и Vx = V.
Учитывая, что Т = iCz из (2.9) можно получить [11]:
V„ = V„ = —iC2/ V-Jl—C2/!)2
(2.Ю)
Если ЭЧ находится в состоянии покоя( 7? = D = 0), то
(2-11)
Этот же результат получим, учитывая, что при 1) = 0 вектор 1) совпадает с осью Т [11]
При этом:
ids = dr = iCdt,
idsldt = l) = iC\
ds = dz = iCdt,
dsldt = Vn =iC
p
(2-12)
Оказывается, четырёхмерная скорость ЭЧ X)fJ одинакова для мира ЭЧ и мира АЧ и
по модулю всегда равна скорости света С. Это единственность и неизменность скорости, с
которой совершаются все процессы в расчётном пространстве-времени, говорит о его
нереальности, поскольку в нём невозможно совершение работы. Поэтому пространство-
время не более чем полезная математическая абстракция, позволяющая выявить
некоторые связи между" миром ЭЧ и миром АЧ.
Четырёхмерный импульс
= т Vf = iCM
(2.13)
будет одинаковым для мира ЭЧ и мира АЧ [11]. Здесь М - масса системы ЭЧ, покоящаяся
(t>=0) в трёхмерном пространстве координат. Из (2.13) и (2.3) получаем выражение для
импульса ЭЧ:
P=MV!^\-V2! С2,
(2-14)
и далее - зависимость массы от скорости
m=i\l/yll-V2/C2,
(2-15)
где масса отдельной ЭЧ М равна её массе покоя то. В случае системы ЭЧ в общую массу
М входит масса полей их взаимодействия. Соотношение (2.15) открывает прямой путь к
выводу" преобразований Лоренца, которые оказываются следствием постулата
квантованности пространства ФВ, поскольку" именно из него вытекает наличие
сопряжённого мира АЧ с его множеством сверхсветовых скоростей (С,с©|. Реальность
релятивистского увеличения массы говорит о реальности и других эффектов СТО. таких,
как сокращение размеров движущихся тел, замедление хода часов и т. д.
Компоненты четырёхвектора импульса равны произведению то на
соответствующие компоненты четырёхмерной скорости 1). Поэтому’ пространственная
компонента четырёхвектора импульса равна:
Р = т i) = щ i) Р = щ i) = iCM, (2.16)
х О хЧ х 0 хЧ * V /
и его временная компонента:
Pt = т0 Цч = тС, Pt = mQVt4 = -ini V (2.17)
При выводе (2.16) и (2.17) учтено, что с нашей точки зрения, миру АЧ соответствует
множество сверхсветовых скоростей (С, со]. Но с точки зрения собственного
наблюдателя К^, скорости движения в мире АЧ не превышают световых. Поэтому
именно эта скорость представлялась (2.8) и (2.10). после чего формулы для мира ЭЧ и
мира АЧ приведены к одинаковому’ виду’.
Из (2.16) и (2.17) видно, что в мире АЧ пространственная и временная компоненты
четырёхвектора импульса меняются местами, как меняются местами пространственная и
временная оси СК Кт (см. Приложение 3). Импульс АЧ для нас ненаблюдаем, т.к. он
мнимый, виртуальный. Роль пространственного импульса в мире АЧ играет Pt, при этом
масса частицы меняет свой знак, т.е. в сопряжённом мире она отрицательна (связь знака
массы и стрелы времени - см. Приложение 2).
В соответствии с (2.3) и (2.13) четырёхмерная сила равна:
7^ = dP^ I dt = d (iCM)! dt = MdVJ dt (2.18)
Поскольку’ модуль всегда постоянен. d'i)f, ldt = 0 и вектор четырёхускорения
всегда перпендикулярен вектору Z? ; работа в расчётном пространстве-времени
р
оказывается нулевой:
_1
(Fl,Vll) = —(iCM)iC = 0 (2.19)
at
Этим ещё раз подтверждается нереальность пространства-времени. Раскрывая (2.19),
находим работу’ в трёхмерном пространстве координат:
(F-V) = d{mC1)/dt, (2.20)
—► ►
где F и 1) трёхмерные сила и скорость. Таким образом, работа совершается за счёт
величины, которую принято называть полной энергией.
Е=тСг (2.21)
Аналогичные соотношения можно получить для сопряжённого мира АЧ, но для него
массы т и энергия Е будут отрицательными. Работа в мире АЧ, как и импульс,
оказывается мнимой и для нас ненаблюдаемой. Отметим, что из (2.21) и (2.3) также можно
получить зависимость массы от скорости (2.18) [33].
Выражение (2.20) с учётом (2.21) и (2.15) перепишем в виде:
т2с2 = (Е/с)2-Р2
(2.22)
известным под названием закона сохранения энергии-импульса. Непривычный переход
энергия-импульс обусловлен хаотическим блужданием ЭЧ по КП. Действительно, когда
ЭЧ находится в пределах КП, она покоится, импульс её хаотического блуждания равен
нулю, а энергия Е = тС2 = ш0с2. При переходе ЭЧ в соседний КП в виде готона его
импульс Рг = т0С , а энергия
Ег = РГС = hi3r= hC / Лс= т0с2
(2.23)
Уравнение (2.23) представляет собой известное тройное соотношение, физический
смысл которого до сих пор не ясен. Теперь установлено, что своим существованием оно
обязано «мерцающему» существованию ЭЧ, квантованности пространства ФВ.
Таким образом, в процессе блуждания ЭЧ по КП её энергия постоянна, но она
непрерывно переходит из энергии покоя ЭЧ в энергию движения, в энергию готона.
Отметим, что мы учли только энергию готона, связанную с движением ЭЧ, тогда как в его
полную энергию входит ещё энергия античастицы. В результате полная энергия готона
оказывается равной нулю (mor < 0), что говорит о его принципиальной ненаблюдаемости
(виртуальности), равно как ранее мы отмечали принципиальную ненаблюдаемость ЭЧВ (в
виду нулевых суммарных значений всех её параметров: заряда, массы и г.д.).
Соотношение (2.22) позволяет рассматривать готон без учёта АЧ.
Из (1.3), (1.4) и (2.15) получаем:
h = КгтС = mC2T = Ет = ЕОТО = const, (2.24)
где Т() = tl /mQC2 Выясняется суть постоянной Планка - это квант действия ЭЧ. энергия
которой исчезает и возрождается за период готона. Отметим, что этот квант универсален и
инвариантен: он не зависит ни от массы ЭЧ ш, ни от её скорости 1).
Однако вернёмся к СТО. Зависимость размера КП от скорости движения V по
определению имеет вид:
Кс = tiy/1 — V2/с2 /тос = hcoyll — V21с2, (2.25)
где Хсо = .
Так как тело (линейка, масштаб), состоит из некоторого числа П ЭЧ (или КП), число
которых, естественно, не зависит от скорости 1), то (2.25) определяет лоренцово
сокращение размеров движущихся тел вдоль направления движения
l = nkc=lJl-V2/c\
(2.26)
где 10=пКС0 - длина покоящегося тела. Из (1.4) и (2.15) получаем аналогичную
зависимость для кванта времени:
т=хс/с=г071-г//<?2,
(2.27)
где Т() = Хсо /С
В дальнейшем мы рассмотри две инерциальных СК, одну из которых, Ко, условно
будем считать неподвижной, а вторую, Kv, движущуюся относительно К, со скоростью
1) в направлении оси X (см. рис. II3.2). Условность такого опреОеления объясняется
тем, что мы, согласно принципу' относительности не можем опреоелитъ, какая из СК
неподвижна, а какая овижется. Поскольку в движущейся СК размер КП изменяется в
соответствии с (2.26), го соответствующим образом изменяется частота скачков ЭЧ по
КП. ЭЧ, связанная с движущейся и неподвижной СК, совершит П скачков по КП за время
t = riT = nKJC и
с
Ч = пТо = пУо /С
(2.28)
Таким образом, время движущегося наблюдателя I и время неподвижного
наблюдателя t0 связаны соотношением:
t/tn = /Хсо = Vi-
(2.29)
из которого следует, что если неподвижный наблюдатель отмеряет по своим часам
интервал времени tQ = 11 Z?2 / с2, то эквивалентный ему интервал времени
подвижного наблюдателя будет больше, т.е. движущиеся часы замедляют свой ход. Но
скорость света оказывается одинаковой для обоих наблюдателей и не зависящей oi 1):
С = Х() /т = ХС() /т() = const
(2.30)
О реальности пространственно-временных преобразований Лоренца уже говорилось
выше в связи с реальностью релятивистского утяжеления ЭЧ. Покажем, что эти
преобразования являются следствием ускорения одной СК относительно другой, а не
следствием их относительного движения с постоянной скоростью ZZ
Примем, что ускорение а массы т по достижению ею скорости 1) постоянно. Из
(2.15) и (2.3) получаем:
Е = d(m V}/dt = ni0
т0 dV
(2-31)
где ускорение
dt Vl - V2/сг
(2.32)
постоянно в СК, связанной с ускоренным телом. Правую часть (2.31) можно переписать в
следующем виде:
dV/dt = a(\- иг1сг)‘'г
(2.33)
Дважды интегрируя (2.33), найдём путь S, пройденный телом в процессе ускорения:
S = (с2 /0) = [(1/V1-1//C2) -1]
(2.34)
и работу на этом пути
А = FS = т0 [(1 / ^\ — '1)2! с2)—1]с2 = С2(т — т0) (2.35)
Из (2.35) видно, что работа, совершаемая при ускорении тела, идёт на увеличение его
массы, что соответствует СТО. Выражение (2.35) применимо также к фотону, масса
которого будет возрастать при переходе к СК. имеющей большую скорость:
АЕг. = ДтС2 = Аг% = 41/(А^л/1-Т»2/с2)-1/А/],
где Ait период фотона с точки зрения неподвижного наблюдателя; А/г го же, но по
часам движущейся СК.
Таким образом, At'=AtJl-V2 / с2 , что совпадает с (2.27). Однако ... не так всё
просто с СТО, этим «величайшим достижением и проклятьем XX века».
Датой рождения СТО принято считать 1905 год, но до сих пор споры вокруг неё не
утихают. Одну сторону этих споров мы уже отразили: вопрос ставился о сути
преобразований Лоренца; истинный этот эффект или кажущийся. Однако критике
подвергаются и основополагающие постушаты СТО, в частности, постулат о постоянстве
скорости света С в любой инерциальной СК [34]. Этим ставится под сомнение
возможность использования светового сигнала для синхронизации пространственно
разнесённых часов, а эта возможность широко используется для доказательства (или
иллюстрации) основных положений СТО. Поэтому мы предлагаем вывод основных
соотношений СТО, не использующий постулата о постоянстве скорости света.
Принцип относительности, г.е. невозможности путём наблюдения любых
физических процессов обнаружить собственное движение наблюдателя, движение
относительно мирового эфира, означает, в частности, что в разных СК К и К v фронт
световой волны должен представляться одинаково сферическим. Если считать, что он
испущен из начала координат при t = 0 (начала координат при t = 0 совпадают) то:
в СК Кс • У = 0, X2 + yj + Z2 = с%2 (2.36а)
в СК
(2.366)
Функции взаимного пересчёта пространственно-временных координат от СК Ко к
Kv и обратно могут быть только линейными, поскольку в противном случае результаты
пересчёта будут зависеть от выбора положения начала координат, г.е. однородность
пространства и времени будет нарушена. Для ситуации, изображённой на рисунке II3.2,
уравнения взаимного пересчёта координат имеют вид:
Avw = At„ - , Ayv = Х(1))Ау0, Alv = - a(V)Ax0 (2.37)
где /(29)‘ Л(1))- //(!))• CC(V) искомые линейные функции. Координата Z
пересчитывается аналогично координате у.
Изотропность пространства предполагает его симметрию и, следовательно,
справедливость уравнения (2.37) для случая движения СК Kv в противоположную
сторону (со скоростью - D):
Axv = Ч + 19а#0 h Ayv = 91Ду0, Ч = - «Ч
(2.38)
Сравнивая эти уравнения между собой, мы видим, что неизвестные функцшг
/(19)- Л 19)- //( V} должны быть чётными относительно скорости 19, а функция
СИ( V} - нечётной. Только в этом случае (2.37) и (2.38) будут совпадать. Устраним
нечётность СЯ( 19) введением новой чётной функции 7Д19). определив её уравнением
«(19) = -V/u.(V)/q(V)
Тогда (2.37) и (2.38) перепишутся в виде:
19 > 0, Ч = ХЧ - 19А/0), Ayv = ЛАу0, Atv = ji(Ai0 - 19Ах01 q) (2.39)
19 < О, 4 = /(4 + 19Af0), Ayj; = Ду0, A^ = //(4 + 1Avd / q) (2.40)
Аналогичные выражения можно составить для пересчёта координат из системы Kv
в систему1' Кс; например, при V > 0
Ч = у( Axv + VAtv), Aj0 = AAyv, At0 = ju(Atv VAxv >q) (2.41)
Возьмём некоторый отрезок Ax0 в СК Кс и измерим его длину в единицах
масштаба. Выполнение этой операции тривиально и не требует использования никаких
синхросигналов (в частности, световых), поскольку СК Ко, отрезок Ах0 и единица
масштаба находятся в покое. Придадим этому отрезку скорость I) вдоль оси х0 и в
какой-то момент времени его концы, которые теперь будут обозначаться xw и xlV
(Ах^ = x2V — xlV), перенесём на ось х0, выделив на ней новый отрезок
(Ах0 =х^ — х^). Этот перенос можно осуществить мгновенно (Atv = At0 = 0),
поскольку отрезок Axv (и СК Kv, связанная с ним) «скользят» по осп х0 и расстояние
между осями х0 и xv равно нулю.
Рис. 2.2
Этот же опыт, но с несколько другой точки зрения, можно описать так: возьмём две
СК Кс к Kv и на оси х0 выделим отрезок (Ал'о = .V2 — .V ) (рис. 2.2). У концов
установим «отметчики», которые предварительно синхронизируем друг с другом и затем
разнесём на свои места. СК Kv движется относительно Кс со скоростью D, и в
определённый момент времени мы, одновременно с обоих концов отрезка
Ах0(А/ = Ltv = 0), отмечаем на оси xv отрезок Ах^. Однако измерение отрезка Ах?>
мы произведём только после его остановки.
Этот момент в предлагаемой методике вывода основ СТО является наиболее
существенным и его необходимо дополнительно подчеркнуть, выделение одного отрезка
(Ах0 или Ах?; ) производится в процессе движения другого, но измерение длин отрезков
производится тогда, когда оба они находятся в состоянии покоя. Использование такой
методики вывода возможно потом}', что лоренцово сокращение размеров тел является
эффектом истинным. Это мы показали выше.
Проведя описанный эксперимент, мы получаем Ах„ = 7(U)Axw; сравнивая это
выражение с (2.26), мы находим вид функции /( V):
Z(t>)=l/Vl- Iflc2 (2.42)
Теперь проведём эксперимент с движухщимися и неподвижными часами (рис. 2.3).
Двое неподвижных часов, предварительно синхронизированных, мы установили в точках
.V,q и на оси х0. Третьи часы будут двигаться мимо них со скоростью 1). В момент
прохода этих часов через точку производится их синхронизация с первыми
неподвижными часами, а в момент прохода через точку Л’2 - сличение их показании со
вторыми часами. Поскольку’ Ах?; = 0 (координата подвижных часов в СК Kv не
меняется), из (2.41) получаем А?о = ; сравнивая с (2.27) определим вид функции
JU(V) = 1/V1-Z?2/C2 = y(V) (2.43)
Рис. 2.3
Подставляя (2.42) и (2.43) в (2.39) и далее в (2.36), убеждаемся, что выполнение
(2.36) возможно только при = с2 и = 1. Последнее можно было предвидеть с
самого начал из соображений симметрии. Таким образом, прямые преобразования
Лоренца имеют вид:
X- -Vl г - Vx I с1
v = ~г^---= > Уь =У^ fv=-i------
v ^l-V2/c2 v v yll-V2/c2
(2.44)
Обратные преобразования Лоренца, имеющие аналогичный вид, переписывать
нецелесообразно.
Предложенный метод вывода основ СТО характерен тем, что он не использует
никаких синхронизирующих сигналов, в гом числе и световых. Поэтому' полученные
преобразования Лоренца отнюдь не являются следствием постоянности скорости света в
любой инерциальной СК. Они являются следствием постулата квантованности
пространства ФВ с присущим квантованному' пространству свойством изотахии. Однако
влияние квантованности пространства ФВ на механическое движение ЭЧ в нём
оказывается существенно более глубоким.
2.3. Д вижение в квантованном пространстве
Вернёмся к хаотическому' блужданию ЭЧ по КП. Для покоящейся ЭЧ (1) = 0) этот
процесс сферически симметричен, импульс ЭЧ и энергия готона в среднем равны нулю
(рг) = 0, (Ег} = (Рг • с} = (рг}’С = 0. Поэтому' готон покоящейся ЭЧ виртуален,
ненаблюдаем. Для движущейся ЭЧ средние импульс и энергия готона не равны нулю:
(pr + р} = (р} = Р = ш1)-, Ег =(Рг V) = mV2
(2-45)
Используем для описания готона волновые параметры:
Е — ml)1 =h&E\ &Б = 1)/Д.; Р = h/ЛБ =tiKв (2.46)
Из (2.46) следует, что найденные параметры описывают волну' де Бройля, которая, по
своей природе и физической сущности, оказывается проявлением готона в направленном
движении ЭЧ, или, другими словами, ЭМ волной, распространяющейся вместе с ЭЧ, со
скоростью 1) < С. Двуединая связь волны де Бройля с готоном и ЭЧ обуславливает
необходимость описания её одновременно двумя частотами (?9£ = и ) и двумя
скоростями распространения &=$£Л£ <С, U = $ГЛ£ >С, причём VU = С2.
Рассмотрим физическую интерпретацию полученного результата. В [11] показано,
что двум скоростям волны де Бройля соответствует два волновых уравнения: скорости
U > С соответствует известное волновое уравнение Шредингера, а скорости 1) < С -
уравнение квантовых стоячих волн (ft:
д2ф 1
Эх2 dt2
(2.47)
Соответственно, движение ЭЧ, как процесс её перемещения в пространстве,
разбивается на две составляющих: «классическое» движение, описываемое выражением
х^ = Vt, и «квантовое» движение, описываемое D - уравнением (2.47).
Если рассматривать (р как некоторую потенциальную функцию, описывающую поле
сил F[S — —д<р(х, t)' дх, - действующих на ЭЧ со стороны ФВ, то для «квантового»
движения £ можно написать уравнение в ньютоновской форме
тЪ2^ ' Ъг = t)' Ъх (2.48)
Координата суммарного и (классического и квантового) движения ЭЧ запишется в
виде
С-49)
где £ - квантовый сдвиг ЭЧ относительно её классической траектории (рис. 2.4). Для
дальнейшего рассмотрения функцию (р возьмём в виде:
ср=Ч[1 — cos О)[:б (t — x! (2.50)
где С0гв =mD£ ti. Тогда получаем:
mtf&lZt2 = (2.51)
5 V V
- уравнение квантового движения ЭЧ относительно её классической координаты. Это
уравнение отражает обратную связь: движение ЭЧ со скоростью D вызывает появление
волны де Бройля, описываемой уравнением (2.47), в свою очередь эта волна вызывает
появление сил, действующих на ЭЧ со стороны ФВ. В результате ЭЧ оказывается
окружённой «квантовым пузырём», с которым она непрерывно обменивается энергией
[1Ц, представляя в сумме связанную колебательную систему.
Рис. 2.4
Рис. 2.5
Найдём решение (2.51). Учтём, что у}1АГС = достаточно мало и
вполне допустимы замены Ошибка! Закладка не определена, sin у = у и
COS у = 1 — у2 / 2.
Получаем:
т 2)2
(2-52)
где 69О = тС2 Iti - частота классических колебаний ЭЧ.
Принимая условием взаимной синхронизации С0гв = 6УО, получаем амплитуду ф-
функции А = т1)2 и решение (2.51) в виде:
£ = Bsintof./ и £ = щ.вВ cos a>BBt (2.53)
Полагая l^l.£4b.C — = V (квантовое движение не должно уничтожать
классическое на конечное время), получаем В = I) / С0гв = Ы т 1). Полная энергия ЭЧ
будет меняться в пределах: Е = тх^ /2 ± т^2 / 2. Результаты решения представлены на
рис. 2.5.
Как видно из него, ЭЧ непрерывно обменивается энергией с ФВ, так что в среднем её
энергия равна т Z//2; такой же средней энергией обладает и «квантовый пузырь». Их
суммарная энергия тп I)2 соответствует энергии волны де Бройля. В релятивистском
случае в ФВ уходит кинетическая энергия EF = mGC‘I с2 ) — 1], а сама ЭЧ
несёт минимальную энергию Е = mGC2, совместимую с её целостностью. Из этого
условия также получается kU=v.
Таким образом, «квантовый пузырь» и ЭЧ образуют автоколебательную систему, в
которой классическое и квантовое движение взаимно управляют друг другом. Появление
«пузыря» объясняется прерывистостью действия электрической силы. В инерциальной
СК, сопутствующей классическому движению ЭЧ, электроном может излучаться только
сферическая электромагнитная волна, имеющая средний импульс, равный нулю. По мере
удаления от точки излучения амплитуда волны уменьшается, а период прерывистости
растёт. Когда он сравняется с периодом 1 / Р колебаний, распространение волны
становится невозможным, так как возрастание периода прерывистости препятствует
установлению колебаний. Волна отражается от пространства, возвращается к ЭЧ и
поглощается ею. Так формируется «квантовый пузырь».
При каждом хаотическом сдвиге ЭЧ по КП рождается и исчезает готон. Он создаёт в
пространстве плоскую волну с импульсом Р = тС, которая возвращается к ЭЧ при
исчезновении готона. Это равноценно существованию силы F = р / Т по (2.3) с временем
прерывистости Т. Используя (1.4), получаем:
Р = Ft = FhlmC2 = Fh/PC
(2-54)
откуда непосредственно следует
Здесь
p=4fmc
(2.55)
Т = Лс1С=Ы FlC, или Т = ^Ы FC (2.56)
Далее находим инвариант прерывистости силы
РСт = Ь
(2-57)
т.е. Т действительно является периодом прерывистости силы, который растёт с
уменьшением F и не может превышать 1 Id .
Как показано в первой главе, среда ФВ обладает всеми признаками вихревой губки
(ВГ) Бернулли. это сверхтекучая несжимаемая жидкость, пронизанная вихревыми
трубками (ВТ) во всевозможных направлениях. Именно эта среда является основой
формирования и распространения ЭМ поля.
Представление невозбуждённого КП в виде совокупности кольцевых токов
электрон-позитронных пар позволяет интерпретировать электрон как взаимный сдвиг этих
токов с образованием изгиба ВТ (рис. 2.6), причём переходный процесс сдвига этих токов,
происходящих по типу «игры колец», формирует структуру готона.
По определению модуль сдвига д поперёк ВТ равен:
d = F!STP= /Го = реС*
(2.58)
где Г о и ре - объём и массовая плотность электрона. РЛ, - работа рождения электрона,
С = ^д/р - скорость сдвиговых волн вдоль ВТ.
Таким образом, изгиб ВТ является телом готона. В процессе вращения он создаёт
сдвиги в среде ФВ, рассылаемые радиально в плоскости, перпендикулярной направлению
ВТ. Перемещение изгиба, постоянно направленное в случае фотона, пли хаотически
ориентированное в случае готона, соответствует процессу распространения плоской ЭМ
волны. За время Т изгиб ВТ перемещается на один КП (рис. 2.7), переходя из положения
1 в положение 2 и при этом «засвечивает» сдвигами в среде ФВ плоский угол в один
радиан. Учтём, что при г = Xс величина сдвига Т] в среде ФВ равна Хс, а с увеличением
г величина сдвига уменьшается в п = г /Хе раз, где П число КП, уменьшающихся по
дуге сектора. Поэтому на расстоянии г от электрона механическое смещение Т] среды
ФВ будет равно: Т] = Х^ / г.
С другой стороны, как показано в [211, электрическое смещение в среде ФВ
определяется выражением:
Л —
(2-59)
где Г/ - боковое смещение ВТ; Н - вектор циркуляции, характеризующий прочность ВТ
на вращение и направленный вдоль неё [21].
Определяя заряд как поток вектора смещения через замкнутую поверхность
виртуального позитрона 3 (рис. 2.7), находим, что
(2.60)
Поскольку для среды ВГ К 3 = 1 [21], элементарному заряду q будет
соответствовать объём I = Х|, механического смещения в среде ФВ. Рассмотрение
процесса обмена пространственными сдвигами между ЭЧ [34] приводит к закону Кулона
(см. также главу 4):
Fr=aThCHm2
(2-61)
где ССТ - постоянная электромагнитного взаимодействия, доля энергии сдвига в среде ФВ,
забираемая взаимодействующей с ним ЭЧ, а для элементарного заряда q находится
инвариант:
q2 = 2E^OCThC
(2.62)
где £*0 - диэлектрическая проницаемость вакуума.
Физический смысл полученного результата таков. Из «общепризнанной» физики мы
знаем о существовании Fr - кулоновской силы взаимодействия между двумя
электрическими зарядами. Однако, как выяснилось теперь, она оказывается усреднённым
проявлением FB - реальной прерывистой силы взаимодействия ЭЧ и сдвигов в среде ФВ
(см. рис. 2.8).
Поэтому возникает вопрос о соотношении этих сил (Fc и FK) н периодов
прерывистости их действия (тв и тк).
Критерием эквивалентности действия этих сил должно быть равенство совершаемой
ими работы. Поскольку непрерывно действующая сила FK вызывает равноускоренное
движение ЭЧ, а периодически действующая FB - равномерное (в промежутке между'
импульсами действия), то
= FKTK / 2тг (2.63)
С другой стороны, непрерывно действующая FK «засвечивает» своим влиянием
площадь сферы 4ЯГ2, в то время как FB - сила механических сдвигов в среде ФВ,
«засвечивает» своими сдвигами только боковую поверхность цилиндра высотой Хс. т.е.
за время Т покрывает площадь . Соответственно получаем
т 1т =тк/т = ХХ„ (2.64)
С учётом (2.61) получаем
FB =------2лххг (2.65)
г
Из (2.64) видно, что FB значительно больше FK н уменьшается пропорционально
первой степени г.
Умножая (2.59) на площадь боковой поверхности КП виртуального позитрона 3
(рис. 2.7), подущаем объём смещения
1^,=Гс/г = Г0Хс/г (2.66)
который является аналогом распределённого заряда в секторе «засветки» (рис. 2.7).
Учтём, что на расстоянии г волна смещения захватывает п = г /Хс цепочек КП. Теперь
можно подсчитать энергию сдвига во всём секторе «засветки»: 1ГК = EBrDV^i{. С учётом
(2.65), (2.59) н (2.66) подущаем для КП, отстоящего на расстояшш KFC от виртуального
позитрона (в каждой из цепочек КП):
П' = E,.BrDJ’ = mC2Kt I г3
L ЕЫ L is-hl
Суммарную энергию сдвига в среде вихревой губки получим, суммируя по числу КП
и умножая на п = г/%е - число цепочек КП.
а/Хс СГ
ТГ =ХтС2К2с/г2 =тСгКс\Л-1гг = мС2(1-\,/а) (2.67)
я=1 "
где dr = наименьший интервал квантованного пространства; СС = С / Н радиус
однородной части Вселенной; Н постоянная Хаббла.
Выражение (2.67) говорит о том, что готон создаёт в среде ФВ сдвиги, суммарная
энергия которых равна энергии ЭЧ. Эта энергия возвращается к ЭЧ и снова посылается ею
последовательно во все секторы «засветки». В этом состоит суть мерцающего бытия ЭЧ.
Однако из (2.67) видно, что энергия сдвигов возвращается к ЭЧ не полностью; за
квант времени частица теряет энергию
Wn = тС2ксН /С = ПН (2.68)
что можно трактовать как испускание гравитона с массой тГР =hlНС2, стекающего в
сопряжённый мир АЧ. Соотношения (2.67) и (2.68) справедливы также для фотона.
Таким образом, анализ специфики движения ЭЧ в квантованном пространстве
привёл нас к установлению факта наличия гравитационного «старения» ЭЧ и
гравитационного трения фотонов. Последним объясняется значительная доля «красного
смещения» Хаббла. Установлена также физическая основа гравитации обмен ЭЧ
гравитонами. И хотя более подробный анализ этого вопроса ещё впереди, но некоторые
моменты можно выделить уже сейчас. Мы не первые, кто приходит к выводу' о
корпускулярной природе сил гравитации. Но для всех ранее существовавших теорий
«критическими» являлись два вопроса: скорость распространения гравитации и наличие, а
точнее, отсутствие гравитационного экранирования.
В нашей интерпретации гравитона его КП равен радиусу Вселенной:
%егр=Й/тГ!С = (Х. Этим мы отвечаем на оба вопроса: скорость распространения
гравитации бесконечна, гравитационное экранирование отсутствует. Это соответствует
объективной реальности.
2.4. Законы сохранения
Они непосредственно вытекают из соотношения (2.22) [36]. Рассмотрим систему' N
частиц, для каждой из которых справедливо уравнение
т„. = (2.69)
к
где тГ9 Ег, Рг - масса, полная энергия и импульс частицы с номером К:
fiK=V,:/C, V,=mV,
Выражение для импульса Р i: перепишем в виде
РК=^ ^ = (ЕЛ.л/С).Д
к к
Выражение (2.22) для системы из N частиц приобретает вид:
м =iJ(S^;/O2 -(ХАДУО2
(2.70)
Из (2.70) видно, что в случае параллельного пучка частиц, летящих с одинаковой
скоростью (J3 г = /7),
м = 1 J(SEC/O2(1-^2) = 1 Jixc2(i-X)=2>0, (2.71)
С V г С V я г
т.е. в данном случае масса системы ЭЧ равна сумме масс покоя входящих в неё ЭЧ. В
более общем случае, когда /3 г будут различны, в СК центра масс р = ХЛ-=о
г
получаем
М = = S-f=T > (2-72)
с с 41-л
т.е. собственная масса М системы ЭЧ оказывается больше простой суммы масс покоя
частиц, входящих в неё. Эта разность является массой полей взаимодействия ЭЧ и
формально её можно приписать (7V+ 1)-й частице
т^=Еп!Сг (2.73)
где Еп суммарная энергия полей. Этой же частице припишем суммарный импульс
—►
полей Р и, и тогда собственная масса системы ЭЧ будет определяться уравнением
м = /с+/су - GA+ря)2
(2.74)
из которого видно, что в общем случае при расчёте собственной массы системы ЭЧ
необходимо учитывать энергию их взаимодействия (потенциальную), хотя при расчёте
массы покоя каждой отдельной ЭЧ в системе потенциальная энергия не учитывается.
______________________________________________________ —► —►
Продолжая рассмотрение системы ЭЧ в СК центра масс (^2 Рг + Рп = 0), т.е. в той СК,
К
относительно которой система находится в покое, мы из (2.74) получаем закон сохранения
энергии для консервативной системы:
(2-75)
МС2 = У тгС2 + Е = УЕГ +Е= const,
L П Е И 1
который говорит о том, что в консервативной системе суммарная энергия частиц и полей
неизменна. Аналогично из (2.22) с учётом (2.75) получаем закон сохранения импульса:
Р = УРи + Рп = const,
и
(2-76)
При малых скоростях, когда /Зг « 1 или (1 —/?г) 1/2 ~ 1 +I)2. / 2С2, выражение
(2.75) приобретает вид
М = Ут0Г 4-
Z—/ 0£
1 Г
УТГ + П = const,
(2.77)
где Тг = morV^ / 2 - кинетическая энергия системы частиц; П—Еп - потенциальная
энергия их взаимодействия.
Из (2.77) видно, что в консервативной системе сумма кинетической и потенциальной
энергии постоянна. Отметим, что величина
Ш =М-Ут.г
/ ОЛ
к
(2.78)
носит наименование дефекта массы, а условие АЛ/ = const является законом сохранения
массы.
2.5. Принцип наименьшего действия
Принцип наименьшего (а точнее, экстремального) действия является важнейшим
вариационным принципом механики. Известен его вывод в нерелятивистском варианте,
данный Гантмахером [37], однако отсутствие релятивистски инвариантного вывода
позволяет усомниться в его всеобщности.
Мы предлагаем новый, релятивистски инвариантный способ вывода принципа
наименьшего действия. Для этого, аналогично Гантмахеру, применим уравнение Ньютона
(2.3) к системе, состоящей из N частиц
(2.79)
Левая часть (2.79) определяет работу
где - вариация работы силы F г. над частицей К.
К
Правую часть (2.79) перепишем в виде:
(2.80)
Второй член правой части (2.80) представляет собой вариацию кинетической
энергии (2.77)
В нерелятивистском варианте Т = Р2 / 2ш и <5Г = (Р • <5Т)/т0 .
В релятивистском случае вариация кинетической энергии имеет ту же форму':
поскольку Т =Е —Е0=С ^М2С2 + Р — т0С2, то
/—~2—~ — —
= СЗуАЕС2 +Р = . = (Р • ЗР)! т, где полная энергия Е берётся по
W2C2 +F2
(2.21) или (2.22).
Таким образом, (2.79) в релятивистском варианте записывается следующим образом
Sr,}
е е dt е
(2-81)
Проинтегрируем (2.81) по времени от tQ до t:
t
j +T)dt=Y^>-Sr,}
k г r
(2.82)
to
Поскольку система частиц в начальный момент времени Г() и в конечный момент
времени t находится в одном и том же состоянии, т.е. вариация положений частиц,
составляющих систему', равна нулю, правая часть (2.82) равна нулю и мы имеем
ё](А+Т)Л = ёПг=0, (2.83)
to
где
JF = j(J + r)ift (2.84)
to
называется действием. В тех случаях, когда работа совершается за счёт изменения
потенциальной энергии = —ЗП, под интегралом (2.84) оказывается функция Лагранжа
Е = Т-П
(2-85)
где Т кинетическая, а П потенциальная энергия.
Таким образом, согласно (2.84) система частиц всегда изменяется по тому' пути, на
котором вариация действия равна нулю. Поскольку' наличие нулевой вариации означает
существование экстремума (например, минимума), это положение получило
наименование принципа наименьшего действия. Он легко может быть записан и для
четырёхмерного пространства-времени 138]. Поскольку' принцип наименьшего действия
оказался релятивистски инвариантным, он широко реализуется в природе и на его основе
расчётным путём получаются корректные результаты [38].
Итак, вышеизложенное показывает, что исходя из постулата квантованности
пространства ФВ можно получить все основные законы механики, в гом числе и
релятивистской.
Однако на этом рассмотрение основ механики (этого, вроде бы, простейшего раздела
физики) не заканчивается. Не рассмотренными остались также фундаментальные
вопросы, как
природа массы ЭЧ,
свойство инерции и его физическая сущность,
равенство инерциальной и гравитационной масс.
Да и с основами СТО далеко ещё не всё ясно. Пока СТО базируется на
математическом формализме Лоренцевых преобразований, её физическая сущность
остаётся неизвестной. Мы не знаем, чем физически вызвано сокращение размеров
движущихся гел (причём только в направлении движения), замедление хода движущихся
часов и друтие эффекты. Так что к разделу «Механика» нам ещё придётся вернуться, но
уже на существенно более высоком уровне.
II. Механика (2.1, 2.2)
Алгоритм изложения
Осталось много нерассмотренных вопросов;
необходимость возврата к «Механике» на более высоком уровне.
_____________________________________Н_____________________________________
Разделы, не имеющие прямого отношения к квантованности среды ФВ:
2.4. Вывод законов сохранения; учёт полей взаимодействия ЭЧ.
2.5. Релятивистски инвариантный способ вывода принципа наименьшего действия.
II. Механика
2.3. Движение в квантованном пространстве
Алгоритм изложения
Хаотическое блуждание ЭЧ по КП
Установление природы волн де Бройля. Две частоты и две скорости:
E = PV = mV2 = hi)F, i)F=V/dF, P=h/AF=tiKE,V = ^FAF<C
U = l)rAF > (\ 1)1т = С2 . Два волновых уравнения.
U > С - Уравнение Шредингера:
V(P
1) < С - уравнение квантовых стоячих
д2(Р
1
волн $7: Д67 =—
V2
Сложение «классического» и квантового движений
р
мин
Обмен энергии с «квантовым пузырём»;
... = m I?2, jE..d = П11)2/2 Релятивистский случай: jE, ,,,...
уходит в ФВ.
Расчёт Р = у/Ffl /С 9 Т = / FCy инвариант PC Т = tl
Представление среды ФВ в виде ВГ Бернулли, изгиб ВТ, рассылка сдвигов в среду ФВ. Вывод
Fr = aThC / 'ItcF , q2 = 2E^aThC. Физическая интерпретация CCT .
Цилиндричность рассылки сдвигов в среде ВГ. Введение FB ~ 1/г, Тв . Расчёт энергии сдвига
и энергии потерь. Введение понятия гравитона.
I
Поскольку ^гр = (X , скорость распространения гравитации бесконечна,
гравитационное экранирование отсутствует
III. Термодинамика
Термодинамика - палка о трёх
началах.
(определение)
Термодинамика - наука о наиболее общих свойствах систем физических объектов,
находящихся в состояниях термодинамического равновесия или в процессе перехода
между этими состояниями. В её основе лежат фундаментальные принципы (начала),
которые являются обобщением результатов многочисленных наблюдений и
экспериментов. Первое начало термодинамики (НТ) утверждает, что если система
совершает термодинамический цикл, то полное количество теплоты, сообщённое ей на
протяжении цикла, равно совершённой ею работе. Фактически, первое НТ является
законом сохранения энергии для систем с термодинамическими процессами. Оно
устанавливает эквивалентность теплоты и работы и, в частности, возможность измерения
их количеств в одних и тех же единицах [29]. С этой точки зрения первое НТ рассмотрено
нами в разделе 2.4.
3.1. Второе начало термодинамики и хаотическое блуждание элементарных
частиц по квантам пространства
Второе НТ утверждает, что процесс преобразования теплоты в механическую работу
неизбежно сопровождается потерями. Максимально возможный коэффициент полезного
действия (КПД) тепловой машины определён Карно:
т—т
(3.1)
где Тг и Т2 - температура нагревателя и холодильника машины. Поскольку реально
7, / 0. второе НТ запрещает создание вечного двигателя второго рода,
осуществляющего преобразование тепловой энергии в её другие виды без потерь в
холодильнике. Выражение (3.1) определяет так называемые «нулевые» потери энергии
(равные нулю при Т2 =0); реальный КПД тепловых машин оказывается ниже вследствие
неизбежного существования дополнительных «ненулевых» потерь. Известно также, что
второе НТ не имеет абсолютного характера; оно нарушается при флуктуациях [29].
В приведённой формулировке второго НТ странным выглядит разделение нулевых и
ненулевых потерь тепловой энергии. Причиной этого является неизвестность
теоретического вывода второго НТ, из которого определялся бы физический механизм
дополнительных тепловых потерь и, соответственно, способы их уменьшения. Однако
теоретический вывод второго НТ существует, и он опубликован в [39]. Используем его.
—►
В качестве исходного возьмём соотношение (2.20). Входящие в него величины F и
Т) флуктуируют вследствие прерывистости действия силы и хаотичности блуждания ЭЧ
по КП. Поэтому можно написать:
f=/f\+af, г>=(г?)+дг>
(3-2)
где //') и - средние значения силы, действующей на ЭЧ, и её скорости; AF и ДI)
- их флуктуации.
Подставим (3.2) в (2.20) и усредним
{dE /dt) = (FV) = /((f) • + /((р) • At/) + /(ДЯ • (у))+( Д/? • At/) (3.3)
Отличная от нуля работав определяется средними значениями величин:
/((f) • (у))} = ((f) {v}) = dA/dt
Среднее значение флуктуации величины равно нулю: \AF) = (A Uj = 0, поэтому"
(((f)aV)) = ((^)(a^) = 0 и af • (i)))=((af).(i))= 0, а (3.3) можно
переписать в виде
(dE/dt) = d4/dt+l(AF
(3.4)
Выражение (3.4) и является вторым НТ, согласно которому" изменение полной
энергии системы Е в среднем тратится на совершение работы А и «ненулевые» потери
{(AF-A V'ty. Частным случаем, нарушения второго НТ, является отсутствие потерь в
процессе преобразования энергия-работа. Он реализуется при условии
^(AF • А^)} = 0
(3-5)
В принципе, выполнение этого условия возможно. Например, если силы AF и
>
скорости А V ортогональны друг другу’ или, изменяясь во времени, сдвинуты по фазе на
ТГ/2. В этих случаях флуктуации не будут производить работы, их энергия не будет
увеличиваться, г.е. тепловые потери будут отсутствовать.
Уравнение второго НТ (3.4) применим к хаотическому" блужданию ЭЧ по КП. Оно
происходит под влиянием сил, действующих на ЭЧ со стороны ФВ (раздел 2.1). При этом
для ЭЧ, которая в среднем покоится, направленная составляющая силы отсутствует,
энергия и масса ЭЧ постоянны (здесь мы не учитываем гравитационного старения ЭЧ
(раздел 2.3), поскольку этот процесс протекает очень медленно), dAIdt = 0. Со стороны
—► —►
ФВ на такую ЭЧ действуют только хаотические силы, т.е. F = Л/7 и, соответственно,
» »
V = А V. Используем уравнение второго закона Ньютона (2.4)
F = EF =dP/dt = modl)/dt
из которого с учётом (3.4) получаем:
(dE} = т0 (l) • dV'j
Интеграл (3.6) за период существования готона будет равен
(Е) = $dE = mQ J (Ъ • dV\ = mQ (V)212
Поскольку скорость блуждания ЭЧ по КП постоянна и равна С, получаем
{Е) = тйСг!2
(3.6)
(3.7)
Из (3.7) видно, что энергия покоя ЭЧ Е = tnQC2 распадается на две части: половина
её т0С2 /2 является энергией хаотического блуждания ЭЧ по КП, а вторая половина -
это энергия полевых взаимодействий компонентов структуры ЭЧ. Этот же результат мы
позже получим при рассмотрении структуры электрона. Этим подтверждается его
фундаментальность.
Более того, согласно работам Родимова Б.Н. [11], аналогичная ситуация справедлива
и для кинетической энергии направленно движущейся ЭЧ (^2^ = 0); равная энергия
волны де Бройля /и 2?\ она наполовину наблюдаема для нас (известное Ег = т I)2 /2), а
наполовину скрыта в ФВ.
3.2. Понятие энтропии и его физическое содержание
Понятие энтропии вводится в статистической физике как мера вероятности
реализации какого-либо макроскопического состояния коллектива, содержащего N ЭЧ
[29]. Энтропия СУ определяется как натуральный логарифм фазового объёма АГ,
занимаемого коллективом частиц в 6N - мерном фазовом пространстве и выраженного
через число элементарных ячеек (объёмом F каждая).
67 = In АГ
(3.8)
где АГ = • dy\ • dzA • dPYX • dPY1 • dP=1 - интеграл по координатам и импульсам
всех N частиц коллектива. Интегрирование по координатам должно проводиться по всему
объёму" системы, а по импульсам в пределах ± 00 [29].
Термодинамическая энтропия S пропорциональна 67:
S = KC
(3 9)
где К- постоянная Больцмана.
Объём фазового пространства, занимаемый коллективом ЭЧ, равен числу
возможных способов (вариантов) реализации данного макроскопического состояния.
Например, напнизшее энергетическое состояние коллектива ^E = EiI[(H) реализуется
единственным способом; для него ДЕ = 1 и (У = S = 0 (рис. 3.1). Наоборот, наиболее
вероятному макроскопическому состоянию системы соответствует максимальное число
возможных эквивалентных способов его реализации [40]. Поэтому’ в состоянии
статистического равновесия энтропия системы ЭЧ будет максимальной, а по мере её
охлаждения, совершения ею работы или перехода в наинггзшее энергетическое состояние
Таким образом, по своему’ физ!гческому смыслу энтропия определяется числом
квантов действия, которым облад ает рассматриваемый коллектив из N ЭЧ, пли числом
квантов действия, которое может отдать этот коллектив при переходе в напнизшее
энергетическое состояние Для квантованных систем оно равно числу осцилляторов
стоячих волн. Докажем это.
Если взять идеальный газ ЭЧ (определение идеального газа, считаем известным, оно
соответствует общепринятому), то точность локализации ЭЧ A.V равна размеру КП
(д.г=4 Соответствующий импульс равен Р = Й/ К =hlЛ„. Им соответствует объём
элементарной ячейки фазового пространства (A.Y • АРх) = Л3.
В другом предельном случае, когда взаимодействие мпкрообъектов (атомов)
настолько велико, что жёстко определяет их взаимное положение относительно друг
друга (кристаллическая решётка твёрдого тела (ТТ)), точность их локализации равна 2d,
где Ct - постоянная решётки ТТ. При этом импульс упругой волны нормальных
колебаний равен
P^H=hl^ = h^o„IU„ (3.10)
где U.? - скорость звука в ТТ (усреднённая по направлениям); 'О- частота упругих
колебаний (фононов)
Поскольку, в частности,
Л -.н }1ЛГС = изв /2а и г? }ЫГС = С/^
(3.11)
частота колебаний атомов в решётке ТТ связана с соответствующей частотой
колебаний в среде ФВ Z?£4f. соотношением
г^я = dB4rU3BK / 2аС
(3-12)
(в дальнейшем это будет доказано более строго). Объём элементарной ячейки фазового
пространства опять оказывается равным
(ДГАРх)3=(2О^,ЯМ4.,с)3=й3
Таким образом, мы показали, что в квантовых системах каждому осциллятору
стоячих волн соответствует объём, занимаемый системой ЭЧ в фазовом пространстве,
равный объёму элементарной ячейки И. Рассмотрение проведено для двух предельных
случаев; другие случаи будут анализироваться по мере необходимости.
Итак, нами определён физический смысл понятия энтропии и выведены начала
термодинамики без введения понятия температуры. Для его определения вернёмся к
хаотическому' блужданию ЭЧ по КП, рассмотренному нами в разделе 1.3. Не повторяя
сказанного, используем готовые результаты.
Решение (1.7) при V = 0 (нулевая дрейфовая скорость частиц) имеет вид [41]
О) =
1
д/4я£)(г+т)
ехр[- (х - х0 )2 / 4D (t + т)]
(3.13)
Оно описывает расплывающуюся во времени 6 -функцию, определяющую
вероятностное распределение ЭЧ по координате X (диффузионное расползание как
следствие хаотического блуждания). Появление в (3.13) Т объясняется тем, что решение
(3.13) не существует при t < Т [41]. Хаотическое блуждание ЭЧ по КП происходит со
скоростью света С; при этом справедливы следующие положения:
1. Компоненты скорости вдоль любой оси, например X, встречаются столь же
часто, как и в противоположном направлении;
2. Скорости осей X, у и Z не зависимы друг от друга, что следует из трёхмерности
пространства.
Известно, что справедливость этих положений необходимое и достаточное условие
установления Максвелловского распределения ЭЧ по скоростям [40].
= 4= ех₽[- Ч2 z U2
(3-14)
где: of вероятность наличия у ЭЧ скорости Т)х; 1)в - наиболее вероятная скорость. В
данном случае 1)в = С, т.к. представляет собой проекцию С на ось X.
При воздействии силы на ЭЧ она ускоряется, V —> С, а процесс концентрации её
скорости описывается уравнением (1.8). Напомним, что его решение даёт вероятностное
распределение ЭЧ не по координатам, а по скоростям. Если отвлечься от необходимости
отсчёта времени с момента Т (заменить t + 7 —> t), учесть, что D = X гс / Т и перейти к
безразмерным временам и расстояниям (tl Т —> t и х/Х , —> х), то беря производную
х = = dx/dt, получим
d = ----- ехр[- (х - х0 )2 / 4/ ],
(3-15)
Перепишем (3.15) ещё раз, явно вводя безразмерную координату скорости:
X -> Д.( Д. = U /С) и х0 -> /3(/3 = VIC)
, 1
со = ,
л/4лт
ехр[-(Д- -^)2/4/],
(3.16)
Из (3.16), возвращаясь к началу отсчёта времени с T(t —>£ + 1) и размерным
переменным, получим решение уравнения (1.8), описывающее вероятностное
распределение ЭЧ по скоростям:
d = . ----exp
JxT/(t + т)
(U -У)2
(3-17)
Из (3.17) видно, что при t = 0 и 1) = 0 (до начала действия силы и ускорения ЭЧ),
распределение по скоростям, естественно, будет Максвелловским с Т)р = С :
(3.18)
При t—>°° дисперсия (1.8) и (3.17), определяемая правым из уравнений (1.9),
стремится к нулю, a of превращается в (^-функцию (29—> С), т.е. решение (3.17)
действительно описывает концентрацию скорости ЭЧ.
Таким образом, процесс концентрации скорости описывается уравнением (1.8),
получаемым из (1.7) инверсией хода времени по (2.3) (см. раздел 1.3 и Приложение 2),
т.е. этот процесс реализуется через сопряжённый мир АЧ.
Введём в (3.17) число квантов времени n = t / Т, необходимое ЭЧ для достижения
ею скорости V:
d =—. exp
Ст]л/(п +1)
(Ух-У)2
с2 /(п+1)
(3.19)
Для случая /7 = 0. но 29 #0 (движение с начальной скоростью) ЭЧ движется
относительно пространства ФВ, но не относительно СК, которая в данном случае
приложением внешней силы не выделяется. При этом распределение скоростей будет
определяться выражением, аналогичным (1.18):
ехр
-(Я-W/c2
(3.20)
а дисперсия решения сохранит вид (1.9). Этим мы устанавливаем относительность
квантового пространства ФВ. Если при этом направление движения ЭЧ отсутствует, то
(3.19) вообще ничем не отличается от (3.18).
Исходя из (3.18) или (3.20), и переходя от Максвелловского распределения по
скоростям к распределению по энергиям:
(3-21)
где
Ех = т0С212
(3.22)
мы устанавливаем, что линейной мерой энергии блуждания ЭЧ по КП является её масса
покоя шо в соответствии с (3.7).
Применим теперь распределение по скоростям (3.19) к газу частиц (атомов), в
котором отсутствует направленная составляющая скорости (V = 0), но существует
хаотическое тепловое движение (Ц*о) . д.е. п&О. В этом случае (3.19) принимает
вид:
CD =
1
д/яС2/(/7 +1)
(3.23)
Как видно из (3.23), в этом случае распределение частиц по скоростям также будет
Максвелловским, но с наиболее вероятной скоростью
ц=с/7п+кс
(3.24)
Соответственно, кинетическая энергия этого хаотического (броуновского) движения равна
т VB2/2 , и, аналогично (3.21), её можно охарактеризовать линейной мерой Т, которая по
определению называется температурой:
m0VB2/2 = KT
(3-25)
где К равно постоянной Больцмана, если Т измеряется в градусах Кельвина. По (3.25)
наиболее вероятная скорость частиц газа равна 1^. = ^2КТ / ш0 , что даёт среднюю
энергию частиц КТ / 2 на степень свободы; это соответствует кинетической теории газов
и экспериментальным данным.
Выявленное соответствие (и различие) броуновского движения частиц газа и
хаотического блуждания ЭЧ по КП позволяет далее утверждать, что броуновское
движение частиц газа является макроскопическим проявлением блуждания ЭЧ по КП.
Изменение характеристик броуновского движения частиц газа, соответствующее
изменению его температуры, происходит за счёт энергии, которая изменяет параметры
блуждания ЭЧ по КП; последнее может осуществляться только через изменение их массы
в соответствии с (1.3). (1.4) и (2.15). Таким образом, поднимается вопрос о
характеристиках этих сил.
Исследование броуновского движения в газах [42] показало, что мгновенное
взаимодействие между атомами, определяющее распределение частиц по скоростям,
эквивалентно постоянной силе F. если считать её действующей на длине свободного
пробега 1С:
F = 2KTIF
с
(3.26)
Используя уравнение Ньютона (2.3) и считая этот случай нерелятивистским
(т = ), определим скорость, приобретаемую частицей:
V = Ftc / т0 = Fn т/т0, (3.27)
где tc = ПТ = lc I Т) время действия силы, равное времени свободного пробега частицы
газа, которое можно выразить через П - число квантов времени. Из (3.26) и (3.27)
нетрудно снова получить VB=^2KT/mQ, что подтверждает прерывистость сил
взаимодействия между частицами газа с периодом, равным времени свободного пробега
tc (напомним, что для хаотического блуждания ЭЧ по КП период прерывистости
действия сил равен Т ).
Введённое определение температуры как линейной меры энергии хаотического
блуждания ЭЧ по КП обосновывает введённую де Бройлем термодинамику отдельной ЭЧ
[43]. Мы можем, например, вычислить температуру свободного электрона:
Те = и?0С2/2К ~ 2,97 • 109 К. Соответственно, сила, действующая на электрон со
стороны ФВ по (3.26) равна F = 2КТ = 0,21277 , что, естественно, совпадает с (2.4).
По-видимому, субквантовый мир волн, рассмотренный де Бройлем, является объективной
реальностью.
Предварительные оценки показывают, что при хаотическом блуждании ЭЧ по КП,
она теряет свой импульс или восстанавливает его за гри удара, т.е. при каждом
столкновении с вакуумным препятствием её траектория, в среднем, отклоняется на 60°.
При этом изменение импульса при каждом ударе равно ДР = 2m0CCOS60° =m0C, т.е.
совпадает с импульсом готона. Время удара оказывается равным
Af = AP/jF = moCXc 12KT = T, где сила F взята по (3.26) с учётом того, что lc = Xе и
Т)ъ = С. Таким образом, удар хаотического блуждания ЭЧ по КП получается «мягким»,
поскольку время удара равно длине свободного пробега ЭЧ. Однако сохранение
терминологии удара ещё допустимо, поскольку допустимо представление хаотического
блуждания ЭЧ по КП как броуновского движения ЭЧ с 1)ъ = С с постоянным временем
Т между" столкновениями с вакуумными препятствиями.
Этим утверждением мы завершаем вывод основ термодинамики исходя из постулата
квантованности пространства ФВ.
III. Термодинамика (3.1, 3.2)
Алгоритм изложения
Вывод 2-го НТ
Физическая сущность энтропии - отождествление её
с числом осцилляторов стоячих волн
Разделение энергии ЭЧ на две
составляющих.
Фундаментальность результата
Доказательство для предельных случаев
Классический газ ЭЧ КРТТ
Выводы НТ без введения понятия температуры
Уравнение ЭФП (1.7)
Ъсо
Сопряжённое уравнение ЭФП (1.8)
Ъсо
(О*
(1)
6) - вероятностное распределение
ЭЧ по координате х
Г->1/4/
й/ - вероятностное распределение
ЭЧ по скоростям х = 1) = dx! dt
А
V
2
2
F = 0, 1) = 0 . Расплывающаяся S -
функция. Максвелловское распределение
по скоростям
, , 1
dti) =—;=------
ехр[-Т>х2/Ц2
F 0, t = 0, V = 0. Распределение
Максвелловское. 12 =С
Г)
ехр[-Ъ>х2/С2
для ХБ ЭЧ по КП Ц = С
t = 0, ц
(О
exp -(A -Т>нач)2/С2
Относительность пространства ФВ
Переход к распределению по энергиям
ехр -
СО =
т0 - мера энергии ХБ ЭЧ по КП
Броуновское движение макрочастиц
2
О)
ехр
Термодинамика отдельной
эч: r = wi0C72K
Усреднение прерывисто
действующих сил
F = 2KT/L
и
IV. Электромагнитные явления
«Никакого практического применения
его открытие не имеет и иметь не
может».
(Об открытии Г. Герцем
электромагнитных волн, 1888 год)
В этой главе мы рассмотрим физическую сущность электромагнитных (ЭМ) явлений
- одного из наиболее распространённых видов физического взаимодействия, без
выявления природы которого дальнейшее изложение физики квантованного пространства-
времени становится принципиально невозможным. Отметим, что в разделе 1.3 мы
обосновали отождествление среды физического вакуума (ФВ) с вихревой губкой (ВГ)
Бернулли. Теперь мы рассмотрим следствия, вытекающие из этого «опрометчивого» шага.
4.1. Вихревая губка. Определение, понятия и основные свойства
Вопрос о том, что же такое свет и какие процессы сопровождают его
распространение в «светоносной среде» так же стар, как и сама физика. С позиций
«стихийного материализма» он решался путём отождествления светоносного эфира с ВГ -
расчётной, гипотетической средой, понятие которой впервые ввёл Иоганн Бернулли в
1736 году [21]. Согласно его представлениям, всё пространство заполнено несжимаемой
жидкостью (интуитивно предполагалось, что эта жидкость сверхтекуча), содержащеё
микроскопические водовороты, которые по современной терминологии называются
вихревыми трубками (ВТ). Предполагалось, что ВТ хаотически (но в среднем
равномерно) распределены в пространстве и ориентированы во всевозможных
направлениях. Взаимодействие ВТ наделяло среду ВГ способностью передавать
гидродинамические возмущения, что, по мнению Бернулли, могло считаться
эквивалентом распространения света. Так выглядела первая физическая модель процесса
распространения ЭМ поля.
Эта модель была не единственной. Аналогичные идеи о связи процессов,
сопровождающих распространение ЭМ поля с процессами в ВГ, высказывались
Максвеллом (1861г.), Кельвином (1880 и 1887г.), Фицджеральдом (1885г.). Например,
Максвелл в 1864 году физическую сущность ЭМ поля описывал так: «Мы имеем
основания полагать, что существует какая-то эфирная среда, заполняющая
пространство и пронизывающая все тела, которая обладает способностью
приводиться в движение, передавать это движение от одной части к другой и
сообщать это движение плотной материи, нагревая её или воздействуя на неё
разнообразными способами» [44]. Ну чем не определение среды ФВ!
Приближаясь к истине, разные авторы снабжали ВГ различными наборами свойств и
связей между ними. Например, приняв, что потенциальная энергия ВГ пропорциональна
квадрату ротора смещения, Мак-Келлог сумел решить «задачу построения среды,
колебания которой рассчитанные в согласии с правильными законами динамики,
должны обладать теми же свойствами, что и колебания света» [21]. Таким образом,
понятие ВГ, набора её свойств и методов описания, непрерывно совершенствовалось и
уточнялось.
Однако... сейчас вопрос о том, что такое ЭМ поле вызывает улыбку превосходства и
безапелляционное заявление: «А зачем нам это знать? Оно прекрасно описывается
уравнениями Максвелла! Решай их и (при соответствующих начальных и
граничных условиях) ты получаппь ответы на все шггересующие тебя вопросы».
Конечно, это так. НО:
1. Уравнения Максвелла сами по себе ни энергию, ни мощность не переносят. А
физический процесс, реализующий этот перенос, так и остаётся неизвестным
для нас.
2. Есть ли гарантия, что за математическим формализмом уравнений Максвелла
не утеряны какие-то неизвестные свойства, присущие ЭМ полю? Не следует
забывать, что реальное явление всегда разнообразнее и глубже, чем
описывающая его математическая модель.
Такая ситуация характерна не только для области ЭМ явлений, но и многих других
разделов современного физического знания (особенно для квантовой механики, физики
ЭЧ и др.). Она обусловлена тем, что грандиозная битва идеализма и материализма
(упрощённо, конечно), развернувшаяся на рубеже 19-го и 20-го веков, отнюдь не
закончилась, как это принято считать, триумфом последнего. Под флагом материализма
победу одержал махизм и физика пошла не по пути исследования физической сути
изучаемых явлений, а по предложенному Э. Махом пути наименьшего сопротивления,
который не требовал поиска истины, а просто выдавал артефакты (кажущиеся явления) за
факты. Этот по сути математический, а не физический подход принёс теории быстрый
успех (а потому и выжил) поскольку, во-первых, освободил физиков от необходимости
думать над сущностью физических процессов, что стало большим облегчением для гех из
них, кто был лишён этой возможности, а во-вторых, позволил формально описать целый
ряд процессов, не поддававшихся ранее описанию именно ввиду" отсутствия
соответствующего физического объяснения. Более подробно научно-философская сторона
этого вопроса рассмотрена, например, в [34]. А для нас важен тот факт, что этот путь
привёл к «отказу от материального эфира в физическом пространстве и к замене его
идеальным полем векторов и скаляров в пространстве координат» [34]. Вакуум был
объявлен «абсолютно пустым пространством» (именно таково наше повседневное
представление о нём), после чего вопрос о физической сущности ЭМ явлений отпал как
бы сам собой. Ибо какие же процессы могут происходить там, где ничего нет? Так поиски
истины были заменены поисками решений уравнений Максвелла. В этом проявилась
«своего рода истерия обывателя от страха перед сложностью познания, удобная
форма избавления от него. Когда обыватель, по неумению или неспособности не
может проникнуть в суть наблюдаемого явления, то в порядке самооправдания
объявляет явление и его сущность неразличимыми» [34].
Однако, по мере движения науки вперёд, такая ситуация становилась всё более
нетерпимой. Многочисленные тупики в самых различных областях физического знания,
чрезмерная усложнённость математического аппарата, который зачастую не описывает
ничего реального, заставляет нас вернуться к физической сущности изучаемых явлений.
И, по мнению очень многих, одним из первых шагов на этом пути должно быть признание
материальности среды ФВ. придания ем\' статуса «неоэфира». наделённого новыми
свойствами и играющего определяющую роль во всех физических процессах. Поэтому"
вопрос о физической сущности ЭМ поля, о процессах, сопровождающих его
распространение в «светоносной среде», возродился вновь. Его рассмотрению посвящена
настоящая глава.
Отождествление среды ФВ с ВГ Бернулли требует уточнения свойств последней. По
определению, это жидкость бесструктурная, несжимаемая, сверхтекучая, в которой не
действуют никакие силы за исключением сил, возникающих от гидравлического давления
и переноса количества движения. Предполагается, что в этой среде применимы законы
Ньютона и Гука [21]. Жидкость пронизана тонкими дискретными ВТ, хаотически
ориентированными во всевозможных направлениях (см. гакже § 1.3). Это нестационарные
образования, гибкие, постоянно разрушающиеся и возникающие вновь. Предполагается,
что суммарный объём ВТ ничтожно мал, а кратчайшее расстояние между ВТ велико по
сравнению с их диаметром; это соответствует (1.5). Гидродинамическое взаимодействие
соседних ВТ наделяет среду ВГ способностью передавать механические возмущения и в
этом отношении упругость ВГ сходна с упругостью обычных гвёрдых тел [22]. Более
подробные пояснения и иллюстрации приведены в [21]. Таково краткое описание среды,
которая служит основанием для формирования и распространения ЭМ поля.
Несжимаемость среды ВГ означает, что расходимость вектора механического
смещения D должна быть равной нулю:
divD = О,
(4-1)
то есть в среде ВГ отсутствую! изменения массовой плотности. Одновременно это
означает, что среда ФВ может быть принята как абсолютно неподвижная СК, т.е.
релятивистские соотношения не применимы к ней «самой по себе», ибо в противном
случае релятивистские изменения массы и линейных размеров приводили бы к
изменениям массовой плотности. Вещественные же объекты (например, ЭЧ), являясь
проявлением неоднородностей в среде ФВ, вторичны по отношению к ней. Скорость их
направленного движения 1?, определяющая релятивистские эффекты, зависит от степени
спрямления световой скорости хаотического блуждания ЭЧ по КП и по отношению к
среде ФВ также является вторичной.
Итак, описание процессов в среде ВГ будет базироваться на теории упругости. Её
элементарные основы (и в нужном нам ракурсе) изложены, например, в [22]. Для
несжимаемой, невязкой среды уравнение, описывающее её механическое движение, имеет
ВИД
q rot xgID + рЪгDIdt2 =0,
(4.2)
где: q и p модуль сдвига среды ВГ и её массовая плотность (см. § 2.3), причём
q = р£?ъ, где Св - скорость сдвиговых волн; D = Ui + V j + W к, где U, Ии W -
--------------------------------------------►
компоненты вектора механического смещения D по координатным осям X, у, Z, которые
представлены ортами /, /, к.
Выражение (4.2) описывает равновесное состояние ВГ, поскольку' его левая часть
приводится к виду с разделёнными переменными через известное соотношение
rot rot D = grad divD-V2D (V2 - оператор двойного дифференцирования по
координатам). С учётом (4.1) получаем:
_"\2 ГА _t
V2D-^F = GD = 0,
р dt2
что даёт нам V2£) = 0 - условие непрерывности, и
э2в/эе=о
(43)
(4-4)
- условие равновесия среды ВГ.
Отметим также предельность параметров среды ВГ: представим себе, что число ВТ,
пронизывающих выделенный объём, растёт, а их диаметр уменьшается, так что
относительный покой ВТ соответствует (1.5). Тогда среда ВГ приобретает черты
континуума, в котором отдельные проявления законов гидродинамики теряются в
осредняющих эффектах большого числа ВТ. Описанная среда и есть ВГ в форме,
задуманной Кельвином и Фицджеральдом [21].
4.2. Уравнения Максвелла и динамические процессы в среде вихревой губки
Бернулли
Как показано в [45], ВТ принципиально не может оставаться в равновесном
прямолинейном состоянии; по аналогии с вращающимся цилиндром она подвержена
эффекту Магнуса [29], который заключается в появлении подъёмной силы F„,
рассчитываемой по теореме Жуковского. За единицу длины ВТ эта сила равна
(4.5)
где р - плотность среды, V - скорость набегающего потока на бесконечности, Г -
циркуляция скорости по замкнутому контуру, охватывающему ВТ (рис. 4.1).
-----------------------------------------------------------*
Если в среде ВГ возникает механическое смещение £), то, естественно, оно
вызывает локальное искривление ВТ. При этом линейные скорости вращения ВТ на
вогнутой и выпуклой сторонах оказываются различными (V >Т) , рис. 4.2). и на
вогн вып
ВТ будет действовать сила Fn ускоряющая её в вогнутую сторону. Однако, как только
изгиб ВТ приобретёт скорость в направлении её спрямления, возникает новая сила
—*
(«второго порядка»), вызывающая боковое смещение ВТ в сторону её вращения на
вогнутой части (рис. 4.2).
Рис. 4.1
Рис. 4.2
Рассмотрение всей совокупности этих процессов, выполненное в [45], показало, что в
итоге изгиб ВТ приобретает движение, имеющее трансляционный (вдоль ВТ) и
вращательный компоненты. В результате взаимной компенсации части сил и смещении,
конечная ситуация характеризуется следующими параметрами фис. 4.2):
—►
D — вектором смещения ВТ от положения равновесия;
— вектором бокового смещения ВТ, ортогональным D ;
V=dg/ dt — скоростью изменения бокового смещения ВТ.
Одновременно 1) является скоростью трансляционного компонента, которая при
малой кривизне ВТ К пропорциональна её
d£ldt = aK
где СХ коэффициент дрейфа [л/2/с].
Циркуляция скорости вокруг ВТ равна
Г = 2тгН
(4.6)
(4.7)
где Н — вектор прочности ВТ на вращение; он направлен вдоль ВТ в сторону болыцого
пальца правой руки, если остальные пальцы при охвате ВТ указывают направление её
вращения. Размерность Г нН - [т2 / с].
Таким образом, выражение (4.5) для подъёмной силы Жуковского можно записать в
виде
(4.8)
Если обозначить плотность ВТ в среде через L \т! т" = т л J, то средняя плотность
ВТ вдоль любого направления всегда будет равна Z/2, поскольку направленный косинус
равен *2 вследствие сферической симметрии ориентации ВТ в пространстве. Тогда
реактивная тягана среду ВГ, пересчитанная к единице объёма, будет равна
, [Н/ЬГ]
(4.9)
Перейдём теперь к «полевому» описанию рассматриваемых процессов. Для этого
возьмём криволинейный интеграл по замкнутому контуру С,:
Э с d<
—circC\ = у ЯНЬ cos @ (4.1 °)
где 6-угол между элементом контура dr и направлением силы F (рис. 4.3).
Выражение (4.10) определяет изменения циртуляции внутри контура Q за счёт
дрейфового прихода или ухода ВТ; каждая ВТ, пересекающая контур Q, вносит
изменение в суммарную циртуляцию на величину, определяемую выражением (4 7).
Поскольку / dt ортогонально Н, выражение (4.9) можно переписать в виде
(j7 - dr] = -ffpLHdr cos# dj/dt,
(4-11)
после чего (4.10) имеет вид:
—circC. = ——4 (jF - «&•)
Э/ 1 '
(4-12)
Разделив (4.12) на площадь, охватываемую контуром Q, и устремив последнюю к
нулю, получим
Э - 1 -
—rot q =---rot F,
Э/ p
(413)
где q = dD I dt - макроскопическая скорость сдвига среды ВГ.
Поэтому из (4.13) следует
rot F = -prot d2D/dt2,
(4-14)
и далее
F = -p32D/dt2,
(4-15)
С учётом (4.2) последнее выражение можно переписать в виде:
F = q rot rot D
(4-16)
В этот момент мы введём в рассмотрение новые векторы Е и В, определив их с
учётом (4.9) выражениями:
(4-17)
где и К2 - произвольные коэффициенты, физическую сущность которых мы
рассмотрим несколько позже.
С учётом (4.17) уравнения (4.14) и (4.15) примут вид:
(4.18)
rot В =
Если учесть, что в среде ФВ нет стационарных внутренних сил, то после
интегрирования первого из уравнений (4.18) получаем аналоги уравнений Максвелла для
свободного пространства:
(4-19)
Поскольку коэффициенты Кх и К2 произвольны, между" ними можно установить
связь
(4.20)
Тогда аналоги уравнений Максвелла (4.19) примут вид:
rot Е = dB!dt,
rot В =
(4-21)
Так как по определению (4.17) В есть вектор ротора.
divB = О,
(4.22)
Кроме того, из (4.17) следует, что
(4.23)
поэтому' вектор Е ортогонален одновременно и Л, то есть направлен по радиусу ВТ
(рис. 4.2).
Макроскопический сдвиг среды ВГ и. соответственно, линейное смещение ВТ
-------------------*
обозначены нами через D. Следовательно, локальный поворот (или изгиб) ВТ будет
----------*
равен rotD. Учитывая, что кривизна ВТ есть производная от изгиба, из (4.6) находим,
что К = rot rotD и d^l dt = Ct rot rotD. Последнее выражение можно переписать в
векторном виде: = Ct Н rot rotD, откуда
rot rotD = —
ct
(4.24)
Из (4.16), (4.17), (4.24) находим новое выражение для вектора Е:
(4-25)
Сравнивая его с (4.23) и учитывая (2.58) или (4.2), получаем соотношение,
связывающее параметры ВГ:
ct = ql тгрЪП = С2В / яГН (4.26)
Если величину локального поворота обозначить через ($? = rotD), то (4.17)
примет вид
В = Е2Ф (4.27)
—►
Здесь мы введём вектор электрического смещения Dcm , соответственно
—►
пропорциональный Е:
и тогда из (4.28) получим
(4.28)
£0=a/^3g
Аналогично определим вектор Н :
тогда
(4.29)
(4.30)
(4-31)
(4.32)
(4.33)
В этих уравнениях К3 и К4 - новые произвольные коэффициенты. Поскольку1'
Af„=i/c:=p/g , между" К3 и К4 устанавливается связь
К3 = «К4
(4.34)
С учётом (4.34) уравнения (4.21) оказываются полностью тождественными
уравнениям Максвелла для пространства ФВ без зарядов
rotE = -дБ / dt, roW = dDcM I dt,
(4-35)
divB = 0, divE = 0
4.3. Физическая интерпретация полученных результатов
Всё вышеизложенное, безусловно, очень интересно, но... Чтобы достичь конечной
цели, нам отождествить уравнения, полученные для гипотетической среды ВГ Бернулли с
физическими процессами, имеющими место в реальной среде ФВ. Этим мы займёмся в
данном разделе.
Определим скорость распространения волн, описываемых уравнениями (4.35).
Поскольку" ВТ представляют собой цепочки возбуждённых КП, которые, в свою очередь,
содержат кольцевые токи электрон-позитронных пар (точнее, их классических шариков
(КШ)), радиус ВТ по (1.3) равен R = /2 = Ы2тС. По этой окружности со скоростью
U вращается масса электрона или позитрона (впрочем, всё излагаемое справедливо и для
любой другой ЭЧ). Механический момент такого образования равен:
М = т UR = Uh / 2тС; отметим, что он не зависит от массы ЭЧ и одинаков для всех
фермионов и их АЧ. По условию квантования он должен равняться спину h / 2, из чего
следует U= С.
К вышесказанному" необходимо сделать два замечания:
1. Полученный результат можно было предвидеть заранее, исходя из свойства
изотахии квантованного пространства;
2. Мы не учитываем релятивистского утяжеления КШ, поскольку как мы показали
выше, релятивистские соотношения не применимы к среде ФВ «самой по себе».
А именно этот случай мы сейчас рассматриваем. Так что здесь, несколько
жаргонно, можно было бы говорить о «топологической массе», не зависящей от
скорости.
Отметим, что для образования сферической формы КП кольцевые токи обязательно
должны прецессировать. Поскольку суммарные параметры КП (или элементарных частиц
вакуума (ЭЧВ)) равны нулю, виртуальные АЧ обладают отрицательной массой,
противоположными зарядами и спинами относительно ЭЧ (см. § 1.3 и Приложение 2).
Более основательно структуру ЭЧВ и ЭЧ мы рассмотрим позже.
Прочность ВТ на вращение равна
Н =VR = XcC/2 = H/2m
(4.36)
Разделение кольцевых токов КШ электрона и позитрона означает рождение пары ЭЧ
- АЧ. В частности, «мерцание» ЭЧ в процессе хаотического блуждания по КП означает
сдвиг её кольцевого тока перпендикулярно оси ВТ на диаметр , т.е. разделение ЭЧ и
АЧ. Поскольку при этом позитрон остаётся виртуальным, т.е. не покидает своего мира
АЧ, работа разделения оказывается равной тС2. По определению (см. также (2.58))
q = FISTf=m,CiIV,^pcC\
(4.37)
где ре =ni!STpAc массовая плотность электрона, STP поперечное сечение ВТ.
Сравнивая (4.37) с (4.2) мы убеждаемся, что скорость сдвиговых волн Св, входящих в
уравнения (4.21) и (4.35), равна скорости света С, а сами уравнения являются истинно
максвелловскими, описывающими процесс распространения ЭМ поля.
Итак, мы установили физическую сущность ЭМ поля - это волны механических
сдвигов в среде ФВ. создаваемых изгибами ВТ. Линейные (по координатам) сдвиги среды
ФВ D (через по (4.23), (4.25), (4.29)) соответствуют электрической составляющей
поля, а их локальные повороты (rot) по (4.17), (4.27) и (4.32) определяют магнитную
составляющую. Такая интерпретация магнитной составляющей ЭМ поля попутно решает
довольно «древний» вопрос о существовании магнитного монополя Дирака: поскольку
магнитное поле отождествляется с вихрем (rot) смещения, а его полярность (N или S) - с
направлением завихрённости. можно утверждать, что монополь Дирака в природе не
существует. Вихрь неразрывно и одновременно должен иметь оба полюса (N и S), ибо
направление его вращения зависит от точки зрения наблюдателя. Если мы смотрим на
него с одной стороны, то он представляется нам, например, левым; но наблюдающему с
другой стороны он же будет представляться правым (или наоборот). Таким образом,
магнитные полюса принципиально неразделимы.
Теперь проанализируем ранее введённые коэффициенты. У нас их два - это Кг и К3
(впрочем, как выяснится в дальнейшем, они тоже взаимосвязаны). Если принять, что они
безразмерны и равны единице, то полученные нами уравнения будут отражать суть
физических процессов в среде ВГ, связи и соотношения между их составляющими. Но
если мы начнём приводить полученные уравнения к привычной нам форме записи в
системе единиц СИ с её произвольно выбранными основными единицами (ампером,
метром и др.), то К3 и К3 свою эмпиричность потеряют, они приобретут размерность и
не будут равны единице. Сейчас мы пойдём по первому пути, по п\гти прояснения
физической сущности полученных результатов.
Сначала рассмотрим электрическую составляющую ЭМ поля. Если принять Кх = 1 и
Н3=1, то из (4.17) непосредственно следует: dim(9jE79f) = Н7лг3 (поскольку
dim р = кг/.м\ dim — м, размерности L и Н были указаны раньше), т.е. это сила,
действующая на единицу объёма среды ВГ. Далее находим размерность вектора
напряжённости электрического поля Е: dim/i — кг/с- м2 - это количество движения,
---------------------------------------------------------------------------►
накопленное в единице объёма. И. наконец, вектор электрического смещения Dcm
—►
согласно (4.29) имеет размерность dimjDcAz = л/, т.е. это линейное механическое
смещение в среде ВГ.
Теперь перейдём к магнитной составляющей поля. Согласно определению
—» -------» —►
(р = rot D , угол локальною поворота (р безразмерен. Тогда из (4.20) и (4.27) находим
размерность вектора магнитной индукции/?: dim В = кг/ м3, т.е. это массовая плотность
или накопленная энергия завихрённости в единице объёма ВГ. Из (4.34) находим:
dimA4 = К3 !а = с/м . Размерность вектора напряжённости магнитного поля Н
оказывается равной dim//= ^?/А4 = л/2/с, т.е. размерность Н совпадает с
«вращательными» параметрами ВТ: циркуляцией Г и прочностью на вращение Н.
—►
Вектор электрического смещения Dcm и вектор смещения ВТ от положения
--------►
равновесия D имеет общие направление и размерность и вполне естественно
отождествить их между' собой (£) = Dcm ) Тогда, дифференцируя (4.29) и учитывая
постоянство Н, получаем dD/dt = [(Э^
rot rot D = -(1 /a)(dD/dt), и
rot rot D = -{p / q)(d2 D/dt2). Таким
уравнению
/ dt)' (И / Н )J, откуда с учётом (4.24) находим
далее с учётом (4.2) получаем:
образом, смещение в среде ВГ подчиняется
ар
dD , dD
(4.38)
где
(4.39)
Решением (4.38) является выражение
(4.40)
Уравнение (4.40) показывает, что смещение D в среде ВГ изменяется (затухает или
устанавливается О(£) = £)о(1 — е^/Л)) экспоненциально с постоянной времени А по
(4.39). Особо отметим, что временной процесс изменения D(t) оказался независящим от
пространственных координат^ и Z (если считать ВТ направленной по оси X). Физическую
интерпретацию этого важнейшего результата мы рассмотрим более подробно.
Итак, мы показали, что ЭМ поле обладает двумя скоростями распространения. Вдоль
ВТ (по оси X) волна смещений D распространяется синхронно с движением её изгиба.
Этот пропесс характеризуется скоростью С, (1^ = С) и этот факт общеизвестен. Но в
плоскости, перпендикулярной оси ВТ (плоскость yz), смещения распространяются
концентрически со значительно большей скоростью (С < 1)^ < °°) и этоз факт ранее
известен не был. Такое сочетание двух скоростей распространения ЭМ поля
обуславливает формирование плоской ЭМ волны, сопровождающей движение отдельных
фотонов. Если суммарную плотность среды ФВ считать нулевой
(р-.ЕЩ — СГ = рх + Р2 = 0, см. § 1.3), то согласно (4.39) А = 0, а согласно (2.58)
= ‘fatРобщ = 00 Реальное существование масс в нашем мире ЭЧ означает, что
©о; она определяется средней плотностью вещества во Вселенной.
Последняя точно неизвестна и в настоящее время оценивается величиной 3 • 10”28 кг / Л/3.
Тогда = ^q I РС,ЕЩ ~ 7 Р * 1025 лг / с ~ 2,6 • 107 С (расчёт q см. в § 4.5). Учёт
скрытой массы Вселенной этого результата принципиально не изменит. Более того
1)^ » С даже в твёрдых телах (при р ЕЩ = 104кг/л/3, ~ 1,3 • 1010 л// с ~ 45С ).
В виду" важности и необычности этого результата вернёмся к нему ещё раз, но уже с
несколько другой точки зрения. Итак, изгиб ВТ. являющийся волной сдвига,
распространяется вдоль неё со скоростью света С. В этом смысле его можно считать
телом фотона, рассылающим линейные сдвиги (и сопровождающие их локальные
повороты, rot) в среду ФВ. Сдвиги, концентрически распространяясь с бесконечной
скоростью в плоскости, перпендикулярной оси ВТ, формируют плоскую ЭМ волну,
сопутствующую движению фотона. Тело фотона ответственно за комптоновское
взаимодействие и все другие эффекты, в которых проявляется корпускулярная природа
ЭМ излучения. Сопутствующая ему плоская волна ответственна за интерференционные и
другие дистрибутивные эффекты.
Таким образом, двуединая сущность ЭМ поля (фотоны-корпускулы и
сопутствующие им волны) получила своё теоретическое обоснование. Поскольку" до сих
пор никакого обоснования корпускулярно-волнового дуализма ЭМ излучения фактически
не существует, вышеизложенное можно рассматривать как теоретическое обоснование
нашего открытия. Оно имеет множество экспериментальных подтверждений. Наиболее
известным из них является интерференпия электронов, проходящих через два отверстия в
непрозрачной (для них) преграде. До сих пор остаётся без ответа вопрос: «как может
«волна вероятности» проходить через оба отверстия, в то время как каждый
конкретный электрон проходит только через одно? и как при этом второй счётчик
электронов (мгновенно!) узнаёт, что сработал первый и не срабатывает сам?»
Теперь выяснено, что интерферируют не гипотетические «волны вероятности», а
вполне реальные ЭМ волны, сопутствующие движению электронов. И хотя детальное
объяснение этого опыта мы дадим несколько позже, после анализа более тонких
эффектов, передача информации с бесконечной скоростью в направлениях,
перпендикулярных траектории электронов, уже не представляется невозможной. На этой
же основе объясняются другие опыты (например, Девиссона-Джермера), в которых
проявляются флуктуации числа частиц и интерференционные флуктуации [46].
Появляется физическая основа для объяснения известных опытов Козырева Н.А., Аспека
А. [47], проблемы «горизонта Вселенной» и многих других опытов и проблем, в которых
явно обнаруживается проявление сверхсветовых скоростей и которые «общепризнанная»
физика объясняет с большим трудом, с длительными, противоречивыми, с большими
натяжками рассуждениями, пытаясь доказать, что никаких проявлений сверхсветовых
скоростей в них нет, так как быть их там не может.
Представление фотона в виде изгиба ВТ позволяет считать его нормальным
гармоническим осциллятором (НГО). энергия колебаний которого определяется
формулой
Е = тс^Аг!2
(4-41)
где 6Ц - частота колебаний, А - их амплитуда. Для определения 6Ц учтём, что энергия
готона (частный случай фотона) с длиной волны Л,о и амплитудой колебаний (изгибом
ВТ) Хсо равна энергии ЭЧ: Ег = 12 = hl9r = hC/Хсо, откуда
= 2hC
(4.42)
Для фотона с другой длиной волны Лф и другой энергией Еф будет справедливо
аналогичное соотношение:
E=hC!A=ma(dA2/2,
откуда далее получаем:
(4.43)
откуда видно, что с увеличением длины фотона с уменьшением его энергии Еф
уменьшается величина изгиба ВТ Аф, т.е. уменьшается амплитуда создаваемых сдвигов в
среде ФВ. Так что весь спектр ЭМ излучений, от самых длинных радиоволн до самого
жёсткого у — излучения оказывается заключённым в изгибе ВТ от нуля до .
Теперь мы попробуем пойти вторым путём, путём выявления связи физических
процессов в среде ФВ с представлением ЭМ поля в привычном для нас виде, т.е. с
записью уравнений в единицах системы СИ, представлением заряда в кулонах и т.д.
Начнём с определения заряда б/ как потока вектора электрического смещения через
поверхность «S', охватывающую этот заряд. Используя (4.29), получим:
q = §DcmAS = —7-
(4.44)
Уравнение (4.44) раскрывает природу1' и физическую сущность понятия
электрического заряда как линейного механического смещения в среде ВГ. То есть,
подчеркнём это ешё раз. не существует понятия электрического заряда как
элементарной физической сущности, не сводимой к другим более простым
представлениям.
Если теперь перейти к измерению заряда в общепринятых кулонах, то, согласно
(4.44), К3 окажется размерным коэффициентом пересчёта объёма смещения среды ФВ к
условным единицам измерения заряда кулонам:
3 —
•dS , diniK3 = м3 /Кл• м31А с
(4-45)
Произведение К3 на р (см. (4.37)) будет равно отношению массы электрона к его
заряду^:
КзР =mjq
(4.46)
Изменение импульса Р за единицу времени равно механической силе F\
dPldt = F = Eq, то есть мы переходим к представлению напряжённости
электрического поля Е в её традиционном виде. Поскольку каждое изменение импульса
происходит за квант времени Т, мы можем найти Е, разделив (4.25) на Т и умножив на
К3 - коэффициент пересчёта единиц измерения. Получаем:
Соответственно, ранее выведенные уравнения принимают вид:
В = К3РФ / т = реН
(4.47)
(4.48)
(4.49)
Н = (Up /К3
£0 = (XT/K*q
р„=К*р/ат
= Р> q=v сг
(4.50)
(4.51)
(4-52)
(4.53)
Отметим, что из уравнений (4.47) (4.53) исключён коэффициент . поскольку' он
равен единице и безразмерен. Уравнения Максвелла (4.35). естественно, своего вида не
изменяют.
4.4. Практические следствия: закон Кулона, сила Лоренца
Установив природу' и физическую сущность ЭМ поля, мы хотим далее
проиллюстрировать её конкретные проявления в основных законах электромагнетизма.
Для начала рассмотрим электростатическое взаимодействие двух неподвижных зарядов и
попытаемся, исходя из наших представлений, аналитически вывести закон Кулона.
Предварительно рассмотрим вопрос об элементарном заряде электрона.
Ранее мы показали, что электрон занимает в ВТ цилиндрический объём
о
3
(4-54)
Найдём интегральный поток вектора механического смещения через поверхность
этого объёма. Он будет состоять из двух частей: из интеграла по боковой поверхности
цилиндра и интеграла по его торцам (рис. 2.6, 2.7, объём виртуального позитрона 3),
причём на боковой поверхности цилиндра векторы D и dS параллельны друг другу, а на
торцах перпендикулярны. Используя коэффициент пропорциональности К3, получим:
. - 72 >п
q = ^DdS = §DdS = -^\^de=X^K2cl К3 (4.55)
S Я’бок 2.К3 о
где <^0 - боковое смещение ВТ (рис. 4.2}. одинаковое по всем направлениям в силу
цилиндрической симметрии задачи: dS = "KJcd6l 2; 6 - угол цилиндрической системы
координат.
Отметим, что при хаотическом блуждании электрона по КП ориентация мгновенного
положения оси ВТ по всем направлениям равновероятна; поэтому поле сдвигов D,
рассыпаемых им в среду ФВ, в среднем также будет сферически симметричным. Это
соответствует представлению ЭЧ в виде сферы диаметром Кс. Согласно «классической»
электростатике, напряжённость электрического поля на поверхности такой сферы будет
равна
E=q/4^E0 = qlrtEfic
(4.56)
поскольку /?=Хс/2. С другой стороны, по (4.47) этому электрическому' полю
соответствует боковое смещение ВТ, равное
= ЕаКс =-----------= qK3lntfc
° KvK3qC xE^KJ^qC 3 с
(4.57)
При преобразованиях (4.57) использованы уравнения (4.52) и (4.53). Если теперь
(4.57) подставить в (4.55). то мы получим тождество.
Итак, нами ещё раз подтверждено, что объём смещения в среде ФВ, равный объёму
КП, соответствует заряду, равному элементарному' заряду' электрона ->^.М1Г).
Механизмом превращения осе-симметричного поля сдвигов, создаваемых ЭЧ в среде ФВ,
в сферическп-симметричное электрическое поле ЭЧ является её хаотическое блуждание
по КП. Поэтому ЭМ взаимодействие двух ЭЧ можно трактовать как обмен готонов
импульсами сдвига, создаваемыми ими в среде ФВ.
В качестве примера рассмотрим взаимодействие двух электронов: «излучающего» 1
и «поглощающего» 2 (рис. 4.4).
1 2
«излучающий
электрон»
«поглощающий
электрон»
Рис. 4.4
Сдвиги, порождаемые ЭЧ в среде ФВ, в среднем распределены сферически
симметрично и рассылаются ею в телесный угол 4л". При частоте «мерцаний» $ = 1 / Т.
«излучающий» электрон ежесекундно посылает в сторону «поглощающего» П сдвигов,
причём п = / 4ЯГ2, где Г - расстояние между" электронами, - телесный угол, под
которым электрон 2 «виден» от электрона 1.
Если каждый сдвиг, создаваемый «излучающим» электроном в среде ФВ, уносит от
него энергию U19 то мощность, уходящая от электрона 1 к электрону 2, будет равна:
М^=^г%71/4яг2.
Jt 2-^А _ X
Однако, «излучающий» электрон одновременно является и «поглощающим». В виду"
симметрии задачи очевидно, что электрон 1 ежесекундно принимает от электрона 2 И
сдвигов. Если каждый сдвиг имеет в среднем по площади электрона S3 энергию U2 (в
плоскости «поглощающего» электрона!), то мощность, принимаемая электроном 1, будет
равна: Мцр = (XJSJ2U2 /4ЯГ2, где СС7 константа ЭМ взаимодействия, называемая
постоянной тонкой структуры. В нашей интерпретации ОСТ приобретает ясный
физический смысл, который ранее известен не был - это относительная доля энергии,
поглощаемой ЭЧ из взаимодействующей с ней волны сдвига среды ФВ. Одновременно мы
обосновываем введение ССТ в выражение (1.5).
В состоянии равновесия, при относительно неподвижных электронах, принимаемая и
излучаемая мощности будут равны между’ собой: = Л/ПР, или
Ц = aU7
JL X* X*
(4.58)
«Загадочным» (естественно, с первого взгляда) здесь кажется то, что энергия U2 (на
расстоянии Г от электрона) оказалась примерно в 137 раз больше, чем энергия Ur в
непосредственной близости от «излучающего» электрона. Для разрешения этого
парадокса проанализируем соотношение (4.58) более подробно.
Выше мы отождествим готон с изгибом ВТ. Соответственно, «испускающий»
электрон рассылает сдвиги в среду" ФВ перпендикулярно мгновенному" положению оси
своей ВТ (см. рис. 2.6, 2.7). За время Т изгиб ВТ совершает оборот вокру] её оси,
рассылая концентрические сдвиги в плоском угле 2?Г. Полная энергия сдвига равна
энергии готона (или ЭЧ): Е = тС2 и она в среднем за оборот ВТ распределяется по
боковой поверхности цилиндра высотой и периметром основания 271Г.
С другой стороны, этот же электрон, но в роли «поглощающего», может принимать
энергию сдвига, направленного только вдоль мгновенного положения оси его ВТ,
поскольку" он может ускоряться или тормозиться, двигаясь только вдоль неё. Его
сечение поглощения сдвигов образует кольцо с радиусами 0,5 и 1,5 Хс, поскольку"
кольцевой гок электрона (или изгиб его ВТ) смещён относительно оси на %с. Площадь
этого кольца равна S? = 2ЛКС ♦ X с = 2ЛК2С; это и будет сечение электрона, ответственное
за ЭМ взаимодействия. На него от «излучающего» электрона падает энергия
и 2 = mC2S^ / 4ягХ= тС2К Jr = hC / 2яг
(4.59)
Соответственно, выражение (4.58) принимает ввд: U\ = CCjlC 12w.
В результате возникает механическая сипа реакции отталкивания, направленная по
прямой, соединяющей электроны, и равная
F = dU}ldr=ccJhCI2nt‘
(4.60)
Выражение (4.60) представляет собой закон Кулона, из которого следует инвариант
для заряда электрона Ц [35]
q=^2£0<xJiC
(4.61)
Из (4.61) видно, что заряд электрона является величиной, релятивистски
инвариантной. Что же касается его универсальной инвариантности, то ... есть некоторые
работы, говорящие о временном дрейфе мировых констант (например, [48]). но
убедительных экспериментальных подтверждений этому пока не получено.
Итак, развиваемые представления о среде ФВ и протекающих в ней процессах
позволили нам вывести основной закон электростатики — закон Кулона. Его физической
основой является изменение энергии сдвигов в среде ФВ при их взаимодействии между
собой. В случае одноимённых электрических зарядов направления вращения изптбов ВТ
одинаковы и сдвиги в среде ФВ, накладываясь друг на друга, взаимно усиливаются. Это
приводит к росту энергии среды ФВ, увеличению изгибов ВТ и появлению силы реакции
в направлении расталкивания зарядов При взаимодействии разноимённых зарядов
направления вращения ВТ оказываются встречными, сдвиги в среде ФВ, налагаясь,
взаимно гасят друг друга Соответственно, энергия среды ФВ уменьшается, а сила
реакции оказывается силой притяжения. Направление вращения ВТ определяется
вектором Н (рис. 4.2), поэтому соображения, изложенные выше, можно сформултфовать
и в т ер минах сложения векторов.
Отметим, что результаты проведённого рассмотрения, воплощённые в уравнениях
(4.59) — (4.61), справедливы для случая взаимодействия ЭЧ любых масс. Это утверждение
вполне очевидно для случая взаимодействия двух ЭЧ с равными массами, например, двух
протонов. В этом случае массы ЭЧ просто сокращаются Не столь очевиден случай
взаимодействия ЭЧ разных масс, например протона и электрона. Поэтому остановимся на
нём несколько более подробно (рис. 4.5).
О
электрон
протон
Рис. 4.5
Рассмотрим отдельно оба «направления» этого взаимодействия. Учтём, что масса
протона примерно в 1836 раз больше массы электрона (трС 1теС = 1836), линейный
размер его КП во столько же раз меньше. Не будем сейчас затрагивать внутренней
структуры протона и возможности существования вакуума протонных КП, как, впрочем,
мы практически не затрагивали ранее внутренней структуры электрона. Эти вопросы мы
рассмотрим позже.
1. Протон излучает сдвиги в среду" ФВ, а электрон их принимает. Частота
компутации протона, частота посылок им сдвигов в среду" ФВ, в 1836 раз
больше, чем у электрона. Кроме того, в каждом акте компутации протон
посылает в ФВ в 1836 раз большую энергию ( Е = тС2 ).
Однако эта энергия сосредоточена в более «низком» цилиндре (высотой ,
меньшей в 1836 раз), и поэтому" она взаимодействует не со всем сечением
электрона, а только с его 1/1836 частью, т.е. из этого сдвига забирается
соответственно, меньшая энергия. Кроме того, протонная посылка энергии в
1836 раз короче, чем электронная (?9 = тС2 / ti, $е =1836), что
обуславливает уменьшение импульса, передаваемого электрону. Так что в этом
«направлении» взаимодействие ЭЧ не изменяется.
2. Электрон излучает волны сдвига в среду" ФВ, а протон их принимает. В этом
случае приём энергии протоном осуществляется за большее число циклов
компутации (в 1836 раз), однако, поскольку" размер КП протона меньше (рис.
4.5), из всей энергии сдвига электрона протоном воспринимается только 1 1836
его часть. Следовательно, и в этом «направлении» сила взаимодействия ЭЧ не
изменяется. Правда, как мы отметили выше, сила взаимодействия меняет
направление, поскольку" сдвиги в среде ФВ, направленные встречно, при
наложении взаимно гасят дру] друга.
Итак, мы выяснили природу" и физическую сущность электростатического
взаимодействия. Нетронутым пока остался вопрос о его релятивистской инвариантности.
К нему" мы вернёмся позже. А пока перейдём к рассмотрению движения электрона в
магнитном поле.
Согласно (4.48) и (4.50). в качестве магнитного поля проявляется нелинейная по
—»
координатам составляющая сдвигов (р (повороты, rot), создаваемые ВТ в среде ФВ.
Силой реакции магнитное поле должно действовать на локальные изгибы ВТ,
доворачивая их. Другими словами, сила магнитного поля, действующего на ЭЧ, должна
быть направлена перпендикулярно вектору скорости С её хаотического блуждания.
Поскольку для покоящейся (1) = 0) ЭЧ не существует преимущественного направления
—►
хаотического блуждания (выделенного приложением внешней силы F), направление
доворачивающей силы будет сферически симметричным, а её равнодействующая будет
равна нулю. Поэтому" на покоящуюся ЭЧ магнитное поле не действует. При V&0, т.е.
при нарушении сферической симметрии хаотического блуждания ЭЧ по КП. повороты
траектории ЭЧ уже не компенсируют друг друга и в конечном итоге проявляются через
-------------------------► —►
поворот вектора скорости V относительно направления, выделенного внешней силой F.
Величина элементарного поворота (р определяется уравнением (4.43), которое, учитывая
что Кзр = т /q по (4.46), можно привести к виду": (р = qB>Kс 1тС. Число таких
поворотов в секунду" равно числу актов компутации ЭЧ: г? = 1/т = С/Хе, а
результирующая скорость поворота траектории электрона в магнитном поле будет равна:
й) = (pfi = qB>Kc$ ImC. В итоге, поскольку" элементарные повороты (р малы и
регулярны, электрон будет двигаться практически по идеальной окружности, которая
замкнётся за период Т при выполнении условия: (р$Т = 2л = qB'KjJT / шС . Из этого
выражения находим период обращения электрона
Т = 2xmC/qBXci9 = 2mn/qB (4.61)
Уравнение (4.62) это известное выражение для циклотронной частоты,
обусловленной действием на электрон силы Лоренца [29]. Таким образом, мы прояснили
физическую сущность процесса взаимодействия магнитного поля и заряженной частицы,
движущейся в нём.
Столь обширное совпадение результатов, полученных нами теоретическим путём, с
известными экспериментальными данными подтверждает верность всей системы
развиваемых нами взглядов на структуру среды ФВ, наделение её свойствами ВГ
Бернулли, на структуру ВТ и образующих их КП. Теоретический вывод экспериментально
подтверждённых фундаментальных физических законов является основой открытия
хаотического блуждания ЭЧ по КП со скоростью света С.
4.5. Параметры среды физического вакуума
Полученные соотношения позволяют нам определить численные значения среды
ФВ. Все нижеприведённые расчёты выполнены с использованием программируемого
микрокалькулятора МК-61 с характерной для него степенью точности.
1. Прочность ВТ на вращение Н найдём через (4.36)
Н = СКс / 2 = 5,7883785 • 10’5 м2 /с
2. Массовая плотность электрона, входящего в состав ВТ, находится по (4.37)
р = т0/Г0 =4т0/^ =2,0142234-Ю7 кг/м3
(4.63)
(4.64)
Естественно, массовая плотность невозмущённой среды ФВ р,-ЕЩ равна нулю.
3. Модуль сдвига q поперёк ВТ находится по (4.37)
q = рСг = 1,8102937 • Ю24 Н/м2 (4.65)
4. Коэффициент пересчёта заряда К3 от объёма линейного смещения в среде ФВ к
кулонам, принятым в системе СИ, определяется по (4.46)
К3 =mJqp = 2,8227649 • Ю’19 м3 / Кл (4.66)
При расчёте параметров среды ФВ в «естественных» единицах К3 = 1 и
безразмерно.
5. Из выражения (1.5) нами найдено существенно уточнённое значение порога
протекания для трёхмерного пространства ФВ. Д с = д/яЦ. = 1,5141103-10 1
результат, позволяющий нам найти плотность ВТ в этой среде
L = Xc/Klc=l,0153718 1024 м’2
(4-67)
Отметим, что к вопросу увязанности параметров среды ФВ можно подойти и с
несколько другой точки зрения. Дня этого используется инвариант (4.61), определяющий
величину электрического заряда, выразив его, в свою очередь, через объём смещения в
среде ФВ (нижеследующие уравнения будут записаны в «естественных» единицах ВГ):
Л/2£’0агЛС=^’,/4
(4.68)
Из (4.68) найдём диэлектрическую проницаемость среды ФВ
£0 = !6AafiC = 7,0550168• 10-49 м3 с2/кг
(4.69)
Сравнивая полученное выражение для Ео с (4.51), находим
К2 =
(4.70)
Подставляя в (4.70) размерности входящих в него величин, нетрудно убедиться в
безразмерности К3 (естественно, в единицах ВГ). Дня численных расчётов по (4.70) нам
не известен коэффициент ОС; его найдём из (4.26), заменив L на L/2 плотность ВТ в
выбранном направлении
а = 2q / ЛрШ = 9Д75079• 1 (Г* м2 /с
(4.71)
С учётом (4.71), уравнение (4.70) приводится к виду
К3 = ^64ат/лХс =0,99087504
(4.72)
Таким образом, пройдя двумя, существенно различными путями, мы, практически,
получили один и тот же результат.
6. Согласно (4.53), магнитная проницаемость среды ФВ (в «естественных» единицах
ВГ) будет равна
д0 = 1/£0С2 = 1,5771047 • 1031 кг/м5
(4.73)
Продольная (U₽) и поперечная (1^.,я) скорости распространения ЭМ поля
рассчитывались нами выше: Up=c, »с.
Оказывается, среда ФВ, будучи сверхтекучей и несжимаемой, наделена весьма
необычными и специфическими свойствами, определяющими параметры
формирующегося и распространяющегося в ней ЭМ поля. Исключительно высокая
упругость среды ФВ, однако, не создаёт сопротивления
ней. Наоборот, именно она обуславливает перемещение
хаотическое блуждание ЭЧ по КП со скоростью света С.
Ограниченность объёма книги заставляет
движению вещественных тел в
вещества в пространстве через
нас прервать изложение
«Электромагнитных явлений». Мы изложили основные идеи этого раздела: его наиболее
«тонкие» и прикладные вопросы будут рассмотрены в следующей книге «Физики
квантованного пространства-времени». Там же будет рассмотрено проявление
квантованности пространства ФВ в других областях физического знания.
IV. Электромагнитные явления (4.1, 4.2)
Алгоритм изложения
IV. Электромагнитные явления (4.3)
Алгоритм изложения
D(f) = Doe t/A, A = aptq. Две скорости распространения поля: вдоль ВТ Е)пр = С ,
поперёк ВТ '1)поп = о®; с ростом рОБЩ падает '1)поп. Обоснование корпускулярно-
волнового дуализма ЭМ поля, реальность и необходимость учёта сверхсветовых
скоростей.
I
Параметры фотона: Ег = m0G)2X2C0 /2 = hdr =hClKCG,
Еф = hC/Л, = тМ/2 4 = ХсоЛ/4о/Лф
Изменение частоты фотона - изменение амплитуды изгиба ВТ.
Физическая сущность электрического заряда:
?•— dS = iDcMdS (4.44)
s|_ Н J s
- объём смещения среды ВГ. Переход к уравнениям Максвелла для ФВ.
IV. Электромагнитные явления (4.4)
Алгоритм изложения
Исходные уравнения (4.44)
|
Смещение, по объёму равное КП, —> элементарному заряду электрона. Осесимметричное
поле сдвигов —> сферически-симметричное электрическое поле ЭЧ за счёт её хаотического
блуждания по КП.
__________________________________|__________________________________
Обмен готонов сдвигами через среду ФВ: Мизл = Мпр, Ur = CXUг
— Исп. сдвигов - перпендикулярно оси ВТ: Еизл = тС2; 8ИЗЛ = 2ягКс
Приём сдвигов - вдоль оси ВТ: 8 пр — 8э — 2т&Сс
__________________________________|__________________________________
Итог: Ur = aJlC / 2x77’ физическая сущность ССТ .
F = dl\ / dr = azhC / 2лг2 - закон Кулона, q = yl2£riadiC . Г
Релятивистская и универсальная инвариантность заряда.
Инвариантность F отн. тэч . Два «направления» передачи сдвигов. 1. Протон - излучает, электрон - принимает: Более частая посылка сдвигов, Посылка покрывает только часть Snp, больше энергии каждой посылки. более короткая посылка передаёт меньший импульс. 2. Электрон - излучает, протон - принимает: Приём энергии на большее Большая часть энергии посылки число актов компутации. проходит мимо протона. Вывод: сила взаимодействия не зависит от масс ЭЧ.
Особенности взаимодействия готона ЭЧ и rot поля сдвигов в среде ФВ.
Определение элементарного поворота (р = qB)ic /тС.
Выражение для циклотронной частоты: Т = l/ttn/qB .
I
Вывод фундаментальных физических законов подтверждает всю систему наших
взглядов на структуру среды ФВ.
Приложение 1
Решение уравнения Дирака и физическая
интерпретация его результатов
Цель настоящего Приложения - несколько более подробная демонстрация того, что
доказательство квантованности пространства ФВ и определение его основных свойств и
параметров было выполнено Э. Шредингером ещё в 1930-м году и опубликовано в
сообщении «О свободном движении в релятивистской квантовой механике» (см. перевод
в [6], с.218-228). Конечно, проще было бы привести всю работу целиком, но ... ,
снабжённая комментариями, она заняла бы слишком много места. Поэтому возьмём из неё
только отдельные цитаты.
«Целью сообщения являются некоторые результаты применения операционного
исчисления к такой физической системе (называемой обычно электроном Дирака),
которая описывается волновым уравнением Дирака
—^Р^Ц(П=П (Ш. 1)
2т dt Y
Н =Са1Р1+Са2Р2+Са3Р3+а4т0С2. (П1.2)
Мы ограничимся случаем, когда внешнее поле отсутствует, так как нас интересует
именно то, что система Дирака ведёт себя относительно сложно даже при отсутствии
внешних сил». Таким образом речь идёт об электроне, который либо покоится, либо
движется по инерции.
«Оператор Гамильтона (П1. 2) сопоставляют со следующими выражениями для
лоренцовой энергии электрона:
При этом в определённом смысле соответствуют: С(\, С(Х2, С(Х3 компонентам
скорости vx, vr, v: 02', Р„ Рг, Р. компонентам импульса
т0 Vj/\ — рг и т.д. Величины то, С, h являются хорошо известными физическими
константами».
«В уравнении (Ш. 1) через JJ, Р2, Р3 обозначены операторы (Л/2/й')(Э/Эл‘1),
(Л / 2 Л?')(Э / Эх2), (h/2flZ)(d/Эх3), а ... операторы (Хк представляют собой квадратные
четырёхразрядные эрмитовы матрицы, причём матричными элементами являются
постоянные раз и навсегда фиксированные числа, как 1,-1, у[—Т и т.д. Матрицы Ц
выбраны так, что каждая из них при возведении в квадрат даёт единичную матрицу, в то
время как они между1' собой являются «косокоммутативными»:
+ака, = 2<5\ ! (i,к = 1,2,3,4) (Ш.З)
Перестановочные соотношения с постоянной правой частью (как, например,
соотношения (П1. 3)) сохраняются для всех моментов времени также и в операторном
исчислении». «Впрочем, мы занимаемся сейчас исключительно основным уравнением:
2л? dt
НА-.4Н,
(П1.4)
к чему добавляем лишь толкование Н с помощью (Ш. 2), перестановочные соотношения
(Ш. 3), а также хорошо известные перестановочные соотношения Р с операторами лу.
//
Ргх —хР= xdr I
L I I. il.
(Ш. 5)
«Если образовать в соответствии с (Ш. 3) производные координат по времени,
например хг, то учитывая (Ш. 2). (Ш. 3) и (Ш. 4), получим
^ = Са(. (к=1,2,3)
dt
(П1.6)
Этот результат вызывал удивление, а именно потому, что
ад
< dt ,
= C2a2=C2I
Квадрат каждой компоненты скорости может, следовательно, принимать только
значение С2, причём наряду" с этим он должен в таком случае являться также средним
значением (математическим ожиданием) для многих измерений на одном и том же
волновом пакете. Сама компонента скорости допускает лишь значения ±С. Её
математическое ожидание может быть и в общем будет меньшим. Тем не менее для него
ожидают порядок величины С и удивляются, как это может удаваться центру тяжести
облака заряда двигаться всегда так быстро и всё же при известных условиях перемещаться
поступательно только с умеренной скоростью. Это. очевидно, возможно потому', что он не
движется прямолинейно». Важнейший результат! Чётко сказано о свойстве изотахии
квантованного пространства и механизме формирования макроскопической скорости 1)
за счёт выпрямления траектории хаотического блуждания ЭЧ по КП.
Вернёмся к работе [6]. «Координата хк состоит ... из двух слагаемых ... Первое
слагаемое растёт линейно со временем, а именно со скоростью, соответствующей
импульсу Рг. Постоянная ОСГ никак не связана с этой скоростью, которая отнюдь не
должна иметь порядок величины С .... Однако надо ещё принять во внимание второе
слагаемое , которое имеет явно периодический, точнее, весьма сложный «почти
периодический» характер. Величина СОСГ является скорость этого высокочастотного,
быстрого дрожательного движения малой амплитуды, которое накладывается на
прямолинейное равномерное движение. Можно также сказать, что СОСГ является
мгновенной скоростью центра тяжести облака заряда». И далее Э. Шредингер раздельно
определяет макроскопическую скорость движения электрона, которая оказывается равной
С2Н 1РГ = 1)г и принимает произвольные значения от нуля до С, и микроскопическую
скорость электрона, которая оказывается равной С ОС г, что в дальнейшем приводит к
значению ±С (см. Ш. 6). Мы особо заостряем внимание на этом моменте, поскольку
далее он объясняет нам некоторые особенности движения ЭЧ в квантованном
пространстве.
«Значительный интерес представляет амплитуда дрожательного движения. Её можно
... оценить следующим образом:
£ СН тт-1
£.= —Н1^. (П1.7)
Так же как и 0Сг, Г] является «величиной порядка I», II для медленно движущихся
электронов имеет порядок величины П1С2. Н —h!2ni. Математическое ожидание
имеет, таким образом, порядок величины
h
(Ш. 8)
Это совпадает с известной критической длиной (комптоновской длиной волны)
электрона». Ещё один важнейший результат! Размер КП определён равным
комптоновской длине волны ЭЧ. Более того, определена его зависимость от массы ЭЧ и, в
частности, от её скорости. По мере роста скорости Т) ЭЧ (1) —> С) неограниченно
растёт её масса и неограниченно уменьшается размер КП. Вот почему квантование
пространства в опытах по соударению ЭЧ принципиально необнаружимо! Проводя
далее уточнения амплитуды дрожательного движения, Э. Шредингер получает
выражение:
h1
\6пгт\Сг
(1-^X1 -Р1)
(Ш. 9)
«причём р и рг, связанные энергией и импульсом, являются соответственно полной
скорость и её ТС-компонентой ... . Следовательно, с приближением к скорости света
амплитуда дрожательного движения уменьшается.
Необходимо, впрочем, предостеречь от следующей напрашивающейся ошибки ... ни
“ё2
в коем случае $ г не является средним квадратом этого расстояния для точек облака
заряда. Иначе обнаруживалось бы, что уравнения Дирака допускают облака заряда с
линейным размером h / 4ЛП1С не больше и не меньше. Это было бы явной
нелепостью».
По нашему же мнению этот результат отнюдь не нелеп. Он показывает, что электрон
целиком занимает свой КП и только его. Т.е. размеры КП и ЭЧ совпадают друг с другом
именно вследствие своей элементарности.
В заключение приведём ещё одну цитату из [6]. «Наредкость запутанные отношения,
которые согласно уравнению Дирака имеются уже при свободном движении
материальной точки, кажутся мне достойными изложения, хотя я не могу представить
сколько-нибудь завершённого результата этого исследования». Мы же считаем, что эти
«наредкость запутанные отношения» получают вполне удовлетворительную физическую
интерпретацию, если подойти к ним с позиций квантованности пространства ФВ.
Приложение 2
Физический вакуум и его симметрия
В данном приложении мы кратко рассмотрим это вопрос, поскольку теория его
сложна, но, в го же время, он крайне необходим для понимания излагаемого материала.
Желающие разобраться более подробно могут обратиться к работе [24]; для облегчения в
ссылках мы будем указывать страницы.
1. Трёхмерная геометрия Евклида основана на непрерывной шестипараметрической
группе движений твёрдого гела, включающей в себя три операции вращения (О3 ) и три
операции трансляции (Т3 ). Однако отнюдь не очевидно, что эта группа будет определять
симметрию среды ФВ, поскольку она не учитывает наличие сопряжённого мира АЧ и
хода времени в мире ЭЧ и в мире АЧ.
2. Точки пустого пространства, по самому смыслу’ термина «пустое» ничем не
отличаются друг от друга (сейчас мы не затрагиваем вопрос о том, является ли
пространство ФВ действительно пустым). Поэтому различение точек пространства и
времени может быть основано только на «реальных» событиях в этих точках, на наличии
в них ЭЧ, процессов и т.д. Иными словами, возможно задание координат только реальных
«событий», а не точек пространства-времени «самих по себе». В этом проявляется
относительность квантованного пространства. Отождествляя элементарные «события» и
точки пространства-времени мы с самого начала исключаем неопределённые операции с
пустотой [24, сЛО].
3. Общеизвестно, что при расстояниях между «событиями» R > % с, мы имеем дело
с обычной причинной связью. При R —> 0, т.е. при переходе к рассмотрению
внутриквантового пространства, причинная связь нарушается и возникает «комок»
событий: совокупность реальностей, связанных между собой, но не вытекающих друг из
друга, не разделённых понятиями «раньше» и «позже». Физически это объясняется тем,
что. поскольку внутренность КП не разложена на составные части, которые могли бы
быть связаны световыми сигналами, нет никаких оснований предполагать сохранение
причинной связи внутри КП или в тесных комплексах ЭЧ, возникающих при соударениях
[24, с.256].
4. разрушение причинной связи при R —> 0 сопровождается возникновением нового
вида симметрии: симметрии четырёхмерной пространственно-временной сферы [24,
с.261]. Случайность хаотического блуждания ЭЧ по КП обуславливает сферичность
симметрии в пространстве и во времени; т.о. мы должны использовать конформное
преобразование внешности пространственно-временной сферы на её внутренность и
наоборот. Наиболее удобно продемонстрировать решение этой задачи на комплексной
плоскости x — iCt (аналог пространства-времени 1+1 измерений). Если взять z = r + iCt
и CD = г + z'Ct , где г, t, г , t - пространственно-временные координаты «события» в
мире ЭЧ и в сопряжённом мире АЧ, то получим [24, § 7,9]:
Z • CD = X 2С / 4
(П2. 1)
5. Далее рассмотрим раздельное преобразование пространства и времени. Положив
t = f = 0, получим
г-г* = Х*/4
(П2. 2)
2 2 2 2
где г =х + у +z и
преобразования времени:
*2 *2 *2 *2 * za
Г = X +у + z . Приняв г = г = О, получим форму
t-f = -Кс/АСг
Задавая приращения пространственно-временных координат, найдём, что
V = Ar/At<C, U = Lr!^>C, VU=-C2
(П2. 3)
(П2. 4)
6. Таким образом, «стрела времени» в сопряжённом мире АЧ имеет обратное
направление, и время АЧ непрерывно убывает. Учитывая, что масса позитрона, входяшего
в состав ЭЧВ отрицательна (пцч > 0, тАЧ < 0, т^чв = 0), можно выдвинуть
предположение о связи знака массы частицы с направлением «стрелы времени». Но если
ЭЧВ будет разорвана, а позитрон переведён в наш мир ЭЧ. то его масса и направление
«стрелы времени» для него станут положительными. Отметим, что ещё только
планируется эксперимент по определению знака массы АЧ, находящихся в нашем мире
ЭЧ [28], гак что высказанное утверждение можно считать предсказанием результатов ещё
не поставленного эксперимента.
7. Итак, найдена новая, четырнадпатипараметрическая группа симметрии,
описывающая пространство и время ФВ. В ней 6 параметров описывают трансляции и
вращения в нашем мире ЭЧ, ещё 6 параметров описывают аналогичные процессы в
сопряжённом мире АЧ, 2 параметра описывают взаимный ход времени. Поскольку группа
симметрии получена из самых общих соображений, следует ожидать её широкого
проявления в Природе. Например, в [26] соотношения следствия (П2. 2) ... (П2. 4)
применены для объяснения некоторых закономерностей, подмеченных в строении микро-
и мегамира, начиная с ЭЧ и кончая галактиками и Вселенной.
8. Наш мир ЭЧ характеризуется множеством досветовых скоростей [О,С),
поскольку 0< 1)<С. Сопряжённый мир АЧ характеризуется множеством
сверхсветовых скоростей поскольку Полученный результат не
противоречит как классической механике, допускающей любые скорости от 0 до 00, так и
постулату СТО о постоянстве скорости света в любых инерциальных СК. Именно с
учётом последнего всё множество скоростей разбивается на два подмножества [О, С) и
(С,00], причём С является непреодолимым барьером скоростей как снизу, так и сверху.
Равенство мощностей этих подмножеств и требование математической корректности
требует рассматривать их как совершенно равноправные и не даёт каких-либо оснований
для выбора одной из них.
9. В нашем мире ЭЧ базовой СК является покоящаяся СК Ко. в сопряжённом мире
АЧ аналогичную роль играет СК движущаяся относительно Ко с бесконечно
большой скоростью. Необходимо также учитывать, что для множества сверхсветовых
скоростей меняются местами временная и одна из пространственных осей координат.
Однако, с точки зрения наблюдателя, находящегося в мире АЧ и использующего в
качестве базовой СК Кт (для него она является покоящейся), наша базовая СК Ко
является движущейся с бесконечной скоростью. Все скорости его мира АЧ будут казаться
ему досветовыми. а все скорости нашего мира ЭЧ - сверхсветовыми. Это ещё раз
подтверждает полную симметрию и полную равноправность миров ЭЧ и АЧ. В принципе,
идея «зазеркального», сверхсветового мира не нова. Его свойствам (разумеется,
гипотетическим) посвящено много научных и научно-популярных работ (см., например,
[27]), но их результаты, получаемые из совершенно других предпосылок существования
сверхсветовых миров, далеко не всегда являются корректными.
10. Введение в рассмотрение сверхсветовых скоростей позволяет нам обнаружить
(или объяснить) такие физические закономерности, которые без этого навсегда остались
бы скрытыми от нас. Фактически мы «легализуем» нелокальные взаимодействия,
проявления которых наблюдались многократно (опыты Аспека. Вейника. Козырева,
классический опыт по дифракции электронов, наконец, бесконечную скорость
распространения имеет гравитация). «Вопрос о сверхсветовых скоростях один из
спорных пунктов современной физики. Хотя большинство учёных считает, что в природе
таких скоростей нет, это мнение не имеет под собой безусловных оснований. Вопрос
продолжает беспокоить физиков. В самых серьёзных и респектабельных физических
журналах время от времени появляются статьи, которые ещё и ещё раз. с новых точек
зрения, анализируют следствия сверхсветовой гипотезы... . Оказывается, можно
построить такую нелокальную теорию, которая будет непротиворечива и на больших
расстояниях. Более того, по сравнению с обычной теорией поля она даже более
последовательна» [27].
Здесь, очевидно, не место разбирать все тонкости этого вопроса применительно к
каждому конкретному случаю. Но общее отметить необходимо: сверхсветовые
взаимодействия передаются через сопряжённый мир АЧ, тем самым наглядно
демонстрируя его существование.
В современной трактовке физики скорость U > С обычно приписывается фазовой
скорости волны де Бройля. Однако её физическая сущность оказалась гораздо шире и
глубже. Соотношение (П2. 4) устанавливает особый род симметрии окружающего нас
мира, которую можно назвать С -симметрией [11].
Приложение 2.
Физический вакуум и его симметрия
Алгоритм изложения
Приложение 3
Геометрия пространства-времени
Координатные системы физического вакуума
Преобразования координат
Как было показано в Приложении 2, пространственно-временные соотношения,
характеризующие ФВ, необходимо рассматривать одновременно относительно двух СК.
Одна из них, покоящаяся СК KQ, является базовой СК нашего мира ЭЧ; другая СК К^,
движущаяся относительно KQ с бесконечной скоростью, является базовой СК
сопряжённого мира АЧ. Кроме того, мы будем использовать индексированные, связанные
с движущимися наблюдателями, движущимися ЭЧ и т.п. Целью данного приложения
является рассмотрение взаимных преобразований пространственно-временных координат
при переходе от одной СК к другой и установление таким путём некоторых соотношений,
связывающих процессы, протекающие в мире ЭЧ и в мире АЧ.
1. Простейшим преобразованием координат является поворот СК на угол 6Z (рис.
П3.1, СК Ка}. При этом сохраняется инвариантным (постоянным) расстояние между
двумя точками О и Р. Координаты точки Р преобразуются по формулам:
г = хп cos се + у_ since v =— х since + yncosce
се и *'z и > (я и и
(ПЗ. 1)
Естественно R2 = ОР2 = х2 + у2 = х2 + у2а.
По этому простейшему случаю сделаем следующие примечания:
Выполнение условий (ПЗ. 1) во всех точках координатного пространства AI
показывает, что оно не искривлено, а его геометрия является евклидовой.
Расстояние OP = R является неотрицательной величиной Поэтому метрика
евклидова пространства является определённой (дефинитной). В частности, условие
близости двух точек имеет вид:
2 Преобразование Галилея, тоже простейшее Возможность его использования
ограничена рядом условий:
Подвижная СК Kv движется относительно Кс равномерно н прямолинейно (,рис.
П3.2, движение вдоль осп Д'), т.е. обе СК являются взаимно инерциальными и, строго
говору принципиально нельзя определить, какая из них движется, а какая неподвижна.
Не учитываются релятивистские эффекты СТО, такие как Лоренцово сотфащенпе
масштабов, зависимость массы тела от скорости н т.д. Эго справедливо при условии
y9=v/C«l пли С = •=><•; принимая С = •=><•, мы допускаем абсолютную
одновременность событий, происходящих во всех точках пространства.
Преобразования координат производятся по формулам:
xe = xD-vt. tv=tD (П3.2)
Следствием (ПЗ. 2) является закон сложения скоростей
(ПЗ. 3)
Таким образом, преобразования Галилея допускают существование любых скоростей
от нуля до оо. Прн его нспользовантш не изменяются сипы, действующие на тело, равно
как н параметры его движения
3. Преобразования Лоренца, достаточно хорошо известные. Используются в тех
случаях, когда принятие условия /3 «1 приводит к недопустимому упрощешпо задачи
(электродинамика, релятивистская физика н т.д.). Формула пространственно-временных
преобразований Лоренца имеют вид:
^-о ^0 . К
v“ Vi- t*2/c2 ’ v“ Vi- V/c2
(П3.4)
Наиболее важным следствием (ПЗ. 4) является релятивистский закон сложения
скоростей. В нормированном виде он записывается следующим образом:
(ПЗ. 5)
где Д, = 1)х0 / С нормированная скорость ЭЧ в СК;
/3v = l)xv IС нормированная скорость ЭЧ в СК;
(3 ='1)1 С - нормированная скорость взаимного движения СК.
Выражение (ПЗ. 5) показывает абсолютную равноправность СК Ко и Kv
(естественно, с учётом направления скорости их взаимного движения /3). а также
постоянство и предельность скорости света в любой инерциальной СК, т.к. при
A = t>„/c->i и p = v/c^\, 1ш1Д = г>0 / С = 1 (известный закон СТО
С + С = С ). Отметим неизменность этого предела при стремлении (3 и (3v к единице
как снизу, так и сверху. Это значит, что уравнения (ПЗ. 5) справедливы только в нашем,
«досветовом» мире ЭЧ: они справедливы также и в сопряжённом мире АЧ с его
множеством скоростей (С, °° |. Это обосновывает возможность применения
преобразований Лоренца как при 1) < С (обычное преобразование), так и при 1) > С
(сопряжённое преобразование). В пределе, при 1) —> о® мы от СК Ко перейдём к СК Кт,
т.е. рассмотрим преобразования пространственно-временных координат с учётом С-
симметрии мира ЭЧ и мира АЧ. равноправно с обеих точек зрения. Более подробно это
разобрано в [11, с. 11].
4. Преобразования Лоренца наглядно иллюстрируются в пространственно-
временных СК. Тут возможны два существенно различных случая.
Возьмём СК хо — ct0 (рис. ПЗ.З). Характерно, что в этой СК инвариантом является
не «расстояние» OP = R. а «интервал» . равный
02 z'^2,2 2, 2 2\
г> = С t — х (—у —Z)
(ПЗ. 6)
Замена «расстояния» на «интервал» обуславливает резкое изменение геометрии и
метрики пространства времени. Условие S = 0 (Дх/Д( = С) теперь не определяет
понятия близости двух точек; оно определяет положение линий «светового конуса», но
точки на его поверхности могут быть как угодно далеко разнесены друг от друга в
пространстве и во времени [24, с.251]. Кроме того, величина <8* может быть
действительной или мнимой, поэтому метрика пространства-времени неопределённой,
недефинитной, а его геометрия псевдоевклидовой. Действительные интервалы S2 > О
(S2 > О, V = Ах/ At < С) соответствуют областям 1 и 2, которые относительно точки
нуля (здесь, сейчас) являются соответственно прошлым и будущим. Информация из
любой точки области 1 в точку" нуля и далее в любую точку области 2 может быть
передана сигналом с досветовой скоростью распространения. Поэтому" эти точки являются
причинно связанными. Областям 3 и 4 соответствуют мнимые интервалы
(S2 <0, V = Ax/At>C) и точки этих областей причинно не связаны между" собой.
Границами раздела областей являются мировые линии фотонов (линии «светового
конуса»), для которых S = 0.
К» съ
Рис. ПЗ.З
Рис. П3.4
Переход от неподвижной СК Kv к движущейся СК Kv соответствует перехода от
прямоутольных координат х0 — ctD к косоугольным xv — ctv (рис. П3.4); утоп сведения
координатных осей ссг = arctg /3. Формулы преобразования пространственно-
временных координат будут иметь вид:
xn cos аг — CL sm аг — xn sm а г + CL cos а г
(ПЗ. 7)
По мере роста скорости 1) относшельного движения СК KD н Kv
(Z)—»С, [3 —>1, 6Zr—>^г/4) координатные оси Хъ н ctv сходятся к линии
светового конуса. Если теперь перейти к тахионной СК Kr ( 1) > С, /3 > 1) н далее к СК
К^, базовой СК сопряжённого мира АЧ, то аг —» тс 4, а координатные осп и <?£,
поменяются областями расположения с ctv и Xv соответственно. В предельном случае
(ZJ —> /?—><*>) координатная ось займёт место осп ctD, а ось ct~ - место оси
Л"о. Поэтому, как мы отмечали в Приложен™ 2, для сопряжённого мира АЧ меняются
местами временная н одна из пространственных осей координат, конкретно та, которая
совпадает с направлением движения
5. Друтттм вариантом пространственно-временной СК является СК x—icl. Для неё
преобразования Лоренца эквивалентны повороту' осей на утоп (X (это одно из отличий от
ранее рассмотренного случая). Обычному преобразованию Лоренца соответствует
поворот по часовой стрелке на угол 0 (X < ТС / 4 (рис. П3.5), сопряжённому
преобразованию Лоренца соответствует ^r/4<6Z<^r/2 [11]. В пределе при Z)—> н
а —> ТС / 2 меняются местами пространственная н временная оси координат.
Уравнения связи координат Xv и ictve Д'о и ict0 аналогичны (ПЗ. 1):
Xv = Хо cos ос + ict0 sin ос, ictv = —A'o sin а + zc/0 cos а (ПЗ. 8)
где tg« = ifi.
По-другому в этой СК" определяется инвариантный интервал 5:
S2 = Т2 + л-2 = -С2/2 + л-2 (ПЗ. 9)
Выражение (ПЗ. 9) по знак}' противоположно (ПЗ. 7), поэтому ЭЧ нашего мира,
имеющей досветовую скорость, соответствует мнимый интервал (рис. П3.6,
S2 <0, VD = Л'о //0 < С). Действительные интервалы (S'2 >0, VD = .v0 /10 > С)
соответствуют сопряжённому миру АЧ с его множеством сверхсветовых скоростей
(С,*»]. Световой конус, разделяющий мир ЭЧ и мир АЧ соответствует мировой линии
фотона (№ =0, = С).
6. Вернёмся к СК х— ct Рассмотрим поведение ЭЧ с точки зрения наблюдателей
Ко и Kv в том случае, когда ЭЧ в момент / = О испускается в сторону наблюдателя из
источника находящегося от него на расстоянии L. В первом варианте (рис. П3.7)
скорость ЭЧ примем досветовой (< С, 0Г1 < 1, ОС, < Я / 4). Наблюдатель Къ,
неподвижный в пространственной СК (х, у, z). в СК х—ct движется по оси с/0.
поскольку его время непрерывно течёт. В точке 1 происходит его свстреча с ЭЧ, при этом
Ct, = СЫ l)Al = L/ Если предположить, что ЭЧ рассылает информацию о своём
положении с помощью квантов света, то наблюдатель может заметить момент её
испускания только в точке 3. причём С/3 = L. Он может также наблюдать ЭЧ в любой
точке её траектории, например, в точке 2 он увидит, что ЭЧ прошла половину своего пути
до встречи с ним.
Сказанное будет справедливо и для наблюдателя К v (СК Xv — ctv), если, конечно,
и ЭЧ сможет догнать наблюдателя. Естественно, путь ЭЧ и время до встречи с
наблюдателем возрастёт.
Рис. П3.7
Рис. П3.8
Другой будет ситуация. если скорость ЭЧ окажется сверхсветовой
(Ц„>с, Д>1, бу > л 14, рис. П3.8), т.е. ЭЧ будет тахионом. В этом случае в точке 1
наблюдатель уже встретится с ЭЧ, но только в точке 3 он увидит момент её испускания.
Таким образом, с точки зрения любого наблюдателя, принадлежащего нашему’ миру ЭЧ,
тахион движется обратно во времени, имеет отрщательную скорость 0 = L !(tx —) и,
следовательно, отрицательную массу. Поскольку’ тахион с его сверхсветовой скоростью
является «представителем» сопряжённого мира АЧ, полученный вывод можно обобщить
и утверждать, что все частицы сопряжённого мира, рассматриваемые из нашего мира ЭЧ,
имеют отрицательную массу и обратное (с нашей точки зрения) направление хода
времени. Сймепвм, также, что с точки зрения любого наблюдателя нашего мира ЭЧ
(V < С ) скорости Ux0 и DxV всегда одновременно являются либо досветовымп, либо
сверхсветовыми. Это видно из (ПЗ. 5). Таким образом, меняя скорость наблюдателя Kv в
пределах от нуля до С, мы не сможем перевести ЭЧ в мир АЧ (или наоборот)
Список библиографических
источников
1. Вяльцев А.Н. Дискретное пространство-время. М,: Наука, 1965. - с.400.
2. Фейнман Р. Характер физических законов. Пер. с англ. - 2-е изд., испр., М,:
Наука, 1987. - с. 160.
3. Ракитов А.И. Философские проблемы науки. - М,: Мысль, 1977. - с.270.
4. Зельдович Я.В.. Хлопов М.Ю. Драма идей в познании природы. - М.: Наука.
1982.-с.240.
5. Бронштейн М.П. Квантовая теория слабых гравитационных полей./7
Эйнштейновский сборник, 1980-81, - М,: Наука, 1985. - с.267.
6. Шредингер Э. Избранные труды по квантовой механике. - М,: Наука, 1976. -
с.424.
7. Кузнецов Б.Г. Дополнительность и относительность.// Эйнштейновский
сборник, 1966, -М,: Наука, 1966. - с. 121.
8. Физическая компутация. Тематический выпуск международного журнала
теоретической физики. - 1982.. т.21 №6/7.
9. Виньковецкий Я.А. Геология и общая теория эволюции природы. - Л,: Недра,
1971.
10. Gilson J.G. The Fluid Process Underlying Quantum Mechanics.// Acta Physica
Academiae Scientiarum Hungarical. - 1978. - t.44(4). - p.333-352.
11. Родимов Б.Н. Автоколебательная квантовая механика. Томск.: Изд-во ТГУ,
1976.-с.408.
12. Sciense News. - 1986. - т.129. - №14. р.217 (резюме: Химия и жизнь, 1986. -
№12).
13. Эфрос А.Л. Физика и геометрия беспорядка. - М,: Наука, 1982. - с. 176.
14. Горелик Г.Е. Почему пространство трёхмерно? - М,: Наука, 1982. - с. 168.
15. Блохинцев Д.И. Основы квантовой механики. М,: Наука, 1976. - с.664.
16. Эйнштейн А., Смолуховский М. Броуновское движение. Пер. с нем. М,:
ОНТИ, 1936.
17. Пригожин И. Неравновесная статистическая механика. - М,: Мир, 1964.
18. Grabert G. Phys. Rev., 1979. А V. 19. - №6. - р.2440-2445.
19. Gilson J.G. A Classical Basis for Quantum Mechanics.// Aim. Inst. Henry Puincare. -
1980.-V.32.-p.319-325.
20. Свидзинский A.B. Пространственно-неоднородные задачи теории
сверхпроводимости. - М,: Наука, 1982.
21. Келли Э. Уравнения Максвелла как свойство вихревой губки, в сборнике Д.К.
Максвелл. Статьи и речи. М,: Наука, 1968. - с.428.
22. Timoshenko S.M., Goodier J.N. Theory of Elasticity - N-Y, 1951.
23. Sinha K.P. Fhound Phys. 1976. - V.6. - №5. p.65.
24. Блохинцев Д.И. Пространство и время в микромире. - М,: Наука, 1970. - с.359.
25. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. -М,: Наука, 1968. - с.720.
26. Васильев В.И. О единстве природных явлений.// Некоторые вопросы физики
космоса: Сб. Ленингр. отд. ВАГО Отв. редактор Огородников К.Ф. - М, 1974.
-с. 154-173.
27. Барашенков Б.С. Кварки, протоны, Вселенная. - М,: Знание, 1987. - с. 192.
28. Chemical and Engineering News., 1985 - т.63. - №22. p.22 (резюме: Химия и
жизнь, 1986. -№1).
29. Физический энциклопедический словарь. М.: Сов. энциклопедия. 1983. -
с.928.
30. Купер Л. Физика для всех, т. 1. - М,: Мир, 1973. - с.479.
31. Золотарёв В.Ф., Литовченко С.С. Электростатические двигатели и вакуумные
процессы.// Техника средств связи, сер. ТПС - 1983. - Вып.7. - с.92.
32. Дубровин В. А., Новиков С.П.. Фоменко А.Т. Современная геометрия: методы и
приложения. - 2-е изд. перераб. -М,: Наука, 1986. - с.760.
33. Вавилов С.И. Собр. соч., т.4 - М,: Наука, 1956. - с.262.
34. Денисов А. А. Мифы теории относительности. - Вильнюс, Лит НИИНТИ, 1989.
-с.52.
35. Золотарёв В.Ф., Литовченко С.С. К теории электростатических двигателей с
автокоммутацией., / Техника средств связи, сер. ТПС - 1982. №. 10. - с. 103.
36. Терлецкий Я.П. Парадоксы теории относительности. - М,: Наука, 1966. - с. 120.
37. Гантмахер Ф.Р. Лекции по аналитической механике. - М,: Наука, 1966. - с.300.
38. Дирак П. А.М. Общая теория относительности. -М,: Атом изд., 1978. - с.345.
39. Кронакер К. На пути к физической теории самоорганизации.// Сб. На пути к
теоретической биологии - М, 1970. - с. 136-148.
40. Рейф Ф. Статическая физика: Учебн. рук-во. Пер. с англ./Под редакцией А.И.
Шальникова и А.С. Вайсенберга. -3-е изд., испр. -М.: Наука. 1986. - с.336.
41. Леонтович М.А. Введение в термодинамику1. Статическая физика: Учебн.
пособие. /С предисл. и прим. Д.В. Сивухина.- М,: Наука, 1983. с.416.
42. Владимирский В.В. К вопросу о вычислении средних произведений двух
величин, относящимся к различным моментам времени, в статистической
механике// ЖТФ 1942 - т. 12. - №5-6. - р. 199-202.
43. Андраде э Силва Ж.Л., Лошак Ж. Поля, частицы, кванты. - М,: Наука, 1972.
с. 173.
44. Голин Г.М., Филонович С.Р. Классики физической науки.: Справ, пособие. -
М,: Высш, шк., 1989. - с.576.
45. Milne-Thomson L.M. Theoretical Hydrodinamics. N-Y, 1951 - 2nd ed. p.230.
46. Клейн М.Д. Эйнштейн и дуализм волны-частицы. // Эйнштейновский сборник,
1966, - М,: Наука, 1966. - с.212.
47. Абнер Шимони. Реальность квантового мира. // В мире науки, 1987. - №3. -
с.22.
48. Письма в ЖЭТФ, - 1986. - т.43. - вып.4. - с. 167.