close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Шпаков П.Д. Скорость света - ключ к разгадке тайн вселенной

код для вставкиСкачать
В статье показана взаимосвязь величины скорости света с постоянной Планка и энергией вакуума. На этой основе сделаны выводы о логической связи других фундамен-тальных констант. Высказана гипотеза о природе инерционности материи. При вычис-лениях
УДК 530.1 ; 535. 2; 536.7; 544.03
СКОРОСТЬ СВЕТА – КЛЮЧ К РАЗГАДКЕ ТАЙН ВСЕЛЕННОЙ
П. Д. Шпаков
Speed of light as a key to the mysteries of the Universe
P. D. Shpakov
Abstract
The article explores relations between the speed of light, Planck constant, and vacuum
energy. Based on these results, other fundamental constants are shown to be interdependent. A
hypothesis for a source of inertia is proposed. The calculations ware carried out using a combination of methods from quantum mechanics and classical thermodynamics.
В статье показана взаимосвязь величины скорости света с постоянной Планка и
энергией вакуума. На этой основе сделаны выводы о логической связи других фундаментальных констант. Высказана гипотеза о природе инерционности материи. При вычислениях использовано совмещение методов квантовой механики и классической термодинамики.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
О связи квантовой механики с классической термодинамикой
О природе постоянной Планка
Вычисление скорости звука в металлах методами термодинамики на основе представления существования энергии физического пространства
5. О квантовой форме закона Кулона
6. Соотношение неопределённости Гейзенберга с точки зрения наличий ЭФП
7. Эффект Казимира и его аналогия в макромире
8. О природе инерционности материи
9. О реликтовом излучении
10. О возможных возражениях и ответах на них
11. Заключение
1.
2.
3.
4.
1. Введение
С. Вайнберг отметил, что физика процветает на кризисах. Имелось в виду, что кризис заставляет исследователей искать выход из, казалось бы, неразрешимых сложившихся
противоречий и выходить на новый путь развития. При таком пересмотре научных основ
отбрасываются старые отжившие понятия и вырабатываются новые, соответствующие
экспериментальным данным. Однако такой путь отбрасывания не всегда является объективным, поскольку приходится заново пересматривать основы науки, а когда возникает
следующий кризис, то и анализировать «отбросы» предыдущего.
Эта статья посвящена рассмотрению современных кризисов в физике и анализу
таких «отбросов» на предмет возможности их частичного возвращения в науку. Один из
основных кризисов возник сразу же после того, когда были созданы общая теория относительности (ОТО) и квантовая механика (КМ). Эти два направления науки между собой
совершенно не стыкуются. Каждое из направлений развивается самостоятельно, с попытками слиться воедино. Например, на основе ОТО вводится понятие – масса Планка, а на
основе КМ пытаются объяснить гравитационное взаимодействие с привлечением неот1
крытой частицы – гравитона. Определение истоков возникновения кризисов является
главной целью статьи.
По мнению автора, источниками таких кризисов является то, что в физике до
сих пор используются фундаментальные константы без чёткого представления об их
физической природе. Такой подход порождает возможность манипулирования ими без
знания границ их использования. Этот период развития физики, будем надеяться, подошёл
к концу. Зарождение нового направления в развитии физики наступило лишь тогда, когда
стали анализировать связи фундаментальных констант. Тогда оказалось, что каждая фундаментальная константа не является вещью в себе, некоторые константы численно взаимосвязаны, имеется также возможность вычислить величины одних констант через величины других, но ясного логического обоснования этих связей ещё нет. Наличие этих связей вызывает потребность осознать физическую природу связей. Но уже ясно, что при
изменении величины какой-то константы следует проанализировать и изменение других
констант, и, следовательно, проанализировать ход изменения физических процессов, которые описываются с их помощью. Наступает пора не математического абстрактного
описания явлений, а объяснения их сущности с помощью математики.
В свете последующего анализа связей фундаментальных констант, скорость света имеет особое не только физическое, но и мировоззренческое значение. Со скоростью
света также связано понимание фундаментальных основ Вселенной. Эта фундаментальная
константа в связи с этим носит какой-то загадочный, почти мистический смысл. Однако
природа скорости света не известна до сих пор. Почему она столь огромна? Почему скорость света не зависит от скорости движения источника света? И может ли она быть
больше или меньше установленной ныне величины? На эти основополагающие вопросы
нет ответа до сих пор. Но там, где есть загадочность, непонимание, там и возникают заблуждения. Наша задача состоит в том, чтобы путём тщательного анализа связей этой
фундаментальной величины с другими фундаментальными константами постараться
снять завесу загадочности с этой константы, проверить, входит ли эта величина в уже
очерченный круг математически связанных констант, отмеченный в [1]. Там показано,
что три величины: постоянная Планка ћ, элементарный заряд е и масса электрона me позволяют получить размерности почти всех физических величин. Однако скорость света с
выделена особо. Рассматриваются также проблемы влияния скорости света, как отдельной величины, на физику в целом. Выяснение физического смысла с может привести и к
пониманию конкретной физической сущности h. Физический смысл с будет, наконец, выяснен, но для этого нам придётся пройти по трудному лабиринту преодоления устоявшихся заблуждений.
Выберем путь поиска истины. Анализ аппарата квантовой механики показывает,
что в ней значительное место занимают методы статистической физики. Волновая функция в квантовой механике, математическая модель, характеризующая состояние микрообъектов (частиц, систем из частиц). Описание состояния микрообъекта с помощью волновой функции имеет статистический, вероятностный, характер. Поэтому следует обратиться к классической термодинамике, где эти методы дают логически адекватные выводы, подтверждаемые экспериментально. Возможно, именно термодинамика поможет раскрыть природу скорости света и вычислить её величину на логически ясных основаниях
через величины других фундаментальных констант.
2. О связи квантовой механики с классической термодинамикой
С первого взгляда поиск такой связи кажется наивным, так как эти два раздела физики давно разошлись в своём развитии. Однако понятие энергии вакуума, энергии нулевых
колебаний не утратили своего смысла и по сей день. Поищем положительные стороны
нашего предположения.
2
Примем классическое понимание энергии как энергии, состоящей из отдельных частиц некоторой материи вакуума, энергии физического пространства, (ЭФП). Если существует такая энергия, то по законам термодинамики она сама придёт в состояние термодинамического равновесия (ТДР) и приведёт наблюдаемую материю к своему фоновому
уровню. Это ТДР придаст пространству изотропное состояние, при котором все законы
физики будут справедливы для всего пространства, если ЭФП напрямую или опосредованно связана с фундаментальными константами. Эту изотропность пространства по
большим масштабам вне областей сильных физических полей мы и наблюдаем. Это первый успешный шаг на нашем пути. Проследуем дальше.
Предположение о наличии ЭФП позволяет поставить вопрос о возможности определения физических свойств и измерения параметров такого пространства. Первым главным параметром пространства является уровень его энергии. При определении величины
этой энергии на один носитель мы должны получить такую её величину, которая бы с
единой точки зрения могла бы объяснить уже отмеченную выше связь между me , е и ћ, а
также объяснить связи других констант, выводимых из этих величин, а именно: энергии
Ридберга R∞hc, ( в [1] она названа энергией Бора), радиуса Бора ао, постоянную тонкой
структуры α и другими. Иного пути не существует, иначе пришлось бы полностью разрушать уже созданный фундамент физики, вводить искусственные константы и строить
новую физику на фундаменте несуществующих величин. Многих исследователей этот
путь привёл в безвыходный тупик.
Термодинамический подход нам даёт свою, проверенную временем, логику на
примере вычисления энергии фотона Еф = hν, где ν – частота. По этой логике мы можем
под постоянной Планка h подразумевать какую-то определённую энергию, отдельный
фундаментальный квант. Сумма этих квантов определяет энергию фотона. Этот квант
также должен соответствовать ЭФП на один носитель.
Раз есть энергия, то с этой энергией связаны масса и скорость носителя этой энергии. Сделаем решающее предположение о величине энергии ЭФ, или энергии вакуума,
если кому это более привычно, хотя понимание вакуума как абсолютной пустоты, противоречит этому. Предположим, что энергия одного носителя ЭФП, в системе единицы времени 1 секунда, равна Ридбергу R∞hc = 2,179872325 · 10 -11 эрг. Задача следующих наших
шагов будет состоять в проверке адекватности нашего предположения путём логического
согласования величин не только указанных фундаментальных констант, но и других величин и явлений, которые охватываются нашим предположением. Как окажется, мы увидим весьма широкий спектр явлений, связь которых на сегодняшний день представляется
почти немыслимой.
Энергию R∞hc мы можем считать энергией фона, энергией среды. Предполагаем,
что скорости носителей ЭФП соответствуют распределению Максвелла. Поэтому в пространстве, в котором нет частиц, нет излучения, оно тёмное. Фейнман утверждал, что
энергию фона невозможно измерить. Но это верно лишь отчасти. Например, энергию среды можно измерить через скорость звука в этой среде, если известна масса носителя энергии среды.
3. О природе постоянной Планка
На основе сделанных предположений о применимости классической термодинамики для микромира есть возможность найти связь между постоянной Планка h и
скоростью света c. Примем условно, что скорость света с является звуковым процессом в среде, заполненной энергией. Энергия Ридберга R∞hc = h R∞c, второй сомножитель в этой формуле представляет частоту Ридберга, R∞c =3,289841960·1015 Гц, R∞ –
постоянная Ридберга. Величина h в этой формуле представлена в системе СИ, в которой единица времени – секунда, слишком велика для детального анализа атомных
процессов. Воспользуемся приёмом Л.Б. Окуня из статьи [1] и перейдём в масштаб
3
атомного времени tа = tси / R∞c, чтобы вычислить истинное значение одного кванта
энергии в этом масштабе времени. Примем, что в этом масштабе постоянная Планка
ha = h/ R∞c действительно равна отдельному кванту энергии, то есть:
ha = ½ mpt v p 2
(1)
Скорость Планка vp – это среднеквадратичная скорость, которая связана со
скоростью звука-света, как в термодинамике, коэффициентом отношения vp 2/с2 = 1,8,
при условии γ = 5/3; γ – отношение теплоёмкостей среды ср /сv при постоянном давлении и объёме, для одноатомных сред γ = 5/3 . Эту скорость тоже переведём в принятый масштаб времени, mpt – масса Планка, соответствующая законам термодинамики.
Если законы классической термодинамики верны для ЭФП, то скорость света,
как скорость своеобразного волнового процесса может трактоваться как скорость звука в среде, энергия которой на один носитель равна R∞hc . Скорость звука в термодинамике с вычисляется по формуле Лапласа: c = (γkТ /m)1/2, где последовательно
представлены: γ – обозначена выше, k – постоянная Больцмана, Т – температура и m
– масса частиц среды носителя энергии. Для удобства дальнейших логических построений перейдём на шкалу энергий, помня что энергия Е = 3/2kT. Тогда эта формула
примет вид:
c = ( 10/9·R∞hc/m)1/2
(2)
По формуле (1) вычислим mpt , полученное значение подставим в формулу (2),
и увидим полное согласование величины скорости света с и массы Планка mpt. (При
изменении масштаба времени масса остаётся постоянной, изменяются только масштабы энергии и скорости, поэтому мы имеем основание использовать полученное значение массы в других условиях). Отметим, что предположение о применимости законов
классической термодинамики для согласования величины скорости света и постоянной
Планка оправдывается нашими вычислениями.
Важным является и то, что мы получили термодинамическую массу Планка
mpt = 2,69492785·10–32г естественным термодинамическим методом. Что представляет
собой частица с массой, равной массе Планка mpt , пока сказать трудно. Так как она
обладает упругими свойствами, то можно предположить, что она представляет собой
некоторый сгусток энергии и относится к миру явлений, о котором мы пока ничего не
знаем.
В той же работе [1], с. 179, отмечено, что постоянная тонкой структуры
α = vе /c, где vе - скорость Бора, скорость электрона в атоме водорода в основном состоянии. Такое соотношение величин α = vе /c позволяет связать массу электрона me с
постоянной тонкой структуры α на основе термодинамики следующим образом:
me с2 = 2 R∞hc (α -1)2. Массу электрона можно вычислить через другие константы:
me = h3 R∞c /2π2 e4 = 9,10938356·10 -28 г, или, имея ввиду, что в системе СГС
е2=2 R∞hcao, me можно вычислить иначе – me =h/8π2ao2 R∞c. Эти соотношения показывают, что константы me, с,R∞hc, α, h, e логически связаны. Поэтому скорость света
также не является независимой величиной и применение формулы (2) для расчёта скорости света оправдано, так как оно не выходит за рамки термодинамики и согласования величин констант.
Вывод: постоянная Планка h действительно является фундаментальным
квантом энергии фона, то есть квантом ЭФП, а скорость света с – звуковой скоростью
среды. Отметим ещё раз, что квантовая механика действительно сопрягается с термодинамикой. Энергия Ридберга может быть вычислена по квантовому и классическому
вариантам: R∞hc = h R∞c = 0,5 mpt с2·1,8 = 0,9 mpt с2, к роме того, и это особенно важно, величина mpt точно соответствует принципу ТДР пространства:
R∞hc = 0,9 mpt с2= 0,5 me vе2. В этом равенстве только величина mpt является вновь вве4
дённой, остальные величины проверены в эксперименте. Но эта новая величина mpt
соответствует законам термодинамики. Введём массу Планка, пронормированную к
звуковой скорости среды, к скорости света, mpc = 0,9 mpt ,чтобы в дальнейшем не вводить коэффициент 0,9. Тогда энергия одного квант Ео = mpcс2.
Все рассуждения относительно массы mpt и h велись в теоретическом виде. Покажем, что их правомерность подтверждается и при установлении связи постоянной
Планка h c параметрами электрона, которые являются экспериментальными:
h = 0,9 me veз2/ R∞c. Здесь veз – звуковая скорость электронов в условиях ТДР с ЭФП.
Она проявляется в периодах колебания поверхности Солнца как волновой процесс электронной фракции солнечной плазмы [12]. В [13] показано, что «плазма представляет собой как бы смесь двух газов – атомного и электронного, – каждый из которых в отдельности находится в равновесном состоянии и характеризуется своей собственной температурой; обмен же энергиями между обоими газами, несмотря на то,
что они взаимно проникают друг друга так слаб, что их температуры не выравниваются и остаются сильно различными». Этот результат получен методом зондирования
плазмы. Такое поведение плазмы даёт основание использовать представление об электронной фракции как отдельной среде и применить к ней уравнения термодинамики.
Периоды T колебаний рассчитывались по формуле: T = 2πRc/ veз [l(l+1)]1/2. Через Rc обозначен радиус Солнца, l = 1, 2, 3 …
С теорией сходятся 10 наблюдаемых и теоретических периодов колебаний, в
том числе, периоды 31,6 ; 15,8; !0; 5 минут, Периоды 31,6 и 15,8 минут сопрягаются с
периодами 10 и 5 минут через коэффициент 1/π. Это говорит о причине стабильности
периодов 10 и 5 минут как фактора двукратного резонанса и источнике энергии таких
колебаний. Случайное совпадение 10 наблюдаемых и теоретических периодов ничтожно мало. Приведём впечатляющую точность совпадения теории и отдельных
наблюдаемых периодов, в скобках приведен наблюдаемые значения периодов:
44,69(44,66) – этот период соответствует периметру солнца (T = 2πRc/ veз); 31,6 (33±1);
15,8 – вторя гармоника от периода 31,6; 12,9 (12,7±1); 6,897(6,9); 9,994 (9,9); Этот период 10 минут имеет вторую гармонику 5 минут. Часть наблюдаемых периодов является суперпозицией отдельных колебаний, порождающих биения. Подробнее колебания поверхности Солнца рассмотрены в [17]. Период 5 минут рассмотрен в [14].
Так как при прохождении волны электронной фракции солнечной плазмы соответственно меняется и плотность протонной фракции, то ядерные реакции носят отчасти не стабильный, а колебательный характер. ЭФП, как видим, проявляет себя и в
физических процессах, происходящих в звёздах.
4.
Вычисление скорости звука в металлах методами термодинамики на
основе представлений существования энергии пространства
Мы предполагаем существование универсальной ЭФП и признаём её принадлежность всему физическому пространству, мы даже смогли по её параметрам вычислить скорость света и скорость звука электронной фракции плазмы. Проверим её применимость для относительно изотропных сред, например, для вычисления скорости
звука в металлах, являющихся, по существу, частью пространства, подставляя в формулу (2) массы ядер металлов.
Вычисления дают следующие результаты для скорости звука в некоторых металлах, они приведены в тысячах метров в секунду: Ве – 12,6; Сu – 4,79; Ag – 3,67. Соответственно экспериментальные данные для этих металлов имеют значения:
Ве – 12,56; Сu – 4,7; Ag – 3,6. Данные по скоростям звука в металлах взяты из [2].
Для других металлов сходимость меньше, это и понятно, так как не у всех металлов
величина γ = 5/3. Кроме того, даже незначительные примеси, легирование, привносят
значительные изменения в физические свойства металлов. Для ферромагнитных ме5
таллов свойственна доменная структура, что порождает дополнительные связи между
молекулами, и соответственно, порождают присоединённую массу. Для этих металлов
имеет место уменьшение скорости звука относительно расчётного значения. Наибольшая расходимость по скорости звука имеется для вольфрама. Но по данным профессора А.П. Смирнова, значительно прогретый в вакууме вольфрам становится пластичным, как свинец. Скорость звука в таком состоянии этого металла, возможно, не проверяли. Вольфрам получают из руд путём восстановления водородом, поэтому можно
предположить значительное растворение в вольфраме водорода, что и приводит к повышению в нём скорости звука. Данные по скорости звука в приведенных металлах
однозначно подтверждают определяющее влияние ЭФП на скорость звука в них.
Этот результат весьма важен, он даёт уверенность в использовании понятий классической термодинамики для интерпретации физических процессов в области ЭФП. (Надфоновая температура по шкале Кельвина оказывает незначительное влияние на скорость звука в металлах, так как она на три порядка меньше фоновой «температуры»).
5. О квантовой форме закона Кулона
Проверим, имеет ли наше предположение о наличии ЭФП отношение к электродинамике. Есть соображения, которые дают основания для поиска фундаментальных связей ЭФП и квантовой электродинамикой. Здесь мы покажем только согласование численных величин связей, не касаясь природы структуры элементарных частиц.
Продолжим наше исследование связи скорости света с другими явлениями через величину энергии Ридберга. Предположим, что сила взаимодействия между частицами может быть представлена в виде обменов не в форме виртуальных фотонов, а
конкретных квантов энергии пространства согласно выше оговоренной её величине.
Выведем закон Кулона в квантовой форме, не используя понятие элементарный заряд
и понятие беспрерывного поля.
Отмеченный ранее учеными факт, что существует безразмерная комбинация, составленная из универсальных констант, имеющих размерность, является замечательным и загадочным фактом. Эта комбинация имеет величину постоянной тонкой структуры
α = е2/ħс. Это соотношение интересовало Планка и Эйнштейна. Как отметил Э.В. Шпольский [3], «это служило некоторым указанием на то, что в будущей универсальной теории
должно существовать соотношение между элементарным зарядом и излучением». Поиском этого соотношения мы и займёмся, у нас уже есть предпосылка его найти.
Ниже следует логика, к которой не советовал прибегать Фейнман. В уравнении Максвелла  Е = ρ, он настойчиво советовал в divЕ, в потоке напряжённости вектора Е, не искать реальных «дробинок», переносчиков электромагнитного поля, рекомендовал в векторе Е видеть абстрактную величину. Но хорошо известно, к каким тупикам ведут неосознанные абстракции. К понятию «дробинок» пришёл и сам заклинатель, придумав диаграммы, где в качестве дробинок выступают виртуальные фотоны. Мы же предлагаем
рассматривать в качестве переносчиков элементарные кванты энергии R∞hc вместо абстрактных виртуальных фотонов, признание которых приводить к неразрешимым противоречиям.
Мы уже знаем универсальность R∞hc при объяснении нескольких явлений физики.
Теперь предстоит выяснить роль R∞hc в электромагнитных взаимодействиях: является ли
она основой этих взаимодействий или же играет вспомогательную роль. Прежде всего,
возникает мысль, сопоставить уровень сил, порождаемых взаимодействием элементарных
частиц с ЭФП, с электромагнитными силами.
Энергия R∞hc, взаимодействуя со всякой элементарной частицей, должна создавать
давление на неё за счёт отражения. Импульс силы ро = 2R∞hc /с. Тогда сила F, передаваемая частице будет зависеть только от количества элементарных импульсов ро. Если при
этом нам не придется вводить дополнительных предположений, иначе говоря, строить но6
вую физику, то наше предположение окажется верным и элементарный заряд е будет както логически связан с R∞hc.
Со времен Бора известно, что уравнения, по которым можно вычислить энергию, отдаваемую электроном при переходе с уровня Е2 на уровень Е1 Е = (Е2 - Е1) не содержат величины элементарного заряда, везде фигурирует постоянная Планка h и частота
 = Е/h, а также энергия Ридберга R∞hc. Уже у Бора были основания кардинально пересмотреть классическую электродинамику. Но история этого вопроса такова, что только
Фейнман сделал полшага в кардинальном направлении, придумав виртуальные фотоны,
на которые он возложил роль обменных частиц. Это введение сыграло прогрессивную
роль, но не избавило квантовую электродинамику от присущих классической электродинамике пороков: существование расходимостей в ультрафиолетовой части спектра частот,
с одной стороны; с другой стороны – остался неразрешимым вопрос единства элементарного заряда как фундаментальной величины для всех частиц не зависимо от их массы. А
число частиц исчисляется сотнями. Квантовая электродинамика давала ответы только на
взаимодействие электронов с введением особой математики, по совести говоря, дающей
правильные ответы путем подгонки теории к экспериментальным результатам. Иначе и
не могло быть. Если принимается неоспоримой аксиомой существование элементарного
заряда, то нам придется манипулировать с фотонами, имеющими частоты от 0 до . Нужно придумывать какие-то ряды, с какими-то коэффициентами и производить произвольно
“обрезание” каких-то частот (фотонов), задаваясь начальными условиями. Но большая беда в том, что чем больше масса частицы, тем меньше ее ускорение. При взаимодействии с
полем частицы с большими массами должны излучать менее энергичные фотоны. Покажем это.
Полное излучение (интенсивность) движущегося заряда I = 2е2а2/3с3, где а - ускорение заряда. Ускорение по Ньютону а = F/m, где F– сила, m – масса частицы. Так как е2
=сonst (по предположению), то интенсивность I 1/m2. Оставляя заряд как универсальную фундаментальную постоянную, не раскрывая его физической сути, мы должны усомниться либо в электродинамике, либо в универсальности закона механики Ньютона, гласящего равенство сил действия и противодействия. Сохраняя представление о заряде, как
физической сущности и электромагнитных сил через обменные фотоны, мы вступаем в
совершенно неразрешимые противоречия, которые логически приводят к следующим
следствиям: равенство действия и противодействия возможно только для частиц с равными массами и невозможно для частиц разных масс. Фотон электрона будет значительно превосходить по величине энергии фотон протона, это породит неравенство импульсов, если виртуальный фотон будет производить ускорение частиц. Взаимодействие частиц с разными массами невозможно описать с помощью виртуальных фотонов и универсальной константы - элементарного заряда, так как величины зарядов должны быть связаны с массами так, чтобы соблюдались законы механики. Поэтому нам предстоит построить такую теорию электромагнитных взаимодействий, которая бы полностью исключила
указанные противоречия и объяснила хорошо изученные закономерности. Первым шагом
на этом пути будет закон Кулона в универсальной форме, который бы включил величину
R∞hc так, что нам не пришлось бы вводить не имеющихся в физике величин (коэффициентов) и подвергать пересмотру всю физику в целом.
Электростатическая сила между двумя зарядами по Кулону
Fэ= е2/r2
(3)
Сила по Ньютону F = m(v-vо)/ (t-tо), где (t-tо) интервал времени t, за которой скорость
частицы меняется на величину v=(v-vо). Из теории ударов известно, что v = mоc/m ,
где mо - масса кванта энергии, в нашем случае mо = R∞hc /c2, m - масса взаимодействующей частицы, тогда сила F может быть представлена так:
7
F= m(v/t) = mоc/t = (R∞hc /c)/t
(4)
Как видно из последнего равенства (4), сила зависит только от энергии-массы частицы
обмена, но от массы взаимодействующей частицы не зависит! Если t придать смысл периода, тогда частота обмена о = 1/Т и, учитывая фактор отражения, (4) примет вид:
F=(2 R∞hc /c)о
(5)
Коэффициент 2 в (5) появился за счет учёта отражения. Проверим эквивалентность (3)
и (5). Частота обмена о зависит от расстояния между частицами r, т.е. о= с/r. На расстоянии радиуса Бора r = aо, сила примет вид F=2 R∞hc/ aо .
Последнее равенство станет законом Кулона (3), если мы введем нормировочный
множитель системы единиц CГC ао2/ r2 , который делал бы справедливым для всех расстояний r закон Кулона в новой форме, так как плотность импульсов обмена подчиняется
закону 1/ r2:
F= 2 R∞hc aо/r2
(6)
В системе единиц СГС действительно е2 = 2 R∞hc ао. Возникает вопрос, а кто же этого
не знал? Знали все, читающие физику до введения единиц системы СИ, но не сделали
надлежащий вывод, считали это как частный случай, соответствующий устойчивому состоянию атома водорода.
Вот где лежит универсальность “заряда”, не зависящая от массы частиц. Как теперь
видим е - это чисто фиктивная величина, за которой скрывается энергия вакуума. В природе есть только физический параметр е2, только он через понятие сила измеряется во
всех экспериментах, как электростатических так и магнитных и только опосредованно
вводилось понятие заряд е = ( 2 R∞hc ао)1/2 по аналогии с законом Ньютона для вычисления сил притяжения в гравитации F = G (m1·m2)/ r2 . Аналогия оказалась ослепляющей,
заведшей физику на два столетия в тупик. Диаграммы Фейнмана оказались полумерой
при попытке избавиться от классического варианта закона Кулона. Оставляя понятие заряд свойством частицы, Фейнман обрёк физику пребывать в состоянии неразрешимых
противоречий: пришлось вводить понятие виртуальных фотонов в нарушение законов
сохранения, оставить без ответа вопросы ультрафиолетовых расходимостей.
К сожалению, существует мнение, что заряд как фундаментальную величину можно
определить экспериментально. Это заблуждение состоит в том, что при всех «индивидуальных» измерениях заряда, его невозможно определить без участия другого заряда,
и когда мы займёмся вычислениями, обязательно проявятся другие заряды, создающие
потенциалы, поэтому квадрат заряда будет присутствовать всегда. И при измерениях в магнитном поле обязательно проявляются другие заряды, так как магнитное
поле является релятивистским эффектом движущихся «зарядов».
Знак заряда можно объяснить разностью фаз фотонов взаимодействия. Для частиц
с разными знаками «зарядов» характерен сдвиг фаз фотонов, равный π. В этом случае
излучённый фотон не отражается от другой частицы, а в пространстве между частицами создаётся пониженное давление, в результате чего возникает сила притяжения.
Однако непонятно, чем вызвано рассогласование фаз у частиц и античастиц. По Фейнману, частицу можно представить как античастицу, двигающуюся в противоположном
направлении. Такому предположению соответствует и сдвиг фаз фотонов взаимодействия на угол π. Частицы одного знака заряда создают в пространстве, где они находятся, превышение уровня энергии выше уровня фона; это превышение создаёт «давление расталкивания».
Такое объяснение взаимодействия может снять проблему существования в
пространстве исключительно материи и отсутствие антиматерии. С этой точки зрения
материя и антиматерия представляются как тождественные объекты, характер взаимо8
действия между которыми определяется свойствами ЭФП. Рождение частиц и античастиц в паре отвечает минимуму энергии пространства (возможность аннигиляции) и
существованию связанных состояний; появление частиц одного знака заряда в результате процесса рождения приводит к повышению плотности и явлению расталкивания,
к нарушению состояния ТДР.
Относя электромагнитное взаимодействие полностью к определяющему влиянию ЭФП, мы получаем два преимущества. Во-первых, мы, наконец, находим объяснение отсутствию связи между зарядом и массой большинства частиц, так как величина заряда не является свойством частиц. Возникает вопрос, почему у электрона и
протона заряды равны по величине, а массы отличаются в 1836 раз? Ответом на этот
вопрос является то, что заряд, его величина, не входит в структуру частицы, его универсальность состоит в универсальности обменной частицы, принадлежащей пространству.
Во-вторых, – мы избавляемся от расходимостей типа me = е2/ r с2 . Приведём
высказывание Р. Фейнмана по этому поводу: «Надо сказать, что правильно также и то,
что предположение о справедливости  2φ = – ρ/εо для любых как угодно малых расстояний тоже приводит к дикому абсурду ( электрическая энергия электрона бесконечна) – абсурду, от которого никто ещё не сумел избавиться)», [4].
Источник всякого абсурда кроется в абсурдности исходных постулатов. В
нашем случае, возможно, абсурдом является предположение, что заряд является свойством частицы, то есть входит в её структуру. Абсурдом является и построение схем
взаимодействия между частицами, минуя посредника, физическое пространство. Давно
известно, что изменение уровней энергии происходит согласно правилу:
E = (ν2 – ν1)h = Δν h. Никакого дифференцирования и заряда в этой формуле нет. Однако до сих пор окончательно не произведено переосмысление электродинамики на
основе квантовых явлений. Классическое представление о некотором радиусе электрона не изжито до настоящего времени, когда кажется, что квантовая механика полностью овладела физикой. Квантовая механика нам показывает, что электрон не сфера, а
протяжённый волновой объект, параметры которого определяются ЭФП.
В квантовой теории поля (КТП) представление о присутствии в структуре частиц зарядов приводит к неразрешимым противоречиям, преодоление которых сопряжено с искусственно вводимыми приёмами подгонки теории под результат эксперимента. В [5] такая теория названа «ручной» работой, так как она не содержит в себе
исходной общей концепции. Однако автор далёк от утверждения, что он раскрыл полностью природу понятия заряд. Объяснение знака заряда, принятое выше, всего лишь
условность в стиле Фейнмана. Закон Кулона в квантовой форме объясняет только количественную сторону взаимодействия – связь заряда с энергией вакуума, или более
конкретно – объясняет взаимодействие между частицами через обменные процессы на
основе ЭФП. Такой вид закона Кулона всего лишь устраняет произвол в выборе величины обменной частицы, но есть и главный вывод, который содержит утверждение,
что заряд – квантовый объект, величина которого определяется ЭФП. Этот вывод,
наконец, делает окончательный разрыв между классической и квантовой электродинамикой, он устанавливает явную связь между величиной заряда и излучением. Излучаемая энергия в микромире определяется долями ЭФП. Как видим, предположение Э.В.
Шпольского, приведенное выше, подтвердилось.
Те, кто не приемлют точку зрения автора и считают, что заряд входит в структуру частиц, вступают в противоречие с теорией относительности. Суть противоречия
состоит в следующем. Если заряд связан с системой координат частицы и нет среды
посредника (пустое пространство), то и волновые процессы, порождаемые зарядом,
также связаны с движением частицы. Скорость света зависела бы от скорости источника света. Помимо эффекта Доплера присутствовал бы эффект от скорости движения
заряда, что не наблюдается.
9
6. Соотношение неопределённости Гейзенберга с точки зрения наличия ЭФП
С точки зрения наличия энергии в пространстве неопределённость величины импульса и координаты частицы можно отнести к области статистической физики, в которой
вероятность точного значения скорости и координаты отдельной частицы равна нулю.
Когда мы пользовались понятием среднеквадратичной скорости при вычислении массы
Планка, то мы подразумевали, что ЭФП соответствует распределению Максвелла.
Авторский вариант понимания соотношения неопределённости уже можно отнести
к области изученных явлений, в нём нет тумана загадочности, в нём видна чистая физика.
В этом варианте есть и чисто физический ответ на вопрос, почему электрон не падает на
протон в атоме водорода. В состоянии ТДР энергии частиц равны, но их импульсы не равны. У электрона скорость больше, чем у протона. Поэтому падение электрона на протон
противоречит закону сохранения импульсов, а явление аннигиляции частиц с равными
массами этому закону не противоречит. В этой связи сегодняшнее толкование соотношения неопределённости нельзя назвать физическим законом, так как за ним нет физики;
это ничем не обоснованный постулат. История этого вопроса отчасти такова. Это соотношение неопределённости возникло тогда, когда было невозможно объяснить с классической точки зрения относительно стабильное состояния атомов, невозможно было объяснить, почему электроны не падают на ядра. Представление о наличии ЭФП это противоречие снимает.
Интересна «игра» с этой неопределённостью. В чистом виде на основе неопределённости невозможно ничего вычислить. В термодинамике же всегда можно воспользоваться среднеквадратичной величиной, но в соотношении неопределённости нет таких параметров. Как же быть, когда требуется вычислить, например, размер радиуса Бора ао . В
этом случае берут неопределённость и делают её определённостью, т. е. считают импульс
р = h/ ао. Получают значение ао = h2 / me е2. Некоторые исследователи считают такой результат достижением КМ на основе соотношения неопределённости. Тот же результат
можно получить проще, например, на основе ТДР, используя явную физическую логику,
без таинственного тумана неопределённости и подмены понятий неопределённости определённостью. Однако, например, неопределённостей соотношение ΔEΔt ≥h неявно допускает существование кванта h , своего рода единицу измерения энергии. Размытость
орбит электронов в атомах связана с флюктуацией энергии в пространстве, эти явления
являются областью исследования статистической физики.
Неопределённость координаты не подтверждается в явлении распада нейтронов,
если этот распад наблюдать в охлаждённом веществе, помещённом в магнитном поле.
При перемене полярности магнитного поля преимущественный вылет электронов меняет
направление на противоположный. То, что это явление наблюдается в сильно охлаждённом веществе, также указывает на статистическую природу неопределённости: при повышении температуры флюктуации увеличиваются и наоборот.
Отсутствие в понятии неопределённость явной физики долго волновало Н. Бора.
Только позже он принял его как неизбежность. Но отметим, что сомнение такого человека
дорого стоит. Что касается принципа Паули по распределению частиц в пространстве
атома, то он адекватен для концепции ТДР. Этот принцип не только не противоречит этой
концепции, а напротив – расширяет её, так как он требует более широкого согласования
всех видов взаимодействия, обеспечивающих минимум энергии системы. Например, противоспиновое положение двух электронов в атоме порождает между ними отрицательные
магнитные силы. Поэтому на первой «орбите» могут находиться всего лишь только два
электрона, так как попадание третьего электрона приведёт к тому, что два электрона из
трёх окажутся в одинаковом положении, тогда их спиновое взаимодействие приведёт к
отталкиванию электронов. Таким образом, пространственное положение частиц с полуце-
10
лыми спинами должно быть именно таким, в котором набор квантовых чисел не порождал
бы двух частиц с одним и тем же уровнем энергии.
Принцип Паули может также объяснить и сдвиг фаз на величину π фотонов взаимодействия между частицей и античастицей как эффект достижения наименьшего уровня
энергии в пространстве
7. Эффект Казимира и его аналогия в макромире
Предположение о существовании ЭФП существенно упрощает объяснение притяжения между двумя параллельно расположенными пластинами в вакууме. В настоящее
время для объяснения природы этого явления используется представление о существовании фона виртуальных фотонов, создающих давление на пластины. Поставим такой вопрос: что значит фон виртуальных фотонов? Школьник, не отягощённый знанием квантовой механики в области виртуальных процессов, мог бы ответить так: постоянное существование притяжения можно объяснить наличием энергии в пространстве, соответствующей по величине этому фону. Но кандидату наук и профессору такой ответ не понравится. Виртуальные частицы хороши тем, что они, как бы есть, и их, как бы, нет. Такое
понимание виртуальных частиц избавляет от мучительного признания наличия фоновой
энергии. Эту энергию давно предали анафеме и сказали, что она не наблюдается, но сейчас усиленно ищут «тёмную» энергию. У школьника начинаются головные боли по причине именно того, что наблюдается эффект, который может объяснить наличием фона
энергии. Ведь как бы не появлялись незнамо откуда и не исчезали эти виртуалы, но когда
они создают наблюдаемый эффект, они всё- таки существуют! Школьнику, окончившему
университет, вправят мозги, он почти совсем избавится от головной боли по этому поводу, но она иногда будет посещать его.
В макромире существует аналог этого эффекта. Если сблизить две отполированные
пластины на минимально возможное расстояние, то между ними возникнет притяжение.
Для разъединения этих пластин потребуется приложить некоторое усилие. Для этого эксперимента лучше использовать два зеркала небольших размеров, у которых кривизна поверхности минимальна. Объяснение данного эффекта тривиально. Он возникает из-за действия атмосферного явления. В кинетической теории газов есть уравнение, в которое входит давление P, объём V, число молекул в объеме N, масса молекулы m, средний квадрат
скорости молекулы v. Это уравнение имеет вид: PV = N(2/3) (mv2/2).
Из этого уравнения видно, что давление зависит от числа молекул в объёме. При
минимальном сближении пластин уменьшается число молекулы газа, создающие давление, они вытесняются из пространства между пластинами, остаются только молекулы, заполняющие шероховатости. Поэтому давление, действующее на пластины с внешней стороны, будет выше давления газа между пластинами. В вакууме макроэффект отсутствует.
Для наблюдения такого эффекта в вакууме за счёт давления ЭФП требуется сближение на
расстояния, при которых обеспечиваются аналогичные условия, но для энергии вакуума.
Кроме того требуется идеально возможная обработка поверхностей пластин. Автор выражает пожелание, чтобы данный вариант объяснения эффекта Казимира был проверен кемто из экспериментаторов по условиям наличия ЭФП. Уровень ЭФП оговорен выше.
8. О природе инерционности материи
Представление о наличии фоновой энергии позволяет также поставить вопрос
и о природе инерционности материи. Так как материя представляет собой совокупность из материальных частиц, то и инерционность следует рассматривать в масштабе
величин этих масс. Формула де Бройля связывает длину волны частицы λ с массой частицы m и скоростью v по форме : λ = h/m v. Приведём её к виду: m v = h/ λ . Нам уже
известно, что h связана со скоростью света, поэтому возникает предположение, что
11
импульс частицы m v должен сопрягаться с импульсом фотона, имеющим скорость,
равную скорости света. Тогда предыдущая формула примет вид: m v = hν/c. Оказывается, что такое равенство возможно при условии, когда длина волны частицы равна
длине волны сопряжённого с движением частицы фотона. (Справедливость этого
условия конкретно можно проверить для электрона, когда его энергия равна ЭФП на
один носитель; эта длина волны равна 2πао, она больше длины Комптона электрона в
α -1 раз. Эти соображения позволяют вычислить поправку к магнитному моменту электрона Ю. Швингера, равную (1+α/2π) ) . Поэтому движение частицы представляет
собой движение своеобразной локальной волны, в которой импульс частицы равен импульсу сопряжённого фотона пространства. Равенство импульсов характерно и для
других волновых процессов. Следовательно, и вне поля частицы движутся «шагами»,
прыжками. Таким образом, можно сделать заключение, что длина волны де Бройля частицы является и длиной волны фотона, сопряжённого с движением частицы.
Изменение скорости частицы в соответствии с уравнением де Бройля происходит только с изменением частоты сопряженного с частицей фотона:
m(dv/dt) = mа = h/c(dν/dt). На основе этого уравнения видно, что как поглощение энергии – при разгоне, так и излучение – при торможении, происходит пропорционально
постоянной Планка, пропорционально элементарному кванту ЭФП. Связь постоянной
Планка со скорость света показана выше. Поэтому инерционность материи представляет собой взаимодействие элементарных частиц со средой, с ЭФП, в процессе
ускорения. Следствием влияния тормозящего действия среды, инерционности, при
ускорении является появление кинетической энергии W, как результата работы А, проведенной за время ускорения t. А = F s = mаs, F – сила, а– ускорение, v =a t, v – скорость. При ускоренном движении частица проходит путь s = аt2/2, тогда W = 1/2 mv2.
Такое объяснение инерционности показывает, что образование фотона не является квантовым скачком, точечным процессом, а представляет собой физический процесс, происходящий в пространстве и во времени. То, что формирования фотона происходит в некоторой длине пространства, подтвердил К. Андерсен с коллегами, [15].
Эти выводы показывают, что инерционность является квантовым явлением.
Она не связана с влиянием удалённых объектов по Маху, это локальное явление. Область этой локальности равна длине волны де Бройля частицы. Если бы инерционность
определялась влиянием удалённых объектов, тогда бы сила инерции зависела от величины ускоряющего импульса. Для коротко-временных импульсов инерционность была бы наименьшей.
Такое понимание инерционности позволяет представить невесомость как движение материальных частиц в гравитационном поле со скоростью, равной скорости
движения фоновой энергии к центру гравитации, как движение воздушного шара в
потоке ветра. Пассажиры воздушного шара не ощущают ветра. По Эйнштейну, невесомость есть движение тела совместно с системой координат в локальной области этого тела, «падающий лифт». В нашем случае эта система координат связана с движением среды, ЭФП. О приносимой этим потоком энергии на звезду коротко сказано ниже.
9. О реликтовом (фоновом) излучении
Предполагая наличие ЭФП, рассмотрим, к чему приведёт её рассеяние на электронах. Такое рассеяние должно привести к сдвигу частот за счет передачи части этой
энергии электрону. Затем повторным актом будет излучение электроном приобретённой дополнительной энергии при понижении его энергии до уровня ЭФП. Это приведёт к появлению надфоновой энергии. Нам лишь предстоит вычислить её величину.
По закону сохранения энергии изменение должно быть равно разности энергии фотона
ΔE = (ν2 – ν1)h = Δν h.
12
Δν = ν2 – ν1 = с/λ – с/( λ + Δ λ) = с/λ
{(Δ λ/( λ + Δ λ)} = ν{ (Δ λ/( λ + Δ λ) }
Это соотношение частот выводится при рассмотрении эффекта Комптона, расеяния фотонов на электронах.
В этой формуле ν – частота, соответствующая ЭФП, Δ λ – длина волны Комптона электрона, Δ λ = h/mec , λ – длина волны ЭФП. Беря указанные величины из справочников, вычислим Δν, умножая эту величину на h, получим энергию, которую переведём в
температуру, используя выше приведенное соотношение Е = 3/2 kТ. В Результате расчета
получим Т = 2,802 K .
По существующим в настоящее время представлениям фоновое излучение возле
этого уровня считают свидетельством Большого Взрыва. Однако, по нашему мнению, это
излучение может быть результатом рассеяния ЭФП на электронах, находящихся в пространстве. Нобелевский комитет мудро поступил, назвав его просто фоновым. Это потом
сторонники Большого Взрыва стали использовать его в качестве доказательства своей
теории и назвали реликтовым. Это излучение, предположительно, формируется и в наше
время, к Большому Взрыву оно отношения может не иметь. Снижение этого уровня ниже
расчётного, вероятно, связано с влиянием дальних областей пространства. Уровень
Т= 2,726 К соответствует расстоянию110 Мпк и красному смещению z = 2,736 · 10 -2.
Флюктуации уровня этого излучения логически связываются с неравномерностью распределения материи в пространстве. Такое заключение также наводит на мысль, что это
излучение формируется и в наше время. В пространстве существуют узкие щели, из которых это излучение не наблюдается. Можно предположить, что в этих областях пространства находятся ничтожные, ненаблюдаемые, уровни материи.
Как дополнительное доказательство своего предположения автор ожидал результатов обнаружения поляризации этого излучения. Если это действительно результат рассеяния ЭФП на электронах, то электроны поляризуются в магнитном поле и из областей пространства, содержащих магнитные поля, должны излучаться поляризованные фотоны.
Обнаружено, что из некоторых областей пространства идёт поляризованное излучение,
[6]. Однако реликтовое излучение должно быть изотропным. Поляризация излучения, как
и его расчётная величина, являются положительными показаниями в пользу интерпретации автора.
Представление этого фонового, в привычном понимании, излучения с Т = 2,8 К в
качестве реликтового содержит в себе противоречия другого порядка. Суть этих противоречий состоит в отрыве истории его происхождения от эволюции Вселенной во всём
масштабе всех её физических параметров. Выше показано, что все фундаментальные
константы жестко связаны. При гипотетическом расширении Вселенной в ней пропорционально взаимно менялись бы величины: скорости света, элементарного заряда, постоянной тонкой структуры, возможно, менялась бы величина постоянной Планка и даже
величина гравитационной постоянной. Почему наша Земля не увеличились за 4,6 млрд.
лет? Есть ли геологические данные о таких масштабных явлениях? Но есть совершенно
противоположные данные, подтверждающие, что за 2 млрд. лет значения фундаментальных констант, определяющих ход ядерных реакций, не изменились. Эти данные получены на основе анализа изотопного состава естественного ядерного реактора в районе Окло
[7].
Энергетический поток этого излучения соответствует З,5 · 10 – 6 Дж /м2 с. Рассеяние ЭФП на водороде (протонах) относится к области метровых волн. «Средняя» длина
волны для протонов лежит около 6, 28 метра, частота – 4,7 · 107 Гц, ( log 7,7). Рассеяние
на кислороде, азоте относится к области диапазона средних радиочастот. По излучаемой
энергии оно ничтожно.
Повышенный уровень этого излучения с поляризованной составляющей можно
попытаться обнаружить в полярных сияниях со спутников, направляя антенны в область
несколько отстоящую от излучений видимого света, в тёмные области пространства, в
13
хвост магнитного поля Земли. В полярных сияниях большой уровень электронов в свободных несвязанных состояниях. Взаимодействие таких электронов с ЭП должно породить высокий уровень излучения с температурой, близкой к 2,8К .
10. Возможные возражения и ответы на них
Возражения на представления автора о природе скорости света имеют отчасти
«стандартный характер» и не выходят за рамки учебников по физике середины прошлого
века. В этих учебниках не рассматривались вопросы разнообразного сочетания векторов Е
и Н во всевозможных технических устройствах, с которыми приходится иметь дело инженерам-практикам в области радиотехники.
1. Первое возражение. Электромагнитные волны являются поперечными волнами.
Характер направления векторов Е и Н в электромагнитной волне зависит от метода её возбуждения. В природе существуют и продольные волны. Эти волны распространяются по проводам.
Другой пример. Если к конденсатору, состоящему из двух пластин, присоединить генератор переменного напряжения и затем раздвинуть обкладки конденсатора,
то между ними возникнет волна с продольным вектором Е. Как эти волны, так и волны, распространяющиеся по проводам, соответствуют уравнениям Максвелла, имеют
продольную составляющую вектора Е и поперечную кольцевую составляющую – вектор Н.
Существуют как в природе, так и искусственно созданные, электромагнитные
волны с круговой (эллиптической) поляризацией, в которых волновой вектор совершает круговые движения относительно направления распространения. Такие волны тоже
нельзя назвать чисто поперечными. Если распространение эллиптической волны происходит в плоскости эллипса ( круга) – такая волна становится поперечной.
Так называемые поперечные волны таковыми назвать можно только условно
по следующим соображениям. В этих волнах есть поперечный вектор Е и под углом
π/2 к нему – вектор Н. Поэтому такие волны можно представить как круговые волны,
двигающиеся в плоскости своего распространения. Если бы это было не так, то в этих
волнах отсутствовал бы вектор Н, но он есть. Это подтверждается опытом, что сигнал
принимается помимо антенн, расположенных параллельно вектору Е, так и петлевыми
антеннами, когда плоскость петли расположена перпендикулярно вектору Н.
2. Второе возражение. Использование формулы Лапласа, пригодное для однородных упругих сред, кажется неуместным для расчёта скорости света, так как в
таких средах мыслима только продольная волна.
Но и в вихревых волнах, описываемых уравнениями Максвелла, существуют
потоки сред несущих энергию, в таких условиях создаются разности давлений. При
волновых процессах любого вида имеет место перепад давлений в среде, где распространяются волны. К тому же вектор Пойтинга, П = с/4π[EH], где [EH] – векторное
произведение, в электромагнитной волне направлен по вектору распространения
энергии. Эти волны также имеют механический импульс – создают давление на отражающих поверхностях.
Фотоны – волновые объекты, параметры которых содержат свойства пространства. Этим общим свойством является спин фотонов, равный ћ. Спим, момент
вращения М = mvr . Масса m = hν/c2 , скорость v = c, r = λ/2π, частота ν = c/ λ. Подставляя значения параметров фотона в формулу момента и производя сокращения,
получим М = ћ. Условием относительной стабильности фотона в пространстве является сохранение момента вращения.
3. Третье возражение. Появление ( рождение) частиц из вакуума противоречит принятому автором уровню энергии вакуума.
14
По мнению автора, именно эти соображения препятствовали считать вакуум,
пространство, не изотропной средой и приписывать ему фантастические свойства, которыми он не обладает в равновесном состоянии. Также приписывали присутствие в
нём фона виртуальных частиц.
Все теоретические построения автора относятся к уровню ЭФП, который соответствует величинам фундаментальных констант, его фоновому значению, состоянию термодинамического равновесия (ТДР) пространства. Частицы типа мезонов
и гиперонов рождаются в условиях, значительно превосходящих уровень ЭФП. Они
появляются при столкновениях ускоренных частиц. В области столкновения частиц
перегревается пространство, там скорость света не соответствует условиям ТДР среды (фону), она выше скорости света, там другая физика. Виртуальных частиц нет в
окружающем мире. Если бы они были, то по подсчётам С. Вайнберга, их масса превышала бы наблюдаемую массу Вселенной в 10118 раз [8]. Высокоэнергетические частицы потому и существуют короткое время до распада из-за того, что их остужает
ЭФП, приводя частицы в состояние ТДР. О влиянии ЭФП на распад говорит и статистический характер распадов, так как для ЭФП в малых объёмах характерна флюктуация по уровню энергии, аналогично характеру флюктуации для энергии сред, описываемых методами статистической физики. Признание этих флюктуаций даёт соотношениям неопределённости физическое толкование, переводя квантовую механику в
область статистической физики.
11. Заключение
Драма, под названием Пространство, должна, в конце концов, приблизиться к
своему окончанию. Её начало произошло в момент исключения абсолютного пространства Ньютона. Если бы в сознании исследователей это понимание сохранялось,
то неизбежно пришлось бы изучать физическое пространство, искать его физические
свойства через параметры физических полей. И неизбежно мы пришли бы к выводу,
что при всевозможных физических процессах происходит не изменение пространства, а энергии, находящейся в нём. Это материя изменяет свойства пространства, создавая поля. Осознание этого факта исключило бы всевозможные математические манипуляции с пространством, когда законы сохранения энергии – привлечение виртуальных частиц и причинности явлений, попираются. Здравый смысл – признание соблюдения законов сохранения для всех явлений, несомненно, возвратится в область
физических знаний.
Постоянство скорости света для всех инерциальных систем кроется в том, что
все они движутся в среде, имеющей эту скорость. Если бы скорость света зависела от
скорости источника света, например, алгебраически складывалась бы со скоростью источником света, то это бы давно обнаружили методами астрономии, и особенно
наглядно – методами радиолокации, так как время распространения сигнала зависело
бы не только от расстояния, но и от скорости источника сигнала. Но обнаруживается
только эффект Доплера – эффект изменения частоты из-за наличия относительного
движения, который как раз и подтверждает наличие среды, в которой распространяется свет. В конструкциях систем управления ракетами, двигающимися со значительными скоростями, учитывается только этот эффект. Волновой фронт может быть
постоянным только в среде, не связанной с источником света единой системой координат.
В лекции в Лейденском университете Эйнштейн категорично заявил: «Резюмируя, можно сказать, что общая теория относительности наделяет пространство физическими свойствами; таким образом, в этом смысле эфир существует. Согласно общей
теории относительности пространство немыслимо без эфира»[9]. Но тут же отметил
его, заявив, что он не наблюдаем? И пошли высказывания: если он не наблюдаем, то
15
его нет. Но люди наблюдают свет, который не мыслим без среды, наблюдают эффект
Доплера, не мыслимый без среды, наблюдают рождение материи – частиц из материи
среды, наблюдают инерционность, наблюдают действие одной частицы на другую на
расстоянии, которое немыслимо без физической среды-посредника.
Эйнштейн вынужден был заявить о ненаблюдаемости среды из-за отрицательного результата опыта Майкельсона-Морли. Хотя результаты этого опыта можно переосмыслить заново и показать, что при анализе этого эксперимента забыли эффект Доплера,
который гласит, что сдвиг фаз (частот) возможен только при наличии относительного движения. В этом эксперименте вычисляли разность времени распространения света на основе существования встречного «ветра» среды, а эффект ожидали в фазовом сдвиге волн света. При
анализе опыта Майкельсона-Морли нужно ответить на главный вопрос: возможно или
нет обнаружение эффекта Доплера в инерциальной системе? Ведь если по условиям
эксперимента в системе отсутствует эффект Доплера, то бессмысленно искать в этой
системе сдвиг фаз и частот. В лазерных гироскопах при вращении контура, в котором
распространяется свет, присутствует относительное движение, поэтому там проявляется эффект Доплера. Но причина отрицательного результата лежит глубже, она описывается преобразованиями Лоренца. Однако специальная теория относительности позволяет только установить соотношение параметров между системами, двигающимися
с разными скоростями, но не описывает переходной процесс, происходящий при ускорении одной системы относительно другой. Представление о существовании ЭФП даёт
такую возможность. Но это тема здесь не рассматривается.
Прошло многих лет после этого эксперимента, но не изменился взгляд на анализ его результатов. При постановке этого эксперимента имелось в виду, что частицы
(материя) представляют собой движение мельчайших «булыжников» через материальную стационарную среду в виде газа – эфира. Тогда уже можно было поставить под
сомнение несостоятельность такого представления, ведь движение через стационарную среду порождает торможение, длительное движение невозможно. Но переосмысление не произошло и после открытия волнового характера движения частиц. При раскрытии природы инерционности показано, что частица – это своеобразная локальная
волна, в которой содержаться свойства пространства в виде сопряжённых с частицей
фотонов. Изменение импульса и энергии частицы происходит только при ускорении.
Поэтому частица не испытывает встречного «ветра» среды, когда движется без ускорений.
Движение частицы не есть движение сквозь среду, это есть движение волнового процесса в среде. Волновой, звуковой процесс является адиабатическим процессом, поэтому в нём отсутствует поглощение энергии, отсутствует тормозящий эффект.
Именно на этой основе и следует проанализировать физические процессы в инерциальной системе, иначе придётся отказаться от уравнения де Бройля. (Однако нет оснований утверждать, что процесс адиабатичен на 100% и нет рассеяния энергии при
движении волны в среде. При нашем понимании природы ЭФП возможен процесс старения фотонов).
Но Эйнштейна не покидали раздумья о пространстве до конца жизни. Незадолго до кончины он написал своему другу Бессо: « Я считаю вполне вероятным, что
физика может и не основываться на концепции поля, т. е. на непрерывных структурах. Тогда ничего не останется от моего воздушного замка, включая теорию тяготения, как впрочем, и от всей современной физики» [10]. Приходится только сожалеть,
что Эйнштейн публично не высказал этих сомнений. Выскажись он чётко публично о
своих сомнениях, возможно, не был бы сооружён «воздушный замок» на основе ОТО,
который загромоздил мир чёрными дырами, кротовыми норами и т.д. С точки зрения
автора существование чёрных дыр является проблематичным, так возможность существования таких объектов допускает нарушение закона сохранения энергии, её полное
уничтожение. Взрыв массивных звёзд с законом сохранения энергии согласуется.
16
О противоречиях ОТО В.Л. Гинзбург высказался так: «Другими словами, представляется достаточно ясной ограниченность общей теории относительности, так сказать, с квантовой стороны. Но не существует ли других ограничений?», [11]. Выше
уже сказано, что КМ и ОТО – это теории, которые не имеют явной общей связи в своих основах. Вся ОТО строится на фундаменте скорости света, но природа её величины
не раскрывается. Раскрытие её природы разрушает основы этой теории. Скорость
света не есть таинство, она является физическим параметром пространства, она может
быть больше и меньше установленной величины. Она меньше в гравитационных полях, это вытекает из самой ОТО, и больше – в перегретом пространстве: при взрыве
звёзд, в ускорителях при столкновении релятивистских частиц. Поэтому обнаружение
превышения скорости нейтрино над скоростью света в ЦЕРНе скорее ожидаемый эффект, чем противоречащий устоявшимся представлениям. Вопрос имеет другой смысл:
почему это превышение весьма незначительно, порядка 0,0025%? На это есть объяснение. Если даже кратко проанализировать процесс появления нейтрино, то выяснится,
что действительно нейтрино должны уносить незначительную часть энергии взаимодействия двух протонов. Начальная энергия столкновения колоссальна, но после
столкновения она распределяется между последующими поколениями частиц образовавшегося ливня. Выход конкретного нейтрино происходит при распаде отдельной
конкретной частицы, ещё не пришедшей в состояние ТДР со средой, то есть его энергия и, соответственно, скорость света отвечает температуре вакуума в окрестностях
распада мезона. В данном случае также имеет значение фаза начала распада мезона и
выхода нейтрино: при каком уровне энергии мезона происходит распад?
Но есть возможность найти превышение распространения скорости сигнала над
скоростью свете в замерах иного вида. Наивысшее превышение энергии и соответственно скорости распространения сигнала имеет в момент столкновения частиц. Поэтому фотоны, рождённые в этот момент в зоне столкновения должны иметь скорость
выше скорости света. Но эти эффекты в чистом виде можно зафиксировать только недалеко от зоны столкновения, однако и в дальних зонах эффект будет зафиксирован
также на основе времени прихода сигнала, которое будет несколько меньше соответствующего времени скорости света. Аналогичное явление наблюдается при мощных
взрывах в атмосфере – имеет место превышение скорости распространения взрывной
волны над скоростью звука на небольших расстояниях от места взрыва. Но для явлений, происходящих в ускорителях, проблемой обнаружения превышения скорости
распространения сигнала над скоростью света является осуществление синхронизации.
Признавая квантовую механику и непрерывность полей, люди так и не решались выбрать из них что-то одно, продолжая дифференцировать и интегрировать в
микромире. Эти математические операции мыслимы только для непрерывных сред,
тогда как знали, что энергия квантуется, квантуется и физическое пространство, абсолютное же пространство, где допустимы эти операции, всего лишь сцена действий для
энергии пространства. Сомневаясь в основах ОТО, Эйнштейн был дальновиднее своих
нынешних последователей.
Автор отдаёт себе отчёт, что такой взгляд на пространство и природу скорости
света, который он применил в статье, может вызвать возражения. Но логика термодинамики, примененная в статье, приводит к удивительно стройному согласованию величин фундаментальных констант, особенно это касается согласования постоянной
Планка со скоростью света, скорости звука в металлах; она неумолима перед авторитетами прошлого времени. Конечно, в физике придётся многое пересмотреть, но провидчество Эйнштейна, высказанное в письме к Бессо, видимо, в скором времени будет
оправдано.
Ряду исследователей современное состояние физики также представляется
весьма противоречивым. Можно сослаться на высказывания известных физиков, не согласных с апологетами стандартной модели (СМ), считающими физику завершённой
17
(« никакой новой физики»). Авторы рецензии на книгу «Conceptual foundations of
Quantum Field Theory», [4] приводят категоричное высказывание Ш. Глэшоу, лауреата Нобелевской премии: «КТП просто не верна!» Претензии к существующим теориям высказаны на с.1026 [5] и далее, по тексту рецензии. «Критики СМ убеждены, что
стагнация теории есть лишь затишье перед бурей: грянет новая концептуальная революция, которая не обязательно будет связана с идеями теории струн, но в любом случае будет означать радикальный пересмотр основных допущений и принципов КТП».
Как полагает автор, этому будет способствовать раскрытие природы величины скорости света.
Фундамент физики – КМ, лишь частично модернизируется, но останется целым,
однако мировоззрение людей кардинально поменяется. Без мистики и поэзии люди
осознают себя в явном виде частицей Вселенной, с которой они связаны через всё проникающую энергию пространства. Особенно значительно будет пересмотрена проблема гравитационного поля. Здесь мы лишь сделаем несколько замечаний по этому поводу. ЭФП в гравитационном взаимодействии является только посредником и источником этого взаимодействия. Посредник в смысле проявления гравитационного поля,
но частицы ЭФП между собой гравитационно не взаимодействуют, не притягиваются
друг к другу, скорее отталкиваются друг от друга, создавая давление. Поэтому использовать величину ЭП для вычисления космологической постоянной λ , возможно, нелогично. Автор таким заявлением не уходит от проблемы, а лишь отмечает, что ОТО не
соответствует логике физического описания мира. Эта теория строилась на предположении отсутствия в пространстве наблюдаемой энергии. Хотя, как видно сейчас,
энергия пространства явно проявляет себя в величине скорости света. Это мы показали на примере расчёта величины скорости света, согласования её величины с величинами других фундаментальных констант, которые также явно наблюдаются. Эйнштейн хоть пытался построить Стационарную Вселенную путём установления некоторой величины космологической постоянной. Де Ситтер вообще исключил всякую
энергию в пространстве. Поэтому уходили и уходят от проблемы те исследователи,
которые, не зная природы скорости света и природы гравитационного взаимодействия, стремятся описать мир с помощью математических фантазий. Прежде чем оперировать скоростью света во Вселенском масштабе, давайте попытаемся разобраться в
природе её величины хотя бы по методу автора или иным путём.
Источник гравитационного поля кроется во взаимодействии элементарных частиц с ЭФП, как и считал Эйнштейн. Это взаимодействие порождает поглощение ЭФП
или его переработку в другой вид энергии. Например, в возможное преобразование
распределения Максвелла в фотонное распределение Планка, которое приводит к
уменьшению давления ЭФП в области расположения весомой материи и порождению
движения ЭФП, потока ЭФП, в сторону пониженного давления. Такое понимание гравитационного поля, как поглощение или рассеяние ЭФП элементарными частицами,
позволяет рассчитать уровень поглощаемой энергии пространства материей и на этой
основе вычислить светимость звёзд с низким уровнем ядерных реакций. Для Солнца
расчёты дают температуру 5680 К [12]. (На долю ядерных процессов приходится только около 15% энергии). В этих расчётах использовались только известные мировые
константы и закон сохранения энергии. Было принято условие считать гравитационное
красное смещение за разность «температуры» между удалённым пространством и
пространством на поверхностью звезды. Численное значение гравитационного красного смещения автора сходится с вариантом Эйнштейна. Окончательно эта теория не
разработана, не раскрыт характер рассеяния (поглощения) ЭФП. Она будет завершена
в момент теоретического вывода величины гравитационной постоянной. По предположению автора, такая возможность есть. Эта заманчивая задача для пытливых физиков с высокими способностями в области математики и аналитики.
18
Результат работы автора состоит лишь в том, что он увидел и показал другим
физические свойства пространства, которыми наделял его Эйнштейн, но посчитал
эти свойства ненаблюдаемыми. Эти свойства пространства позволяют нам иначе посмотреть и на природу «реликтового», на самом деле – надфонового излучения. Уровень этого излучения также входит в систему фундаментальных констант, так как связан с постоянной тонкой структуры α. Энергия Ридберга R∞hc по шкале температур соответствует 1,0525 ·105 К. Эта связь имеет вид: 2 (α -1)2 2, 802 К = 1,0525 ·105 К.
Различие авторского понимания ЭФП и «тёмной энергии», о которой сейчас
говорится во множестве статей в области астрофизики и физики полей, состоит в том,
что автор понимает под ЭФП явную, а не таинственную субстанцию с экзотическими
нефизическими свойствами. Назвать её тёмной, скрытой энергией, нет оснований, так
как она проявляет себя явно в величинах измеренных фундаментальных констант, в
том числе, и в величине скорости света. Эта энергия занимает всё пространство, она
проявляет себя только через взаимодействие с элементарными частицами, в том числе, порождает инерционность материи.
Анализируя свойства пространства можно заключить, что оно не является линейным по физическим свойствам и в масштабе величин элементарных частиц претерпевает резкое изменение своих свойств. На такое заключение наводит наблюдаемая
градация величин масс элементарных частиц и вообще градация величин микромира.
Выше показана связь массы электрона me с другими константами. Масштабным коэффициентом микромира является постоянная тонкой структуры α, которая связывает
параметры электрона: радиус Бора ао = α /4π R∞ , классический радиус электрона
re = α2 ао, комптоновскую длину волны электрона λc = h/ mec = α2/4πR∞. Участие α
как связующего масштабного коэффициента между массами Планка и электрона указывает на фундаментальность α и единообразие закона формирования устойчивых к
распаду частиц. Остаётся только выяснить физические свойства пространства, зашифрованные в величине α, конкретно – найти свойства пространства, порождающие это
единообразие.
Главный итог статьи: выявленные логической связи между фундаментальными
константами (скоростью света, постоянной Планка, элементарным зарядом и другими)
на единой основе – величине ЭФП, возможно, создадут фундамент построения физики без явных противоречий. Не входит пока в эту систему стабильных констант только
величина гравитационной постоянной G.
Примечание:
В статье содержится часть материала книги [12], значительно переработанного и дополненного.
Ряд тем данной статьи в [12] не обсуждался.
Благодарности
Автор признателен Э.П. Исаеву за литературное редактирование статьи.
Автор также весьма признателен С. П. Шпакову за содействие в издании в 2012 году
книги с аналогичным названием. Моральная поддержка в драматические моменты жизни
превыше всего.
НЕКОТОРЫЕ ДОПОЛНЕНИЯ К ПРЕДСТАВЛЕНИЯМ АВТОРА О ПРИРОДЕ ЯДЕРНЫХ СИЛ
В книге автора [12] относительно подробно изложен взгляд на природу ядерных
сил. Там акцентировано внимание на факт наличия у протона на ядерных расстояниях заряда 1,531е, а у нейтрона соответственно заряда -1е. Такое заключение оправдано соот19
ношением между числом нейтронов N и массовым числом тяжелых ядер А :
N · 2,531 = A ·1,531. Дополнительно можно отметить, что такому заключению также соответствует и группирование масс ядер, образующихся при распаде ядер во время ядерных
взрывов и ядерных реакций в ядерных реакторах. Если бы ядерные силы были бы инвариантны относительно протонов и нейтронов, то продуктами распада были бы ядра с приблизительно равными массами, однако число таких ядер меньше, чем ядер с массами, превышающими половину массы исходных ядер. Также больше и число ядер, меньших по
массе, чем половина массы исходного ядра. Равенство числа протонов и нейтронов (инвариантность) характерна только для начала ядерной шкалы масс.
Отметим так называемые магические числа для ядер [16] : 2, 8, 20, 50, 82, 126.
Начиная с 8 и до 50 эти числа соответствуют такому правилу: 8 + (8 х 1,5) = 20;
20 +(20х 1,5) = 50. Но для более тяжелых и, соответственно более плотных ядер, имеет
значение уже сотые доли коэффициента: 82х 1,531 = 125,54 . Это число близко к значению
126. Без сотых долей было бы число 123. В этой связи можно отметить, что процентное
соотношение стабильных изотопов со значением N/Z = 1,53 больше, чем со значением
N/Z = 1,5 для большинства тяжелых ядер.
Автор считает уместным привести в суммированном виде доказательства правоты
его точки зрения на природу ядерных сил, что не было сделано в [12].
1. Автором показана физическая природа соотношения N · 2,531 = A ·1,531.
2. Теоретическое сечение термоядерной реакции d + t→ 4He + n + 17,6 МэВ совпадает
с экспериментальным значением.
3. Теоретические значения энергий β+ - и α-распадов ядер совпадают с экспериментальными величинами этих явлений.
4. Проявления потенциалов Uя1 и Uя2 и различное их сочетание прослеживается при
возбуждении ядер нейтронами.
5. Резонанс с энергией 198 кэВ, как фактор наличия у протонов на ядерных расстояниях заряда величиной 1,531е, проявляется у всех ядер.
6. Представление о наличии в составе нейтрона относительно независимой энергии,
равной 2,531 mе, позволяет согласовать массы многих мезонов, в том числе, К±- мезонов, барионов и резонансов.
7. Не менее убедительным фактом наличия электрона в n является эффект К-захвата,
когда орбитальный электрон, попадая в ядро, приводит к превращению р в n.
8. Рассчитанные энергии связи ядер дейтерия и трития совпадает с экспериментальными значениями. До сих пор таких расчетов никто не проводил. В тексте приведены и
другие доказательства, автор выделил здесь главные. В [18] приведены вычисления,
аналогичные вычислениям в [12], но приведено уточнение в согласовании времени жизни нейтрона с радиусом нейтрона.
Прошло достаточно времен с момента опубликования книги [12], но, к сожалению,
следует отметить, что теория кварков живёт, не смотря на явные возможности построения
теории ядерных сих и спектра масс на более ясных и простых логических основаниях,
приведенных в [12]. Отметим особо факт соответствия логики автора экспериментальным
данным.
Литература
1. Окунь Л Б УФН 161 178 (1991).
2. Физические величины, Справочник (М.; Энергоатомиздат, 148, 1991).
3. Шпольский Э В Атомная физика, четвёртое издание, (М.; Наука, Т. II, 298, 1974).
4. Фейнман Р, Лейтон Р, Сендс М Фейнмановские лекции по физике,
(М.; Мир, Т. 5 257, 1977).
5. Исаев П С, Мамчур Е А УФН 170 1026 (2000).
6. Page L., et al.. Three Year Wilkinson Micro Wave Anisotropy Probe
(WMAP) Observations: Polarization Analysis//astro-ph/0603450.
20
7. Петров Ю В УФН 123 485 (1977).
8. Вайнберг С УФН 158 639 (1989).
9.Эйнштейн А Собрание научных трудов ( М.; Наука, Т.1, 689, 1965).
10. Пайс А Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна, (М:, Наука,448,
1989).
11. Гинзбург В Л О физике и астрофизике (М.; Наука, 253, 1992).
12. Шпаков П Д О физическом пространстве (Санкт-Петербург, Астерион, § 2.5,
2008).
13. Фриш С Э, Тиморева А В Курс общей физики( М. ; Физматгиз, Т. II, 264, (1962).
14.
Gibson Edward The quiet Sun, (Washigton, 1973). Перевод с англ.
Гибсон Э Спокойное солнце (М.: Мир, 1977).
15. УФН 182 286 (2012), ссылка на источник Phys. Rev. Lett. 108, 071802 (2012).
16. Мухин К Н Экспериментальная ядерная физика, книга1, часть 1, (М., Энергоатомиздат, 46 1993).
17. Шпаков П Д О физической природе колебаний поверхности Солнца, Интернет.
18. Шпаков П Д Природа ядерных сил противоречит теории нейтронных звёзд,
Интернет.
ЗНАЧЕНИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПОСТОЯННЫХ, ИСПОЛЬЗОВАННЫХ В ДАННОЙ РАБОТЕ
Скорость света в вакууме
с – 2,99792458 · 1010 см/с
Постоянная Планка
h – 6,626070040 · 10-27 эрг х с
Постоянная тонкой структуры α - 1 – 137,035999
Энергия Ридберга
R∞hc – 2,179872325 · 10-11 эрг
Частота Ридберга
R∞c – 3,289841960 · 1015 Гц
Квадрат элементарного заряда е2 – 2,307077352 · 10-19 эрг х см
Масса электрона
me – 9,10938356 · 10- 28 г
Классический радиус электрона re – 2,817940322 · 10-13 cм
Масса протона
mp – 1,672621898· 10-24 г
21
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа