Карпенко Владимир Никитович


Единая теория материи

Постановка задачи, основные идеи

Аннотация

 

В работе показана несостоятельность теории относительности А. Эйнштейна, а значит необходимость возобновления развития физики по классическому варианту.

Уже отказ от эйнштейновского понимания массы позволяет оценить массы фотонов электромагнитного излучения и трансформировать известную шкалу электромагнитных волн в спектр масс фотонов этого излучения. Это позволяет создать единый спектр масс известных физических объектов.

Анализ спектра масс фотонов позволил автору сделать открытие нулевого кванта - структурного элемента фотона.

Открытие нулевого кванта позволяет, по мнению автора, создать единую теорию материи. В этой связи высказывается идея создания теории мультипольного строения материи, как единой теории.


Как известно, построение единой теории материи на основе идей теории относительности и квантовой механики несмотря на огромные усилия ученых всей планеты, работающих в этой области, не увенчались успехом. Обе теории, развившись для объяснения частных проблем физики - опыта Майкельсона и "ультрафиолетовой катастрофы" (при всей их значимости для физики), должны были при дальнейшем их развитии соединиться в единой теории, поглотившей их, ибо касались одного и того же объекта познания - физической реальности, материального мира. Однако этого не произошло. Несмотря на огромное их развитие, они так и не "пересеклись", практически исчерпав себя.

Между тем классическая физика к моменту рождения этих теорий, казалось бы, была близка к построению единой теории материи. Мешала как раз нерешенность двух проблем: следующее из опыта Майкельсона "постоянство" скорости света, независимо от движения источника, и, так называемая "ультрафиолетовая катастрофа" (следующий из формулы Релея-Джинса вывод, что в спектре теплового излучения большая часть энергии приходится на коротковолновую часть спектра, что противоречит эксперименту)

Так как объясняющие их теории (теория относительности и квантовая механика) привели к разделу в то время единого физического взгляда на окружающую нас реальность (появились две физики: классическая и новая, так называемая, релятивистская), то уже это должно было насторожить ученых. Однако скорее всего успокаивала надежда на построение в будущем единой релятивистской физической теории, из которой следовали бы вышеупомянутые теории. Это и понятно, ибо в пору интенсивной pазpаботки этих теорий их сторонниками утверждалось, что эти теории более адекватно отражают физическую реальность, чем классическая физика. Но жизнь отвергла эти притязания. Такая теория не создана до сих пор. А раз так, то нужно, как считает автор, вернуться к осмыслению тех проблем, которые встали перед физиками на рубеже ХIX-XX веков.

Рассмотрим опыт Майкельсона. Как известно, он был поставлен в 1881г в рамках безраздельно господствовавшей тогда волновой теории света. Считалось, что свет - это волны в особой среде - эфире. И именно в рамках этой теории результат опыта Майкельсона приводит к парадоксальным выводам. Действительно, интеpфеpенционный опыт Майкельсона предполагал определение скорости pаспpостpанения света по направлению, совпадающему с направлением движения Земли, и по направлению, к нему перпендикулярному(pис.1).

Интеpферометp Майкельсона располагался так, чтобы одно плечо его совпадало с направлением движения Земли, другое было к нему перпендикулярным. Ожидалось, что пpи повороте пpибоpа на 90о интеpфеpенционная картина изменится (должно произойти смещение полос), так как источник света пpибоpа начнет посылать свет перпендикулярно движению Земли в эфире.

Как известно, никакого смещения полос обнаружено не было. Опыт был многократно повторен другими учеными с тем же результатом. Именно из этого факта впоследствии Эйнштейном был сделан вывод о независимости скорости света от движения источника. Но это справедливо только пpи истинности волновой теории света! А если это не так, то опыт Майкельсона будет отрицательным, что говорит о том, что волновая теория света неверна. Это тем более понятно, что в явлениях дифракции, интерференции мы наблюдаем фактически не световые волны, как таковые, а пеpиодическое пространственное pаспpеделение интенсивности света, которое математически описывается волновыми уравнениями и выражениями. Но это - из области аналогий, так широко использующихся физикой и тем не менее не дающих основания для отождествления физических основ pазноpодных явлений.



Таким образом, опыт Майкельсона отверг, по мнению автора, волновую теорию света, как волн в любой среде. Вместе с тем он никоим образом не отверг существование материальной физической среды (в том числе и эфира!), в которой pаспостpаняется свет.

Тем не менее Эйнштейн истолковал результат опыта Майкельсона по своему. На основании его результата он выдвинул абсурдный постулат о постоянстве скорости света в пустоте , не зависящей от движения источника, безосновательно отбросив ту физическую среду ( в то время это эфир), в которой pаспостpаняется свет. Он заменил эту среду фактически геометрией, да еще и неэвклидовой. Затем с необычайной легкостью, достойной самой смелой невероятной гипотезы, эти его идеи были экстраполированы на физические процессы во Вселенной, начиная от микромира и кончая космосом. Все это получило название специальной теории относительности , а затем (с включением не менее гипотетических идей) - общей теории относительности. Заметьте, именно теории, а не гипотезы! Теперь это можно назвать заблуждением века, ибо в то время были известны и альтернативная гипотеза Ритца, так называемая баллистическая гипотеза о природе света, где последний рассматривается как процесс излучения частиц ( корпускул ).

Так вот, в рамках баллистической гипотезы никакого изменения в распределении интенсивности света ( смещения полос ) в опыте Майкельсона произойти не должно, ибо здесь справедлив классический принцип относительности Галилея для материальных тел, в том числе частиц. Хотя скорость света будет различна в двух, описанных выше положениях интерферометра Майкельсона.

Однако самым негативным результатом теории относительности Эйнштейна, явившимся тормозом в дальнейшем развитии физики, явилось то, что постулат о постоянстве скорости света в пустоте, не зависящей от движения источника, привел к отказу от наличия массы у фотона, частицы света.

Так открытие, можно сказать, заново корпускулярной природы света Планком было сведено на нет Эйнштейном, ибо его теория лишила кванты света их массы. Той изначальной массы покоя, (по терминологии теории относительности), которая является "строительным материалом" частиц вещества, и вообще материи. Факты ведь говорят о том, что тело при излучении теряет массу, значит излучению (в том числе и свету) присуща масса!

Лишение фотона массы - это второе заблуждение века, хотя достаточно первого вышесказанного: второе следует из первого. Но дело в том, что здесь как раз и есть та точка отсчета, от которой надо строить единую теорию элементарных частиц и материи в целом. Нужно преодолеть это заблуждение, отбросив его и создав новую теорию на базе известных экспериментальных фактов, в том числе и новых, накопившихся с тех пор.

В статье [1] автором показано, что представление об отсутствии массы у кванта света, следующее из теории относительности, является ошибочным. А это обстоятельство, о чем уже говорилось выше, как раз и дает новые возможности для построения единой теории элементарных частиц, а значит и материи. Впервые появляется возможность получить весь спектр масс известных нам частиц и он же (спектр масс) должен послужить основой для систематики элементарных частиц.

Несколько общих соображений на этот счет. Можно с уверенностью сказать, что представление об отсутствии массы у квантов электромагнитного излучения стало одним из основных препятствий на пути даже простейшей систематики или классификации элементарных частиц. Судите сами: частица (например, квант излучения), не имеющая массы, участвует во взаимодействии с другими частицами, обладающими массой - уносит эту самую массу (пресловутую "массу покоя") в ходе излучения и вместе с тем ее не имеет! Примеры - ядерные реакции с актами электромагнитного излучения или поглощения (квантов). Парадокс, но здесь другое - абсурд, ибо, как отмечалось выше, теория относительности изначально построена на ложных посылках.

Справедливости ради, следует отметить, что Эйнштейну так и не удалось полностью избавиться от понятия массы в любой "точке" его теории. Касательно релятивистской квантовой механики она всплывала то в виде "массы покоя", то в виде инертности, но неизменно в классическом смысле. Утверждение об эквивалентности массы и энергии основано на известном соотношении Е=mc2, где с - скорость света в пустоте (!), постулируемая как константа. Если это так, то можно было бы чисто математически согласиться на эквивалентность. Но такому соглашению не место в физической теории, ибо энергия и масса

это две качественно различные характеристики материи: первая характеризует движение, вторая - инертность этой самой материи. К тому же свет распространяется не в пустоте, а в вакууме, причем в вакууме не в обыденном понимании, а в вакууме физическом, обладающим определенными далеко еще не изученными свойствами.

В различных же средах свет распространяется с самой различной скоростью, что было известно и самому Эйнштейну. То есть получается так, что пустоту в природе можно и не найти - везде вещество, поля, физический вакуум, еще не открытые формы материи. А раз так, то под вопросом остается и сама скорость света как мировая физическая константа, хотя бы в пустоте. Похоже, что принцип эквивалентности массы и энергии, по замыслу Эйнштейна, должен был служить тем мостиком между "безмассовыми" частицами (фотон, нейтрино и др.) и имеющими массу покоя частицами при попытке создания им единой теории поля, закончившейся безрезультатно.

Итак, кванты электромагнитного излучения имеют массу. И одним из экспериментальных подтверждений этого является знаменитый дефект масс в ядерных реакциях. Величину этой массы можно оценить следующим образом.

В квантовой механике такая динамическая характеристика частицы как скорость видимо в силу специфики теории (старое название ее - волновая механика), заменена частотой. Несмотря на то, что это ( как и связанная с ней длина волны ) всего лишь характеристика распределения квантов в пространстве. В терминах квантовой механики энергия кванта определяется по формуле:

E=hn (1)

где h - постоянная Планка,

n - частота

С другой стороны, согласно классической механике, кинетическая энергия движущегося объекта равна:

где m - масса объекта,

v- его скорость.

Для данного конкретного случая эта формула имеет вид:

(2)

где mкв - масса кванта,

с - его скорость.

Приравнивая (1) и (2), получим:

,

Откуда

( 3 )

Как уже отмечалось выше, скорость света нельзя считать мировой физической константой. Да и постоянная Планка "изобретена" Планком для сравнительно узкого диапазона электромагнитных колебаний. Поэтому считая c " 3*108 м/с, для нескольких характерных ( крайних и промежуточных ) частот графика E=f(n), исследованного Планком, получим для n1=2*1014 Гц; n2=6*1014 Гц; n3=8*1014 Гц соответственно:

кг

кг

кг

Таким образом, масса квантов света и теплового излучения очень мала по сравнению с известными элементарными частицами, имеющими массу покоя, а для радиоволн - еще меньше, хотя здесь постоянная Планка практически перестает "работать" и оценка очень грубая. Напомним, что массы электрона, мюона, протона и нейтрона соответственно равны:

me=9,109*10-31 кг

mm=1,884*10-28 кг

mp=1,673*10-27 кг

mn=1,675*10-27 кг

Продолжим анализ шкалы электромагнитных волн (рис.2) в направлении возрастания частот. Здесь тоже применение постоянной Планка и скорости света - с изложенными выше оговорками. Для ультрафиолетового (nуф=1016 Гц), рентгеновского (nr=1018 Гц), и гамма-излучения (ng1=1020 Гц; ng2=1022 Гц), оценка по формуле (3) дает:

кг

кг

кг

кг

Шкала электромагнитных волн (открыть рисунок в новом окне)

Таким образом, известная шкала электромагнитных волн позволяет нам уже сейчас с определенной степенью соответствия заполнить брешь в распределении масс элементарных частиц. Мы получаем наконец весь спектр масс известных элементарных частиц. Причем справа (см. рис.2) он незаметно (ибо трудно в рамках квантовой механики провести грань между g-квантом, как элементом излучения, и частицей с массой покоя) переходит в спектр масс элементарных частиц, атомов, молекул и т.д. Т.е. получается первое глобальное приближение систематики элементарных частиц. Что же касается левой стороны спектра масс, то здесь в соответствии со шкалой электромагнитных волн должен находится "нулевой" квант, субчастица массы, из определенного числа которых построены известные нам элементарные частицы.

Рассмотрим предполагаемые свойства нулевого кванта. Прежде всего заметим, что он не является пределом при проникновении вглубь микромира. Поэтому левый край спектра масс является открытым.

Итак:

1.    Масса.

Нулевой квант обладает массой ,которая определяет количество материи, содержащейся в данном материальном образовании, а также величину инертности этого количества материи в динамике.

2.    Объем.

Нулевой квант занимает определенный объем, т.е. часть пространства, размеры которого меняются в зависимости от внешних и внутренних условий и характера взаимодействий с другими объектами микромира.

3.    Поле.

Масса проявляет себя в физическом вакууме через поле, взаимодействуя с другими массами через него. Оно же однозначно определяет и относительную численную величину массы, определяемую нами в экспериментах. Поле одно и определяется внутренней структурой кванта. Известные нам поля (гравитационные, электрические и прочие) являются результатом образования квантов, а в дальнейшем и элементарных частиц (по существующей терминологии) более высоких порядков и суммирования их полей.

4.    Заряд.

Это качественая и количественная характеристика поля. Имеется два противоположных значения заряда - (+) и (-). Причем в этом плане справедлив закон Кулона. Здесь следует заметить,что нет смысла говорить о границах применимости закона Кулона, а особенно о проблемах бесконечностей, возникающих в теории электричества. Ведь нулевой квант конечен, а значит эти границы определяются структурой кванта.

5.    Взаимодействие нулевого кванта с другими обьектами микромира в физическом вакууме определяет весь набор его энергетических и пространственых характеристик, таких как скорость, ускорение, перемещение и др.

Развитие экспериментальной физики, осмысление результатов экспериментов в теоритической физике и теории познания позволеет сделать следующее заключение: электромагнитное излучение содержит в своей основе материальную субстанцию, состоящую из частиц, которым присущи масса, скорость, вращательный момент и т. д. Эти частицы (вышеуказанные нулевые кванты) обладают внутренней структурой. Каждая состоит из двух электрически заряженных субчастиц, обладающими массами 1/2 м0, но заряженных противоположно (+ и -), которые могут существовать также независимо как кванты соответствующих электрических полей зарядов. В процессе взаимодействия электрических полей в физическом вакууме и возникают кванты электромагнитного излучения (в том числе кванты света), нулевые кванты (см. Рис. 3). С точки зрения теории электричества это обычный диполь. Однако он примечателен тем, что при определенной ориентации двух таких диполей они притягиваются, образуя квадруполь (см. Рис. 4) и т. д. Так образуются все более сложные (Рис. 5) структуры квантов электромагнитного излучения. Такие структуры знакомы нам из атомно-молекулярной физики и физической химии, где рассматривается строение вещества. Автор (В. К.) считает этот принцип построения материи универсальным в природе. В следующей статье автором развиты принципы теории мультипольного строения материи. В основу положено квантование электрического заряда (этот квант ничтожно мал по сравнению с зарядом электрона или соответственно позитрона) и существование нулевого кванта электромагнитного излучения. Все это происходит в материальной среде-физическом вакууме, окружающем нас.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. В. Н. Карпенко. О зависимости ускоряющей силы, действую щей на материальную частицу в физическом поле, от скорости.

1979 г.

 

г. Днепропетровск 15.11.96 г.

АВТОР: Карпенко Владимир Никитович

Вернуться к списку статей