СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации ТЕОРИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ СВЯЗЕЙ ФИЗИЧЕСКИХ ПОСТОЯННЫХ

ТЕОРИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ СВЯЗЕЙ ФИЗИЧЕСКИХ ПОСТОЯННЫХ

© Дмитрий Сахань

Контакт с автором: karina@st.lg.ukrtel.net

www.aimatrix.nm.ru

Окружающий нас физический мир многогранен в своих проявлениях. Бесконечные процессы, взаимодействия, взаимопревращения столь сложны, что порой в них непросто усмотреть единое начало, четко выраженную зависимость. Вернее, общие черты связанности физических процессов ощущаются, и все же неуловимая, главенствующая суть взаимоотношений остается где-то за гранью общей картины мира.

Спускаясь к математическим выражениям происходящих в физическом мире событий, ситуация, похоже, проясняется за счет того, что формулы отчетливо идентифицируют, что именно является причиной того или иного явления. В большинстве своем оперируют формулы физическими постоянными, которые в ряде случаев представляются всего лишь масштабными характеристиками физических процессов и в ряде случаев – фундаментальными параметрами окружающего нас мира. В число физических постоянных входят как независимые величины, так и их комбинации.

Число этих постоянных велико, к тому же чуть ли не все они получены комбинацией небольшого набора независимых величин. Систематизацией списка физических постоянных занимается рабочая группа Международного комитета по константам для науки и технологии (COD ATA). В этом списке рабочая группа Комитета рекомендует не только численные значения постоянных, но и их математические формулы. Любая физическая константа - будь то постоянная тонкой структуры, квант магнитного потока, магнетоны и так далее - имеет свое математическое выражение, причем такие официальные формулы выведены уже давно.

Выпадает из "формульного" ряда лишь мизерная часть независимых физических постоянных, чьи численные значения находят на основе экспериментальных измерений. Иными словами, значения таких констант становятся известны из прямых замеров, однако отсутствие формул не позволяет во всей полноте осмыслить как саму постоянную (например, исходя из каких факторов ее значение оказывается таким), так и связанные с ней физические процессы.

Попытки вывести формулы для независимых величин делались не раз. И предлагаемый ниже материал – это еще одна попытка. Материал специально излагается в удобной для чтения форме, с минимумом математических выражений, чтобы основные моменты были понятны даже школьнику.

Из независимых величин до настоящего времени не получили веского математического объяснения такие физические постоянные: элементарный электрический заряд e (заряд электрона, протона), электрическая постоянная eo, квант действия h (постоянная Планка), скорость света c, гравитационная постоянная f, масса электрона me (то же относится к массе протона, нейтрона и так далее). Попробуем объяснить хотя бы некоторые из них.

Определяем элементарный электрический заряд

Считаем, как будто мы взяли электрический заряд в 1 Кулон (назовем его единичный заряд) и расположили в пространстве. Вообразим, как от расположенного заряда начинает распространяться электростатическое поле. Чисто для примера будем подразумевать расширяющуюся сферу. Подождем, пока сфера достигнет тех размеров, когда ее радиус станет равным величине константы скорости света. Поскольку известно, что электромагнитное излучение распространяется в вакууме со скоростью света, видимо, должна существовать какая-то СТРОГАЯ связь между этой скоростью и элементарным электрическим зарядом. То есть просто моделируем волну излучения, подменяя ее расширяющейся сферой, и ждем момента, когда радиус сферы будет равен 299792458 метров.

Но мы ведь расположили в пространстве единичный электрический заряд, а чтобы узнать величину элементарного заряда, необходимо исходный единичный заряд разделить на площадь получившейся сферы 4¶c2. Тогда результирующее значение указывает, какая доля исходного заряда приходится на отдельно взятую ТОЧКУ НА ПОВЕРХНОСТИ сферы. Причем такая доля должна бы называться чистым элементарным электрическим зарядом eч, так как речь шла о заряде, рассматриваемом без влияния свойств носителей зарядов на сам заряд.

Определяем заряд электрона

Теперь самое время задаться вопросом: а существуют ли какие-нибудь "потери" в значении элементарного заряда, если его рассматривать с учетом свойств носителя такого заряда? В данном случае слово "потери" значит совсем не то, что часть заряда теряется, а что может быть эту часть мы не в состоянии наблюдать по определенным причинам. Итак, существуют ли "потери"?

Носителями зарядов, безусловно, являются электроны и протоны. Остановимся на электроне. Электрон имеет спиновое вращение, и оно сродни вращению волчка вокруг своей оси, хотя далеко не истина, что спиновое вращение в точности соответствует вращению волчка. То есть к вращению вокруг своей оси вполне может быть приплюсовано и смещение самой оси.

Что происходит при спиновом вращении? Пусть в качестве образа возьмем очищенный апельсин. Он разделен на дольки. Пусть часть долек условно будет символизировать массу электрона, другая часть долек – его элементарный заряд. Для наглядности дольки массы и заряда будем считать равномерно перемешанными между собой. Вращаем апельсин вокруг его оси. Перед нами пробегает то долька массы, то долька заряда. В итоге нам заметен не весь заряд сразу, а только его часть. И в реальности, наблюдая за электроном со стороны, мы фиксируем как будто "потерю" в значении заряда электрона, хотя значение этого заряда по всем расчетам должно быть равно чистому элементарному заряду. Просто при спиновом вращении мы наблюдаем только ту часть заряда, которая успевает провернуться перед нашим взором (попросту говоря, это часть заряда, пересекшая воображаемую линию взгляда).

Но как определить "пробежавшую" перед нами часть заряда? Обратимся к фактам. Электрон вращается? Значит, он имеет какую-то угловую скорость вращения w. Угловая скорость выражается как число радиан, на которое поворачивается тело за одну секунду. К сведению: 1 радиан – это угол примерно в 57 градусов, точнее, 180/¶ градусов. Полный оборот соответствует повороту на 2¶ радиан (это 360 градусов). Если угловую скорость вращения разделим на 2¶, то получим круговую частоту вращения (n = w / 2¶), буквально, сколько раз за период времени перед нами появилась поставленная метка на вращающемся теле. Как только метка появилась, значит, был сделан полный оборот.

Так вот полный оборот означает, что через воображаемую линию взгляда мы наблюдали ПОЛНЫЙ заряд. А если оборот был не полный, то есть круговая частота меньше единицы? В таком случае мы будем наблюдать не весь заряд, а только часть, определяемую значением круговой частоты. Фактически, заряд электрона – это произведение чистого элементарного заряда на круговую частоту вращения электрона.

Формула заряда электрона позволяет сделать нам необычный вывод: возможно, наличие у кварков трети заряда электрона обусловлено не дроблением элементарного заряда на еще меньшие части, а тем обстоятельством, что круговая частота спинового вращения кварка может быть на треть меньше круговой частоты электрона, поэтому "потеря" в заряде кварка окажется выше. Впрочем, такой вывод не претендует на достоверность.

К тому же до сих пор в науке не существует толкового объяснения, чем обусловлено спиновое вращение элементарных частиц. Не ясна причина: почему с момента рождения элементарная частица начинает вращаться ровно с определенной круговой частотой, и вообще что именно заставляет ее вращаться? Может быть, какие-то процессы между "дольками" массы и заряда, вытекающие в энергию вращения, может, еще что-то – все это догадки.

Определяем электрическую постоянную

Первым делом коснемся такой величины как магнитная постоянная mo. Рекомендованная COD ATA формула магнитной постоянной установлена выражением 4¶*10-7. Каков физический смысл такого выражения?

Возвратимся к образу очищенного апельсина. Рассматривая этот пример, мы не затрагивали тему магнитных свойств вращающегося электрического заряда. В самом деле, "электрические" дольки апельсина, ведомые спиновым вращением, должны своим круговым движением создавать вокруг апельсина электрический ток, а значит, и какое-то магнитное поле. При расчетах статических магнитных полей вводят ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ понятие магнитного заряда (это чистая условность!), по аналогии с электрическим зарядом, создающим электростатическое поле.

Чтобы понять суть математического выражения магнитной постоянной, возьмем некий точечный электрический заряд. Пусть вокруг заряда очертим сферу. Пусть сферу расчертим линиями меридианов и широт, как на глобусе. Получили множество точек пересечений меридианов и широт. Вот если мы от каждой точки пересечения проведем к центру сферы линии (радиусы), а саму сферу сотрем, то получим что-то похожее на свернувшегося ежика. Ежик будет символизировать точечный заряд, а его иголки – выходящие из заряда силовые линии.

Сколько силовых линий выходят из такого заряда? 4¶ силовых линий, так как площадь сферы равна 4¶*R2, а радиус R мы не учитываем или принимаем его равным единице. Отсюда получается 4¶ силовых линий. Теперь если магнитный заряд (помним, что это вспомогательное понятие) умножим на количество силовых линий, то получим магнитную постоянную 4¶*10-7.

Наряду с магнитной постоянной должна существовать электрическая постоянная eo. Только если магнитная постоянная происходит от спинового вращения электрона (вращающийся заряд создает круговой электрический ток), электрическая постоянная к этому вращению никакого отношения не имеет. Проще говоря, количество силовых линий умножаем на чистый элементарный заряд и делим на магнитную постоянную (а она, как помним, произведение количества силовых линий и МАГНИТНОГО заряда), в результате чего получаем электрическую постоянную.

Вообще ситуация с магнитными зарядами неоднозначна. Известен электрический заряд и его носитель. Известен условный магнитный заряд, но никто никогда не видел его носителей. Мы же в рамках затронутого образа (очищенный апельсин) всего лишь можем сделать предположение, чем на самом деле может быть предопределен магнитный заряд. Снова вращаем апельсин вокруг его оси, только теперь представим, будто внутри каждой апельсиновой дольки находится миниатюрная лампочка. Пусть лампочки "электрических" долек светят одним цветом (допустим, синим), лампочки "массовых" долек – другим. Считаем, что одни лампочки испускают свет электростатического поля э, другие – гравитационного поля г.

При вращении апельсина получится спиралевидная форма распределения световых потоков, причем величина закручивания спирали будет определяться угловой скоростью вращения апельсина.

Теперь представим, словно в отдалении стоит наблюдатель и смотрит на апельсин. Его накрывает рукав спирали. Виден свет "электрической" дольки, затем на короткий миг виден стык, потом свет "массовой" дольки. Это в допущении, что скорость обоих потоков одинакова. А если скорость у потоков чем-то отличается? Сначала виден свет "электрической" дольки, затем вместо резкого стыка видна смесь обоих потоков, и только потом виден свет "массовой" дольки. Возможно (но не факт), что такой размытый стык, где существует помесь гравитационного и электростатического полей и представляется нам магнитным зарядом. Тогда, конечно, магнитный заряд в отдельности не существует, ибо он в этом случае является результатом смешивания гравитационного и электростатического полей при спиновом вращении носителя электрического заряда.

Определяем постоянную Планка

Постоянная Планка h называется квантом действия, причем этот квант обозначает собой некоторую порцию энергии. Энергия является единой мерой различных форм движения. Само слово "энергия" произошло от греческого energeia и переводится как действие. Отсюда понятно, почему постоянная Планка названа квантом действия. Существенной разницы нет - называть ли постоянную Планка квантом действия или квантом энергии. По смыслу это одно и то же. В научной литературе принято употреблять выражение "квант действия". Однако эквивалентное ему выражение "квант энергии" четче выделяет смысл, что речь идет о передаче или переносе определенной порции энергии.

В первую очередь уясним, что излученный фотон несет с собой определенную часть энергии. Эта энергия зависит от частоты излучения (E = h * n), но все равно она кратна кванту действия. Попробуем представить, как фотон получает свою порцию энергии. Вот мы толкнули электрон, вот он полетел в вакууме. Разумеется, частота излучения напрямую зависит от скорости движения электрона. Считаем, будто своим толчком мы придали электрону как раз такую скорость, чтобы он испустил только один фотон ровно с энергией кванта действия (грубо говоря, частота излучения равна 1).

Однако электрон - заряженная частица, поэтому вместе с ним следует его электрическое поле. При движении электрических зарядов возникает и магнитное поле. В итоге электрон испускает фотон, и тот улетает от электрона со скоростью света. Фигурантами в этом процессе выступают: чистый элементарный электрический заряд, спиновое вращение электрона, магнитная постоянная и скорость света. Фактически, квант действия – это произведение чистого элементарного заряда, круговой частоты вращения электрона и магнитной постоянной, и все это делится на ту скорость, с которой улетает фотон.

Возникает вопрос: почему в формуле постоянной Планка находится круговая частота вращения электрона при испускании фотона вместо просто круговой частоты вращения электрона? Адекватно на него ответить сложно в виду того, что сам механизм спинового вращения неясен. Формула лишь свидетельствует, что момент испускания сопровождается падением круговой частоты вращения. То есть если поставить в формуле просто круговую частоту вращения электрона, то получается, она уменьшается в 1,0135457651... раз (исходя из (e * mo) / (c * h)).

Согласно постулатам Бора, атом излучает лишь тогда, когда электрон скачком переходит из одного состояния с большей энергией в другое, с меньшей энергией. Теоретически излучение ведет к потере энергии, и это может вылиться в уменьшение круговой частоты спинового вращения, правда, неизвестно по каким правилам. И все-таки это не ответ, поскольку непонятен один момент: восстанавливается ли потом частота или такой и остается? Если остается, тогда на самой нижнем уровне энергии (ближайшая к атому орбита) спиновое вращение может оказаться нулевым (или практически нулевым). В таком случае на нижнем уровне энергии электрон теряет способность к излучению, пока не поглотит квант энергии, в результате поднявшись на верхний уровень энергии.

Определяем скорость света

В общем-то, формулу скорости света нетрудно получить обратным преобразованием любой из приведенных формул. Характерно одно обстоятельство: квадратный корень из половины угловой скорости w спинового вращения электрона, деленной на сам заряд электрона e, равен длине окружности с радиусом, равным величине скорости света, то есть 2¶c.

Подводим итоги

На этом пока можно остановиться, чтобы подвести промежуточные итоги. Итак, несколько независимых физических постоянных облечены в математические выражения. Если рассматриваемая теория имеет хоть какую-то истинность, то часть независимых констант уменьшилась, но появились две другие независимые константы (круговая частота спинового вращения носителя заряда и круговая частота при испускании фотона). Возможно, они тоже имеют простое объяснение, только в настоящий момент гадать об этом бесполезно. Сначала придется выяснить механизм спинового вращения элементарных частиц, то есть побудительные причины вращения.

Мысли вслух

Вне излагаемого материала остались гравитационная постоянная и масса электрона. Попробуем напоследок дать волю мыслям и построить хоть какие-то наметки вокруг массы электрона, ведь иногда сумасшедшая идея позволяет наметить дальнейший путь.

Попытаемся вычислить чистую массу электрона аналогично понятию чистый элементарный электрический заряд. Заряд электрона такой, потому что сам электрон вращается с определенной круговой частотой. Помните пример с апельсином? Перед взором наблюдателя успевает провернуться только часть "электрических" долек апельсина, отчего фиксируется лишь часть общего заряда. Но перед взором того же наблюдателя успевает провернуться и часть "массовых" долек апельсина. Значит, наблюдатель фиксирует лишь часть общей массы, естественно, условно считая, будто гравитационное поле похоже на электростатическое. Тогда чистая масса электрона будет равна: масса электрона разделить на круговую частоту вращения электрона (mч = me / n). Масса электрона равна 9,1093897*10-31, а чистая масса получается 5,0341648*10-30.

Начинался материал с того, что мы расположили в пространстве единичный электрический заряд, а уж затем вычислили чистый элементарный заряд. Теперь мы как бы имеем чистую "элементарную" массу, и надо бы дойти до расположенной в пространстве единичной массы. Таким шагом стараемся выяснить, какова же площадь расширившейся сферы гравитационного поля для единичной массы. Чистый электрический заряд мы получали, разделив единицу на площадь сферы 4¶c2. Тогда нужно единицу разделить на чистую массу, чтобы получить площадь сферы 4¶x2, где x – это уже будет скорость не электромагнитного, а гравитационного излучения. Отсюда x получается равным 125727810723055 метров в секунду (125,7 миллиардов километров в секунду). Фантастическая скорость, но, как договорились, это мы дали волю мыслям. Нелепо, чтобы гравитация распространялась с такой гигантской скоростью. По крайней мере, тому нет никаких реальных подтверждений.

Если же массу электрона примем за чистую массу (массу покоя электрона определили из реакций столкновений элементарных частиц, когда ускоренно движущийся электрон налетал на другую частицу ВСЕЙ своей массой), тогда скорость гравитационного излучения вообще окажется равной 295563245774466 метров в секунду (295,5 миллиардов километров в секунду). Этак гравитация за короткий промежуток времени достигнет краев Вселенной. Дата публикации: 17 ноября 2003
Источник: SciTecLibrary.ru


Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.