Физика и геометрия эмпирических видов дальнего взаимодействия материальных миров
Геометрическая сущность электрического заряда. Виды элементарных частиц и их характеристики. Электромагнитный парадокс. Симметрия физических эффектов в электромагнетизме. Центрально-симметричное и центрально-осевое взаимодействие элементарных частиц.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.02.2014 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ФИЗИКА И ГЕОМЕТРИЯ ЭМПИРИЧЕСКИХ ВИДОВ ДАЛЬНЕГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МАТЕРИАЛЬНЫХ МИРОВ
Вертинский П.А.
Усолье- Сибирское
I. СТЕРЕОХРОНОДИНАМИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ
В статьях автора [1, 2], посвященных наполнению СТЕРЕОХРОНОДИНАМИЧЕСКОЙ АКСИОМАТИКИ [3, 4] конкретным физическим содержанием, оказалось возможным по существу первой из ПЯТИ аксиом [3, 4] сформулировать ВЫВОДЫ:
I. Интерпретация на основе эмпирически установленных зависимостей основного положения СТЕРЕОХРОНОДИНАМИКИ, что все материальные объекты нашего мира в виде полей или вещественных тел представляют собой общую непрерывную среду - физический эфир, в котором и локализованы все материальные объекты (тела и поля), взаимодействуя между собой по установленным законам, однозначно приводит нас к выводу о ПЯТИКРАТНОЙ ИЕРАРХИИ СУБСТАНЦИИ МИРОВ ДЕФОРМАЦИЙ, то есть миров, содержащих ДЕФОНЫ:
(1),
II. Рассматривая размерность n ЧАСТИЦ в зависимости от конкретных физических свойств МИРА ДЕФОНОВ, КЛАСТЕРОВ, ЯДЕР, АТОМОВ И МОЛЕКУЛ, то есть как РАЗМЕРНОСТИ соответствующих МИРОВ СЦЕПЛЕНИЙ ДЕФОНОВ, можно представить себе МИРЫ ДЕФОНОВ в виде эмпирически устоявшихся представлений об 1) элементарных частицах, 2) кластерах, 3) атомных ядрах, 4) атомах химических элементов и 5) молекулах химических соединений.
III. Особенностью парных сцеплений ДЕФОНОВ МЕЖДУ СОБОЙ является стабильность СЦЕПЛЕНИЙ СФЕРОИДА С ТОРОИДОМ и ТОРОИДОВ МЕЖДУ СОБОЙ вследствие центрально-осевой симметрии взаимодействий ДЕФОНОВ, частным случаем которых является устойчивое положение одного из дефонов внутри другого в так называемой потенциальной яме.
Отмеченное выше соответствие МИРОВ СЦЕПЛЕНИЙ ДЕФОНОВ, эмпирически устоявшимся представлениям иерархии материальных миров в виде: 1) элементарных частиц, 2) кластеров, 3) атомных ядер, 4) атомов химических элементов, и 5) молекул химических соединений теперь позволяет нам подвергнуть внимательному рассмотрению ещё одну из ПЯТИ аксиом СТЕРЕОХРОНОДИНАМИКИ:
В мире деформаций взаимодействия ДЕФОНОВ между собой осуществляется посредством полей напряжений сопутствующих деформаций в окрестностях ДЕФОНОВ, сопоставление которых с эмпирически известными взаимодействиями позволяет классифицировать их по известным типам симметрии [3, 4].
II. ГЕОМЕТРИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
Наше намерение выяснить ЭМПИРИЧЕСКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МАТЕРИАЛЬНЫХ МИРОВ предполагает использование ЭМПИРИЧЕСКИ достоверных сведений о свойствах исследуемых МИРОВ, установленной нами иерархии: 1) элементарных частиц, 2) кластеров, 3) атомных ядер, 4) атомов химических элементов, и 5) молекул химических соединений теперь позволяет нам перейти к обсуждению первого вида в установленной нами иерархии: 1) элементарных частиц, в качестве основных видов которых приходиться принять нейтрино, нейтрон, электрон, позитрон и фотон, стабильное существование которых достоверно установлены эмпирически [5]. Так как по определению размерность - суть атрибут категории, её неотъемлимое свойство [3], то наравне с самой категорией размерность подвержена всем законам эволюции, в том числе и эволюции по S-образному закону. Исходя из всеобщего характера S - образного закона эволюции систем (ПЯТЬ этапов), необходимо распространять его и на сами категории, то есть признать справедливыми промежуточные этапы каждой из основных категорий, так как они сами являются очередным этапом ИЕРАРХИИ категорий. Так как в заключении своего фундаментального обзора автор [5] с необходимостью приходит к выводу, что: "…результаты целого ряда неускорительных экспериментов (в частности, осцилляции нейтрино) и астрофизических наблюдений, которые не могут быть объяснены в рамках Стандартной Модели (СМ), однозначно указывают на неполноту СМ…", то, сопоставляя этот перечень с таблицей 1 по [1, 2] ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ (ПРОСТЕЙШИЕ) ДЕФОНЫ, можно увидеть прообразы перечисленных частиц, кроме фотона, который в соответствии с нашим выводом о ПЯТИКРАТНОЙ ИЕРАРХИИ СУБСТАНЦИИ МИРОВ ДЕФОРМАЦИЙ [1]
(1)
и аксиоме, что распространение колебаний в окружающем МИРЕ ДЕФОРМАЦИЙ (ЭФИРЕ, содержащем ДЕФОНЫ) подчиняется законам ИЗЛУЧЕНИЯ, можно дополнить в таблице 1 квантом излучения размерностью no [1, 2].
Таблица 1
|
№№ пп |
n |
НАГЛЯДНОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ |
УПРОЩЕННОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ |
СИМВОЛ |
НАЗВАНИЕ |
|
|
1 |
|
ДЕФОН-СФЕРОИД |
||||
|
2 |
|
ДЕФОН-ТОРОИД |
||||
|
3 |
|
|
ВЛЕВО-СКРУЧЕННЫЙ ДЕФОН-ТОРОИД |
|||
|
4 |
|
|
ВПРАВО-СКРУЧЕННЫЙ ДЕФОН-ТОРОИД |
|||
|
5 |
no |
|
фотон |
Так как в упомянутом фундаментальном обзоре [5] на рис 2 (см. стр. 79) приводится таблица "Элементарных частиц, описываемых Стандартоной Моделью, которая в развернутом виде представлена в виде Таблицы 2.
Последовательно преследуя наше намерение выяснить ЭМПИРИЧЕСКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МАТЕРИАЛЬНЫХ МИРОВ, необходимо использовать из данной Таблицы 2 лишь ЭМПИРИЧЕСКИ достоверные сведения о свойствах перечисленных элементарных частиц. Поэтому мы примем к сведению информацию в многочисленных источниках [6] и др. о так называемых резонансных частицах: "…В начале шестидесятых годов был открыт еще один класс элементарных частиц, которые получили название резонансов или резонансных частиц. Время жизни их порядка 10-22 сек…". Не обсуждая пока сущность физического феномена резонанса во взаимодействии материальных миров, приходится признать, что изо всех упомянутых в Таблице 2 "ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ" для нашей Таблицы 1-А возможно использовать сведения лишь ПЯТИ: нейтрино, нейтрона, электрона, позитрона и фотона.
электромагнитный элементарный частица взаимодействие
Таблица 2
Как известно, все известные и гипотетические свойства элементарных частиц систематизированы и опубликованы в многочисленной научной литературе, например, в обзоре Particle Data Group [7] и др., откуда можно дополнить нашу Таблицу 1 существенными для нашего рассмотрения сведениями:
1. Фотон не имеет массы покоя и электрического заряда, стабилен, является истинно нейтральной частицей, участвует в электромагнитном и гравитационном взаимодействиях, имеет нулевую массу покоя, не имеет электрического заряда и не распадается спонтанно в вакууме. Фотоны излучаются во многих природных процессах, например, при движении электрического заряда с ускорением, когда атом или ядро переходят из возбужденного состояния в состояние с меньшей энергией, или при аннигиляции пары электрон--позитрон. При обратных процессах (возбуждение атома, рождение электрон-позитронных пар) происходит поглощение фотонов.
2. Нейтримно -- нейтральная фундаментальная частица, участвующая только в слабом и гравитационном взаимодействиях. Нейтрино малой энергии чрезвычайно слабо взаимодействуют с веществом. Также известно, что каждую секунду через площадку на Земле в 1 смІ проходит около 6·1010 нейтрино, испущенных Солнцем. Однако никакого воздействия, например, на тело человека они не оказывают.
3. Нейтрон - электрически нейтральная элементарная частица, входящая наряду с протонами в состав практически всех атомных ядер. Общее название нейтронов и протонов в атомном ядре-нуклоны. Масса покоя нейтрона немного больше, чем масса р, и равна 1,6749543(86) 10-24 г, то есть 1,008665012(37) атомных единиц массы. Электрический заряд нейтрона Q принимают равным 0. Нейтроны устойчивы только в составе стабильных атомных ядер. Свободные нейтроны нестабильны.
4. Заряд электрона неделим и равен ?1,602176565(35)·10?19 Кл. Фундаментальным свойством электрического заряда является его релятивистская инвариантность. Это свойство означает в широком смысле, что в любой инерциальной системе отсчета полный электрический заряд сохраняется. Или в более узком смысле, что находящиеся в различных инерциальных системах наблюдатели, измеряя электрический заряд, получают одно и то же его значение. Таким образом, электрический заряд тела не зависит от того, движется тело или покоится.
5. Позитромн -- античастица электрона, имеет электрический заряд +1 и массу, равную массе электрона. При аннигиляции позитрона с электроном их масса превращается в энергию в форме двух гамма-квантов. Позитроны возникают в одном из видов радиоактивного распада (позитронная эмиссия), а также при взаимодействии фотонов с энергией больше 1,022 МэВ с веществом. Последний процесс называется "рождением пар", ибо при его осуществлении фотон, взаимодействуя с электромагнитным полем ядра, образует одновременно электрон и позитрон.
Из Таблицы 2 мы в дальнейшем изложении будем использовать эмпирически устоявшиеся символы обозначения частиц, примем пока без обсуждения их характеристики: массу в (в ме) и электрический заряд (в ее), стабильность обозначим символом ?, все сведения сведя в Таблицу 1-А:
Таблица 1-А
|
№№ п\п |
Размерность Дефона |
Название Дефона и его условное изображение |
Масса (в ме) /Заряд (в ее) |
Символ |
Время жизни (Сек) |
Имя Частицы |
|
|
0 |
nг |
Импульс излучения ? |
0/0 |
г |
? |
Фотон |
|
|
1 |
nн |
Сфероид ? |
0/0 |
н |
? |
Нейтрино |
|
|
2 |
nn |
Тороид ? |
1838,6/0 |
n |
? |
Нейтрон |
|
|
3 |
ne- |
Левый тороид |
1/-1 |
e- |
? |
Электрон |
|
|
4 |
nе+ |
Правый тороид |
1/+1 |
е+ |
? |
Позитрон |
Здесь снова уместно процитировать принцип Нильса Бора [3], который в 1935 году в работах по квантовой физике пришел к гносеологическому выводу, что: "…явления в микромире представляются понятными на механическом уровне…".
В частности, его "планетарная" модель, построенная на механическом равновесии сил электрических между электронами на орбитах и протонами в ядре атома и центробежными силам инерции движения электронов по орбитам, дополненная квантовым принципом, оказалась не только понятной даже для неспециалистов, но и наиболее продуктивной в атомной физике. Действительно, нам легко представить и даже осуществить механический эксперимент, когда две пружины, скрученные в противоположные стороны при жестком (сваркой, например) механическом соединении взаимно раскрутятся, высвободив при этом свою упругую энергию на механическую работу!
Также просто и наглядно в свете нашего геометрического представления электрона объясняется фундаментальное свойство электрического заряда - его релятивистская инвариантность. Действительно, нет никаких причин для изменения числа витков деформации кручения замкнутого на себя ДЕФОНА-ТОРОИДА при преобразовании координат, то есть находящиеся в различных инерциальных системах наблюдатели, измеряя электрический заряд, получают одно и то же его значение.
Так же из сравнения Таблицы 1-А и Таблицы 1, с учётом замечаний по пп 1 и 2 выше (см. стр. 4), ФОТОН и НЕЙТРИНО приходится признать импульсами излучений при изменениях электромагнитного или гравитационного взаимодействий между частицами, которое неизбежно происходят при изменениях величин массы или заряда и расстояния между ними. Действительно, все природные процессы, в которых протекает движение электрического заряда с ускорением, когда атом или ядро переходят из возбужденного состояния в состояние с меньшей энергией, или при аннигиляции пары электрон--позитрон мы наблюдаем изменения массы и электрических зарядов, что неизбежно приводит к изменению энергии взаимодействия, которая выражается соответствующей энергией фотонов! Аналогично, при изменениях гравитационного взаимодействия между частицами, которое неизбежно сопровождается изменениями масс и расстояний между частицами, что неизбежно приводит к изменению энергии взаимодействия, которая выражается соответствующей энергией нейтрино! Не случайным в этом свете является роль Солнца и других звезд, являющихся непрерывными генераторами нейтринных потоков!
Наконец, из сравнения Таблицы 1-А и Таблицы 1, с учётом замечаний по п. 3 выше (см. стр. 4), приходится признать в НЕЙТРОНЕ наш ДЕФОН - ТОРОИД, который электрически нейтрален, то есть не имеет деформации кручения, а известный его распад в свободном состоянии на протон, электрон и нейтрино мы отнесём к одному из видов радиоактивности, связанной с движением частиц в эфире. Действительно, согласно аксиоме III СХД [3], что: "… В пространстве скоростей нашего мира непрерывно образуются, взаимодействуют между собой по установленным законам и постепенно по мере расширения мира распадаются локальные деформации - ДЕФОНЫ. При этом, вещественные тела, являясь комплексами таких ДЕФОНОВ - локальных деформаций представляют собой локальные уплотнения среды, то есть при взаимодействии между собой образуют волновые процессы в непрерывной среде физического эфира…". Другими словами, движение частиц в расширяющемся эфире представляет собой волновой процесс, связанный с изменениями масс и расстояний, что в соответствии с нашими выводами выше вызывает новые деформации, то есть приводит к образованию новых частиц в полном соответствии с законами сохранения.
3. ГЕОМЕТРИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДЕФОНОВ
Наше намерение выяснить ЭМПИРИЧЕСКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
МАТЕРИАЛЬНЫХ МИРОВ путём использования ЭМПИРИЧЕСКИ достоверных сведений о свойствах исследуемых МИРОВ, привело к установлению нами Таблицы 1-А и Таблицы 1, сравнение которых с учётом замечаний выше (см. стр. 4) позволило выявить геометрическую сущность электрического заряда, заключающаяся в направлении деформации кручения дефонов-тородов, признать ФОТОН и НЕЙТРИНО импульсами излучений при изменениях электромагнитного или гравитационного взаимодействий между частицами, которое неизбежно происходят при изменениях величин массы или заряда и расстояния между ними. Наконец, также из сравнения Таблицы 1-А и Таблицы 1, с учётом замечаний по п. 3 выше (см. стр. 4), мы признали в НЕЙТРОНЕ наш ДЕФОН - ТОРОИД. Теперь для внимательного рассмотрения одну из ПЯТИ аксиом СТЕРЕОХРОНОДИНАМИКИ: "…В мире деформаций взаимодействия ДЕФОНОВ между собой осуществляется посредством полей напряжений сопутствующих деформаций в окрестностях ДЕФОНОВ, сопоставление которых с эмпирически известными взаимодействиями позволяет классифицировать их по известным типам симметрии…" [3, 4] подвергнем с учётом выводов на основе Таблицы 1-А и Таблицы 1 внимательному рассмотрению установленную нами [3, 4] классификацию эмпирически известных взаимодействий их по известным типам симметрии:
III-1.ЦЕНТРАЛЬНО-СИММЕТРИЧНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ - ГРАВИТАЦИОННОЕ ТЯГОТЕНИЕ НА БОЛЬШИХ РАССТОЯНИЯХ.
Так как в Таблице 1-А только нейтрон, электрон и позитрон обладают массой покоя, то говорить о гравитации будем отннаосительно упомянутых элементарных частиц, которые являются ДЕФОНАМИ-ТОРОИДАМИ, воспроизведенных на рис. 1 и рис. 2:
Рис. 1
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 2
Относительно ДЕФОНОВ - ТОРОИДОВ мы ранее установили [1, 2], что: "…Из одного того факта, что в отличие от односвязного сфероида тороид является двухсвязным, сразу следует вывод об отсутствии центральной симметрии векторного поля нормальных компонент напряжения, присущих сфероиду, приобретая в полярной плоскости, ортогональной экваториальной плоскости тороида, осевую симметрию, позволяя представить изменение векторного поля нормальных компонент напряжения. Из отмеченных обстоятельств снова следует вывод о необходимости сближения двух соседних таких ДЕФОНОВ-ТОРОИДОВ сжатия, что равнозначно притяжению, подобно притяжению ДЕФОНОВ-СФЕРОИДОВ, но величина такого тяготения ДЕФОНОВ-ТОРОИДОВ находится в зависимости не только от расстояния между ними, но и от относительной друг друга пространственной ориентации: в экваториальных плоскостях их взаимодействие подчиняется центральной симметрии, подобно взаимодействия ДЕФОНОВ - СФЕРОИДОВ, а в полярной плоскости взаимодействие ДЕФОНОВ-ТОРОИДОВ сжатия подчиняется осевой симметрии. При этом здесь важно отметить действие отмеченной особенности взаимодействия ДЕФОНОВ-ТОРОИДОВ в отличие взаимодействия ДЕФОНОВ - СФЕРОИДОВ лишь на расстояниях между ДЕФОНАМИ-ТОРОИДАМИ, сравнимыми с их собственными размерами…". Данное замечание позволяет нам на расстояниях между ДЕФОНАМИ-ТОРОИДАМИ применить вывод, что плотность субстанции в таком ДЕФОНЕ сжатия больше плотности субстанции в его окрестности, что можно графически представить некоторой зависимостью
(2),
где от от точки О, как это показано на рис. 3.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 3
Как отметил П. Эренфест в своём знаменитом докладе [8], что: "…Для притяжения, под влиянием которого планета движется по орбите в пространстве , мы полагаем: , при этому соответствует потенциальная энергия:
(3).
Как известно из учебников механики, первая производная этого выражения по расстоянию приводит к выражению силы
(4)
притяжения между частицами А и В, как это показано на рис. 4, известной как закон всемирного тяготения Ньютона, который гласит, что сила гравитационного притяжения между частицам пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Здесь г - гравитационная постоянная, равная примерно 6,6725Ч10?11 мі/(кг*сІ). Графическое представление данной зависимости (3) из учебников механики как на рис.5 наглядно подтверждает нам справедливость этого взаимодействия между частицами на больших расстояниях.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 4
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 5
Таким образом, центрально-симметричное взаимодействие на больших расстояниях - гравитационное тяготение элементарных частиц, обладающих массой покоя, осуществляется посредством сопутствующей деформации, то есть с помощью поля гравитации в окрестности соответсвующих ДЕФОНОВ!
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 6
Рис. 7
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 8
Данное обстоятельство приводит к необходимости деформации растяжения в ближайшей СКРУЧЕННОМУ ДЕФОНУ-ТОРОИДУ, как рис. 6. Кроме того, поверхности скрученного ДЕФОНА-ТОРОИДА непременно приведут вследствие статической реакции к свертыванию этого СКРУЧЕННОГО ДЕФОНА-ТОРОИДА, представляя реальный вид как на рис. 7 (в плане) и рис. 8 (сбоку).
Другими словами, СКРУЧЕННЫЙ ДЕФОН-ТОРОИД образует своеобразную асимметричную СКОБУ, в окрестностях которой сопутствующие деформации образуют также асимметричную область, в пределах которой значения и направления нормальных и тангенциальных компонент напряжения отображают эту асимметричность окрестностей с различных сторон относительно СКОБЫ СКРУЧЕННОГО ДЕФОНА-ТОРОИДА. Из отмеченных обстоятельств снова следует вывод об асимметричности взаимодействия между собой СКОБ СКРУЧЕННОГО ДЕФОНА-ТОРОИДА и с другими ДЕФОНАМАМИ в зависимости не только от расстояний, но и от относительной друг друга пространственной ориентации. Кроме того, учитывая выше отмеченное обстоятельство, что понятие НАПРАВЛЕНИЯ в ГЕОМЕТРИИ определяется величиной и знаком УГЛА, приходится признать определяющее влияние на величину и направление взаимодействия также и НАПРАВЛЕНИЯ КРУЧЕНИЯ СКРУЧЕННЫХ ДЕФОНОВ-ТОРОИДОВ, которых может быть два: ПРАВОЕ или ЛЕВОЕ. Выше мы выявили геометрическую сущность электрического заряда, заключающуюся в направлении деформации кручения ДЕФОНОВ-ТОРОИДОВ: ВЛЕВО-СКРУЧЕННОГО ДЕФОНА-ТОРОИДА и ВПРАВО-СКРУЧЕННОГО ДЕФОНА-ТОРОИДА, обозначив их соответствующими знаками (см. Таблицу 1-А).
Установленная таким образом геометрическая природа электрического заряда, объясняющая нам фундаментальные свойства электрического заряда - его релятивистская инвариантность и аннигиляцию позитрона с электроном, позволяет нам теперь привлечь из МАГНИТОДИНАМИКИ [9] эмпирические сведения о взаимодействии электрических зарядов. Как известно, после интенсивных экспериментальных исследований в начале XIX века результаты опытов Ш. Куломна, Х. Эрстеда, А. Ампера, М. Фарадея и других исследователей были использованы Дж. Максвеллом в качестве аксиоматической основы электродинамики в виде известных уравнений Максвелла:
(5),
(6),
(7)
(8).
Так как в период создания классической электродинамики природа магнетизма была неизвестна, до создания теории атомно-молекулярной структуры вещества, на основе которой и была в начале XX века разработана теория ферромагнетизма, феномен магнетизма воспринимался самостоятельно, то направление магнитной стрелки около провода с током было воспринято Х. Эрстедом непосредственно как ориентация магнитных сил. Именно вследствие этой неадекватности одной из аксиом в основаниях классической электродинамики сразу же возник так называемый "электромагнитный парадокс", заключающийся в несоответствии направления электромагнитного взаимодействия электрических токов третьему закону динамики И. Ньютона. Многочисленные попытки объяснить или снять этот "парадокс" за всю историю электродинамики лишь запутывали сущность вопроса и приводили к новым противоречиям в ней. Вместе с тем, так как два элемента тока взаимодействуют между собой по прямой линии подобно электрическим зарядам, то их взаимодействие можно характеризовать величиной магнитного натяжения:
(9).
Другими словами, естественно положить в основу определения силовой характеристики магнитного поля величину и направление магнитной силы между токами согласно закону Ампера:
(10),
(11).
По существу такого предложения в основаниях электродинамики автору пришлось неоднократно докладывать на конференциях "Сибресурс - 2001 - 2008", позже эти доклады собран в тематическом сборнике [9], поэтому здесь я лишь кратко отмечу некоторые выводы этих исследований.
Раскроем определение (5):
(12)
и для упрощения вычислений направим ток I по прямому проводу вдоль оси Z, тогда
(13).
Ясно, что имея два провода с токами противоположного направления, получим геометрическую картину для них магнитного поля натяжением как на рис. 9. Здесь отчетливо видно, что роль магнитного "монополя" в действительности выполняет электрический ток, создающий данное магнитное поле. Разумеется, введение новой векторной функции магнитного поля на основании реального направления магнитных сил вместе с адекватным отображением геометрии поля приводит к соответствующим изменениям вида уравнений Максвелла.
Рис. 9 Рис. 10
Определяя величину потока магнитного натяжения вокруг провода с током через замкнутую поверхность вокруг этого провода, представим элементарный
(14),
где dS - элемент поверхности около провода с током как на рис.11: Так как dS = dL dl и dl = r d, то вычисления дают:
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 11
(15)
Таким образом, поле магнитного натяжения вокруг провода с током есть поле потенциальное, его силовая характеристика направлена по силам взаимодействия токов, создающих данное поле . При полной осевой симметрии магнитного натяжениявокруг тока по прямому проводу вдоль оси Z очевидно:
(16),
откуда
(17).
По аналогии с определением:
(18)
найдем и
(19),
где:
NТ=.
Рассмотрим случай стационарного тока I=Const:
(20)
Так как
,
то
(21)
Таким образом, центрально-осевое взаимодействие на больших расстояниях - электромагнитное взаимодействие элементарных частиц, обладающих электрическими зарядами, осуществляется посредством сопутствующей деформации, то есть с помощью электромагнитного поля в окрестности соответсвующих СКРУЧЕННЫХ ДЕФОНОВ-ТОРОИДОВ, проявляясь в виде: 1) Асимметричного взаимодействия в статике - КУЛОНОВСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ - отталкивания одноименных зарядов и притяжения разноименных зарядов и 2) Асимметричного взаимодействия в движении - МАГНИТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТОКОВ (МАГНИТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ) - отталкивания встречных токов и притяжения параллельных токов.
Сводя полученные результаты по (17) и (21) с известными уравнениями Максвелла для стационарного тока, получим систему:
(22),
(21),
(23)
(17).
В случае статики, когда заряды неподвижны, уравнение (21) вырождается в уравнение (22), а уравнение (17) вырождается в уравнение (23), сводя таким образом систему уравнений к двум известным уравнениям электростатического поля как частного случая поля электромагнитного, что полностью соответствует действительности. Таким образом, после замены в фундаментальной системе уравнений классической электродинамики неадэкватного положения, что (17), которое означает отсутствие источников магнитного поля, на соответствующий действительности принцип, что (21) оказалось возможным не только снять "электромагнитный парадокс", но и решить многие теоретические проблемы электродинамики и практические задачи электротехники [9]. Действительно, вывод магнитодинамики об электромагнитной индукции при изменении магнитного натяжения вблизи проводника с изменением тока во времени очевиден:так как
(11),
(26).
К сказанному по выражениям для ЭДС электромагнитной индукции можно добавить, что величина ЭДС состоит из двух частей:
(27),
где:
(28)
(29).
Ясно, что Е1 возникает вследствие изменения тока I со временем, а E2 возникает в результате взаимодействия вторичного тока I2 с первичным I1 при изменении расстояния между ними. Данное обстоятельство, выраженное в зависимости (28) необходимо отметить здесь особенно, так как зависимость ЭДС от () означает принципиальную возможность создания сверхвысоких напряжений в непосредственной близости от первичных проводников с переменными токами. Так, например, электролиты , проводимость которых на 5- 6 порядков меньше проводимости металлических проводников, традиционной электротехникой не рассматриваются в качестве возможных электрических цепей. Вместе с тем, из выражения (29) непосредственно следует, что при погружении первичной обмотки в электролит возможно образовать в нем значительные токи и, следовательно, вызвать заметные электромагнитные (см. патенты РФ № 2041779, № 2026768 и др.) электромеханические (см. патенты РФ № 1424998, № 1574906 и др.) или электрохимические (см. патенты РФ №2147555, № 2197550 и др.) и другие эффекты. На научно-практических конференциях "Сибресурс" [9] и др. мне уже пришлось докладывать о технических решениях на основе МАГНИТОДИНАМИКИ, поэтому с целью экономии места я по техническим решениям на основе магнитодинамики отошлю читателя к указанным выше патентам [9], а здесь лишь кратко напомню о главной сути магнитодинамического взгляда на некоторые фундаментальные теоретические проблемы электромагнетизма.
4. "ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПАРАДОКС"
Так как величина магнитного натяжения
(9)
введена в качестве вектор - функции на основании закона Ампера о взаимодействии электрических токов, то из её определения:
(11)
сразу следует непосредственный вывод о взаимодействии токов с полем магнитного натяжения :
(30).
Применяя этот вывод к взаимодействию между собой сторон изогнутого провода с токами, как на рис. 12, можно выразить силы взаимодействия сторон изогнутого провода между собой:
(6)
(7)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 12
Так как из рис.12 самоочевидны тождества: I1I2 и T1 T2,то ясно, что , то есть силы сторон изогнутого провода стремятся просто распрямить его.
5. СИММЕТРИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ В ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМЕ
В физике давно известны эффект намагничивания наэлектризованного стержня при его вращении вокруг продольной оси [10] и электризация вращающегося вокруг своей продольной оси магнитного стержня [11], но из-за отсутствия в природе "монополей" магнетизма не удавалось построить логичное с позиций классической электродинамики объяснение механизма электризации вращающегося магнита, что не позволяло рассматривать эти эффекты симметричными, как это делается в других областях физики (электрострикция, пьезоэффект и т.п.) . Так как в действительности в силу (11) "монополями" магнетизма являются электрические токи, то с позиций магнитодинамики становится понятным механизм электризации вращающегося магнита и, таким образом, восстанавливается симметрия физических эффектов в электромагнетизме, как это показано в работе [12], Эксперименты, описанные Эйнштейном [13], окончательно подтвердили гипотезу А. Ампера об элементарных токах электричества, создающих магнетизм ферромагнетиков. Дальнейшие исследования [14] выявили две группы электронов (s- и d-электроны) в кристаллической решетке металлов. Первые из них происходят из недостроенных оболочек атомов металла, поэтому легко освобождаются и образуют тот "электронный газ" в кристаллической решетке металла, которому он и обязан своей электропроводимостью. Вторые же привязаны к своим атомам, их "коллективизированное" поведение то и определяет магнитные свойства металла в заданных условиях.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 13
Представим себе, исходя из этих представлений, схематично распределение s - и d - электронов на поперечном срезе намагниченного стержня железа как на рис. 13, где обозначены: Ve - орбитальные скорости d - электронов; Ia - направления элементарных токов в атомах железа; Icm - направление электрического тока, образованного смещением s - электронов при вращении стержня; f - направление электромагнитных сил, действующих на ток смещения s - электронов полями натяжения элементарных токов атомов; - направление магнитной индукции вращающегося стержня, параллельное оси вращения стержня со скоростью . Так как геометрические размеры траекторий s - электронов при вращении кристаллической решетки железного стержня намного превосходят размеры орбитальных контуров элементарных токов в атомах железа - "монополей" магнетизма вращающегося магнита, то можно с большой точностью рассматривать их взаимодействие как частный случай взаимодействия замкнутых контуров электротоков - "монополей" магнетизма с током по прямому проводу [9]. Механизм электризации вращающегося магнита понятен из рис.3, на котором - сила, действующая на s - электроны в поле магнитного натяжения элементарных токов при смещении s - электронов вместе с кристаллической решеткой при вращении, направлена радиально. В соответствии с предложениями магнитодинамики [9] по определению направлений магнитного натяжения вокруг электрических токов притяжение "монополей" магнетизма наблюдается при встречном направлении вектор - функций взаимодействующих токов, а согласное направление векторов взаимодействующих токов - "монополей" магнетизма приводит к их отталкиванию. Обобщая всевозможные варианты с изменением направлений вращения магнита и магнитного потока в нём, можно отметить лишь два итоговых эффекта: при совпадении направлений этих векторов ( и ) поверхность вращающегося магнита электризуется отрицательно, а при встречном направлении этих векторов на поверхности образуется положительный электрический заряд. Действительно, так как сила смещения траекторий s - электронов может быть найдена по выражению (5), то:
(30),
которая при скоплении электрических зарядов вблизи оси вращения и на поверхности вращающегося стержня магнита будет компенсирована в стационарном процессе электрическим полем этих зарядов:
(31),
что и наблюдается в опытах с вращающимися магнитами. На основания определения магнитодинамики по (9):
с привлечением параметров микроструктуры ферромагнетиков по [9] можно показать, что для постоянных магнитов справедливо соотношение:
(32),
где - определяется конкретными условиями эксперимента. Тогда:
(33).
Сам М. Фарадей в своих опытах [11] определял электризацию вращающегося магнита с помощью простого электроскопа, в котором индикатор - полоска бумаги непосредственно электрически соединена с электризуемой поверхностью через скользящий контакт, как это наглядно у него показано на его собственноручных рисунках, то есть в опытах М. Фарадея индикатор имеет электрический заряд, одноименный с зарядом электризуемой поверхности вращающегося магнита.
...Подобные документы
Фундаментальные физические взаимодействия. Гравитация. Электромагнетизм. Слабое взаимодействие. Проблема единства физики. Классификация элементарных частиц. Характеристики субатомных частиц. Лептоны. Адроны. Частицы - переносчики взаимодействий.
дипломная работа [29,1 K], добавлен 05.02.2003Свойства всех элементарных частиц. Связь протонов и нейтронов в атомных ядрах. Классификация элементарных частиц. Величина разности масс нейтрона и протона. Гравитационные взаимодействия нейтронов. Экспериментальное значение времени жизни мюона.
реферат [24,3 K], добавлен 20.12.2011Характеристика методов наблюдения элементарных частиц. Понятие элементарных частиц, виды их взаимодействий. Состав атомных ядер и взаимодействие в них нуклонов. Определение, история открытия и виды радиоактивности. Простейшие и цепные ядерные реакции.
реферат [32,0 K], добавлен 12.12.2009Основные понятия, механизмы элементарных частиц, виды их физических взаимодействий (гравитационных, слабых, электромагнитных, ядерных). Частицы и античастицы. Классификация элементарных частиц: фотоны, лептоны, адроны (мезоны и барионы). Теория кварков.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 21.03.2014Основные характеристики и классификация элементарных частиц. Виды взаимодействий между ними: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Состав атомных ядер и свойства. Кварки и лептоны. Способы, регистрация и исследования элементарных частиц.
курсовая работа [65,7 K], добавлен 08.12.2010Сущность элементарных частиц (лептонов и адронов), особенности их классификации. Общая характеристика гипотезы о существовании кварков: супермультиплеты, кварковая гипотеза. Специфика квантовой хромодинамики: понятие глюонов и асимптотической свободы.
курсовая работа [55,2 K], добавлен 20.12.2010Структуры и свойства материй первого типа. Структуры и свойства материй второго типа (элементарные частицы). Механизмы распада, взаимодействия и рождения элементарных частиц. Аннигиляция и выполнение зарядового запрета.
реферат [38,4 K], добавлен 20.10.2006Один из важнейших приборов для автоматического счёта элементарных частиц - счётчик Гейгера, основанный на принципе ударной ионизации. Конденсация перенасыщенного пара с образованием капелек воды в камере Вильсона. Метод толстослойных фотоэмульсий.
доклад [697,7 K], добавлен 28.05.2009Энергетическое разрешение полупроводникового детектора. Механизмы взаимодействия альфа-частиц с веществом. Моделирование прохождения элементарных частиц через вещество с использованием методов Монте–Карло. Потери энергии на фотоядерные взаимодействия.
курсовая работа [502,5 K], добавлен 07.12.2015Основные виды взаимодействия в классической физике. Характеристика элементарных частиц, специфика их перемещения в пространстве и главные свойства. Анализ гравитационного притяжения электрона и протона. Осмысление равнозначности законов Ньютона и Кулона.
статья [40,9 K], добавлен 06.10.2017Описание опытов Стюарта, Толмена и Рикке по изучению носителей заряда в металлах. Определение направления, сопротивления и силы электрического тока в металлах. Возможности применения сверхпроводимости в проводнике в ускорителях элементарных частиц.
презентация [1,2 M], добавлен 20.10.2012История исследования элементарных частиц и фундаментальных взаимодействий. Минимальная модель электрослабого взаимодействия Глэшоу-Вайнберга-Салама и квантовой хромодинамики. Современные представления об иерархии структурных элементов микромира.
реферат [42,1 K], добавлен 30.01.2013Взаимодействие заряженных частиц и со средой. Детектирование. Определение граничной энергии бета-спектра методом поглощения. Взаимодействие заряженных частиц со средой. Пробег заряженных частиц в веществе. Ядерное взаимодействие. Тормозное излучение.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 06.02.2008Изложение физических основ классической механики, элементы теории относительности. Основы молекулярной физики и термодинамики. Электростатика и электромагнетизм, теория колебаний и волн, основы квантовой физики, физики атомного ядра, элементарных частиц.
учебное пособие [7,9 M], добавлен 03.04.2010Элементарная частица — частица без внутренней структуры, то есть не содержащая других частиц. Классификация элементарных частиц, их символы и масса. Цветовой заряд и принцип Паули. Фермионы как базовые составляющие частицы всей материи, их виды.
презентация [214,8 K], добавлен 27.05.2012Сценарий развития Вселенной после Большого Взрыва. Современные представления об элементарных частицах как первооснове строения материи Вселенной. Классификация элементарных частиц. Корпускулярно-волновой дуализм в современной физике. Теория атома Н. Бора.
реферат [49,0 K], добавлен 17.05.2011Изучение процессов рассеяния заряженных и незаряженных частиц как один из основных экспериментальных методов исследования строения атомов, атомных ядер и элементарных частиц. Борновское приближение и формула Резерфорда. Фазовая теория рассеяния.
курсовая работа [555,8 K], добавлен 03.05.2011Метод совпадений и антисовпадений как один из экспериментальных методов ядерной физики и физики элементарных частиц. Регистрация частиц и квантов с заданной между ними корреляцией в пространстве и во времени. Способы повышения временного разрешения.
контрольная работа [295,2 K], добавлен 15.01.2014Количество элементарных частиц. Существование кварков. Супермультиплеты. Три кошмарные частицы. Парк, нарк, ларк. Новые кварки. Поиски кварков. Минимальная энергия, необходимая для рождения кварка. Камера Вильсона. Современная физика о проблеме кварков.
реферат [17,9 K], добавлен 24.04.2007Понятие "единой теории полей", анализ известных типов взаимодействий, направлений их объединения. Суть основных положений и достижений современной физики. Особенности физики элементарных частиц. Теории электрослабого взаимодействия, "всего", суперструн.
курсовая работа [636,9 K], добавлен 23.07.2010
