Физические теории: "Гравитация", "Электродинамика" и "Единая теория поля"

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК: 537.1; 537.5; 537.6; 537.8; 539

Статья

на тему: Физические теории: «Гравитация», «Электродинамика» И «Единая теория поля»

Выполнил:

Павлов Геннадий Васильевич

Аннотация

Современное учение об электрическом и гравитационном взаимодействиях является феноменологическим и потому правильно описывает только те области действительности, в границах которых проводились испытания для выявления эмпирических формул. Вне этих областей действительность эмпирическими формулами, естественно, искажается. Поэтому, взамен всех феноменологических описаний, представлены проекты двух научных теорий на основе единого для каждого из взаимодействий переносчика воздействий. Содержания этих теорий опираются на законы механики Ньютона и находятся в гармонии с результатами всех известных экспериментов.

Содержание

Введение

1. Физическая теория электрических взаимодействий

1.1 Обзор учения об электрических взаимодействиях

1.2 Физическая модель переносчика электрических воздействий

1.3 «Электростатическое поле»

1.4 «Магнитное поле» проводника с током

1.5 «Переменное электромагнитное поле»

1.5.1 Поперечные электрические волны

1.5.2 Продольные волны и дискретные порции воздействий

1.6 Физические основы теории лазерного излучения

1.7 Заключение по теории электрических взаимодействий

2. Физическая теория гравитационных взаимодействий

2.1 Обзор современного учения о гравитации

2.2 Физическая модель переносчика гравитационных воздействий

2.3 Отражение концепции близкодействия в теории тяготения

2.4 Заключение по теории гравитации

3. К вопросу о создании «единой теории поля»

Вывод

Литература

Введение

Фундаментальная физическая теория это единая в своем содержании система знаний об изучаемой области действительности. Эта система должна непрерывно совершенствоваться в соответствии с вновь обнаруженными или осознанными свойствами этой действительности и никогда, принципиально, не может считаться завершенной, а, иногда, от неё даже необходимо отказаться и заменить новой, более достоверно отражающей действительность. То есть, научная теория это не догмат, это продукт субъективного осмысления совокупности располагаемых фактов. Но далеко не все факты уже «представились» нам; и, к тому же, людям часто свойственно неправильное понимание скрытых за фактами закономерностей, и, в соответствии со своей природой, упорствовать в своих непониманиях.

Любая фундаментальная теория в естественных науках, в историческом плане, претерпевает эволюцию от этапа накопления и систематизации эмпирических знаний до создания наиболее совершенной по форме «зрелой» научной теории [1]. На этапе накопления эмпирических знаний каждое явление воспринимается как первичная изначальная природная сущность или закономерность, со своей индивидуальной физической моделью этого явления в сознании изучающих их людей, и описывается без связи с другими явлениями. Отличительной особенностью «зрелой» теории является объяснение фактов, а не просто их описание; причем содержание такой теории выводится из единой физической модели (теоретической модели) первичного материального объекта в выделенной изучаемой области действительности. Физическая модель это абстрактный, в сознании людей, образ первичного объекта, содержащий представления о его физических свойствах и связях в структурах характерных для изучаемой области действительности. «Зрелая» теория это наиболее рациональная и совершенная форма организации фундаментальных физических знаний.

Замена модели первичного объекта и, соответственно, содержания теории в истории фундаментальных естественных наук явление обычное, но очень редкое и сопровождается изменением коллективного мировоззрения, что всегда связано с ожесточенной борьбой мнений и, если заглянуть в историю, никогда только методом научных дискуссий. Вспомним события при переходе от геоцентрической планетарной модели к гелиоцентрической или становление генетической теории наследственности в СССР.

К фундаментальным взаимодействиям относят взаимные силовые воздействия вещественных тел друг на друга на расстоянии, при отсутствии промежуточных носителей этих воздействий в виде вещественной среды, и потому переносимые через пустое от вещественных тел пространство. А целью теорий этих взаимодействий является объяснение поведения промежуточных переносчиков воздействий, приводящее к конкретному внешнему проявлению этих взаимодействий в наблюдаемых явлениях природы. Поэтому в теориях фундаментальных взаимодействий наиболее трудной и определяющей конечный результат задачей является выявление облика промежуточных переносчиков воздействий.

Сейчас в физической науке существуют представления о четырех фундаментальных взаимодействиях: электрическом, гравитационном, сильном и слабом. Характеризовать их удобнее всего по тем задачам, которые им выпали в структурировании вещественной материи.

Электрические взаимодействия способны образовать связи между элементарными микрочастицами и потому являются «ответственными» за структурирование материи в области микро масштабов; это такие системы как кристаллы, молекулы, атомы. Для электрических связей характерны структуры кристаллического типа.

Гравитационные взаимодействия наблюдаются в пространстве макро масштабов при взаимодействиях вещественных электрически нейтральных тел, преимущественно между астрономическими телами. Поэтому гравитационные взаимодействия «ответственны» за образование структур в области макро масштабов, которые представлены исключительно динамическими орбитальными системами.

Два других взаимодействия не выявлены из действительности, а представления о них введены в науку субъективно. Их основные свойства запрограммированы наперед, чтобы иметь в теории замкнутую систему обоснования и объяснения используемой сейчас в науке орбитальной (ядерной) модели атома. Поэтому они здесь не рассматриваются.

Для двух первых, достоверно существующих, фундаментальных взаимодействий, к которым обеспечен прямой доступ для качественных наблюдений и для проведения измерений, до сих пор нет единых, целостных и гармоничных физических теорий, что очень и очень странно.

В статье решаются две конкретные задачи. Первая - это разобраться и понять, почему учение о реально существующих электрическом и гравитационном взаимодействиях сейчас одновременно представлено несколькими теориями, причем, не совместимых друг с другом в толкованиях одной и той же действительности. Вторая задача: это, по результатам решения первой, сформулировать конкретные, конструктивные предложения для создания единых теорий для каждого из взаимодействий в форме «зрелых» теорий.

По какой причине, возникли эти задачи? Физическое толкование фундаментальных взаимодействий в современном учении при относительных скоростях взаимодействующих тел, сопоставимых со скоростью света, явно противоречит представлениям классической физики, которые мы воспринимаем, как естественные и, в соответствии с собственным жизненным опытом, как само собой разумеющиеся. В то же время известно, что результаты некоторых экспериментов с видимым светом противоречат официальным классическим теориям.

Разрешение этой проблемы, начиная с момента её осознания, искалось с позиций, что знания в рамках существующих классических теорий абсолютно верны, но мы еще чего-то не знаем о свойствах природы, и этот пробел необходимо заполнить. Автор, как не профессионал и, вообще, случайный гость в физике, сформулировал вопрос «по детски»: а нет ли дефекта в классических теориях? Тогда решение проблемы надо искать не в пополнении недостающих знаний, которое сейчас осуществляется путем изобретательства разного рода предположений о еще неизвестных науке свойств у природы, а в ревизии представлений, считающихся классическими, на пересмотр которых наложено не гласное (не формальное) табу. Такая версия для современных творцов науки, естественно, не приемлема изначально. Однако, результаты проверки, представленные в статье, показали, что эта версия оказалась верной: первопричины всех бед скрыты именно в содержаниях классической электродинамики (Максвелла) и в теории тяготения Ньютона.

1. Физическая теория электрических взаимодействий

1.1 Обзор учения об электрических взаимодействиях

Мы живем в пространстве электрически нейтральных тел. Поэтому в окружающем нас Мире простым созерцанием, не проникая в суть вещей, вычленить круг явлений, которые можно отнести к электрическим далеко не просто. Да и само понятие: электричество требует разъяснения, хотя в повседневной жизни оно используется очень часто.

Пустого пространства, самого по себе, не существует. Это бытовое понятие, которое, как допустимая абстракция, используется и в науке. Строго (научно) любое пространство можно выделить (определить) только системой материальных тел. Так как существуют элементарные частицы двух электрических полярностей, то можно выделить два зеркально симметричных электрически поляризованных пространства, каждое из которых определяется частицами только одной полярности. Каждое из пространств, само по себе не устойчиво и стремиться расшириться до бесконечности. Но оба пространства «притягиваются» друг к другу и образуют единое пространство электрически нейтральных вещественных тел; это Мир, в котором мы (человечество) себя и осознаем. Поэтому электричество можно определить так: это нарушение симметрии (равновесия) между двумя электрически поляризованными пространствами: в виде нарушения материального равновесия (локальные нарушения равенства концентраций частиц противоположной полярности) и в виде нарушения энергетического равновесия (наличие относительных скоростей и ускорений у заряженных частиц противоположной полярности). В нашем пространстве электрически нейтральных тел такие нарушения равновесия проявляются в виде характерных феноменов: электрические заряды, разного рода лучистые потоки энергии, магнитные свойства тел и прочие.

То, что существует единый конкретный природный вид взаимодействий на расстоянии между электрически заряженными телами, сейчас установленный факт. Выявлены и первичные носители этих взаимодействий: элементарные заряженные частицы. Однако, в современной науке учение об электрическом взаимодействии представлено не единой цельной теорией, а несколькими феноменологическими описаниями. Каждое описание представлено эмпирической формулой, аппроксимирующей результаты испытаний, воспроизводящих изучаемый феномен, и физической моделью индивидуального, только для этого феномена, переносчика воздействий. Эти испытания всегда проводились в очень узком диапазоне изменения режимов взаимодействий (показатель режима - , где V - скорость заряженного тела, приемника воздействий, относительно излучателя этих воздействий; с - скорость воздействий относительно этого же излучателя; он имеет тот же смысл, что и число Рейнольдса (Re) в гидродинамике и числа Маха (М) в газодинамике). Исходя из методики создания, понятно, что эти формулы достоверно отражают только количественные закономерности и только в области тех режимов взаимодействий, которые воспроизводились в испытаниях.

Представления о переносчиках воздействий для наполнения физическим содержанием эмпирических формул создавались после выявления этих формул и, естественно, исходя из определенной концепции (определенного взгляда) их авторов на характер и «механизм» переноса. В период создания физических моделей переносчиков воздействий физики придерживались концепции дальнодействия; концепции «мгновенного» переноса (считалось, что свойства воздействия определяются только координатами приемника и не зависят от его скорости, как величина давление в атмосфере Земли, оказываемое на движущийся или покоящийся объект). Поэтому, исходя из концепции дальнодействия, правомерность использования эмпирических формул сразу, волевым путем, распространили за пределы ограниченных областей, в которых проводились испытания, на все возможные динамические режимы.

С характером переноса электрических воздействий на расстояние к сегодняшнему дню наука, вроде, определилась окончательно: это концепция близкодействия, согласно которой, воздействия переносятся на расстояние во времени с конечной скоростью. Почему «вроде»? Потому, что часто люди декларируют и отстаивают какую-то истину, а в конкретных делах поступают вопреки ей. Например: декларируется, что существует единый особый вид фундаментального взаимодействия: электрическое взаимодействие, а конкретно, в теориях, это взаимодействие представлено набором разных переносчиков воздействий. В рассматриваемом случае концепция близкодействия была признана в науке несколько позднее, чем были созданы представления о переносчиках воздействий. Однако, после её признания, свойства физических моделей этих переносчиков не бытии откорректированы в соответствии с новой концепцией, они остались в своем прежнем виде, поэтому в современных теориях воздействия, по-прежнему, описываются с позиций концепции дальнодействия.

В современной науке существуют представления о нескольких разных переносчиках воздействий, которые четко делятся на два вида. Каждый вид радикально противоположным образом отражает одну и ту же область действительности: в виде непрерывного потока воздействий и в виде дискретных потоков из частиц, причем, каждый переносчик рассматривается как отдельный особый вид материи. Из этих двух видов переносчиков воздействий, соответственно, следуют содержания двух видов теорий: классическая электродинамика и квантовая теория. В одной правильно выделенной области действительности такой дуализм в наблюдаемых явлениях природы встречается довольно часто, но его внутренняя глубинная суть всегда одна и та же: переносчик воздействий един. Например: известен перенос воздействий (импульса и энергии) газообразной средой: в виде непрерывных потоков этой среды и волновыми полями в этой среде; но существует перенос воздействий этой же средой и в виде дискретных порций: скачки уплотнения, ударные волны.

Сейчас по представлениям классической электродинамики (современная версия) переносчиком непрерывных электрических воздействий от одного заряженного тела на другое являются физические поля. Физическое поле, по определению, это пустое пространство, обладающее физическими свойствами, которые «наводятся», присутствующими в этом пространстве зарядами, носителями которых являются вещественные тела (надо отметить, что в космологии существует представление об автономных полях, «оторвавшихся» от вещественных носителей зарядов). Всего в классической электродинамике на основании экспериментов созданы представления о двух разновидностях физических полей: электростатическом поле и магнитном.

Представление об электростатическом поле было создано на основе эмпирической формулы Кулона, выявленной из результатов испытаний, проведенных только в статическом режиме взаимодействий (). Физическая модель электростатического поля это, естественно, основа электростатики, но его, вопреки концепции близкодействия, сейчас используют для описания взаимодействий во всех возможных динамических режимах (. И в содержании теории даже особо оговорено, что величина силы, возникающей при взаимодействии двух заряженных тел, от их относительной скорости не зависит. То есть, в испытаниях был установлен факт переноса электрических воздействий в пространстве с конечной скоростью, зафиксирован документально и все. Физически он не был осмыслен; фактически современная теория продолжает описывать взаимодействия движущихся тел с позиций концепции дальнодействия.

В соответствии с концепцией близкодействия и в соответствии с механическим принципом относительности Галилея - Ньютона, следует, что относительно движущегося приемника скорость воздействия будет отличаться от его скорости относительно излучателя. Значит, интенсивность силового воздействия на движущийся заряд изменяется с изменением скорости этого заряда, это изменение аналогично изменению ветрового напора на движущееся парусное судно. При движении против ветра напор увеличивается, а при движении по ветру - уменьшается, и при скорости судна, равном скорости ветра, взаимодействие вообще прекращается. Эта ситуация в точности наблюдается в воспроизводимых экспериментах на ускорителях заряженных частиц: по мере увеличения скорости частиц их ускорение уменьшается и при достижении частицами скорости света (скорости распространения воздействий в электростатическом поле) воздействие разгоняющего электрического поля на частицы прекращается. Поэтому максимальная величина энергии частиц в ускорителе во всех проведенных экспериментах не превышает - масса частицы); причем, эта энергия, в принципе, может быть достигнута в ускорителе любой мощности. От мощности зависит только время разгона до скорости света.

Количественные закономерности в магнитном поле проводника с током тоже описываются эмпирической формулой, которую называют: закон Био - Савара - Лапласа. Эта формула выявлена из результатов испытаний, проведенных в квазистатическом режиме взаимодействий ().

Что касается абсолютной величины скорости распространения воздействий относительно излучателя, то считается, что наибольшая скорость реализуется в пустоте и равна скорости света (с), а вещественная среда своим присутствием всегда вызывает только уменьшение скорости. Величина этой скорости (уменьшенной) считается постоянной на всем пути распространения света сквозь вещественную среду. Это свойство в современном учении не экспериментальный факт и теоретически тоже никак не обосновывается, но используется для объяснения преломления луча света на границе раздела двух сред (это представление - «рудимент» эфирной теории распространения света).

Кроме представлений о физических полях, созданных по результатам испытаний, в классической электродинамике создано чисто теоретическим путем представление о переменном электромагнитном поле. Представление об этом поле создано с конкретной целью: представить в теории все феномены электрической природы как проявления цельной области действительности. Эту задачу решил Максвелл, но своеобразным путем, выдвинув предположение, что в природе должно существовать явление, симметричное явлению электромагнитной индукции. Вот эту, предполагаемую, симметрию Максвелл и отразил в формулах, носящих его имя, и в которых многие физики видят завершенность классической электродинамики как научной теории. Хотя в экспериментах это предположение не подтверждается, но на бумаге (в теоретических выкладках) теорию электромагнитного поля используют для объяснения лучистых потоков энергии, в которых наблюдаются следы эффектов, аналогичных эффектам в волновых полях в вещественных средах (дифракция, интерференция); это в основном область мягких излучений. Причем, эти волновые эффекты проявляют себя в испытаниях только в виде электрических воздействий. Внешняя красота теории Максвелла почему-то очаровала решительно всех (по-видимому, физики чувствовали себя неуютно среди россыпи не связанных между собой феноменов, всем хочется гармонии). Например, академик Я.Б.Зельдович в [2] (глава V111, §15) так оценил ничем не обоснованное предположение Максвелла: «…электрическое поле в пустоте тоже должно создавать магнитное поле. Эта гипотеза Максвелла привела к замечательной симметрии между электрическим и магнитным полями. Фарадей экспериментально открыл индукцию,… Максвелл умозрительно пришел к предположению о существовании аналогичного явления, при котором изменение электрического поля вызывает появление магнитного поля. Только после этого предположения теория электрических и магнитных полей приобрела современный вид». Даже реалист Зельдович оказался в неосознанном им плену внешней красоты теории Максвелла, а от него концовка этой цитаты ожидалась бы в таком виде: только после экспериментальной проверки этого предположения теория… (далее по тексту). Но такая целевая экспериментальная проверка не состоялась до сих пор, а формулы Максвелла, тем не менее, стали «священной коровой» в электродинамике; хотя, что совсем уже не понятно, при таком статусе в физике решение этих формул еще не найдено и, похоже, в этом решении никто не нуждается.

Можно утверждать, что в отличие от философской теории познания, в фундаментальной физической науке нового времени реально, в практике, начиная с Максвелла, функционирует другая, теневая теория познания, основанная на предположениях; примеров тому не счесть. Лукавый показатель верности теории: совпадение выводов теории с действительностью, необходим, но далеко не достаточен. Содержание теории ещё должно следовать из начальных истин, выявленных в испытаниях или, по крайней мере, обоснованно заимствованных из ближайших аналогов; вот тогда все «О кей!». А сами по себе предположения вещь полезная и крайне необходимая, но только для планирования направления исследований. Можно придумать множество предположений, которые и в страшных волшебных сказках не найдешь, но таких, что выводы из этих предположений будут совпадать с действительностью. Самое печальное то, что если даже будет обнаружено природное явление, не совместимое с современным учением, то, в силу порочной методики, пересмотр этого учения не состоится: придумают новое предположение, удобное для объяснения такого явления. Пример из близкого прошлого: появление представления об экзотической частице - нейтрино.

По тональности текста понятно дальше речь пойдет о специальной теории относительности (СТО). Ну, куда же в наше время без неё? Вопрос об истинности или ложности СТО в свете характеристики теории Максвелла (смотри выше) здесь даже не ставится. Не ставится потому, что предположение об инвариантности скорости света накладывается на предшествующее предположение о симметрии между электрическим и магнитным полями, а далее ... Желающие могут сами продолжить начатый перечень предположений в новейшей фундаментальной физике. Они декларируются в учебниках и справочниках «открытым текстом». Эти предположения (их принято называть постулатами) изобретались по разным поводам и постепенно накапливались, накладываясь друг на друга.

Прикладным наукам и в инженерной практике, теоретические представления о физическом облике переносчика электрических воздействий на расстояние, в большинстве случаев, не очень нужны; им достаточно и эмпирических формул. Они очень нужны теоретикам - профессионалам, причем, если по-хорошему, то не для теоретического толкования эмпирических формул, а для создания формул теоретических. А эмпирические формулы нужны для подтверждения добротности формул теоретических путем сравнения результатов вычислений. Великий Ньютон свое отношение к физическому толкованию эмпирических формул сформулировал четко и кратко: «Мы гипотез не измышляем».

Критику представлений о переносчиках электрических воздействий в классической электродинамике, необходимо дополнить. Электростатическое и магнитное поля в том виде, как их определяет современная электродинамика, исходя из общефизических и философских соображений, вообще неправильно рассматривать в качестве материальных объектов, переносящих воздействия (импульс и энергию). Объект действительности это материальная субстанция, обладающая свойством массы, а физическое поле это, по определению, пустое пространство (пустота это пространство, где нет ничего сущего), субъективно наделенное физическими свойствами. Существующее понятие физического поля идентично математическим абстракциям; оно, конечно, отражает в себе объективную реальность через количественные закономерности, отраженные в эмпирических формулах, но не несет физического содержания.

Кстати о субстанции, переносящей электрические воздействия. Такое большое количество физических моделей переносчиков воздействий внутри классической электродинамики, плюс СТО, для описания электрических взаимодействий оказалось недостаточно. Эксперименты, в которых изучались свойства внешнего фотоэлектрического эффекта, удалось объяснить, только выдвинув предположение (опять предположение!) в виде представления о природе света как о потоке материальных дискретных частиц, названных фотонами. Фотоны в этой модели рассматриваются как некие дискретные сущности в области микро масштабов, которые «материализуются» из переносимой ими же энергии (?..!). Физические свойства фотонам приписали, руководствуясь СТО. Хотя фотонная модель излучений (дискретная) качественно является полной противоположностью волновой (непрерывной), эти две модели не стали двумя исключающими друг друга концепциями. В современном учении об электрических взаимодействиях обе эти модели сосуществуют. Это сосуществование называется корпускулярно волновой дуализм. Этот дуализм имеет особенности: две модели не дополняют друг друга в описаниях природных явлений, а в конкретных ситуациях используется только одна из них, в зависимости от ситуации или предпочтений исследователя.

Из представленного обзора ясно, что единого и цельного учения об электрических взаимодействиях в современной физике нет. Даже все автономные объяснения отдельных феноменов признать строго научными невозможно, потому, что все они базируются на предположениях. Достоверные знания представлены только очень богатым набором прекрасно систематизированных наблюдательных и полученных в испытаниях фактов. А готовая систематика это исходный материал для выявления закономерностей. Поэтому, необходимо поставить на повестку дня и решить как самую приоритетную в современной физике задачу: необходимо, опираясь только на экспериментальные факты, выявить «образ» единого переносчика электрических воздействий и отобразить его в физической модели. Из этой модели должно следовать все содержание теории электрических взаимодействий, объясняющей «механизм» всех известных явлений, толкуемые сейчас через представления о физических полях, в том числе природу и свойства лучистых потоков энергии для всего частотного диапазона шкалы электромагнитных излучений, включая объяснения волновых и дискретных эффектов, наблюдаемых в этих излучениях. Эта теория должна учитывать режимы взаимодействий и быть в гармонии с результатами всех ранее проведенных испытаний, для чего физическая модель переносчика воздействий в своих свойствах должна отражать концепцию близкодействия.

1.2 Физическая модель переносчика электрических воздействий

Сначала выявим подходы для решения сформулированной задачи. Воздействие от одного вещественного тела (назовем его излучатель) на другое (приемник) проявляет себя в виде силы, действующей на приемник. Результаты воздействия мы оцениваем величиной совершенной работы и сопутствующим количеством выделенного тепла. Когда взаимодействующие тела находятся на расстоянии друг от друга, воздействия со стороны излучателя преодолевают эти расстояния в виде дискретных или непрерывных потоков за конкретное время. В механике поток воздействия характеризуется двумя показателями потоком импульса и потоком энергии.

Сами по себе импульс и энергия это две меры относительного движения материального тела, то есть это не объекты материального мира и не физические свойства таких объектов, а характеристики состояния материальных тел в рассматриваемой системе отсчета. Эта же мысль, но сформулированная иначе: энергетическое состояние материального тела характеризуется величиной импульса и энергии, которые являются мерами предопределения возможности у этого тела сообщить неподвижному приемнику в рассматриваемой системе отсчета теоретически максимальный импульс и передать ему энергию в форме работы.

Движущееся тело или поток среды могут быть носителями воздействия, если они обладают свойством массы. Поэтому, оперируя понятиями энергии и импульса, применительно к переносимому в пространстве воздействию, не надо забывать, что они существуют не сами по себе, у них всегда есть материальные носители. Энергии и импульса без конкретных материальных носителей не бывает!!

В механике выявлено два вида транспортирования воздействий на расстояние: потоками вещественной среды (струйный: непрерывный или дискретный) и волновыми полями в вещественной среде (волновой). Во втором случае промежуточная вещественная среда, как целое, может оставаться неподвижной, но возможны и комбинированные формы, когда на непрерывный струйный поток упругой среды накладывается волновое поле. Иногда непрерывный поток распадается на дискретные порции уже в процессе движения (распад жидкой струи на капли, появление скачков уплотнения в потоках газа).

Примечание.

Далее по тексту, в соответствии с идеологией статьи, термин «поле» с соответствующим названием будет использоваться не как название переносчика воздействий, а как название пространства, в котором осуществляется перенос, и так же как название наблюдаемого феномена в этом конкретном переносе, соответственно.

Процесс передачи воздействия через расстояние на движущийся приемник и результаты этого процесса реализуются в соответствии с известными закономерностями, через которые в теории отражается концепция близкодействия.

Первая закономерность: всегда существует конечное по величине время транспортирования воздействия от излучателя к приемнику, называемое временем транспортного запаздывания или просто - временем запаздывания. За время запаздывания изменяются взаимное расположение и скорость взаимодействующих тел.

Вторая закономерность исходит из того, что скорость воздействий относительно излучателя и движущегося приемника разная. Для струйных потоков воздействий вступает в силу механический принцип относительности Галилея - Ньютона, а для волновых - эффект доплера.

Поле вокруг макротела структурировано; оно имеет дискретный характер: представляет совокупность элементарных полей, связанных с элементарными заряженными частицами, образующих рассматриваемое тело. Поэтому физическая модель первичного переносчика воздействия в электрических взаимодействиях должна быть представлена физической моделью переносчика воздействий в элементарном электрическом поле.

Рассмотрим истинно элементарную частицу: электрон.

Электрон является носителем точечного заряда в макро пространстве; поэтому к нему применима эмпирическая формула Кулона. Варьируя независимыми параметрами в этой формуле, становится очевидным, что численно эта формула отражает сферический поток импульса с центральным полем скоростей вокруг неподвижной точки, претерпевающий двух мерное расширение (сжатие). А воздействия на сторонние частицы передаются этим потоком так же, как от потоков импульса и энергии, переносимых потоками вещественной среды на тела, находящиеся в этом потоке. Так как наблюдаются явления притяжения и отталкивания то, следовательно, вокруг одной частицы таких потоков два. Поэтому, должны существовать два сферических потока некоей материальной среды, переносящих воздействия. Один поток истекает из электрона (как из точечного источника) и расширяется в своем движении; он имеет ту же электрическую полярность, что и электрон. Второй поток, геометрически подобный первому, сжимается и стекает в электрон (как в точечный сток); он имеет электрическую полярность противоположную полярности электрона, то есть полярность протона. Каждый из потоков взаимодействует только с другими частицами одинаковой с ним полярности и, в соответствии с принципом суперпозиции, между собой и с потоками от других частиц эти потоки не взаимодействуют. Обращаю внимание!: среда, образующая потоки, переносящие электрические воздействия, не обладает электрическим зарядом, а электрически поляризована в том смысле, что передает воздействие на заряженную частицу с конкретным (идентичным по знаку) зарядом. Поэтому, при относительных скоростях взаимодействующих частиц по величине меньших скорости света, при передаче воздействия от электрона с помощью этих потоков на другой электрон возникают только силы отталкивания, при передаче воздействия на протон - только силы притяжения. При движении заряженного тела в электрическом поле любой электрической полярности, со скоростью превышающей скорость света, всегда возникают только тормозящие силы, направленные против вектора скорости. Так же как и при движении судна по реке в любом направлении (по течению или против течения) со скоростью, превышающей скорость течения реки.

Так как потоки среды в элементарном поле переносят импульс и энергию, то они обладают свойством массы. В соответствии с господствующими общенаучными представлениями эти потоки, вероятнее всего, тоже имеют корпускулярную структуру, но имеющиеся опытные факты не позволяют приписать им свойство внутренней энергии и свойство температуры, проявляющиеся по причине хаотического движения этих корпускул. То есть эти потоки расширяются и сжимаются изоэнтропически с показателем изоэнтропы, равном единице (k=1). Скорость втекающего и истекающего потоков относительно частицы излучателя постоянная и равна скорости света относительно излучателя этого света (с). Так как любое движение относительно, то в движущихся относительно излучателя системах отсчета движение этих потоков должно отражаться в соответствии с механическим принципом относительности. Например: относительно частицы излучателя они движутся со скоростью света (с), а относительно друг друга с удвоенной скоростью света (2с).

Для удобства изложения текста назовем промежуточную среду, переносящую электрические воздействия в пространстве: Э - сущностью (ЭС), от слова электричество. В нашей конкретной ситуации ЭС будем воспринимать как первичную, изначальную для уровня наших знаний природную сущность, её свойства, выявленные на основе экспериментов, не станем объяснять через другие первичные сущности.

Отличительной особенностью двух выявленных потоков ЭС вокруг неподвижной элементарной заряженной частицы является то, что они совмещены в одном пространстве и в любой точке этого пространства одинаковы в своих свойствах, за исключением того, что они движутся в противоположных направлениях и электрически поляризованы противоположным образом. То есть эти потоки в системе отсчета, привязанной к частице, отражаются друг в друге по законам зеркальной симметрии, через которую реализуются фундаментальные законы сохранения материи и энергии в элементарном и динамическом по природе электрическом поле (сейчас его именуют электростатическим).

Не косвенным, а прямым доказательством того, что существует промежуточная среда, обладающая свойством массы, потоки которой переносят электрические воздействия, является экспериментально обнаруженный в «ядерных реакциях» эффект дефекта массы. Если в результате реакций распада, синтеза или перекристаллизации, как внутри атомных, так и химических, происходит поглощение или выделение определенных порций энергии в виде лучистого потока (тепла, видимого света и прочие), масса исходных веществ и продуктов реакции, естественно, должна быть разной. Разница возникает потому, что при изменении суммарной потенциальной энергии внутренних связей (химических или внутри атомных) утрачивается или добавляется масса носителя этой энергии, масса порции ЭС, образующей связи между частицами.

Непосредственно природные потоки ЭС, как продукт разрушенных внутренних связей между элементарными частицами внутри вещественных тел, наблюдаются при радиоактивном распаде тяжелых атомов. Вместе с вещественными осколками в виде в-лучей и б-лучей регистрируются г-лучи - потоки ЭС в виде жесткого электромагнитного излучения.

Из экспериментов выявлено, что электрические заряды квантуются: в природе существует наименьший по величине заряд, элементарный заряд, и все прочие заряды всегда кратны этому элементарному заряду. Поэтому необходимо разобраться с первичными носителями этих элементарных зарядов. Известно, что электрон, истинно элементарная частица, является носителем элементарного заряда, который назвали отрицательным. А носителем положительного элементарного заряда в структуре атома является устойчивая составная элементарная частица протон. Существует еще одна истинно элементарная частица - позитрон (античастица по отношению к электрону), которая тоже является носителем положительного элементарного заряда и которая в атоме всегда находится в связанном состоянии внутри составных частиц: нейтрона и протона.

Наблюдаемая асимметрия в распределении электронов и позитронов в структурах составных элементарных частиц наверняка отражает какую-то глубинную закономерность в структурировании материи. Аналогичная асимметрия наблюдается в структурировании органических белков животных и человека. Белковым молекулам присуща пространственная асимметрия, проявляющаяся в двух модификациях левой и правой ориентации. При лабораторном синтезе в конечных продуктах присутствуют молекулы обеих ориентаций в одинаковых концентрациях (50Х50). А в природных белках присутствуют молекулы только с левой ориентацией.

Из «ядерных реакций» известно, что, когда составная частица протон «теряет» позитрон, то она утрачивает свой не компенсированный положительный элементарный заряд и становится одинаковой в своих свойствах нейтрону. А когда происходит распад нейтрона и из него вылетает электрон, то нейтрон приобретает некомпенсированный положительный элементарный заряд и становится подобным протону. Из этих фактов следует два вывода. Первичными носителями элементарных электрических зарядов являются две истинно элементарные частицы: электрон и позитрон; электрон - носитель отрицательного элементарного заряда, а позитрон - положительного. Второй вывод составные элементарные частицы представляют собой структуры из истинно элементарных частиц.

Более того, при «контакте» автономных электрона и позитрона происходит реакция, названная реакцией аннигиляции. В результате наблюдается разлет в противоположные стороны со скоростью света (с) двух одинаковых порций ЭС, а частицы свое существование прекращают. Не понимая пока глубинные закономерности этого явления, можно сделать предварительный вывод, что ЭС, вероятно, является той первичной сущностью, из которой структурируются все истинно элементарные частицы и, соответственно, составные частицы, атомы, молекулы, кристаллы и далее, в соответствии с системной иерархией, все вещественные тела.

Еще одним аргументом в пользу структурирования вещественных тел из ЭС являются результаты реакции, названной «образование электронно-позитронных пар», при прохождении г-лучей через вещество; то есть, образование из ЭС двух истинно элементарных частиц.

Поэтому, истинно элементарную частицу и сопутствующие ей два зеркально симметричных элементарных потока ЭС надо рассматривать как единую и цельную первичную физическую систему (ПФС), в которой наиболее наглядно отражен в соответствии с диалектикой движущий мотив структурирования и эволюции материи: единство и борьба противоположностей. Единая система (ПФС) состоит из двух зеркально симметричных между собой подсистем, носителей противоположных физических свойств.

Первая подсистема: это истинно элементарная частица, обладающая наименьшими величинами массы, размера, внутренней потенциальной энергии и заряда из всех встречаемых у вещественных тел в природе. Вещество это материальная субстанция, обладающая массой, формой и конкретными внешними границами (размерами). Поэтому, истинно элементарную частицу можно считать физической вещественной точкой; точкой, обладающей конечными и минимальными по величине порциями физических свойств, из всех наблюдаемых в природе, в отличие от абстрактной, математической точки, имеющей только смысл первичной метки, без физических свойств.

Вторая подсистема (однозначно динамическая): это электрическое поле, представленное двумя сферическими зеркально симметричными элементарными потоками ЭС без внешних границ. То есть можно считать, что через каждую точку Метагалактики «протекает» всё бесконечное количество существующих в ней элементарных потоков ЭС.

Исходя из известных физических свойств подсистем, можно предсказать общие динамические свойства ПФС. Любые внешние возмущения через собственное элементарное поле частицы воздействовать на эту частицу не могут. Так как в истекающем потоке эти возмущения сносятся вниз по потоку, а втекающий поток с частицей не взаимодействует: у них разная электрическая полярность. Поэтому ПФС это полупроводник: все внешние воздействия попадают в систему через вещественную частицу - излучатель воздействий, а ответная реакция (всякого рода возмущения случающиеся с этой частицей) передаются истекающему потоку ЭС и переносятся этим потоком на расстояние. Воздействие, оказываемое ПФС на другие тела, на собственное движение (на движении излучателя) не сказывается. Противодействие на излучатель со стороны приемника, на который осуществляется воздействие, реализуется излучением этого приемника через некоторое время запаздывания (ф = ф₁+ф₂, где ф₁ - запаздывание, потраченное на транспортирование воздействия от излучателя к приемнику, и ф₂ - запаздывание на обратном пути). При взаимодействии движущихся относительно друг друга тел, за время запаздывания изменяются их взаимное расположение и относительная скорость, поэтому сила действия (на приемник) никогда не равна силе противодействия (на излучатель). Вывод: для вещественных тел третий закон Ньютона теоретически абсолютно точно соблюдается только при взаимодействии покоящихся относительно друг друга тел и при абсолютном нуле их температуры: «0»К (-273,16^оС).

Далее предметом первичного изучения в этой статье будет поведение истекающего потока ЭС, который несет в себе информацию о характере движения истинно элементарной частицы излучателя элементарных электрических воздействий.

Для построения облика физической модели первичной физической системы (ПФС) условимся, что истинно элементарная частица это шар с конкретными границами. Так как в науке еще нет определения для таких границ, то введем его сами: теоретической, условной, границей будем считать сферическую поверхность с радиусом , характерной тем, что снаружи, вне этой поверхности, потоки Э - сущности имеют постоянную скорость относительно частицы, равную скорости света (с), а при пересечении условной границы стекающий в частицу поток ЭС (поток поляризованный противоположно полярности рассматриваемой частицы) на коротком пути, в сравнении с r_е, полностью тормозится. Причем, параметры полностью заторможенного потока (плотность и напряженность ; здесь и далее звездочкой помечены параметры полностью заторможенного потока) будем считать равными по величине средней плотности и напряженности внутри частицы:

(термин напряжение, вместо давление, введен потому, что у ЭС нет свойства температуры). Затем с ЭС стекающего потока происходят неизвестные нам метаморфозы, наверняка являющиеся следствием структурной перестройки: в ней меняется электрическая полярность. Поток с новой полярностью (с полярностью рассматриваемой частицы) вновь разгоняется, устремляясь к условной границе частицы, где приобретает скорость света и далее распространяется в пространстве с постоянной скоростью относительно этой частицы: со скоростью света (с).

В системе отсчета, привязанной к приемнику, интенсивности потоков воздействий от излучателя в момент времени Т зависят от расстояния (), относительной скорости ( и ускорения излучателя () в момент времени (Т-ф). Здесь

- время запаздывания ( - составляющая скорости по радиальному направлению). Поэтому описание свойств потоков, оказывающих воздействие на приемник, отобразим в виде двух функциональных зависимостей, двух характеристик: интенсивности потока энергии () и интенсивности потока импульса () на неподвижный приемник:

(1)

(2)

Самые общие свойства предлагаемой физической модели переносчика воздействий представим через характеристики неподвижного относительно приемника элементарного излучателя (). Эти характеристики будем называть статическими и дополнительно отмечать индексом «_о».

Статическая энергетическая характеристика () имеет вид:

(3)

В выражении (3) и это интенсивности потоков кинетической и потенциальной энергий на приемник, являющихся составляющими интенсивности полной энергии в потоке ЭС на расстоянии от частицы - излучателя; - интенсивность потока массы ЭС; и - напряжение и плотность в потоке ЭС. В статических условиях, в пустоте, скорости потока ЭС относительно излучателя и относительно приемника одинаковы и равны скорости видимого света относительно излучателя этого света (с).

Имея в виду, что , статическую энергетическую характеристику элементарного поля можно представить в виде:

(4)

Выражение в скобках это статическая импульсная характеристика:

(5)

Величину силы (), действующей на приемник, несущий некомпенсированный заряд, равный заряду одной истинно элементарной частицы (e), будем определять по формуле, предложенной Ньютоном для взаимодействия вещественных потоков с телами, находящихся в этих потоках. Конкретно для неподвижного тела в образе истинно элементарной частицы формула примет вид:

(6)

Здесь - площадь поперечного сечения истинно элементарной частицы; - коэффициент сопротивления (в аэрогидродинамике определяется в испытаниях; в этой статье, примем, условно, его значение постоянным и равным единице).

Для неподвижного точечного приемника, имеющего произвольную величину некомпенсированного заряда (), величина действующей на него результирующей силы равна:

(7)

Поток энергии () на поверхность неподвижного тела (как на заряженное, так и на электрически нейтральное тело):

(8)

s - площадь поперечного сечения рассматриваемого тела.

Исследуем уравнение сохранения энергии во всем элементарном пространственном (сферическом) потоке Э - сущности.

(9)

В уравнение (9) левая часть записана для параметров потока энергии в сферическом сечении с произвольным радиусом , правая часть - для параметров полностью изоэнтропически заторможенного этого же сферического потока. Так как скорость (с) и расход массы () в сферическом потоке ЭС постоянные, то ясно, что кинетическая составляющая полной энергии в потоке ЭС величина одна и та же для любого сферического сечения. Поэтому и величина потенциальной составляющей является постоянной. Для выявления, в каком соотношении находятся кинетическая и потенциальная составляющие в суммарном потоке энергии, обратимся к безразмерным функциям, характеризующих состояние изоэнтропического потока в различных его сечениях. Воспользуемся системой функций [5], где в качестве независимой переменной выбрана приведенная скорость (л). Приведенная скорость это отношение скорости потока в рассматриваемом сечении потока (V) к скорости потока в сечении, где эта скорость равна скорости распространения возмущений в среде, образующей поток. В нашем случае это скорость света (с) относительно излучателя (). В предлагаемой модели ПФС потоки ЭС претерпевают изоэнтропическое, трехмерное расширение (сжатие) только внутри истинно элементарной частицы, причем на границе частицы реализуется скорость света. Вне частицы поток движется с постоянной скоростью (с), претерпевая двухмерное расширение, растекаясь по увеличивающейся поверхности поперечного сечения в излучаемом потоке (или, соответственно, стекая с этой поверхности в обратном потоке). То есть физическая картина истечения потока Э - сущности из истинно элементарной частицы полностью идентична процессу истечения газового потока из точечного источника в вакуум. В этом случае газовый поток истекает со скоростью звука и далее по потоку эта скорость остается постоянной; это тот случай, когда расширение происходит без совершения работы.

Таким образом, в сферическом сечении, где находится условная граница истинно элементарной частицы, величина л принимает критическое значение: . Вид интересующих нас функций, при показателе изоэнтропы , взят из [5].

Функция относительной температуры:

в предельном случае (10)

Функция отношения плотностей:

(11)

Функция относительного скоростного напора:

(12)

В формулах (10), (11), (12) - это число: основание натуральных логарифмов.

Из (10) мы видим, что свойство температуры, в описаниях через газодинамические функции, не присуще Э - сущности, значение функции для всех возможных режимов течения остается постоянной, равной 1, что совпадает с нашими, сделанными выше, качественными выводами.

Теперь, используя функции (11) и (12) и имея ввиду, что в любой точке внешнего потока величина л постоянна и равна л=л_кр=1, представим поток полной энергии в сферическом потоке Э - сущности через кинетическую составляющую этого потока:

(13)

Из уравнения (13) следует, что в электростатических не возмущенных полях любая по величине массы ( порция Э - сущности обладает полной энергией . Аналогично, все окружающие нас в этом Мире вещественные тела, имея ввиду, что они в конечном счете структурированы из Э - сущности, в статическом состоянии обладают потенциальной энергией . Эта энергия электрической природы и может высвободиться при преобразовании (при развале) структур этих тел до состояния потоков Э - сущности (подобно тому, как это происходит в реакции аннигиляции). Причем это не полная потенциальная энергия тел, а только энергия, соответствующая фундаментальным электрическим взаимодействиям, но существуют еще и фундаментальные гравитационные взаимодействия и сопутствующие им потоки энергии.

Из (9) и (13) видно что в потоках Э - сущности элементарного электрического поля кинетическая и потенциальная составляющие полной энергии равны по величине. Поэтому статические характеристики элементарного электрического поля (4) и (5) можно представить в виде:

(14)

(15)

Полагая, что истинно элементарная частица состоит из Э - сущности в полностью заторможенном состоянии, плотность в потоке на расстоянии от центра частицы () равна:

(16)

Здесь масса истинно элементарной частицы. Численное значение функции

Чтобы воспользоваться статическими характеристиками элементарного электрического поля в виде: (4), (5) или (14), (15), необходимо знать численное значение радиуса условной сферической границы истинно элементарной частицы (). Для нахождения величины радиуса условной границы истинно элементарной частицы составим уравнение из двух выражений, описывающих одно и то же взаимодействие двух неподвижных частиц. Одно выражение для величины силы по эмпирической формуле Кулона (); второе - по теоретической формуле (6), с учетом (16).

(17)

Здесь - электрическая постоянная в системе физических единиц СИ; e - величина заряда элементарной частицы.

Из равенства (17) получаем выражение для расчета величины радиуса условной границы истинно элементарной частицы.

(18)

Таким образом, мы имеем физическую модель ПФС, включающей в себя истинно элементарную частицу в виде шара с радиусом и сопутствующие ей два сферических элементарных потока Э - сущности cо статическими характеристиками: (14), (15) или в виде (4), (5). Ниже представлены порядки величин параметров, характеризующих первичную физическую систему, вычисленные по выше приведенным формулам: