О первичной материи Вселенной

Размещено на http://www.allbest.ru/

О первичной материи Вселенной

А.Я. Кобелев

Оглавление

Введение

1. Характеристики Вселена

2. Частицы Вселена

3. Взаимодействие частиц Вселена

4. Электрическое и магнитное взаимодействие частиц

5. Слабое взаимодействие частиц

6. Взаимодействие нейтральных частиц. Гравитация

7. Короткое взаимодействие частиц. Ядерные силы

Заключение

Введение

Элементарные частицы и поля являются пределом существующих представлений о микроструктуре материи. Они характеризуются известными взаимодействиями: электромагнитным, гравитационным, сильным и слабым.

Требуется определить следующий более глубокий уровень микроструктуры материи, т.е. то, из чего состоят элементарные частицы, поля и их взаимодействия. Рассмотрим эту задачу.

Каждый структурный уровень материи имеет свои характерные частицы и виды взаимодействия. Из сравнения, например, элементарного и молекулярного структурных уровней материи видно, что последний характеризуется большим разнообразием своих частиц - молекул вещества, более крупными их размерами, большей сложностью и разнообразием их взаимодействий. Если это положение справедливо для всех структурных уровней материи, то из него можно сделать следующие выводы:

· Материя окружающего нас мира имеет начальный уровень структуры, из которого в процессе развития он возник.

· Эта первоначальная структура материя - первоматерия должна состоять из более мелких частиц, разнообразие и взаимодействие которых должно быть наименьшим и наиболее простым, но достаточным для саморазвития материи.

В соответствии с этим предположим, что первоматерия состоит из одинаковых абсолютно упругих точечных шариков - первичных атомов материи (памов), хаотически движущихся в пространстве и характеризующихся одним наиболее простым видом взаимодействия - взаимным отталкиванием при непосредственных столкновениях друг с другом. При этом количество сталкивающихся частиц, сумма их скоростей и квадратов скоростей остаются неизменными. Это свойство лежит в основе фундаментальных законов сохранения материи, импульса и энергии.

Движение первичных атомов материи при рассмотренном виде взаимодействия всегда будет поступательным, равномерным и прямолинейным.

Из рассмотренных свойств памов следует, что первоматерия представляет собой газообразную субстанцию, состоящую из хаотически движущихся в пространстве и во времени первичных атомов материи. Отметим, что в полученной первоматерии можно выделить класс систем отсчёта, в которых атомы движутся прямолинейно и равномерно - класс инерциальных систем отсчёта.

Идея газообразной первоматерии в науке имеет немало возражений. Рассмотрим одно из возможных. Физики многих поколений занимались различными моделями эфира - некой упругой среды, передающей электромагнитные колебания, и пришли к выводу, что никакого материального эфира, в том числе и газообразного, нет. Видимо, это вето и является причиной, препятствующей серьёзному подходу к данной идее. Однако выход из этого противоречия есть.

Первоматерия вне элементарных частиц глубоко разрежена, первоатомы практически не сталкиваются друг с другом, т.е. она действительно не является упругой средой - эфиром. Из приведённого примера ясно одно, что необходимо более глубоко изучить свойства газообразной субстанции, прежде чем окончательно признать или отвергнуть её.

Отличительное свойство первоматерии - её способность к саморазвитию. В частности, развитие заключается в образовании сложных частиц, состоящих из первоатомов, свойства которых существенно отличаются от свойств составляющих их элементов. В газообразной субстанции возможно образование флуктуаций плотности, вихревых течений, стоков и истоков и других характерных для газов явлений, каждое из которых образуется совокупностью движущихся памов и поэтому может рассматриваться как вторичная материальная частица материи. Дальнейшая способность газообразной субстанции к саморазвитию будет определяться устойчивостью вторичных частиц и их взаимодействием. Очевидно, что вторичных частиц уже будет несколько видов и их взаимодействие будет более сложным, т.е. у газообразной субстанции есть задатки способности к саморазвитию.

Предлагаемую газообразную первоматерию назовём Вселеном, атомы которого и будут первоатомами материи. Для его описания используем теорию течения идеального газа.

1. Характеристики Вселена

Рассмотрим характеристики Вселена в точке геометрического пространства в момент времени t .

Концентрация атомов Вселена - количество атомов в единице объёма:

dV - элемент объёма пространства.

dNa - количество атомов Вселена в элементе dV, должно быть достаточно велико, чтобы можно было определить средние величины.

Плотность Вселена:

где ma - масса атома Вселена.

Скорость течения Вселена

- скорость атома Вселена:

- элемент объёма в пространстве скоростей.

- функция распределения атомов Вселена по скоростям. Плотность импульса Вселена :

Плотность энергии Вселена

Где

2. Частицы Вселена

Частицы Вселена - обособленные объёмы взаимосвязанных атомов Вселена.

Рассмотрим характеристики частицы, связанной с истоком (стоком) атомов Вселена.

Мощность истока (стока) Q:

S - замкнутая поверхность, окружающая источник.

- нормаль к элементу поверхности S, направленная наружу.

- проекция вектора скорости течения Вселена на нормаль. Для источника с симметричным излучением:

При приближении к источнику с ограниченной скоростью течения плотность Вселена резко возрастает, а длина свободного пробега атома Вселена соответственно уменьшается.

Определим элементарный объём Вселена - объём газа достаточно малый по размерам чтобы изменения характеристик в нём были незначительные, но достаточно большой по сравнению с длиной свободного пробега атома Вселена, чтобы рассматривать его как движущийся материальный объект. Вселен, как нам уже известно, представляет собой глубоко разреженный газ, поэтому элементарные объёмы можно выделить только вблизи источников и в других газовых образованиях.

Совокупность взаимосвязанных элементарных объёмов образует

Объём частицы Вселена

Масса частицы:

- количество атомов Вселена в частице.

Импульс частицы:



скорость частицы.

Момент импульса частицы:

Энергия частицы:

Поле импульса частицы:

- составляющая часть вектора скорости течения Вселена перпендикулярная нормали:

3. Взаимодействие частиц Вселена

Частица Вселена является газообразным образованием. Поэтому сила действующая на неё определяется формулой:

S - поверхность окружающая частицу.

ds - элемент поверхности.

- сумма \ интеграл\ по всем элементам поверхности S.

- плотность сил на этой поверхности. Определяется переносом

количества движения через единицу площади :

плотность Вселена на поверхности .

нормаль к ds, направленная наружу.

относительная скорость атома Вселена:

скорость атома Вселена.

- скорость течения Вселена

Получим:



Отсюда следует в самом общем виде:

формула силы, действующей на частицу Вселена:

плотность импульсного поля Вселена на поверхности S:

формула момента сил, действующего на частицу:

радиус - вектор элемента ds.

Взаимодействие двух частиц.

В общем случае сила воздействия частицы `b' на частицу `a' может быть представлена в виде:

сила воздействия окружающего импульсного поля Вселена на частицу `a'.

сила воздействия собственного импульсного поля частицы “a”:

Отсюда следует в самом общем виде:

формула силы взаимодействия двух частиц вселена:

часть поверхности частицы “a”, обращённая к частице “b”.

плотность сил этого взаимодействия:

плотность импульса Вселена на поверхности :

собственная плотность импульса Вселена \собственное поле\ частицы `a”.

вклад частицы `b' в плотность импульса.

плотность Вселена на поверхности :

собственная плотность Вселена частицы `a'.

начальная \невозмущённая\ плотность Вселена.

возмущение плотности Вселена, вызванное частицей “a”

вклад частицы `b' в плотность Вселена.

Формула момента сил взаимодействия двух частиц:

Полученные формулы имеют самый общий вид.

Для практического их использования примем следующие приближения:

Отсюда следует

формула силы взаимодействия двух частиц Вселена в данном приближении:

4. Электрическое и магнитное взаимодействие частиц

Сила этого взаимодействия следует при определённых условиях из формулы .

радиус - вектор из точки нахождения частицы `b' в точку нахождения частицы “a”.

расстояние между точками нахождения частиц.

мощность истока \ стока \ Вселена частиц.

Формула электрического взаимодействия частиц Вселена:

Из формулы видно, что частицы одного знака Q взаимно отталкиваются, а разных знаков - притягиваются.

С другой стороны, экспериментально установлено, что взаимодействие электрических зарядов определяется законом Кулона. Позже было доказано, что в основе этого закона лежит взаимодействие элементарных заряженных частиц:

электрические заряды элементарных частиц.

Их знаки, в отличие от знаков Q, установлены произвольно.

Из сравнения следует:

Формула электрического заряда элементарной частицы:

.

Она объясняет физический смысл принятого наукой понятия

« элементарный электрический заряд» и его непонятную размерность.

напряжённость электрического поля частицы “b” в точке нахождения частицы “a”:

Формулы магнитного ввзаимодействия частиц Вселена.



скорости движения частиц.

скорости вращения полей частиц.

В частности, отсюда следует

Формула магнитного взаимодействия движующихся частиц Вселена:

С другой стороны в результате обобщения опыта установлено, что это взаимодействие определяется формулой силы Лоренца:

C - постоянная. равная скорости света.

вектор магнитной индукции, создаваемой движущейся элементарной частицей “b” в точке нахождения частицы “a”:



вектор напряжённости магнитного поля:

магнитная постоянная:

Из сравнения формул следует, что они совпадают при условии:

Последнее следует из 3-его закона Ньютона.

Из обобщённого опытного подтверждения формулы электромагнитного взаимодействия частиц Вселена следует, что известные элементарные частицы: электрон, протон и другие - являются частицами Вселена.

Момент сил электромагнитного взаимодействия частиц следует из формулы:

В частности:



Отсюда следует известное в физике элементарных частиц положение:

в установившемся состоянии механический момент частицы может иметь только две (+,- ) ориентации относительно магнитного поля.

5. Слабое взаимодействие частиц

Сила этого взаимодействия при определённых условиях следуют из формулы :

- Возмущение плотности Вселена на поверхности частиц.

слабое взаимодействие элементарных частиц.

Из полученной формулы видно, что эти силы очень слабые относительно основных электромагнитных сил.

Сила слабого взаимодействия протонов:



Силы слабого взаимодействия протонов и электронов:

Сила слабого взаимодействия электронов:

6. Слабое взаимодействие сложных частиц, Гравитация

материя вселенная гравитация ядерный

Сложные частицы - атомы, молекулы и другие образования, состоящие из элементарных частиц.

Используя полученные формулы , рассмотрим слабое взаимодействие двух сложных частиц, состоящих из протона и электрона, например, атомов водорода:

 сила слабого воздействия сложной частицы на протон:

Сила слабого воздействия сложной частицы на электрон:

Отсюда следует

формула силы слабого взаимодействия двух нейтральных частиц.

здесь

- расстояние между точками нахождения частиц.

из данной формулы следует, что между сложными \нейтральными\ частицами действует небольшая постоянная сила притяжения. возможно, это и есть загадочная сила гравитации. Её основой является слабое взаимодействие элементарных частиц.

Отсюда и закона тяготения Ньютона следует:

Формула гравитационной постоянной:



гравитационная постоянная.

масса атома водорода

Отсюда можно подсчитать:

слабое взаимодействие частиц с античастицами.

Античастицы отличаются от частиц знаками. Так для антипротона и антиэлектрона :

Отсюда силы этого взаимодействия поменяют своё направление на противоположное, в частности:

из формулы следует, что частицы и античастицы взаимно отталкиваются - между ними действуют силы антигравитации.

Взаимодействие античастиц.



Между нейтральными античастицами, как это видно из формул, действуют силы взаимного притяжения - силы гравитации.

Из полученных формул следует-

Во вселенной возможно существование антимиров, состоящих из антивещества.

Однако вопрос о существовании антивещества в природе остаётся пока открытым.

7. Короткое взаимодействие частиц вселена, Ядерные силы

Взаимодействие частиц на коротких расстояниях друг от друга, сравнимых с их размерами, характеризуется короткими силами:

короткое электрическое и магнитное взаимодействие частиц.

В общем случае можно представить:

Коэффициенты A,B определяются из соответствующих формул коротких сил. Они зависят от знака зарядов взаимодействующих частиц.

Формулы сил короткого взаимодействия элементарных частиц.

Для электрона и протона:

Для электрона и электрона:

Для электрона и нейтрона:

Аналогично получаются формулы для всех остальных элементарных частиц и античастиц.

Взаимовоздействие частиц атомного ядра.

Ядерные силы. Известно, что ядро состоит из протонов и нейтронов.

Взаимодействие этих частиц и определяет ядерные силы.

Для протона и протона:

Для протона и нейтрона:

Для нейтрона и нейтрона:

Совокупность данных формул определяет устройство ядра.

В пределах ядра между элементарными частицами действуют силы притяжения.

Заключение

Из изложенного выше следует, что Вселен может быть первоматерией

нашего мира, а частицы Вселена - элементарными частицами.

Последние, возможно, образуются при взаимодействии вихревых течений Вселена.

Так можно предположить, что при столкновении двух кольцевых вихрей образуются две частицы \ частица и античастица\ , соединённые между собой вихревыми трубками.

В одну частицу Вселен втекает, из другой - вытекает.

Однако это предположение ещё необходимо теоретически обосновать.

Формулы теории относительности возможно получатся при повышении степени приближения формул. В частности, перед формулой силы во втором приближении при определённых условиях появляется сомножитель: . Но он не имеет отношения к массам взаимодействующих частиц, как это принято считать сейчас.

Окружающий нас мир и мы сами состоим из мельчающих абсолютно упругих (наподобие биллиардных) шариков, движущихся хаотически в пространстве прямолинейно и равномерно.

Размещено на Allbest.ru

...