Является создание единой и неизменной картины мира на основе немногочисленных фундаментальных идей

Вид материала

Документы

Содержание 5. Следствия из полученного результата 6. Об уровнях строения материи R близко к значению радиуса R

Подобный материал:

• А. Г. Формирование единой картины мира на основе фундаментального единого закона взаимодействия, 984.7kb.
• Целью предлагаемой программы является формирование единой картины мира на основе представлений, 515.54kb.
• В. А. Каверина «Картины мира» школьников. Итоги исследования. Исследование, 82.72kb.
• Программа дисциплины фтд. 01 Фразеология как отражение русской языковой картины мира, 176.79kb.
• Тема: Основные исторические этапы развития естествознания. Научные революции и картины, 99.52kb.
• Маркеры этноспецифической информации в составе фразеологизмов, 89.88kb.
• Вопросы кандидатского экзамена по истории и философии науки, 36.26kb.
• 1. Физическое мироздание. Понятие научной картины мира, 86.6kb.
• Программа вступительных испытаний для абитуриентов, поступающих в колледж, 60.72kb.
• Концепция атомизма от Левкина и Демокрита до наших дней. Концепция эфира и ее трансформации, 22.99kb.

Центробежные силы инерции являются движущими силами процессов слабых взаимодействий, и именно этими силами при распаде нейтрона преодолеваются силы притяжения, и электрон или триэлон по спиральной траектории покидают рождающийся протон.

Если триэлон в момент рождения в сравнении с протоном считать точечной частицей, то из пояснения к уравнению (4.1) в настоящем разделе следует, что при перемещении триэлона из центра протона к его границе сила гравитационного притяжения между триэлоном и протоном изменяется пропорционально расстоянию триэлона от центра протона и достигает максимума на границе протона. В связи с линейным характером изменения силы гравитационного притяжения при движении триэлона внутри протона среднее значение силы равно половине максимального.

Известные уравнения классической механики и размерности действия, энергии и силы позволяют рассматривать действие не только как произведение изменения энергии на время в процессе изменения движения, но так же и как произведение работы силы на время.

Среднее значение гравитационной силы притяжения, противодействующей вылету триэлона из протона при его движении от r = 0 до r = r_o (r_o – радиус протона), можно определить по (4.1) как F_ГР /2. При этом в (4.1) необходимо положить: m₁ = 3m_e, r = r_o и m₂ = (m_p – m_e), так как масса протона, электрический заряд которого взаимодействует с зарядом электрона, меньше массы свободного протона на величину массы электрона.

Так как гравитационная сила является центральной, то при определении работы силы необходимо учитывать только радиальное перемещение триэлона в пределах протона, равное r_o.

В связи с чрезвычайно малой интенсивностью гравитационного взаимодействия время, за которое значение величины действия S в процессе спирального движения станет равным ħ (минимальному значению действия), должно быть чрезвычайно большим. По терминологии соотношения неопределённостей неопределённость времени должна считаться бесконечно большой.

При движении по спирали с характерной для взаимодействий скоростью С конечный радиус R спирали, соответствующий времени t = R/С, также должен быть исключительно большим, но отнюдь не бесконечно большим. Как следует из (2.6) отношение конечного и начального радиусов спирали равно exp (φ ctgβ).

Сила всемирного тяготения, так же, как и кулоновская сила, является потенциальной, что позволяет рассматривать гравитационное и кулоновское взаимодействия с единых позиций.

На основании (2.2), (4.1), (2,6),положив в (4.1) r = r_o, а в (2.2) Е = r_o F_ГР /2. и к = 1, можем написать выражение для величины действия:

S = G∙3 m_e(m_p – m_e)∙( R/ r_o2 С) = G∙3 m_e(m_p – m_e)∙ exp (φctgβ) /2C = ħ. (4.3)

Величина φ ctgβ в (4.3) определяет количество витков спирали N, которое обеспечивает необходимые для выполнения равенства значения радиуса R и времени t. Так как искомое значение времени должно быть значительно больше времени движения по одному витку, то величину φ ctgβ можно представить в виде 2π N. Таким образом, задача сводится к вычислению значения N. При этом несущественно, каково конечное значение φ и как изменяется угол β спирали в процессе движения. Ранее, в разделе 2, при уточнении теоретического значения постоянной тонкой структуры α точные экспериментальные значения константы позволили установить точные значения нижних пределов в интегралах времени уравнения (2.8), выражающиеся экспонентами. Воспользуемся этой подсказкой Природы и заранее введём экспоненциальную зависимость в (4.3), представив φctgβ в виде φctgβ = 2π exp A_O, после чего (4.3) примет вид:

S = G∙3 m_e(m_p – m_e)∙ exp (2π exp A_O ) /2C = ħ (4.4)

После подстановки известных значений констант в (4.4) получим, что A_O = 2,71742. Очевидно, что математическим ожиданием величины A_O является основание натуральных логарифмов е. С учётом этого из (4.4), заменив 3m_e на m_тр, получим выражение для вычисления теоретического значения константы гравитационного взаимодействия α_гр в форме, аналогичной форме выражения для постоянной тонкой структуры α:

1/ α_гр = 2Сh / G m_тр (m_p – m_e) = 2π exp 2π exp exp 1. (4.5)

Из (4.5) следует, что теоретическое значение константы гравитационного взаимодействия, так же, как и вычисляемое из полученного ранее уравнения (2.10) теоретическое значение постоянной тонкой структуры определяются через е и π. Природа с помощью экспериментаторов, установивших высокоточные значения мировых констант, вновь указывает на простоту и удивительные математическую красоту и гармонию, лежащие в основании мироздания.

Надо полагать, что по фактическому распределению массы протон вряд ли является шаром с однородной плотностью, в связи с чем и зависимость силы гравитационного взаимодействия масс от радиуса положения триэлона относительно центра протона должна отличаться от линейной. Вместе с тем очевидно, что учёт фактической (пока неизвестной физикам-экспериментаторам) неоднородности плотности протона лишь усложнил бы расчётную формулу, но в конечном итоге было бы получено выражение (4.5). Оно настолько красиво, что не может быть неверным!

Вычисленное по правой части (4.5) теоретическое значение величины 1/ α_гр = 1,4138846901∙10⁴², а теоретическое значение константы гравитационного взаимодействия α_гр = 0,7072712556∙10^-42.

В первом приближении значение A_O было получено из предположения, что масса m_ф виртуального аннигиляционного фотона равна 2 m_e , а масса m_тр триэлона равна 3 m_e. В виртуальном аннигиляционном фотоне электрические заряды электрона и позитрона находятся в сильно связанном состоянии, что и определяет электрическую нейтральность фотона.

Любое связанное состояние частиц характеризуется энергией связи или дефектом массы. Уравнение (4.5) позволяет после подстановки в него известных значений констант получить уточнённое значение массы m_тр триэлона и масса m_ф виртуального аннигиляционного фотона, а затем и значения дефекта массы ∆ m_ф связанного состояния единичных электрических зарядов по уравнению:

∆ m_ф = 3 m_e - m_тр = 3 m_e – (m_e + m_ф) (4.6)

В результате вычислений получим:

m_тр / m_e = m_тр = 2,765336;

m_ф / m_e = m_ф = 1,765336;

∆m_ф / m_e = ∆m_ф = 0,234664.

.Эти значения величин, вычисленные по уравнению (4.5), практически совпадают с полученными выше на основе предварительного анализа выражения (3.2) и названными первыми приближениями относительных масс отрицательно заряженного иона позитрония m_тр, позитрония m_ф и относительного дефекта массы ∆m_ф связанного состояния электрона и позитрона в позитронии, соответственно. Крайне маловероятно, чтобы такое совпадение результатов, полученных различным путём, могло быть случайным. Скорее оно доказывает, что оба варианта рассмотрения распада свободного нейтрона правильно отражают суть процесса.

5. СЛЕДСТВИЯ ИЗ ПОЛУЧЕННОГО РЕЗУЛЬТАТА

Полученные впервые уравнение (4.5) для константы гравитационного взаимодействия и определённые из него значения относительных масс m_тр,_, m_ф, и ∆m_ф при тщательном профессиональном анализе физиками и астрономами позволят по-новому взглянуть на некоторые современные теории в области физики элементарных частиц, космогонии и космологии.

Размышляя над полученным результатом, можно сделать некоторые первичные выводы.

Уравнение (4.5), так же, как и (2.10) представляет собой уравнение взаимосвязи физических констант и носит квантовый характер. Выражения для вычисления значений α и α_гр получены на основании единого первого принципа, выражающегося в квантовании действия и, исходя из общепринятой модели взаимодействий посредством обмена виртуальными фотонами, что указывает на взаимосвязь электромагнитного и гравитационного взаимодействий на фундаментальном уровне. Однако необходимо отметить, что значение константы α_гр получено при рассмотрении частного случая взаимодействия двух частиц вещества, по крайней мере одна из которых (протон), как в настоящее время установлено, не является элементарной и обладает некоторой внутренней структурой (партонной, кварковой или иной). Между тем имеется возможность показать, что константа α_гр определяет взаимосвязь взаимодействий двух считающихся элементарными частиц на фундаментальном вакуумном уровне.

В соответствии с современными представлениями о строении вещества структуру и свойства атомов и молекул, как и структуру “элементарных ” частиц, входящих в их состав, определяет вакуумное пространство или т. н. электронно-позитронный вакуум. Фундаментальным процессом в вакуумном пространстве является процесс рождения пары частиц электрон-позитрон в результате взаимодействия электронно-позитронного вакуума с фотонами, обладающими энергией не ниже энергии аннигиляционного фотона. В этом процессе, на первый взгляд, участвуют три частицы – электронно-позитронная пара вакуума и аннигиляционный фотон. Однако, если учесть, что сам аннигиляционный фотон представляет собой сильно связанное состояние электрона и позитрона, то в процессе участвуют четыре элементарных частицы..

Возникнув из вакуума, электрон и позитрон вступают в кулоновское и гравитационное взаимодействия. Кулоновское взаимодействие зарядов родившихся частиц осуществляется путём обмена виртуальными аннигиляционными фотонами Аннигиляции фотонов, как показывает опыт, может предшествовать образование атомов и молекул позитрония, а также и его ионов, в том числе иона, названного нами триэлоном.

Считается установленным, что парное рождение электрических зарядов в вакууме сопровождается поляризацией последнего.

В поляризованном вакууме отношение энергии Е_К кулоновского взаимодействия триэлона с позитроном к энергии Е_ГР их гравитационного взаимодействия определяется равенством:

Е_К / Е_ГР = е²/4πε_оε_r G m_тр∙ m_поз, (5.1)

где ε_r – относительная диэлектрическая проницаемость поляризованного вакуума;

m_поз - масса позитрона.

Значение ε_r до настоящего времени не определено, но считается, что оно должно быть несколько больше единицы.

Положив m_поз = m_e, m_тр = 2,765336 m_e и, приняв в первом приближении ε_r = 1, после подстановки в (5.1) известных значений констант получим:

Е_К / Е_ГР = 1,5067486∙10⁴². (5.2)

Сопоставление выражений для константы гравитационного взаимодействия (4.5) и энергии гравитационного взаимодействия триэлона с возбуждённым ядром атома водорода, взаимодействующим с электроном атома кулоновски (Е_ГР = G m_тр (m_p – m_e)/r), позволяет сделать вывод, что безразмерная константа α_гр так же, как и постоянная тонкой структуры α, выражает отношение двух видов взаимодействий.

В своё время Дирак предложил гипотезу “больших чисел”,согласно которой любые очень большие (≈10⁴⁰) безразмерные физические величины пропорциональны друг другу с коэффициентом пропорциональности порядка1 [6].

Из сопоставления численных значений правых частей (4.5) и (5.2) с учётом гипотезы Дирака и принятого допущения о значении ε_r ( ε_r = 1) можно заключить, что константа гравитационных взаимодействий α_гр численно равна отношению энергий гравитационного и кулоновского взаимодействий триэлона (отрицательно заряженного иона позитрония) и позитрона в поляризованном вакууме:

Е_К / Е_ГР = е²/4πε_оε_r G m_тр∙ m_поз. = 1/ α_гр . (5.3)

После подстановки в (5.3) уравнения (4.5) с учётом (2.1) получим:

(m_p – m_e)/ m_поз = 4πε_r /α . (5.4)

Введя обозначения m_p / m_поз. = m_p и α* = α / ε_r можно записать (5.4) в виде:

m_p = 1 + 4π /α* (5.5)

Величина α* представляет собой константу электромагнитных взаимодействий в поляризованном вакууме.

Из (5.4) после подстановки известных значений величин получим, что ε_r = 1,065682. Полученное значение ε_r близко к значению ε_r для газообразных диэлектриков. Относительная диэлектрическая проницаемость поляризованного вакуума ε_r, значение которой получено впервые, является полноправным членом в ряду мировых констант.

С учётом (5.4) выражение (4.5) для константы гравитационных взаимодействий может быть представлено в виде:

1/ α_гр .= Сhα / 2π ε_r G m_тр∙ m_поз. = 2π exp 2π exp exp 1. (5.6)

Уравнение (5.6) в отличие от (4.5) в явном виде выражает квантовую взаимосвязь электромагнитных и гравитационных взаимодействий, происходящих на фундаментальном уровне в поляризованном вакууме. Оно указывает на то, что фундаментальными частицами являются электроны, позитроны и ионы позитрония, возникающие в процессах рождения, взаимодействия и аннигиляции пар электронно-позитронного вакуума.

Исключительно важно для последующих выводов то обстоятельство, что получение выражения (4.5) сразу же позволило определить значения массы триэлона и дефект массы связанного состояния электрических зарядов в аннигиляционном фотоне с точностью, близкой точности определения значения гравитационной постоянной G.

6. ОБ УРОВНЯХ СТРОЕНИЯ МАТЕРИИ

При выводе выражений для теоретических значений мировых констант α и α_гр принималось, что в обменных процессах микромира материальные частицы движутся по логарифмическим спиралям. Данные астрономических наблюдений свидетельствуют, что спиральные движения являются весьма распространённой формой движения звёздной материи в мегамире.

Уравнения (4,3) – (4.5) и (2.7) позволяют, приняв за начальный радиус r_o спирали значение радиуса r_p протона, равное 1,41∙10^-15м, получить значение конечного радиуса «раздувшегося» нейтрона R, при котором действие рассмотренного в разделе 4 единичного процесса гравитационного взаимодействия равно ħ:

R = r_p exp 2π exp exp 1 = r_p / 2π α_гр = 3,17∙10²⁶ м. (6.1)

По порядку величины полученное значение R близко к значению радиуса Rвс наблюдаемой части Вселенной, которое по оценкам астрономов ≈ 2∙10²⁶ м. На основании (5.6) и (6.1) можно предположить, что