Текст книги "Естественная механика природы. Автореферат книги"

3. Основы структурно-квантовой теории Вселенной

Условно сладкое, условно горькое, условно горячее, условно холодное, условен цвет. А в действительности существуют атомы и пустота. То есть объекты чувств предполагаются реальными, и в порядке вещей – рассматривать их как таковые, но на самом деле они не существуют. Реальны только атомы и пустота.

Демокрит (ок. 460 – ок. 370 до н.э.)

Конечной целью всех естественных наук является разыскание движений, лежащих в основе всех изменений, и причин, производящих эти движения, то есть слияние этих наук с механикой.

Г. Гельмгольц

3.1 Общие положения теории

Материя нашей Вселенной расположена в бескрайней абсолютной пустоте и представляет собой структурную комбинацию конечного, хотя и огромного, количества всего лишь двух типов стабильно существующих элементов, традиционно названных, в силу своих одинаковых физических свойств, квантами. Однако следует учитывать, что в СКТВ смысл терминов «квант» и «квантование» существенно отличается от их интерпретации в современной науке.

В соответствии с их ролью в мироздании первый квант назван квантом узловым (КУ), а второй – квантом соединяющим (КС). Для обозначения физических величин (параметров), связанных с узловым квантом применяется нижний индекс «у», а с соединяющим квантом – нижний индекс «с». В структуре материи нашей Вселенной, согласно четвёртому философскому выводу, каждый узловой квант постоянно связан с каждым другим узловым квантом одним соединяющим квантом.

Наглядная модель элемента структуры материи нашей Вселенной, состоящего из шести узловых и, соответственно, из пятнадцати соединяющих квантов.

Эта структура, в силу своей строгой упорядоченности, близка к кристаллической (можно даже сказать: является кристаллической), но не твёрдой и хрупкой, а упругой и способной к самым разнообразным деформациям, не нарушающим, однако, присущий ей строгий порядок и не приводящим к её разрушению. Соответственно, полностью исключается возможность вероятностного расположения материи в пространстве и влияние наших наблюдений (как таковых) на результаты последующих наблюдений, как это утверждается в современной квантовой механике, а тем более на объективную реальность. Любой элемент дискретно-непрерывной материи нашей Вселенной, который можно выделить в ней, как дискретный, в любой момент времени занимает относительно любого другого такого же элемента одно единственное конкретное положение, а их движение друг относительно друга строго детерминировано. Стохастичности (недетерминированного хаоса) в природе нашей Вселенной не существует.

Каждый узловой квант соответствует геометрическому термину «точка» (то есть вообще не имеет пространственную размерность) и обладает одинаковой и неизменной при любых обстоятельствах (не связанных с нарушением существующей природы нашей Вселенной) массой, являющейся в СКТВ одной из фундаментальных физических постоянных, которая выражает инертные свойства материи, проявляющиеся в движении её элементов друг относительно друга, и ничего кроме этого. Обозначим её m_у. Любой элемент структуры нашей Вселенной, выделенный, как конечный, где имеется хотя бы один узловой квант, можно назвать веществом. Массу любых частиц вещества (m) определяет количество КУ (n_у), из которых они состоят:

 
                            m = n_у m_у.
 

Масса КУ обеспечивает инертность протекающих в нашем Мире процессов и, тем самым, формирует наблюдаемое время. Никакой «тяжёлой» массы, в математическом аппарате физики не требуется. Сформулированный Ньютоном закон тяготения вполне объясняет инертная масса (ниже будет показано, как и почему). Что же касается абсолютного времени, то ход его в Мире в целом равномерен и независим ни от чего, в том числе и от каких-либо наблюдений. И. Ньютон («Математические начала натуральной философии»): «Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно, и иначе называется длительностью… Все движения могут ускоряться или замедляться, течение же абсолютного времени изменяться не может».

Кроме массы, каждый узловой квант обладает также знаком полярности, который соответствует принципу двоичности и может быть либо «плюс», либо «минус» (речь идет только о качественном безразмерном показателе, а не о количественной величине электрического заряда).

Выделенный элемент структуры материи нашей Вселенной, где нет узловых квантов (нет вещества) соответствует представлениям СКТВ о физической сущности вакуума, где материя этой Вселенной представлена исключительно только соединяющими квантами. Вакуум (его можно назвать и эфиром) не вмещает в себя частицы вещества, а соединяет их между собой. Таким образом, вакуум не является абсолютной пустотой, а располагается в абсолютной пустоте так же, как и вещество.

Соединяющие кванты, согласно четвёртому философскому выводу, имеют лишь одно пространственное измерение – длину, не имеют массу и способны пересекаться между собой без разрушения. Каждый соединяющий квант обладает свойствами упругого силового воздействия на узловые кванты. Свойства упругости КС в совокупности с массой КУ проявляются в силах центрального взаимодействия (без массы сила в измерениях длина-время не проявляется). Эти силы делятся на гравитационную силу и электрическую силу. Следствием существования последней являются магнитные силы и силы ядерного взаимодействия (показано ниже). Поэтому можно считать, что каждый соединяющий квант состоит из двух отдельных одномерных силовых линий – гравитационной (ГСЛ) и электромагнитной (ЭСЛ). ЭСЛ качественно отличаются от ГСЛ тем, что, во-первых, они действуют на соединяемые ими КУ по-разному (как притягивают, так и отталкивают их, в зависимости от того, какие знаки полярности имеют эти два узловых кванта). Во-вторых, при пересечении ЭСЛ в них возникают поперечные электромагнитные волны, в результате чего длина ЭСЛ становится больше длины ГСЛ того же соединяющего кванта. Возникшие в ЭСЛ волны движутся с определенной конечной скоростью, которая и есть скорость света. Х. Гюйгенс («Трактат о свете»): «Несомненно, что и свет доходит от светящегося тела до нас каким-нибудь движением, сообщённым веществу, находящемуся между ним и нами… это не может быть вызвано переносом вещества от этого тела к нам».

Отдельно взятая частица вещества никаких «полей» вокруг себя, по существу, не создаёт. Частицы вещества взаимодействуют не своими индивидуальными полями и не с помощью излучения калибровочных бозонов, а посредством постоянно связывающей их между собой материи соединяющих квантов, каждый из которых в равной степени принадлежит тем двум частицам, которые он соединяет. Соединяющий квант не имеет массы и, следовательно, инертных свойств, поэтому любое изменение его состояния, мгновенно приводит к одинаковому по абсолютной величине, но противоположному по направлению изменению влияния этого КС на оба узловых кванта, которые он соединяет (что нам давно известно, как третий закон Ньютона). В вопросе о скорости распространения взаимодействий структурно-квантовая теория поддерживает точку зрения Ньютона, а не Эйнштейна.

Количество соединяющих квантов (обозначим его n_с) в зависимости от количества узловых квантов (обозначим его n_у) в нашей Вселенной в целом и внутри любой частицы вещества, входящей в её состав, может быть определенно по правилам комбинаторики, как число сочетаний из n_у по два без повторений:

 
                             n_с = n_у! / (2 (n_у – 2)!).
 

Измерения имеет только материя, а возможность существования измерений пространства определяет наличие в нём материи. Все, без исключения, фундаментальные физические (механические, других нет) законы нашей Вселенной могут и должны быть описаны только с помощью геометрии Евклида, с использованием только прямолинейных одномерных, полярных (плоских) или сферических (объёмных) систем координат, которые должны быть жёстко и постоянно связаны с реальной материей. Количество таких систем координат конечно. Инерциальные системы отсчёта, умозрительно связанные с «пространством», декартовы системы координат и криволинейные системы координат Гаусса в фундаментальной физике неприменимы (они не могут быть постоянно связаны с конкретной материей).

Так как материя одномерна и её элементы (кванты) постоянно движутся друг относительно друга, для описания как материи, так и пространства нашего Мира необходимы и достаточны только два фундаментальных измерения – длина и время. Углы в полярных и сферических системах координат не являются самостоятельными измерениями, так как они могут быть выражены через длину (фундаментальное измерение), что отражает единица измерения угла – радиан. Такие фундаментальные физические параметры мироздания, как масса и сила, определяют количественную взаимосвязь между длиной и временем, и воспринимаются нами визуально через эту взаимосвязь.

Примечание. То, что материя нашей Вселенной вообще не имеет собственного объёма, а формирует его в пространстве за счёт объёмной структуры одномерных силовых линий, соединённых между собой в безразмерных точках, может, на первый взгляд, показаться чем-то излишне экзотичным. Однако именно при такой интерпретации материи появляется возможность избавиться от целого ряда гораздо более экзотичных представлений о природе, накопившихся в науке, в том числе и от всех тех, которые сегодня не имеют уже никакого наглядно-механистического смысла. К тому же, одномерность, как средство описания элементов материи (например, в теории струн) или даже всего пространства (как в каузальной динамической триангуляции), широко применяется в современной физике. Так что, в части одномерности, в СКТВ, по сути, нет ничего нового.

3.2 Произведение инертных масс в законе тяготения

Чтобы определить связь силы гравитационного взаимодействия тел с их массой, необходимо и достаточно установить функциональную зависимость между количеством КУ, составляющих тела, и количеством КС, эти тела соединяющих.

Модель элемента структуры нашей Вселенной, наглядно показывающая зависимость количества КС, соединяющих частицы вещества, от произведения количества КУ, входящих в эти частицы (наглядное объяснение причины произведения инертных масс в законе тяготения).

На рисунке показано, что для любых двух материальных тел в нашей Вселенной, состоящих из, соответственно, n_у1 и n_у2 узловых квантов, количество соединяющих эти два тела КС (n_c12) всегда равно:

 
                                    n_c12 = n_у1 n_у2.
 

Поэтому сила гравитации (F_g), действующая между двумя телами, расположенными достаточно далеко друг от друга, равна:

 
                       F_g = n_c12 F_cg = n_у1 n_у2 F_cg,
 

где F_cg – примерно одинаковая (средняя) сила гравитационного взаимодействия, которую создаёт ГСЛ каждого из связывающих тела соединяющих квантов.

Учитывая связь количества КУ в телах с массой каждого из них (m_у) и с массой самих тел (m₁ и m₂), получаем:

 
                        n_у1 = m₁ /m_у   и  n_у2 = m₂ /m_у.
 

Отсюда:

 
                             F_g = m₁ m₂ F_cg / m_у².
 

Примечание. В формуле F_g = G m₁ m₂ /r², предложенной Ньютоном, произведение масс частиц вещества присутствует явно, а постоянная величина 1 / m_у² скрыта в коэффициенте G, называемом гравитационной постоянной. То есть хорошо объясняется не только произведение масс в числителе формулы, но и, частично, размерность G (кг² в знаменателе размерности этого коэффициента, в СИ). Ну, а то, что F_cg обратно пропорциональна r² – это общий закон для обеих силовых линий соединяющего кванта. Кстати сказать, постулировав несколько иначе понятие «скорость», можно считать, что F_cg обратно пропорциональна r³. Такая зависимость, как это будет показано ниже, используется в СКТВ для объяснения причин изменения размеров нашей Вселенной по закону Хаббла.

Таким образом, термин «тяжёлая масса» утрачивает свой физический смысл, так как никакой прямой причинно-следственной связи между массой и силой гравитации нет. Размерность «тяжёлой» массы в формуле закона тяготения сокращается, а в размерности силы масса присутствует, согласно второму закону Ньютона, только как инертная. Соответственно, теряет всякий смысл и сложнейший математический аппарат общей теории относительности Эйнштейна, описывающий, как тяжёлая масса искривляет континуум пространства-времени, создавая этим гравитацию.

Итак, гравитацию СКТВ объясняет настолько просто и точно, что сомневаться в правильности такого объяснения, на мой взгляд, невозможно. Но это объяснение справедливо, только если всё вещество нашей Вселенной состоит, как это следует из СКТВ, из точечных элементов с одинаковой постоянной массой, каждый из которых притягивается к каждому другому посредством одинаковых силовых связей. Неважно даже как эти связи интерпретировать, как конкретные линии одномерной материи или как некие наглядно-непредставимые поля. Поэтому закон всемирного тяготения – это, в свою очередь, прямое экспериментальное доказательство соответствия СКТВ объективной реальности.

Следует также отметить, что наблюдаемое отсутствие эффекта экранирования гравитации веществом исключает возможность существования в природе гравитационного излучения. Без экспериментального опровержения отсутствия этого эффекта, любые данные, истолкованные, как проявление гравитационного излучения (включая данные об обнаружении гравитационных волн), нельзя рассматривать как доказательство его существования.

Примечание. Гравитационные силовые линии, соединяющие наблюдателя с вращающимся веществом (от массивных космических объектов до вращающихся вокруг атомных ядер электронов и КУ в самих ядрах), действуют на него, как шатуны кривошипно-шатунных механизмов, только не жёсткие, а упругие. Возникающие вследствие этого колебания могут создать иллюзию наблюдения волн гравитационного излучения. Но это не более чем иллюзия.

3.3 Произведение зарядов в законе Кулона

На приведённом ниже рисунке изображено, по сути, то же самое, что и на предыдущем, но узловые кванты показаны со знаками их полярности, а вместо гравитационных силовых линий используются спаренные с ними ЭСЛ.

Модель элемента структуры нашей Вселенной, наглядно показывающая, что произведение электрических зарядов в числителе закона Кулона, является следствием разницы в количестве КС, создающих противоположное по направлению электрическое взаимодействие между соединяемыми ими телами.

Количество узловых квантов в составе материального тела, имеющих положительную полярность, обозначим n_у+, а отрицательную, соответственно, n_у—. Разница между количеством узловых квантов с положительной и отрицательной полярностью и определяет в структурно-квантовой теории понятие электрический заряд материального тела (q), включая его знак:

 
                                 q = n_у+ — n_у—.
 

То есть, электрический заряд в СКТВ – это безразмерная величина, это разница в количестве узловых квантов противоположной полярности в составе частицы вещества, и только. Изображённая на рисунке схема показывает, что сила электрического взаимодействия между двумя телами (F_е) связана не с их электрическими зарядами, как таковыми (q₁ и q₂), а с силами (F_се), которые создают ЭСЛ каждого из КС, соединяющих эти тела, и разницей в количестве соединяющих квантов, создающих электрические силы противоположной направленности. Хорошо видно, что указанная разница в количестве КС, имеющих электрические силы противоположной направленности, прямо пропорциональна произведению электрических зарядов взаимодействующих тел. Если принять, что силы электрического взаимодействия между входящими в состав частиц вещества узловыми квантами (F_се) по абсолютной величине в среднем одинаковы, мы получим:

 
                               F_е = q₁ q₂ | F_cе |.
 

Таким образом, знаки электрических зарядов взаимодействующих частиц вещества однозначно определяют направленность силы электрического взаимодействия между ними посредством ЭСЛ соединяющих квантов. Отрицательная сила означает притяжение, а положительная – отталкивание.

Картина электрического взаимодействия, в отличие от гравитационного, искажается волнами электромагнитного излучения, увеличивающими длину ЭСЛ соединяющих квантов относительно длины их ГСЛ, что, в свою очередь, уменьшает силы электрического взаимодействия. Это является одной из основных причин всего того многообразия известных нам природных явлений, которое мы называем магнетизмом, в частности закона Кулона для магнитных зарядов. Аналогично объясняется и эффект экранирования электрического взаимодействия веществом (относительная диэлектрическая проницаемость вещества). Разумеется, поляризация диэлектриков здесь тоже влияет и может даже превалировать.

3.4 Электромагнитная природа ядерного взаимодействия и шаровая молния

Схемы, изображённые ниже, показывают, что в структуре из близкого по величине количества расположенных в пространстве одинаковых частиц вещества разноимённой электрической полярности, силы притяжения между этими частицами существенно превалируют над силами отталкивания. Этот физический эффект назван «эффектом электрического сжатия» или кратко «эффектом ЭС».

При любом количестве узловых квантов (n_у) в частице вещества и любом её электрическом заряде (q), включая его знак, (разумеется, при |q| ≤ n_у, так как иное невозможно) разница между количеством положительных ЭСЛ, отталкивающих узловые кванты (n_с+), и отрицательных ЭСЛ (n_с—), притягивающих их, выражается формулой:

 
                   Δn_c = n_с+ — n_с— = (q² – n_у) / 2.
 

Модели элементов структуры материи нашей Вселенной, наглядно показывающие электрическую сущность и причину возникновения ядерных сил взаимодействия в частицах вещества.

Очевидно, что если за счёт изменения полярности узловых квантов изменить знак заряда состоящей из них частицы вещества на противоположный, не меняя его абсолютную величину – это никак не отразится на количестве ЭСЛ как отталкивающих КУ в частице, так и притягивающих их. Такие частицы могут быть полностью идентичны по всем своим физическим характеристикам, за исключением знака заряда. Это объясняет, почему наряду с частицами вещества могут существовать и частицы антивещества.

Так как даже электрон с его небольшой массой может состоять из многих КУ, эффект ЭС вполне объясняет «сильное взаимодействие» и уверенно наводит на мысль, что все известные нам частицы вещества, которые мы сегодня называем элементарными, представляют собой многокомпонентные, локальные участки структуры материи нашей Вселенной, узловые кванты в которых связаны воедино силами обычного электрического и гравитационного взаимодействия, то есть силами взаимодействия узловых квантов посредством квантов соединяющих. А уравновешены эти силы обычными центробежными силами, возникающими вследствие относительного вращения узловых квантов во всех известных нам стабильных (в той или иной степени) частицах вещества. Тогда становится понятным всё многообразие открытых наукой элементарных частиц, а также их взаимные превращения. То же самое можно сказать и об атомных ядрах. Получается, что они не состоят из нуклонов, а представляют собой достаточно единые структуры, состоящие из узловых и соединяющих квантов, для которых деление на нуклоны – это всего лишь наиболее вероятный процесс первоначального естественного деления. При таких представлениях о ядре атома, из его теории можно будет исключить противоречащий логике как СКТВ, так, кстати, и теории относительности, дефект масс и ещё целый ряд близких к мистике современных понятий. Ненаблюдаемые отдельно кварки, из которых, как сейчас считается, состоят нуклоны, тоже вряд ли имеют взаимосвязь с реальностью. По существу, в природе нашей Вселенной можно выделить только два фундаментальных вида силового взаимодействия вещества – гравитационное и электромагнитное (как это и делалось в девятнадцатом веке). Остальные виды, которые сегодня принято выделять в физике – это следствия существования последнего.

На эффекте ЭС может быть основано и объяснение природы шаровой молнии. Отличие её от частиц микромира заключается лишь в том, что роль узловых квантов в шаровой молнии играют ионизированные атомы и молекулы, а возможно ещё и наэлектризованные частички пыли. Так можно объяснить практически всё, что накопилось в результате наблюдений шаровых молний.

3.5 Инерция и принцип относительности

Галилей, рассуждая об инерции, неразрывно связывал её с принципом относительности. В СКТВ эта связь сохранена. Однако, согласно СКТВ, бескрайнее пространство-пустота не содержит никаких ориентиров, относительно которых можно задать или определить положение и движение материальных тел, а любые частицы вещества постоянно связаны между собой силами гравитационного и электромагнитного взаимодействия. Поэтому инерция является свойством материи сохранять движение, которое создаётся и изменяется силами взаимодействия материи. Инерция сохраняет движение (включая вращение) только относительно тех материальных ориентиров и в тех же направлениях, что его создают и изменяют силы взаимодействия материи. Если силы взаимодействия соединяют напрямую только две материальные точки (две частицы вещества) и не зависят (изолированы) от другой материи, то и инерция относительного поступательного движения двух этих точек всегда действует по прямой линии, соединяющей эти точки. В отличие от поступательного, вращательное движение происходит в плоскости. Для того чтобы связать плоскость с конкретной материей необходимы и достаточны три точки (в СКТВ три узловых кванта). Центральное взаимодействие трёх точек уже может создать момент силы (действующий в той же самой плоскости). Следовательно, здесь так же, как для поступательного движения, должна существовать (и, наверняка, существует) причинно-следственная взаимосвязь сил взаимодействия с инерцией. Стремление материи сохранять плоскость вращения (относительно других элементов материи) хорошо прослеживается на примерах гироскопического эффекта, прецессии и так далее. Если материя нашей Вселенной связана в неразрывную структуру из конечного количества соединённых между собой дискретных элементов, то каждый такой элемент является двигателем для всех остальных и, наоборот, приводится ими в движение, включая движение по инерции.

Примечание. Получается, что столь высокомерно отвергнутое современной наукой мнение Аристотеля «…всё движущееся приводится в движение чем-либо…» («Физика») в чём-то ближе к последовательным представлениям об относительности физических законов, чем мнения Галилея, Ньютона и Эйнштейна. Правда, закон инерции Галилея самим им был сформулирован, по существу, как закон движения материи относительно другой материи (материальной точки относительно другой материальной точки). Привожу цитату из «Беседы о двух новых науках» Галилея «…скорость, однажды сообщённая движущемуся телу, будет строго сохраняться, поскольку устранены внешние причины ускорения или замедления, – условие, которое обнаруживается только на горизонтальной плоскости, ибо в случае движения по наклонной плоскости вниз уже существует причина ускорения, в то время, как при движении по наклонной плоскости вверх налицо замедление; из этого следует, что движение по горизонтальной плоскости вечно…». Снова цитирую самого Галилея (теперь уже «Диалог»): «движение по горизонтальной плоскости, у которой нет ни наклона, ни подъёма, есть круговое движение вокруг центра (то есть движение вокруг одной конкретной точки, – С.С.)». На основании вышесказанного, можно уверенно предположить, что Галилей, рассуждая о бесконечной горизонтальной плоскости, просто применил метафору, позволяющую ему легче и доступнее объяснить свои представления о движении тел по инерции относительно конкретной точки отсчёта (последнюю Галилей всегда считал условно неподвижной).

В структурно-квантовой теории принцип Маха не только считается справедливым в части инерции (не в деталях, а по существу), а расширяется до следующего всеобъемлющего закона естественной философии и физики, который по праву может быть назван законом Маха (в отличие от не до конца сформулированного им принципа): в нашей Вселенной не существует ни одного физического закона, который бы действовал и проявлялся в реальных наблюдениях и экспериментах вне зависимости от всей без исключения конечной и неразрывной материи, формирующей всю эту конечную Вселенную.

Примечание. Например, ось гироскопа сохраняет своё положение, по сути, относительно всей материи нашей Вселенной. Поэтому возникает иллюзия неизменности положения этой оси относительно всего наблюдаемого пространства. Разумеется, за счет непрерывного изменения положения материальных тел друг относительно друга ось гироскопа никогда не будет постоянно и абсолютно точно направлена на какое-либо одно из этих тел, например, на отдалённую звезду или галактику. В первую очередь на отклонение этой оси окажет влияние движение массивных тел вблизи гироскопа. Фактически это уже экспериментально подтверждено (экспериментами американской космической миссии «Gravity Probe B»), но интерпретируется сейчас, как экспериментальное подтверждение эффектов «увлечения инерциальных систем отсчёта вращением Земли, которые предсказывает общая теория относительности Эйнштейна».

Как вращательное, так и поступательное движение всей нашей Вселенной целиком относительно какого-либо ориентира, не входящего в состав её структуры и никак не взаимодействующего с ней, никакого, в том числе и инертного, влияния на физические законы, действующие внутри этой Вселенной, не оказывают. Кроме того, инерция так же квантуется, как и силы взаимодействия, как и вся структура материи нашей Вселенной. Таким образом, СКТВ – это не только квантовая теория гравитации и электромагнитного (соответственно, и ядерного) взаимодействия, но ещё и квантовая (дискретная) теория инерции.

Взаимосвязь инерции с силами взаимодействия, объясняет наличие в природе эффекта, названного эффектом силового равенства (эффектом СР): Существуют природные условия, при которых для событий в системе отсчёта, связанной с самим материальным телом, совершенно безразлично, как это тело движется относительно любой системы отсчёта, и будет ли это движение или покой. Эти условия существуют тогда, и только тогда, когда действие всех внешних сил на все без исключения материальные точки (частицы вещества), из которых состоит тело, будет одинаковым (приблизительно, конечно). Причем неважно будут ли эти одинаковые силы постоянны или будут изменяться. Неважно и то, как они будут изменяться во времени. Именно эффект СР объясняет существование невесомости на борту космических кораблей. Невесомость существует в них до тех пор, пока не нарушается (за счёт включения двигателей) равновесие электромагнитных сил. Если бы этих сил в природе не существовало, а действовали только гравитация и инерция, то всё вещество нашей Вселенной находилось бы в состоянии невесомости (сама возможность существования в таких условиях известных нам частиц вещества, здесь, разумеется, не рассматривается).