В. П. Сивцов
17.03.2012 г.

  На главную раздела "Научные работы"





От дуальности к «четырёхликости»: пространства, времени, вещества и энергии


          По мнению автора, наиболее ясную картину на устройство и природу антивещества и антиполя можно дать исходя из рассмотрения процессов, связанных с физическим вакуумом.

          В настоящее время под физическим вакуумом понимают такое состояние физической системы, когда в ней нет ни полей, ни частиц. Это состояние соответствует наименьшей возможной энергии. Из соотношения неопределённости Гейзенберга [5] вытекает, что в состоянии вакуума поля совершают нулевые колебания, которые рассматриваются как состояния с виртуально возникающими и исчезающими фотонами, электронно-позитронными парами и, вообще говоря, парами частица-античастица. Взаимодействие внешнего электромагнитного поля с нулевыми колебаниями вакуума вызывает неоднородность в пространственном распределении общего заряда виртуальных пар, что приводит к явлению поляризации вакуума. При энергии кванта электромагнитного поля: Е ≥ m0c2 (где m0 — масса покоя электрона) взаимодействие с физическим вакуумом ведёт к образованию электронно-позитронной пары. Обратный же процесс аннигиляции элекронно-позитронной пары приводит к образованию одного либо двух и более гамма-фотонов, несущих энергию, равную суммарной энергии проаннигилировавших частиц, электрона и позитрона.

          Рассмотрим механизм такой аннигиляции на примере однофотонной аннигиляции. Участвующие в аннигиляции электрон и позитрон имеют одинаково направленный и равный по величине спин: S = ½ h (где S — собственный механический момент количества движения микрочастицы, выраженный в единицах Планка постоянной, h), обладая в то же время равными по абсолютной величине разноимёнными зарядами и обратной ориентацией их магнитных моментов [5]: μe = ±(e/me)S (где e — заряд электрона, me — его масса). Оперируя характеристиками спина и магнитного момента электрона и позитрона, процесс аннигиляции можно объяснить следующим образом. Так, если спину частицы поставить в соответствие её массе, а магнитному моменту её заряд, то аннигиляцию античастиц по заряду можно рассматривать как нейтрализацию их зарядов и компенсацию их магнитных моментов. Спины же частиц, как и их положительная энергия, образуемая при переходе связанной энергии частиц в свободную, электромагнитную, складываются так, что суммарная величина спина образуемого фотона: S = 1h, а его энергия: Е = 2m0c2.

          Данный процесс аннигиляции происходит в (+) подпространстве, поскольку как частицы, вступающие в процесс аннигиляции, так и образуемый при этом фотон несут эквивалентную положительную энергию. При такой аннигиляции исчезает лишь заряд, но не исчезает исходная суммарная энергия частиц — она сохраняется. В свою очередь, после нейтрализации зарядов и компенсации магнитных моментов электрона и позитрона при их аннигиляции, от электрических зарядов и магнитных моментов данных частиц остаётся своеобразный след в структуре образуемого фотона в виде колеблющихся электрического и магнитного векторов электромагнитного поля (рис. 10а).

Пример изображения
Пример изображения
Рис. 10. а) вид электромагнитной волны, распространяющейся
в направлении оси ОХ (показано стрелкой). XYZ-npoстранственные
координаты, векторы электрического Е и магнитного Н полей,
колеблются во взаимно перпендикулярных плоскостях
(показано слева от рисунка);

b) картина распростронения гравитационно-спиновой
волны. G и S, гравитационный и спиновый векторы.




Пример изображения
Рис. 11. Показана схема аннигиляции четырёх видов частиц (электрона) в (+) и (-)
подпространствах. Стрелками показано направление спина и магнитного момента
частиц и античастиц. Встречными стрелками показано направление аннигиляции
частиц, различающихся по знаку электрического заряда (серые стрелки) и по знаку
заряда массы (черные). Ef, EAf — энергии фотона и антифотона при аннигиляции.
Eg, ЕAg — энергии гравитона и антигравитона. X, Y — координаты.


          Если исходить из принципа симметрии отношений, то в противоположность рассмотренному выше случаю, аннигиляция частиц, несущих положительную и отрицательную массы, например, обычного электрона и антиэлектрона, должна происходить путём компенсации их спинов и нейтрализации противоположных по знаку масс. Магнитные же моменты указанных частиц должны быть однонаправленными и складываться при их аннигиляции, а их энергия, определяемая в данном случае как электростатическая энергия зарядов, должна переходить в свободную энергию кванта соответствующего поля, которое по аналогии с электромагнитным можно назвать гравитационно-спиновым. В качестве колеблющихся векторов в таком поле будут выступать: вектор гравитационного поля, как характеристика массового заряда, а также вектор спинорного поля, как характеристика спина частицы (рис. 10b). В соответствии с этим, электрон и антиэлектрон должны иметь равные по величине и противоположно направленные спины, а их магнитные моменты должны быть однонаправленными. Электрические заряды указанных частиц должны быть одинаковыми как по абсолютной величине, так и по знаку, т. е. быть равными заряду электрона.

          Те же рассуждения касаются и аннигиляции позитрона с отрицательным по массе антипозитроном. Их аннигиляция также должна приводить к рождению кванта гравитационно-спинового поля, но противоположного по знаку к таковому при аннигиляции электрон-антиэлектронной пары (рис. 11).

          В работе Баранова А. А. [6], также посвящённой проблеме отрицательной массы, высказывается альтернативная точка зрения на возможную аннигиляцию частиц, обладающих различным знаком массы.

          Излагаемая точка зрения заключается в том, что при возникновении физического контакта между частицей отрицательной массы и частицей обычного вещества происходит, так называемая, «нулификация». Процесс подобный аннигиляции, но лишь стой разницей, что при аннигиляции происходит выделение энергии, а при нулификации никакой энергии не выделяется, так как энергия отрицательной массы по формуле Эйнштейна; Е= -mс2, отрицательна, в результате чего суммарная энергия проаннигилировавших частиц будет равняться нулю. Подобная точка зрения приводит к тому, что при такого рода аннигиляции полностью исчезает исходная материя, что противоречит закону её сохранения. Здесь следует указать на то, что, входящая в формулу Эйнштейна отрицательная масса не представляет собой массового заряда, а является всего лишь инертной массой, а следовательно, её взаимодействие с положительной инертной массой (как выше упоминалось) будет сводиться к отталкиванию античастиц друг от друга, а отнюдь не к их притяжению и аннигиляции. В этой связи, наиболее предпочтительным является представленный выше механизм аннигиляции для частиц, имеющих различный знак массового заряда. В указанном случае, как и в случае с аннигиляцией электронно-позитронной пары, происходит не зануление энергии, а её переход из одного вида в другой, а именно из связанной энергии праннигилировавших частиц противоположного массового заряда в свободную энергию гравитационно-спинового излучения.

          Кроме указанных выше видов аннигиляции, при допущении существования негативного подпространства, возможен и четвёртый вид аннигиляции, происходящий между антиэлектроном и антипозитроном в (-) подпространстве. Такая аннигиляция является зеркально-симметричной по отношению к аннигиляции электрон-позитронной пары в (+) подпространстве и должна, в свою очередь, приводить к образованию кванта электромагнитного поля, но несущего отрицательную энергию — так называемого антифотона (рис. 11). Спин же такого антифотона должен быть равным минус единице.

          Всё, что было рассмотрено выше, на примере электрона и позитрона, касается, по-видимому, и других пар античастиц, различающихся знаком электрического заряда, например, нуклона и антинуклона. Их аннигиляция в (+) подпространстве приводит к пораждению тт-мезонов, которые, в конечном счёте, распадаются на фотоны и нейтрино [7]. Последние также имеют свои античастицы и могут аннигилировать, вступая с ними во взаимодействие. То же характерно и для аннигиляции отрицательных по массе антиподов нуклона и антинуклона в (-) подпространстве.

          Следует отметить, что в природе наблюдается некоторая асимметрия между частицами и античастицами по знаку их электрического заряда [7]. Данная асимметрия заключается в преобладании количества частиц над античастицами. Если же учесть принятое нами негативное подпространство, то в нём будет наблюдаться обратная картина преобладания количества античастиц над частицами, но в целом во всём пространстве (негативное + позитивное) будет наблюдаться полная симметрия.

          В связи с вышеизложенным, разумно предположить существование двух пространств: гравитационно-спинового, в котором происходит аннигиляция античастиц, несущих противоположный электрический заряд (рис. 12a), и электромагнитного, в котором происходит аннигиляция античастиц, несущих противоположный массовый заряд (рис. 12b). Каждое из указанных пространств, в свою очередь, состоит из двух зеркально расположенных подпространств, с противоположными значениями таких параметров как: масса, заряд, потенциал, энергия, кривизна, давление и ход времени. Оба пространства, электромагнитное и гравитационно-спиновое, должны быть ортогонально-вложенными друг в друга (рис. 12c). Только такая симметрия расположения указанных пространств может обеспечить симметрию отношений, вышеописанных античастиц и порождаемых ими полей. В соответствии с этим, проявление зарядовой поляризации можно образно представить в виде относительного смещения двух ортогональных пространств. Подобная точка зрения на поляризацию пространственного эфира была высказана ещё Максвеллом [8]. Однако она касалась лишь электрической поляризации (рис. 13a) и соответствующих ей токов смещения. В отличие от этого, рассматривается квадрупольное смещение двух ортогонально-вложенных пространств, приводящее к поляризации как по электрическому (рис. 13a), так и по массовому заряду (рис. 13b), и соответствующих этому токов смещения.

Пример изображения
Рис. 12. Показан двумерный вариант двух видов пространств
a) и b), разделённых граничными плоскостями -хОх и -уОу
(одномерный вариант), каждое на два подпространства,
отличающихся между собой (на рисунке) направлением
штриховки. a) гравитационно-спиновое пространство,
включающее в себя позитивное (+) и негативное (-)
подпространства. b) электромагнитное пространство,
включающее в себя подпространство положительного (+)
и отрицательного (-) знаков, с) совмещённые — вложенные
друг в друга пространства a) u b).
Пример изображения
Рис. 13. a) Поляризация совокупного пространства
по электрическому заряду; альфа — величина смещения
ортогональных пространств вдоль оси -хОх.
b) Поляризация совокупного пространства
по массовому заряду; бета — величина смещения
ортогональных пространств вдоль оси -уОу.


          Согласно предлагаемой модели ортогонально-вложенных друг в друга пространств, образуемые при аннигиляции электрически заряженных античастиц фотоны и антифотоны распостраняются в (+) и (-) подпространствах гравитационно-спинового пространства, в то время как образуемые при аннигиляции гравитоны и антигравитоны в (+) и (-) подпространствах электромагнитного пространства соответственно (рис. 11).

          Настоящая точка зрения проливает свет на дуальную природу частиц и полей. Действительно, как следует из представленной на рисунках (12a) и (12b) модели ортогональных пространств, фотоны и антифотоны, распростроняясь в гравитационно-спиновом пространстве, деформируют его, как частицы (рис. 14a). Вектора же их электрического и магнитного полей, в свою очередь, производят деформацию электромагнитного пространства, совершая в нём поперечные колебания (рис. 14b). То же относится и к остальным микрочастицам, проявляющим корпускулярно-волновые свойства. Данные рассуждения касаются и гравитонов, включая соответствующие им микрочастицы противоположного массового заряда. Последние, так же, как и фотоны, должны проявлять свойства волны и частицы, но уже в ортогональных по отношению к фотону подпространствах (рис. 15a, 15b).

Пример изображения
Рис. 14. Деформация гравитационно-спинового
пространства фотоном: a) как частицей.
Стрелкой показано направление движения фотона;

b) как электромагнитной волной. Стрелками
показано направление деформации.


Пример изображения


          Таким образом, дуализм фотонов, гравитонов, а также и других микрочастиц можно объяснить тем, что в одном пространстве они ведут себя как волна, а в другом как частица. В совокупном же пространстве имеет место одновременное проявление волновых и корпускулярных свойств указанных микрочастиц. Рассмотренная дуальность должна проявляться как в (+), так и в (-) подпространствах каждого из пространств.

          Из предыдущих рассуждений, касающихся геометрии ортогонально-вложенных друг в друга пространств, следует также, что деформация этих пространств характерна не только для фотонов и гравитонов (квантов гравитационно-спинового поля), но и для любых движущихся в этих пространствах частиц и материальных тел. Так как оба пространства ортогональны друг к другу, то, деформируя одно пространство, двигаясь в нём поперёк его структуры, данные частицы и тела не деформируют другого, двигаясь в нём вдоль его структуры, как бы безынерционно. Подобное явление свободного перемещения материальных тел и частиц в пространстве можно образно сравнить с тем, как если бы, например, электрон двигался вдоль магнитной силовой трубки, не совершая работы. Возможно, что инерция и определяется структурой пространства, так как деформация последнего должна приводить к противодействию на движущиеся в нём материальные объекты. Безынерционное же движение этих объектов в другом пространстве, где такой деформации не происходит, в свою очередь, должно приводить к свободному перемещению этих тел через материальную среду указанного пространства. При этом, взаимодействие тел и сред одного из двух ортогональных пространств с телами и средами другого может происходить лишь на полевом уровне, поскольку полевая компонента по отношению к вещественной (как отмечалось выше) деформирует противоположное пространство.

          С принятием гипотезы существования двух пространств: электромагнитного и гравитационно-спинового — необходимо в дальнейшем различать античастицы по электрическому и массовому зарядам.

          На рисунке (12c) общая картина ортогонально-вложенных друг в друга пространств представлена в двухмерном виде на координатной плоскости (XOY). Здесь координатные прямые (-ХОХ) и (-YOY) представляют собой одномерные проекции граничных плоскостей, разделяющих, соответственно, гравитационно-спиновое (рис. 12a) и электромагнитное (рис. 12b) пространства на два подпространства с различными знаками соответствующих потенциалов и зарядов. Указанные граничные поверхности, как поверхности симметрии противоположных зарядов и потенциалов, соответствуют их нулевым значениям, что, в свою очередь, отвечает характеристикам физического вакуума; для (-ХОХ) — гравитационно-спинового, для (-YOY) — электромагнитного соответственно. В тривиальном одномерном виде как (-ХОХ), так и (-YOY) можно рассматривать как оси симметрии вложенных состояний соответствующих античастиц. Указанные поверхности раздела представляют собой своеобразные упругие пространственные мембраны, приводимые в вибрационно-волновое движение образуемыми при аннигиляции античастиц, фотонами и гравитонами соответственно (рис. 16a, b, c, d).

Пример изображения
Пример изображения
Рис. 16. Схема аннигиляции.
a) В гравитационно-спиновом пространстве, для частицы
и античастицы (кружки с черной и серой штриховкой),
различающихся знаком массового заряда. Стрелки указывают
на направление взаимной аннигиляции частиц.

b) Картина вложенных состояний
проаннигилировавших частиц.
c) и d) То же в электромагнитном пространстве
для частицы и античастицы, различающихся
знаком электрического заряда.

Пример изображения
Пример изображения


          Таким образом, допущение существования двух ортогонально-вложенных пространств, из которых каждое разделено соответствующим физическим вакуумом на два подпространства, приводит к возможности существования четырёх видов частиц (в данном случае электрона) и четырёх видов аннигиляции между ними (рис. 11). Указанные аннигиляции, в свою очередь, приводят к порождению четырёх видов излучения, из которых два представляют собой электромагнитное, а два — гравитационно-спиновое, различающихся знаком переносимой ими энергии и направлением хода времени.

          Высказанная точка зрения согласуется с гипотезой, предложенной известным американским физиком Р. Фейнманом [9], согласно которой античастица — позитрон — рассматривается как электрон, движущийся обратно во времени.

          Продолжая дальнейшие рассуждения по излагаемой выше теме и рассмотрев механизм аннигиляции микрочастиц на примере электронно-позитронной пары, мы можем, наконец, дать ответ на вопрос, касающийся природы вещества и порождаемого им излучения, как в электромагнитном, так и в гравитационно-спиновом пространствах.

          Так, например, что касается антивещества, формируемого в области негативного гравитационно-спинового подпространства, то его структура должна также представлять собой зеркальное отображение структуры вещества позитивного подпространства. В соответствии с этим, антиатом должен представлять собой образование, в центре которого находится отрицательно заряженное ядро, а окружающая его оболочка должна быть заполнена положительно заряженными антипозитронами. Порядок же заполнения оболочки антиатома антипозитронами, как и для атомов обычного вещества, должен подчиняться принципу Паули [5]. В этой связи, антипозитроны, так же как и антиэлектроны, можно назвать антифермионами, поскольку их спин: S = -½h.

          Основными характеристиками, отличающими частицы негативного гравитационно-спинового подпространства от частиц позитивного подпространства, как выше отмечалось, являются их отрицательная масса, противоположно направленный спин и одинаково направленный магнитный момент. Данные микрочастицы, вступая в процесс аннигиляции с однотипными частицами позитивного подпространства, порождают гравитационно-спиновые волны (назовём их в традиционном смысле гравитонами). Парадоксально то, что указанные волны, представляя собой поперечные колебания векторов гравитационного и спинового поля, должны нести, тем не менее, электростатическую энергию проаннигилировавших массовых зарядов. Однако подобная картина характерна и для электромагнитного фотона. Представляя собой поперечные колебания электрического и магнитного векторов, он, тем не менее, несёт не электростатическую энергию всупающих в аннигиляцию зарядов, а энергию, равную суммарной энергии масс покоя обеих частиц. Поэтому, с этой точки зрения, приведённая аналогия является вполне правомерной.

          Если воспользоваться классической формулой для определения электростатической энергии электрона в системе СГСЭ [8], то можно произвести приближённую оценку энергии гравитона — Еr, возникающего при аннигиляции, например, электронно-антиэлектронной пары. (В ранее опубликованной книге автора [10] такая оценка электростатической энергии электрона проводилась, однако она была произведена неправильно, что привело к существенно заниженному значению её величины.)

          Электростатическая энергия электрона, представляемая классической формулой в системе СГСЭ, определяется как: melc2 = 2/3е2/rе, где mel; е; rе — масса электрона, его заряд и радиус (классический).

          Подставляя в данную формулу значение заряда: е = 4,8*10-10 электростат. ед. — и радиуса электрона: r = 1,88*10-13 см [8] (единицы выбраны в системе СГСЭ), получаем для электростатической энергии электрона в электрон-вольтах: Е ~ 0,51*106эв. В соответствии с этим, для вступающих в процесс аннигиляции электрона и антиэлектрона электростатическая энергия обеих суммируется и становится равной энергии фотона, образуемого при аннигиляции электронно-позитронной пары. Энергия последнего, как известно, равна 1,02 мэв.

          Таким образом, мы пришли к выводу о том, что энергия гравитона, образуемого при аннигиляции элетрона с антиэлектроном в электромагнитном пространстве, равна энергии фотона, образуемого при аннигиляции электронно-позитронной пары в гравитационно-спиновом пространстве. Отсюда следует важный вывод, что гравитон представляет собой не что иное, как образ фотона в электромагнитном пространстве. То же, по-видимому, относится и к другим микрочастицам, проявляющим карпускулярно-волновые свойства. Каждая из таких частиц также должна иметь свой образ в электромагнитном пространстве.

          В своё время, известный американский физик Макс Борн рассматривал вопрос, обладает ли электрон электромагнитной массой [8]. Однако до сих пор этот вопрос остаётся открытым. Из вышеизложенного же следует, что такая масса действительно существует, но существует не в нашем обычном, гравитационно-спиновом пространстве, а в пространстве электромагнитном.

          Проводя подобные рассуждения, следует, однако, иметь в виду, что рассмотренная выше аннигиляция, приводящая к рождению гравитационно-спинового излучения, может быть затруднена в связи с наличием сил электростатического отталкивания между одноимённо заряженными античастицами. Однако, как следует из приведённой на рисунке (11) схемы аннигиляции, при переходе от гравитационно-спинового пространства к электромагнитному, в силу симметрии отношений, должны изменяться зарядовые и инерционные свойства всупающих в аннигиляцию античастиц. Данный вывод является следствием дуальности, проявление которой в окружающем нас мире ведёт к наличию четырёх видов: вещества, полей и взаимодействий [10]. В связи с этим, свойства частиц в электромагнитном пространстве будут отличаться от таковых в пространстве гравитационно-спиновом. Данные отличия заключаются в том, что спины и магнитные моменты античастиц, а также их масса и заряд, при переходе от гравитационно-спинового пространства к электромагнитному меняются ролями. Иначе говоря, спин частицы в электромагнитном пространстве ведёт себя аналогично магнитному моменту в гравитационно-спиновом пространстве, магнитный же момент, в свою очередь, обретает свойство спина. То же касается массы, как характеристики спина частицы и заряда, как характеристики магнитного момента. Масса в электромагнитном пространстве обретает свойство заряда, в то время как электрический заряд проявляет здесь свойство инертной массы. Последнее приводит к тому, что электростатическое отталкивание заряженных античастиц меняется на их гравитационно-статическое притяжение, как античастиц, имеющих теперь разноимённые массовые заряды. Это снимает вышеуказанное противоречие и позволяет рассматривать аннигиляцию электрона и антиэлектрона в электромагнитном пространстве настолько же вероятной, как и аннигиляцию электрона с позитроном в гравитационно-спиновом пространстве.

          Таким образом, как следует из вышеприведённой картины аннигиляции (рис. 11), если зеркальная симметрия двух подпространств каждого из пространств приводит к изменению знака: заряда, массы, потенциала и времени, — то ортогональная асимметрия электромагнитного и гравитационно-спинового пространств приводит к изменению инертных и зарядовых свойств вещества.

          Возвращаясь к рассмотрению спина и магнитного момента античастиц, следует указать на то, что связанный с переходом от гравитационно-спинового к электромагнитному пространству их обмен ролями приводит к тому, что магнитный момент античастиц, как отмечалось выше, обретает свойство спина, в то время как спин обретает свойство магнитного момента. Иначе говоря, спины, взаимодействующих в электромагнитном пространстве античастиц не являются, в данном случае, простой механической характеристикой вращающихся заряженных частиц. Они представляют собой аналог магнитного момента, характеризующего непрерывное в пространстве спинорное поле. С этой точки зрения, правомерной будет выглядеть картина, отображающая переменное гравитационно-спиновое поле (рис. 10b) как аналог электромагнитного (рис. 10a). Исходя из этого, можно полагать, что в электромагнитном пространстве не только микрочастицы, но и все вращающиеся материальные тела и системы обладают полями кручения, или иначе, вихревыми полями [11, 12], то есть тем полевым материальным агентом, посредством которого осуществляется взаимодействие движущихся материальных тел и систем микро-, макро- и мегамира. Указанные поля могут проявлять себя как спин-торсионные поля кручения при их воздействии на различные природные и моделируемые явления и процессы [13, 14]. В частности, как гравитационно-спиновые поля, они могут проявлять себя в виде макрофлуктуаций (МФ) различных по природе процессов [15]. Характерными для МФ являются синхронность и независимость эффекта воздействия, как от расстояния, так и от вида процесса, на который они воздействуют.

          Таким образом, как следует из вышеизложенного, наше «четырёхликое» пространство представляет собой суперпозицию двух ортогонально вложенных друг в друга пространств, из которых каждое, в свою очередь, состоит из двух зеркально расположенных подпространств, позитивного и негативного, различающихся знаком: заряда, массы, потенциала, кривизны и хода времени. Каждое из указанных подпространств характеризуется своим, свойственным лишь ему видом вещества, полей и взаимодействий (речь идёт только о гравитационно-спиновых и электромагнитных полях и взаимодействиях). Если в гравитационно-спиновом пространстве обоих знаков вещество формируется из разноимённых электрически заряженных частиц, обменивающихся между собой квантами электромагнитного излучения разных знаков, то в электромагнитном пространстве вещество формируется из частиц, несущих разноимённый массовый заряд. Данные частицы, в свою очередь, обмениваются между собой квантами гравитационно-спинового излучения разного знака. Вещество электромагнитного пространства при своём построении также будет стремиться к зарядовой нейтральности и к консолидации в соответствующей гравитационной «яме» электромагнитного пространства. При этом, свойством инертности в таком пространстве будет обладать не обычная, а электромагнитная масса.




В начало                               Продолжение


 

Добавить комментарий Сообщение модератору


Защитный код
Обновить