CC BY
73
ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ
ЧАСТИЦ
Дворцевой, В.В.
Оуог1веуоу, У.У.
РЕЗУЛЬТАТ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛЯ ХИГГСА
Аннотация. По мнению автора статьи, поле Хиггса - идеальная сплошная среда - является пространственно-временным континуумом, т.е. представляет собой механическую систему с бесконечным числом внутренних степеней свободы, описываемую скалярным полем объёмной плотности потенциальной энергии и векторным полем скоростей.
Результатом исследования физических свойств поля Хиггса является новая теория строения Вселенной.
RESULTS OF PHYSICAL PROPERTIES OF HIGGS FIELD
SUMMARY. According to the author, the Higgs field - the ideal continuous medium - is the space-time continuum, ie a mechanical system with an infinite number of internal degrees of freedom, described by a scalar field bulk density of potential energy and the vector velocity field. The result of study of the physical properties of the Higgs field is a new theory of the universe.
Ключевые слова: поле Хиггса, идеальная сплошная среда, пространственно-временной континуум, гравитационная волна, упорядоченный перенос энергии, солитон, механическая замкнутая система, скалярное поле Хиггса, электрон-позитронная пара.
Keywords: Higgs field, an ideal continuous medium, the space-time continuum, the gravitational wave, ordered the transfer of energy, the soliton, mechanical closed-loop system, the scalar Higgs field, the electron-positron pair.
Практически ни одна современная теория о фундаментальных законах Вселенной не обходится без понятия эфира как переносчика взаимодействия, даже если не использует этого слова. В последнем случае это - тот «эфир», о котором говорил Эйнштейн1: «...мы не можем в теоретической физике обойтись без эфира, т.е. континуума, наделенного физическими свойствами, ибо общая теория относительности... исключает непосредственное дальнодействие; каждая же теория близкодействия предполагает наличие непрерывных полей, а, следовательно, существование «эфира»».
Эйнштейн, А. Об эфире: 1924 г. [Текст]. Сочинения: В 4 т. Т. 2. / А. Эйншейн. - М. : Наука, 1965.- С. 160.
Конечно, без «переносчика взаимодействия» ничего происходить не может, роль «эфира» в подобных теориях отводится полям.
Эфир, физический вакуум, теперь - поле Хиггса. Главную роль в физических теориях массы играет так называемое поле Хиггса. Согласно теории, элементарные частицы приобретают массу, взаимодействуя с квантовым полем Хиггса, пронизывающим всю Вселенную. Полная масса сложной частицы состоит из суммы масс покоя составляющих ее частиц, а также их кинетической энергии движения и потенциальной энергии взаимодействия. Связь энергии и массы описывается известным уравнением Эйнштейна: E=mc2, где с - скорость света. В отличие от протонов и нейтронов, такие элементарные частицы, как кварки и электроны, неделимы.
Откуда у них берутся массы покоя - главная загадка происхождения массы. Согласно современной физической теории, массы фундаментальных частиц являются результатом их взаимодействия с полем Хиггса. Но почему это поле присутствует всюду во Вселенной? Почему в космических масштабах его напряженность не равна нулю, как у электромагнитного поля?
Поле Хиггса - это квантовое поле, имеющее две основные особенности.
Первая из них - чисто «техническая». Все поля характеризуются так называемым спином, т.е. определенной величиной углового момента соответствующих частиц. Например, у электронов он составляет 1/2, а у большинства частиц, связанных с взаимодействиями (скажем, у фотонов), равен 1. Спин бозона Хиггса равен нулю.
Второе уникальное свойство поля Хиггса - его напряженность всюду отлична от нуля. Любая система, включая Вселенную в целом, стремится к состоянию с самой низкой энергией, словно шар, скатывающийся на дно впадины. Для обычных полей наподобие электромагнитного самое низкое энергетическое состояние соответствует нулевой напряженности поля, т.е. его отсутствию. Если же напряжённость поля отлична от нуля, то содержащаяся в нем энергия увеличивает общую энергию системы. Однако, в случае поля Хиггса энергия Вселенной минимальна, когда его напряженность не равна нулю. В естественном состоянии с самой низкой энергией Вселенная повсюду пронизана полем Хиггса. Отличительная черта поля Хиггса связана с особенностями его взаимодействия с другими частицами. Они ведут себя так, будто имеют массу, пропорциональную напряженности поля, умноженной на силу взаимодействия.
Таким образом, появление массы у протонов, нейтронов, а значит, и у атомов, обусловлено движением кварков, составляющих протоны и нейтроны. Масса протона была бы примерно такой же даже без поля Хиггса. Однако, массы кварков и электронов полностью обусловлены полем Хиггса: без него они были бы раны нулю.
Так что же такое поле Хиггса?
Основываясь на высказывании А. Эйнштейна: «...мы не можем в теоретической физике обойтись без эфира, т.е. континуума, наделенного физическими свойствами.», - поле Хиггса должно представлять собой континуум -сплошную среду. Сплошная среда - механическая система, обладающая бесконечным числом внутренних степеней свободы. Её движение в пространстве, в отличие от других механических систем, описывается не координатами и скоростями отдельных частиц, а скалярным полем плотности и векторным полем скоростей. Термин «скалярное поле» означает, что оно описы-
вается единственным числом, величина которого может изменяться. Скалярное поле является одномерным физическим полем.
Поле Хиггса можно представить как сплошную среду, одномерное физическое скалярное поле - континуум, в котором все физические характеристики зависят от «грубой» переменной ^, где ^ - объёмная плотность энергии скалярного поля Хиггса.
В случае поля Хиггса мы имеем дело с одномерным физическим скалярным полем - идеальной сплошной средой, не имеющей никакого отношения ни к идеальному газу, ни к идеальной жидкости.
Поле Хиггса - идеальная сплошная среда, одномерное физическое скалярное поле - континуум, особый вид материи, лежащей в основе всего материального мира - Вселенной.
Идеальная сплошная среда, существующая сама по себе, непрерывная, бесконечная и неуничтожимая материя. Идеальная сплошная среда, не делится ни на какие составные части, она дана вся сразу. Идеальная сплошная среда не имеет краёв, так как в противном случае перестаёт быть идеальной сплошной непрерывной средой. Идеальная сплошная среда имеет или занимает бесконечный объём и является пространством бесконечной Вселенной. Следует подчеркнуть, что идеальная сплошная среда не занимает или заполняет пустое пространство Вселенной, а является пространством Вселенной, создаёт его. Идеальная сплошная среда - Вселенная - является замкнутой, бесконечностью, системой. Бесконечность может быть только одна; хотя в математике рассматриваются многие бесконечности, но в предельном случае бесконечность одна (разъяснение ниже). Законы сохранения тесно связаны с этим свойством идеальной сплошной среды. Плотность идеальной сплошной среды может изменяться от бесконечно большой до бесконечно малой величины, но не может быть нулевой. Нулевое значение плотности идеальной сплошной среды означает разрыв сплошной среды, её отсутствие.
Главным физическим свойством идеальной сплошной среды является свойство эластичности.
Эластичность - способность континуума испытывать значительные упругие деформации без разрушения при сравнительно небольшой действующей силе.
Физические свойства идеальной сплошной среды растяжения (разрежения) и сжатия (уплотнения) являются компонентами общего свойства континуума - эластичности.
Эластичность идеальной сплошной среды обеспечивается силой упругости (упругими силами). Сила упругости - это сила, возникающая при деформации сплошной среды и противодействующая этой деформации.
В данном случае, деформацией идеальной сплошной среды является локальное изменение объёмной плотности энергии поля Хиггса [w]. Сила упругости является потенциальной силой. Энергия идеальной сплошной среды связанная с упругой потенциальной силой, является потенциальной энергией.
Потенциальная энергия и - скалярная физическая величина, отсюда поле Хиггса является физическим скалярным полем потенциальной энергии.
деформация растяжения
^ Упругая сила ^ сжатия
деформация сжатия
Деформация идеальной сплошной среды есть локальное изменение объёмной плотности физического скалярного поля потенциальной энергии -поля Хиггса. Потенциальная энергия и в отличие от кинетической энергии, значение которой всегда положительно, может иметь как положительное +и, так отрицательное ^ значение.
Следовательно, локальное возмущение1 плотности потенциальной энергии идеальной сплошной среды - поля Хиггса - может иметь как положительный знак потенциальной энергии +Uq так и отрицательный знак ^я.
По Максвелловской жидкостной модели электромагнетизма: уплотнение
- источник силового поля (оно растекается и давит на окрестную материю), положительный заряд [+q]; разрежение - отрицательный заряд [-ц]. Элементарный заряд ±q - знак потенциальной энергии скалярного поля.
Существует три типа фазы пространственной (объёмной) плотности потенциальной энергии идеальной сплошной среды: [+Uqw] - положительная фаза, [-Uqw] - отрицательная фаза и [Uw] - нейтральная фаза, поверхность раздела фаз.
Пространственная (объёмная) плотность потенциальной энергии физического скалярного поля Хиггса - идеальной сплошной среды при равномерном распределении равна потенциальной энергии поля на единицу объёма:
ш = ±и/7.
Из определения плотности потенциальной энергии скалярного поля Хиггса вытекает, что на один и то же объём одновременно приходится два противоположных значения фазы потенциальной энергии. А это означает, что плотность потенциальной энергии в любом объёме равна нулю, что противоречит самой сущности существования идеальной сплошной среды. Плотность идеальной сплошной среды не может быть равна нулю, а тем более иметь отрицательное значение. Это противоречие легко устраняется, если в рассматриваемом объёме происходит колебательный процесс: одна фаза [+Uqw] потенциальной энергии сменяется на другую, по знаку, фазу [-Uqw] потенциальной энергии, и наоборот. Абсолютная величина плотности потенциальной энергии в рассматриваемом объёме постоянна и положительна.
Отсюда следует, что в каждой точке идеальной сплошной среды и во всём бесконечном её объёме в целом происходят нулевые колебания фазы скалярного поля потенциальной энергии идеальной сплошной среды.
Колебательный процесс тесно связан с одним из основных физических понятий - временем. За эталон времени мы принимаем какой-нибудь постоянный непрерывный колебательный процесс, происходящий в природе. За единицу измерения периода времени приняты такие эталоны времени: мгновение, секунда, минута, час, день, неделя, месяц, год...вечность. Цепочки периодов одной и той же продолжительности можно представить в виде линии (потока длительности). Линия - мгновение, мгновение, мгновение. Линия -секунда, секунда, секунда... Линия - минута, минута, минута. Причём,
вокальное объёмное возмущение плотности потенциальной энергии идеальной сплошной среды - это сферическая поверхность, которая ограничивает часть выделенного объёма идеальной сплошной среды. Поверхность сферы отделяет одну фазу плотности скалярного поля от другой фазы. Скалярное поле находится как внутри сферы, так и снаружи.
больший по длительности период времени поглощает меньшие по длительности периоды времени, делая их своими внутренними периодами.
Непрерывная цепочка периодов времени, поток длительности, образует сплошную одномерную среду, физическое скалярное поле периодов времени - континуум.
Элементом длины цепочки является полный период T колебания фазы потенциальной энергии скалярного поля Хиггса, причём больший по длительности период состояния фазы потенциальной энергии скалярного поля поглощает меньшие по длительности периоды фазы потенциальной энергии, делая их своими внутренними колебаниями фазы потенциальной энергии скалярного поля - идеальной сплошной среды.
Периоды T распределены в континууме так, что два любых соседних периода Т с одной и той же длительностью являются зеркальным отображением
друг друга. Соседние периоды отличаются, друг от друга знаком [±Uqw] фазы плотности потенциальной энергии скалярного поля и характерным для данной фазы поля Хиггса направлением хода (закруткой) времени. Любой период T содержит в себе как минимум два полных периода T, отличающихся друг от друга фазой плотности скалярного поля [-Uqw] и [+Uqw] - два крайних положения маятника Ц-T] и [|+7].
[-q] и [+q] электрические заряды, знаки фазы потенциальной энергии локальной плотности w идеальной сплошной среды.
На основании вышесказанного, физическое скалярное поле Хиггса -идеальная сплошная среда - является пространственно-временным континуумом, где пространство - идеальная сплошная среда, скалярное поле потенциальной энергии в нейтральной фазе [Uw]. Временной континуум определяет направление сдвига T= | +Г/2 | + | -f/2 | (деформации) нейтральной фазы [Uw] поля потенциальной энергии и электрический заряд фаз [±Uqw] локальных плотностей скалярного поля потенциальной энергии, возникших вследствие деформации поля.
Минимальный угол отклонения маятника от нейтрального положения, т.е. минимальный угол сдвига (деформации) нейтральной фазы [Uw] скалярного поля потенциальной энергии, при котором возникает разница потенциалов между фазами скалярного поля потенциальной энергии [+Uqw] и [-Uqw], равен: mina0 = 0.41811121281629470.
Синус минимального угла min а0 равен величине постоянной тонкой структуры a: sin min а0 = 0.007297352535948453176.
На 05.08.2006 г. постоянная тонкой структуры имеет следующее значение: а = 1 / 137.035999710 = 0.007297352535948453.
Потенциальная энергия поля Хиггса является энергией покоя и связана с массой известным уравнением Эйнштейна: Eo=moc2, где с-скорость света.
Масса покоя связана с энергией покоя соотношением: ш0 = £0/с2,
Eo =hv/2, где h - постоянная Планка, v - частота локального нулевого колебания фазы [+Uqw/-Uqw] потенциальной энергии скалярного поля Хиггса, равная: v = 1/Г, где T- период колебания фазы потенциальной энергии ска-
лярного поля Хиггса. Отношение длины радиуса R объёма локального фазового возмущения плотности скалярного поля Хиггса к величине длительности периода Т равно скорости света в вакууме:
Я (м)/ Т(сек) = с.
Характеристикой «быстроты» изменения скалярного поля в пространстве служит градиент скалярного поля. Градиент физического скалярного поля w() является физическим векторным полем Л().
Объёмная плотность энергии скалярного поля Хиггса равна:
ш = £0/У, где V= (4я-Д3)/3.
Из отношения видно, что потенциальная энергия скалярного поля, заключённого в пространственную сферу с радиусом R, обратно пропорциональна объёму пространственной сферы. Чем меньше объём локального возмущения (деформации) фазы плотности потенциальной энергии поля Хиггса, тем выше плотность потенциальной энергии в данном объёме и тем самым, больше масса покоя локального фазового возмущения идеальной сплошной среды.
Как бы ни изменялась величина локальной плотности потенциальной энергии скалярного поля Хиггса от точки к точке по всему бесконечному объёму (пространству) Вселенной, эти изменения никак не влияют на величину общей плотности потенциальной энергии скалярного поля, числовое значение которой по абсолютной величине стремится к нулю, при стремящейся к бесконечности величине радиуса объёма Вселенной. Объёмная плотность потенциальной энергии поля Хиггса стремится к нулю, но никогда не достигнет этого значения. Минимальный объём деформации плотности потенциальной энергии идеальной сплошной среды также никогда не сможет достигнуть значения нуля1. Это означает, что колебание фазы объёмной плотности потенциальной энергии скалярного поля Хиггса будет продолжаться бесконечно.
В идеальной сплошной среде - пространстве Вселенной - в целом и в каждой её точке в отдельности идет бесконечный процесс преобразования потенциальной энергии скалярного поля в кинетическую энергию движения поля и обратный процесс преобразования кинетической энергии движения в потенциальную энергию скалярного поля.
гЕсди абсолютная величина переменного числа увеличивается неограниченно (беспредельно), то говорят, что она стремится к + да или к - да (смотря по его знаку). Если же абсолютная величина переменного числа делается и остается меньшей любого данного положительного числа, то говорят, что оно стремится к нулю. Переменное число, стремящееся к да, называется часто бесконечно большим, а переменное число, стремящееся к нулю, называется бесконечно малым. Но надо помнить, что эти названия не означают «число очень большое», или «число очень малое». Они характеризуют не само число, а процесс его изменения. Число, называемое «бесконечно большим», изменяется так, что оно делается и остается (по абсолютной величине) больше любого данного числа. Число, называемое «бесконечно малым», изменяется так, что оно делается и остается (по абсолютной величине) меньше любого данного положительного числа.
Бесконечно малая величина отделена от нуля бесконечно малой величиной. В теории множеств, доказанной Г. Кантором, утверждается, что: «...между любыми двумя точками на прямой линии, а значит, и во всем пространстве находится бесконечное множество точек. На отрезке [0,1] столько же точек, сколько на всей бесконечной прямой, столько же точек, сколько на всей бесконечной плоскости, столько же, сколько во всём бесконечном пространстве.»
В релятивистской теории тяготения наряду с отрицательной энергией связи системы гравитирующих тел появляется понятие положительной энергии, излучаемой системой в виде гравитационных волн. Полная механическая энергия системы убывает со временем на величину, которую уносят из системы гравитационные волны. Если Вселенная в целом - это система гравитирующих тел, то куда уносят механическую энергию из системы Вселенной гравитационные волны? Так как Вселенная - это замкнутая бесконечностью система, и полная механическая энергия её постоянна, то гравитационные волны никуда механическую энергию из системы Вселенной вынести не могут, эта энергия должна преобразовываться внутри самой системы Вселенной. Энергия гравитационных волн затрачивается на увеличение объёма пространства Вселенной, так как бесконечность - это процесс, а не конечное число. Но с увеличением объёма пространства Вселенной прямо пропорционально растет величина потенциальной силы упругости сжатия скалярного поля - идеальной сплошной среды. Вследствие работы упругих сил сжатия полная механическая энергия в системе Вселенной остаётся постоянной, т.е. сколько внутренней энергии унесли и затратили на расширение объёма Вселенной гравитационные волны, столько же энергии добавили в систему упругие силы сжатия. При этом общая плотность потенциальной энергии по абсолютной величине и масса покоя идеальной сплошной бесконечной среды остаются, близки к нулю.
Локальные фазовые возмущения плотности потенциальной энергии идеальной сплошной среды вызывают сферические, расходящиеся от источника возмущения волны плотности потенциальной энергии - гравитационные волны.
Гравитационные волны, расходящиеся от источников возмущения, взаимодействуют друг с другом. При взаимодействии волн в каких-то точках пространства амплитуда волн может резко возрастать в связи с возникновением резонанса. В момент возникновения резонанса возможен отрыв точки от «нейтральной [Uw] поверхности» плотности потенциальной энергии скалярного поля, что приводит к образованию элементарной частицы. В процессе отрыва частицы возможно образование неустойчивого цилиндрического столба (суперструны, струи), распадающегося впоследствии на набор отдельных частиц. После отрыва (рождения) элементарной частицы колебание плотности потенциальной энергии скалярного поля, заключённого в объёме частицы, продолжается, создавая массу покоя элементарной частицы.
В области отрыва частицы возможно вихревое движение, которое часто возникает, когда система не находится в равновесии.
При переходе от скалярного состояния локального возмущения плотности поля Хиггса к кинетическому состоянию происходит преобразование скалярного поля в векторное магнитное поле, и наоборот.
Собственно говоря, элементарная частица представляет собой локальный вихрь (солитон) в идеальной сплошной среде1.
Завихрение скалярного поля, произошедшее в одной-единственной точке идеальной сплошной среды, тут же перекидывается на всё скалярное поле в целом и на каждую его точку в отдельности. Это связано с тем, что положение и движение каждого элемента среды А V определяется её соседними элементами. Эти элементы не могут двигаться независимо и хаотически, поскольку в противном случае в сплошной среде образовались бы разрывы. Таким образом, если элемент среды выполняет какое-то движение, то соседние с ним элементы также должны выполнять подобные движения, т.е. движения всех элементов среды должны быть согласованными. Вселенная в целом также вращается.
Сохраняя в системе баланс (fifty/fifty) между положительной [+U] и отрицательной [-U] фазой потенциальной энергии в идеальной сплошной среде, появление положительного электрического заряда +q всегда сопровождается появлением равного по абсолютному значению отрицательного электрического заряда -q.
Ни положительный, ни отрицательный заряд не могут исчезнуть в отдельности один от другого, они могут лишь взаимно нейтрализовать друг друга, если равны по абсолютному значению.
Элементарные частицы, сохраняя в системе баланс между фазами потенциальной энергией, также рождаются парами: частица-античастица. Отличие частицы [+а] и античастицы [-а] заключается в направление хода времени | +f | | -f| , связанной с направлением хода времени закруткой вихря (спином) и знаком электрического заряда локальной плотности фазы потенциальной энергии скалярного поля [±Uqw]. Массы покоя частицы и античастицы равны между собой, т.к. равны их объёмы.
В рамках такого подхода образование электрон-позитронной пары представляется как резонансное накопление энергии поля Хиггса одновременно в двух вихрях-резонаторах. Ниже мы ещё вернёмся к электрон-позитронной паре.
Нейтральные частицы не нарушают фазового баланса потенциальной энергии системы при строгом соблюдении баланса (fifty/fifty) закрутки вихрей (солитонов). Это связано с тем, что полный период колебания фазы времени T равен: T= | +f/2 | + | -f/2 |.
Нейтрино, антинейтрино - солитоны (вихри) нейтральной фазы [Uw] плотности потенциальной энергии поля Хиггса. Все нейтрино имеют левую спи-ральность, а все антинейтрино - правую.
Локальные фазовые возмущения плотности энергии сплошной среды, в сверхмалых объёмах характеризующиеся большой массой покоя в связи с малой амплитудой колебания фазы потенциальной энергии, так и остаются локальными скалярными возмущениями поля Хиггса. Этим объясняется кон-файнмент кварков.
Если на уровне микромира баланс между положительной [+U] и отрицательной [-U] фазой потенциальной энергией в идеальной сплошной среде -скалярном поле Хиггса - выдерживается очень строго, то на уровне макромира, начиная с атомов, этот баланс нарушается в пользу положительного [+U] значения потенциальной энергии идеальной сплошной среды. Это происходит вследствие того, что плотность потенциальной энергии идеальной сплошной среды в бесконечном объёме Вселенной является бесконечно малой величиной, взятой по абсолютной величине. Абсолютная величина есть число положительное. К этому надо добавить, что смена фазы [+U] потенциальной энергии в бесконечном объёме идеальной сплошной среды происходит бесконечно долго.
В результате локальных колебаний фаз потенциальной энергии идеальной сплошной среды в объёме Вселенной возникают обширные области с ярко выраженным приоритетом одной фазы потенциальной энергии скалярного поля над другой.
В одних областях Вселенной главенствует потенциальная сила сжатия (гравитационная сила). Это области разрежения - «потенциальные ямы» [-U], мы называем эти области галактиками. В других областях, это области уплот-
нения - «потенциальные холмы» [+и], главенствует потенциальная сила расширения. Мы называем эти области межгалактическим пространством.
В областях разрежения - галактиках - под действием потенциальной силы сжатия (гравитационной силы) конденсируется вещество Вселенной -элементарные частицы, атомы, молекулы, планеты, звезды...
Наличие во Вселенной областей, где главенствует сила расширения, приводит к эффекту разбегания галактик1 - расширению Вселенной. Плотность потенциальной энергии идеальной сплошной среды в бесконечном объёме Вселенной является бесконечно малой, но положительной величиной. Вследствие этого, в бесконечном пространстве Вселенной главенствует упругая потенциальная сила расширения.
В сплошной среде возможны два принципиально различных механизма упорядоченного переноса энергии через какую-либо поверхность. Прежде всего, это перенос плотности энергии вида2:
со скоростью смещения элемента среды » -^, описываемый вкладом в плотность потока энергии р£1^. Эта доля энергии, жестко связанная с каждым элементом среды как с «частицей», переносится при движении «частицы» точно так же, как переносится масса и другие её характеристики. Однако это не единственно возможный и даже не главный процесс упорядоченного переноса энергии через поверхность 50, окружающую элемент среды объёмом ДК.
В бегущей упругой волне плотность потока механической энергии )мех всегда можно представить в виде произведения плотности внутренней энергии ре на фазовую скорость волны Рф. Направление вектора )мех совпадает с направлением распространения волны.
В выражение входит только плотность внутренней энергии ре, не связанная с конкретным механизмом взаимодействия элементов сплошной среды. Входящая в него фазовая скорость волны Уф - это характеристика процесса переноса ре на любые расстояния, не зависящие от х и і.
В результате бегущая упругая волна (гравитационная волна) приобретает смысл самостоятельного типа движения сплошной среды в целом, качественно отличного от движения частицы и уже никак не связанного с движением элемента сплошной среды ДК. Более того, в окончательном ответе величина энергии взаимодействия вообще исчезает. Это указывает на то, что взаимо-
'Наблюдаемый эффект разбегания галактик может быть вызван не общим удалением галактик друг от друга, так как среди галактик, находящихся по соседству с нашей галактикой, встречаются как приближающиеся к нам галактики, так и удаляющиеся от нас галактики, а торможением (уменьшением собственной частоты колебания) фотона в плотной среде межгалактического пространства. Чем дальше находиться от нас наблюдаемая галактика, тем позже её излучение доходит до нас, тем больше тормозится фотон. Но, тем не менее, Вселенная в целом расширяется. На далёкие от нас галактики могут накладываться оба эффекта расширения - торможение фотона в межгалактическом пространстве и расширение Вселенной в целом.
2ркин - плотность кинетической энергии, а рвз - плотность энергии взаимодействия. Будучи зависящей от х и і, величина р£ является скалярным физическим полем.
1 ЗиЛ
_ Ре^ф
действие в сплошной среде при распространении гравитационной волны играет вспомогательную роль, обеспечивая перенос внутренней энергии ре со скорость Рф.
Что же касается плотности массы р0 в равновесном состоянии и связанной с ней плотности энергии покоя р0 с2, то она гравитационной волной не переносится.
Гравитационные волны - это такой тип «коллективного» движения идеальной сплошной среды и, тем самым, такой способ распространения энергии в пространстве и во времени, при котором со скоростью Рф внутренняя энергия ре может быть перенесена на любые расстояния без переноса массы. Тем самым предполагается, что «частицы» или элементы среды остаются вблизи их равновесных положений. Этим «коллективный» тип движения сплошной среды отличается от способа переноса энергии при движении одиночной частицы, когда одновременно переносятся как масса частицы, так и вся связанная с ней энергия.
Гравитационные волны - это простейший присущий идеальной сплошной среде вид движения.
Гравитационную волну - бегущую упругую волну, волну плотности потенциальной энергии скалярного поля - можно представить и как бегущую волну в сплошной среде, и как движение локальной плотности потенциальной энергии (частицы) относительно сплошной среды. На границе объёма ДК действуют поверхностные силы. При деформации элемента среды они производят работу, уменьшая или увеличивая внутреннюю энергию, заключенную в этом элементе среды. С точки зрения наблюдателя, измеряющего изменение внутренней энергии в объёме ДК, эта энергия меняется в нём независимо от того, перемещается ли её плотность вместе с элементом среды или над этим элементом производят работу поверхностные силы потенциального характера...
Частицы, не имеющие массы покоя (фотон, нейтрино, антинейтрино...) являются гравитационными волнами. Эти частицы одновременно ведут себя и как бегущая упругая волна, и как частица.
Так как объёмы локальных фазовых возмущений плотности потенциальной энергии сплошной среды имеют различные радиусы, то и длины гравитационных волн также различны и, следовательно, различны их энергии.
Электромагнитное, тепловое, рентгеновское... излучения - это гравитационные волны с различной длиной волны и, соответственно, с различной энергией.
При локальном фазовом возмущении плотности потенциальной энергии сплошной среды с малым носителем (объёмом) площадь минимальной поверхности раздела фаз сплошной среды может только увеличиваться, что приводит к увеличению поверхностной энергии. Самопроизвольному снижению поверхностной энергии в этом случае сопутствуют тепловые эффекты, связанные с выделением тепла (излучения). Так возникает космическое фоновое излучение. В связи с тем, что малым по амплитуде фазовым возмущением потенциальной энергии идеальной сплошной среды подвержено всё бесконечное множество точек бесконечного пространства Вселенной, это излучение практически изотропно.
Гравитационные волны (излучение) с малой длиной волны уменьшают поверхностную энергию раздела фаз сплошной среды в минимальных объё-
мах скалярного поля. В результате взаимодействия этих волн образуются элементарные частицы вещества Вселенной и связанная с ними кинетическая часть энергии Вселенной.
Гравитационные волны с большой длиной волны обеспечивают расширение Вселенной, тем самым, уменьшая плотность потенциальной энергии Вселенной. Упругая потенциальная сила сжатия (гравитационная сила) идеальной сплошной среды возвращает энергию в систему, создавая всё новые локальные фазовые возмущения плотности потенциальной энергии идеальной сплошной среды. Тепловое излучение и другие виды излучения выделяются при образовании новых и возобновлении «старых» поверхностей раздела фаз идеальной сплошной среды. Вселенная не только увеличивается в объёме, также растет и её кинетическая энергия.
Уникальной особенностью, отличающей идеальную сплошную среду от других замкнутых систем, является то, что она замкнута бесконечностью, бесконечность - это процесс, а не конечное число. Вселенная конечна и замкнута в каждый фиксированный момент времени, но в следующий момент она увеличивается и снова становится конечной, и так до бесконечности.
Полная энергия механической замкнутой системы, коей является Вселенная, в которой действуют только потенциальные силы, не изменяется при любых перемещениях входящих в неё тел, согласно закону сохранения механической энергии. Для замкнутых систем остаются постоянными (сохраняются) три физические величины: энергия, импульс и момент импульса.
Увеличением кинетической энергии в механической системе Вселенной можно объяснить увеличение скорости расширения Вселенной.
Гравитационные волны средней длины могут локально уменьшать энергию (напряженность) гравитационного поля тяготения (сжатия). Эти гравитационные волны определённой длины могут быть созданы искусственным путём и технически применены в движителе нового поколения с использованием антигравитации.
Всё на свете имеет поверхность. Несмотря на разнообразие, многочисленные поверхности характеризуются одним общим свойством: они обладают избытком поверхностной энергии. На границе раздела фаз идут процессы, которые обуславливают самопроизвольное снижение поверхностно энергии. Самопроизвольное снижение поверхностной энергии может вызывать различные физические процессы, в том числе и механические процессы. Внутреннее давление - это типичное проявление механических процессов, вызванных стремлением к самопроизвольному сокращению поверхностной энергии.
На искривленной поверхности жидкости 1 (рис.) а
возникает внутреннее давление как равнодействующая поверхностных натяжений в точке А. Оно направлено внутрь перпендикулярно поверхности жидкости и сокращает поверхность раздела фаз до минималь- & ных размеров. Подобное сокращение обуславливает уменьшение поверхностной энергии. Внутреннее давление определяется следующим образом: АР = 2ст/г, где а - поверхностное натяжение на границе раздела фаз; г - радиус капли. Чем меньше размеры капель и выше поверхностное напряжение, тем интенсивнее внутреннее давление. Сила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверх-
ности жидкости, перпендикулярно к участку контура, на который она действует.
Учитывая сказанное, можно рассчитать, какое внутреннее давление ДР будет иметь «структурный» элемент скалярного поля Хиггса, если радиус его объёма составляет: R = 10-35м; объём: V (x,y,z) = [4я(10-35 )3/3] м3.
Период колебания фазы потенциальной энергии внутреннего скалярного поля составляет: Т = 10~43сек.
Энергия нулевых колебаний потенциальной энергии скалярного поля с периодом Т равна: £0 = у, где V = 1/7, тогда: Я0 = 3, 313 • Ю9Дж, без учёта кинетической энергии колебания скалярного поля в данном объёме. Для точного значения массы покоя, локального возмущения плотности потенциальной энергии скалярного поля к массе покоя, обусловленной нулевыми колебаниями фазы потенциальной энергии скалярного поля в данном объёме, надо добавить значение кинетической энергии колебательного движения скалярного поля в этом объёме.
Объёмная плотность потенциальной энергии данного «структурного» элемента скалярного поля равна: w = £0/К, тогда: ж = 7,9 • 10112Дж/м3, размерность плотности энергии совпадает с размерностью давления.
Отсюда, внутреннее давление в данном «структурном» элементе равно:
ДР = 7,9 • 10112Дж/м3.
Зная давление, можно узнать величину поверхностного натяжения:
ДР = 2а/г, где а - поверхностное натяжение на границе раздела фаз скалярного поля; г - радиус R .
Поверхностное натяжение равно: ст = 3,95-1077 Дж/м2.
Зная величину поверхностного натяжения, можно узнать величину свободной энергии ^. Свободная энергия определяется как та часть энергии системы, которая может быть превращена в работу: Т = ст • 5, где 5 - площадь поверхности пространственной сферы V с радиусом R, отсюда:
Т = 4, 96 108Дж.
С ростом длительности периода Т и увеличением объёма V «структурного» элемента поля Хиггса свободная энергия на его поверхности растёт, а внутренняя плотность энергии уменьшатся.
Предположим, что «структурный» элемент Вселенной имеет следующие характеристики:
период колебания фазы плотности потенциальной энергии: [Т = 10~9сек],
радиус объёма «структурного» элемента составляет: ^ = 1м],
коэффициент поверхностного натяжения на границе раздела фаз скалярного поля Хиггса, предположим, является величиной постоянной и равен:
ст = 3,95-1077 Дж/м2.
Тогда свободная энергия на поверхности этого «структурного» элемента составит: Т = 49,6 1 077Дж.
Плотность потенциальной энергии скалярного поля в объёме 1м3 с характерным периодом колебаний, равным 10-9сек, будет равна:
Я0 * 3 • 10-25Дж/м3.
Избыток свободной энергии на поверхности «структурного» элемента превысит его внутреннюю энергию на колоссальную величину.
Отсюда можно сделать предположение, что структурный элемент Вселенной - звезда - может быть «пустой» внутри, вся колоссальная энергия сосредоточена на её поверхности.
Теперь вернёмся к электрон-позитронной паре. В момент рождения электрон-позитронной пары, в результате взаимодействия гравитационных
волн, резонансное накопление энергии поля Хиггса происходит одновременно в двух вихрях
- резонаторах. Происходит как бы «выпрямление» гравитационной волны. Резонансное накопление энергии одной фазы гравитационной волны сохраняется в одном направление закрутки вихря (солитона), а другой фазы в вихре (солито-не) противоположного направления закрутки вихря, т.е. гравитационная волна, разделяется по полупериодам (см. рис.). Вихри могут обладать резонансными свойствами только при условии равенства длины окружности вихря длине гравитационной волны. Исходя из этого условия, можно определить диаметр солитонов (вихрей), соответствующих электрону и позитрону. Он оказывается равным комптоновской длине волны электрона Хк = Н/тес = 3,86 • 10-13м. Момент импульса вихрей при этом равен Н/2, что совпадает с известным значением спина электрона и позитрона. Этим объясняется равенство масс, спинов и размеров электрона и позитрона, а также противоположность знаков заряда и направлений магнитных моментов этих частиц. Абсолютные величины электрических зарядов элек-трон-позитронной пары пропорциональны радиусам (площадям) соответствующих цилиндрических поверхностей. При этом абсолютная величина зарядов на каждом цилиндре значительно превышает величину суммарного заряда, т.е. заряда электрона, примерно в (У2 а ~ 137/2) раз, а - постоянная тонкой структуры. Отношение ширины слоя вращающегося поля Хиггса к среднему диаметру равно постоянной тонкой структуры а. Локальное фазовое возбуждение поля Хиггса - закрученная гравитационная (электромагнитная) волна движется со скоростью света в пределах кольцевого вихря (солитона), обладающего собственным моментом импульса (спином).
Таким образом, практически вся масса электрона сосредоточена в очень узком вихревом слое, толщина которого составляет величину: а-Лк=10-15м., что практически совпадает с величиной, так называемого классического радиуса электрона (2.82-10-15м.)
При указанных параметрах структуры электрона и высоте цилиндрических поверхностей, равной их среднему диаметру, магнитный момент системы токов, циркулирующих по цилиндрам, оказывается равным магнетрону Бора (еН/2те).
Примечательно, что постоянная тонкой структуры является важнейшей характеристикой электрона - равновесного электромагнитного солитона.
ПОЗИТРОН ЭЛЕКТРОН
На любой поверхности раздела фаз может существовать избыток поверхностной энергии. Стремление системы к минимуму энергии приводит к погашению избытка поверхностной энергии за счет самопроизвольных процессов, связанных с уменьшением площади раздела фаз и поверхностного натяжения...
Самопроизвольные процессы, связанные с уменьшением величины поверхностной энергии, сопровождаются следующими физическими процессами: образованием сферической, гладкой и жидкой поверхности, укрупнением структурных элементов Вселенной, механическими, электрическими, химическими, тепловыми процессами...
Поле Хиггса - идеальная сплошная среда, скалярное поле потенциальной энергии, пространственно-временной континуум, представляет собой механическую систему с бесконечным числом внутренних степеней свободы, описываемую скалярным полем объёмной плотности потенциальной энергии и векторным полем скоростей. Это особый вид материи, лежащей в основе всего материального мира - Вселенной.
Результатом исследования физических свойств поля Хиггса стала новая теория строения Вселенной.
Все права защищены. © Дворцевой Владимир Викторович, 2012 г.
Vlаdimiг_D2011@ list.ru Москва. 01 /07/2012 г.
