CC BY
6
МЕТАФИЗИКА: ОТ КОСМОЛОГИИ К КВАНТАМ
В.В. Тимашов
Независимый исследователь (Россия, г. Москва)
DOI:10.24412/2500-1000-2024-4-5-119-125
Аннотация. В статье рассматривается не стандартный подход к известным научным гипотезам в области космологии - от состояния «сингулярности» до «большого взрыва», а также предлагается новый взгляд на процессы, происходящие в квантовом мире. Приведены прикладные расчеты экспериментов, не имеющих теоретического обоснования, которые могут повлиять на методологию экспериментальных изысканий.
Ключевые слова: космология, гравитация, физический вакуум, «темная материя», строение элементарных частиц, постоянная тонкой структуры.
Теория Максвелла - это абстрактный мир полей Теория квантовой физики - это абстрактный
мир полей и частиц Теория Вселенной - это абстрактный мир полей, частиц и геометрии
Современная теория возникновения материальной Вселенной основывается на представлениях о гипотетической Сингулярности и «Большом взрыве». Физический смысл и математическая модель этих состояний и процессов не имеют научных обоснований и опираются на видимую картину мира, которая интерпретируется как процесс возникновения материи из абстрактной «точки» и последующего ее существования посредством взаимодействия частиц, полей и гравитации [1].
Доказано, что произвольная масса может искривлять континуум пространства-времени, понуждая сопредельные массы двигаться по геодезическим линиям вокруг преобладающей массы, что определяется как гравитация (гравитационное поле, гравитационное притяжение/влияние).
Установлено, что при определенных начальных и граничных условиях Общая теория относительности (ОТО) предсказывает, что значительная по космическим меркам масса может создавать локальную сингулярность, получившую термин «черная дыра». Наблюдения подтверждают, что искривление метрики континуума вокруг «черной дыры» создает «эффект пылесоса» для сопредельной материи.
Теоретически предсказано, что в условиях градиента напряженности гравитационного поля в «области горизонта событий» в физическом вакууме возникает процесс рождения квантовых пар - электрона и позитрона - корпускул материального мира [2].
Объемность исследуемой темы и отсутствие экспериментальных методов вынуждает для логичности и связности дальнейших рассуждений последовать примеру А. Эйнштейна и других известных ученых и ввести Постулаты - недоказуемые аксиоматические предположения, требующиеся для непротиворечивости и доказательности выводов.
Постулат 1. Сингулярность до Большого взрыва - это абстрактный геометрический центр - «Узел Вселенной», вокруг которого существовала деформация континуума - максимальная напряженность физического вакуума.
Постулат 2. Физический вакуум - особый вид энергии, способный запасать потенциальную энергию деформации и локально осуществлять работу по генерации квантовых пар материи - электрона и позитрона [3].
Опираясь на приведенные Постулаты, представляется возможность описать возникновение материальной Вселенной.
Можно предположить, что гравитационное поле от «Узла Вселенной» не было бесконечным и представляло градиент деформации континуума в сферической области радиуса в пределах которой уровень возбужденной энергии физического вакуума за счет деформации континуума превосходил некую критическую величину и позволял локально генерировать квантовую пару - электрон/позитрон пропорционально энергии Е=ше2, что давало возможность поддерживать указанный процесс стабильным и необратимым в отличие от рождения виртуальных пар в поле слабой гравитации. Внутри сферы постепенно по космическим меркам образовы-
вался «космический бульон» из фотонов, электронов, позитронов.
ПРОТОВСЕЛЕННАЯ ДО «БОЛЬШОГО ВЗРЫВА»
Постулат 3. Аннигилировать электрон и позитрон могут только в свободном состоянии.
Это основной Постулат для возникновения материальной Вселенной. Можно утверждать, что Постулат 3 - это Демиург процесса «уваривания космического бульона» до возникновения сложных квантовых систем [4]. Начальным образованием связной устойчивой конфигурации элек-трон-позитронного взаимодействия стало образование триплета в виде комбинации из трех последовательно расположенных элементарных частиц - «протона» в соотношении: два позитрона и один электрон (далее цвет красный/синий).
Рис. 1. Протон
Такой процесс можно определить, как стадию холодного синтеза за счет электромагнитных сил в поле значительной гравитации. Данный процесс объясняет почему антиматерии в природе меньше, чем материи, а также за счет чего возник устойчивый атом водорода и почему электрон «не падает» на протон в атоме водорода.
Гипотеза составного строения протона может быть проверена на коллайдере при столкновении ограниченных по количеству пучков протонов. В результате столкновения должно рождаться четное количество позитронов, исходя из распада протонов.
Естественно, возникает вопрос: почему в ходе космической эволюции не появился антипротон, если рождение «пар» было спонтанным и симметричным? Возможны два предположения:
1. Вокруг «Узла Вселенной» деформация континуума имела «поляризацию» физического вакуума, что создавало строго
определенные условия «допуска» для объединения электронов и позитронов в «положительный протон» (можно предположить, что физический вакуум как энергетическое поле имеет свой квант существования, который назовем - ксион (наподобие, поле Хиггса, имеет бозон Хиггса).
2. Каждая частица из пары электрон/позитрон имеет заряд, что обуславливает наличие вектора напряженности Ё корпускул и в совокупности со спином частиц (момент «закрученности» корпускулы) может составлять физическую основу электрона - «стоячую волну». Вращательное движение вектора напряженности Ё будет приводить к возникновению магнитного поля и, как следствие, возникновению строго определенного дипольного состояния электрона (или позитрона при «обратном» движении стоячей волны и, соответственно, изменением полюсов диполя). Взаимодействие электромагнитных вихревых структур корпускулы и ее спина со спином ксиона определило топологиче-
скую устойчивость энергетического образования - «положительный протон». Этот факт не исключает образования «отрицательного протона» (по всей видимости,
учитывая текущие эксперименты, он будет иметь виртуальное время жизни).
Параллельно шел процесс образования «нейтронов», который можно обозначить следующим образом (рис. 2).
Рис. 2. Нейтрон
Образуясь в «космическом бульоне» нейтроны оказались востребованы в эволюции вещества для создания новых «степеней свободы» при объединении электронов и позитронов в новые энергетические системы. Нейтроны имеют неустойчивую электромагнитную структуру в сво-
бодном состоянии, по всей видимости, из-за сложного кулоновского взаимодействия образующих частиц.
Распад нейтрона на протон, электрон и электронное антинейтрино можно обозначить следующим образом (рис. 3).
© - !♦•
Рис. 3. Распад нейтрона
По мере накопления корпускул мироздания - протонов и нейтронов холодный электромагнитный синтез в сильном гравитационном поле не прекращался и в результате стали возникать составные структуры материи: дейтерий (нейтрон + протон) и тритий (два нейтрона + протон). Это
процесс протекал с образованием устойчивой (Постулат 3) квантовой системы с образованием «квазипозитрония».
Можно утверждать, что такие связи являются имманентными и определяют эволюцию материального мира.
Рис. 4. Дейтерий (в скобках - «квазипозитроний»)
Принцип сохранения заряда не нарушается: «квзипозитроний» имеет нулевой заряд, а баланс остальных зарядов имеет положительное значение.
Аналогично можно представить геометрическую абстракцию для трития (структуры нейтронов параллельны друг другу).
Рис. 5. Структура трития
В сфере радиуса в процессе накопления атомов водорода и его изотопов начался процесс гравитационного объединения и формирования обособленных кон-гломераций (прототипов галактик). Внутри таких конгломераций возникали локальные «термоядерные фабрики» - зарождались первые звезды.
ОБРАЗОВАНИЕ ГЕЛИЯ
В недрах звезд происходил «термоядерный синтез» исходных частиц: водорода и его изотопов. Ниже представлена геометрическая абстракция образования элемента гелия в реакции синтеза дейтерия с тритием.
Аналогично можно представить геометрическую абстракцию для трития.
Рис. 6. Структура элемента гелия
В ходе реакции синтеза дейтерия с тритием дейтерий «встраивается» протоном в структуру трития, а нейтрон как лишнее энергетическое звено отрывается с энергией - 17,6 Мэв. В образованной структуре атома присутствуют два «открытых» положительных заряда, что позволяет атому гелия присоединить два свободных электрона. В результате этого процесса получается нейтральный атом.
«БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ»
На определенной стадии развития возрастающая внутренняя энергия протоматерии превысила энергию деформации физического вакуума и термодинамическое равновесие было нарушено. Последовал «Большой взрыв» следствием которого стало исчезновение «Узла Вселенной», что обозначило космический процесс «Вели-
кого расширения» - образования существующей Вселенной [5].
К ВОПРОСУ О «ТЕМНОЙ МАТЕРИИ» И «ТЕМНОЙ ЭНЕРГИИ»
Приведенный абстрактный процесс космологического образования Вселенной требует ответа на два интересных вопроса: существуют ли указанные физические объекты и как они связаны с материальным миром? Для ответа на эти вопросы необходимо совершить небольшой экскурс в историю поиска субстанции - эфира. В ходе эксперимента Майкельсона-Морли (М-М) было установлено, что «эфирного ветра» нет. Следовательно, необходимо было менять научную парадигму для расчета релятивистских явлений. Появилось СТО и ОТО.
Равным образом, если экспериментально не удается обнаружить, к примеру
«темную материю» [6] (в отличие от эксперимента М-М вся надежда случайный успех) как субстанцию влияния на движение космических объектов, то, по всей видимости, необходимо переходить на новые теоретические модели выявленных экспериментально несоответствий.
В качестве одного из возможных подходов для новых теоретических изысканий можно было бы рассмотреть идею профессора Р. Гупта. Предложенная им модель объединяет две фундаментальные посылки: 1) силы природы уменьшаются вследствие расширения и увеличения возраста Вселенной (возможно поэтому мировые константы не имеют точных значений) и 2) фотоны света теряют энергию, двигаясь через пространство. По расчетам Р. Гупта возраст Вселенной почти в два раза больше ныне принятого значения.
Это можно объяснить тем, что возраст Вселенной следует определять не от момента «Большого взрыва» а от существования «Узла Вселенной» и последующего процесса «Большого накопления материи», которое происходило космически длительный период до «Большого взрыва».
МЕТОДОЛОГИЯ МИКРОМИРА
Электрон
Ранее в статье было описано эвристическое описание возникновения электрона. Возникает соблазн увязать состояние электрона с уравнениями Максвелла для электромагнитной волны при условии, что вектор напряженности Ё не изменяется по амплитуде, совершая круговое движение.
В стоячей волне плотность энергии меняется от точки к точке и зависит от времени, но в отличие от бегущей волны, здесь нет переноса энергии, т.е. эл/маг волна от описанного динамического процесса в структуре электрона не возникает.
В этом случае изменение электрической индукции порождает вихревое тороидальное магнитное поле электрона:
rot H= dD/dt
Можно заключить, что электрон это не «твердый шарик», а гомеоморфная структура электромагнитных полей, подтверждаемая эффектом Комптона - упругим рассеянием фотонов заряженной частицей.
Коэффициент а — постоянная тонкой структуры
Ричард Фейнман считал сам факт существования этого загадочного числа «проклятием для всех физиков» и советовал хорошим теоретикам «зарубить его на стене и всегда думать над ним»! Представленный вопрос приобрел такое значение, прежде всего, потому что названная постоянная непосредственно связана с проблемой понимания физической сущности элементарных частиц, поскольку она проявляется не раздельно от них, а как их глубинное свойство [7].
Предпримем попытку внести вклад в решение проблемы. В рамках классической электродинамики плотность энергии электрического поля Wэл = £о*Б2/2 необходимо проинтегрировать по объему электрического поля, окружающего электрон (по результату Р. Фейнмана): Wэл = е2/8*£о*л*го, (1) где го - некоторый эффективный радиус электрона; е - заряд электрона.
Поскольку согласно де Бройлю элементарную частицу можно представить и как волну - X, то можно составить равенство: е2/8*£о*л*го = Ь*с/Х (2) Простое преобразование дает: Х/ёо= е2/4*£о*л*И*с = а (ёо=2*го) (3)
Таким образом, постоянную тонкой структуры - а можно трактовать как отношение длины волны элементарной частицы к ее эффективному диаметру. Т.е. в зависимости от энергии частицы «стоячая волна вектора напряженности Ё», которая обуславливает частицу, может менять свой эффективный диаметр. Такой процесс аналогичен образованию электромагнитных волн, при котором возникновение магнитного поля обусловлено изменением электрического поля в строгом соотношении двух процессов.
Можно дополнить аналогии примером с геометрической постоянной - п, которая равна отношению длины окружности к диаметру, и играет фундаментальную роль в понимании и описании макро-и микромира.
Эксперимент с двумя щелями Поскольку эффект возникновения интерференционной картины от элементар-
ных частиц хорошо известен и описан, то в этом разделе предпринята попытка его физического обоснования.
Эффект интерференции на элементарных частицах возникает из-за совмещения двух процессов, проявляемых одновременно. Во время излучения частицы (для краткости описания - электрона) происходит электромагнитное излучение от нагретой «пушки». Оно проходит через обе щели, интерферирует как волна, создает стоячее поле интерференции узлов и пучностей. Пиковая амплитуда колебаний волны в любой точке пространства постоянна по отношению ко времени, а колебания в разных точках по всей волне совпадают по фазе. Сочетание узлов и пучностей влияют на движение электрона к экрану. Проходя через пучности электрон получает направленную дополнительную энергию движения к экрану, копируя интерференционное поле эл./маг. излучения.
Попытка с помощью датчиков определить через какую щель проходит электрон будет неудачной, так как наличие регистрирующих приборов или искажает, или разрушает стоячую волну интерференции [8].
И, конечно, бозон Хиггса
Известно, что на базовом уровне до разработки Стандартной модели в теорию входили безмассовые частицы. Но существование материального мира доказывает, что у частиц масса есть. Чтобы "придать" им массу, можно записать в уравнения массивные члены, но, во-первых, это некрасиво и выглядит искусственно, во-вторых, приводит к внутренним проблемам теории. Вместо этого в Стандартной модели был предложен механизм динамического приобретения массы - дополнительное поле, которое взаимодействует с безмассовыми частицами.
Появилось поле и бозон Хиггса, который отвечает за наличие массы у частиц, и соответственно всего, что состоит из частиц [9]. Теоретически все непротиворечиво, но возникает вопрос. Как частица с массой в 130 раз массивнее протона (бозоны с другими массами не были открыты) «ухитряется» придать массу электрону, который легче протона в 1840 раз (по дан-
ным ЦЕРН, масса бозона составляет 125 миллиардов электрон-вольт).
Чтобы привести иное обоснование возникновения массы у элементарных частиц вернемся к началу этой статьи и сразу оговорим предположение - «кирпичиками» мироздания является ограниченный набор частиц - электрон, позитрон, фотон, нейтрино, антинейтрино (составные элементы: протон, нейтрон, синтезируемые элементы и др. - это элементы конструкции - «стены и перекрытия»).
Электрон, как было описано ранее, представляет стационарное электромагнитное поле. Таким образом, будем рассматривать электрон как физический объект, имеющий внутреннюю структуру. В этом случае масса электрона будет обусловлена энергией электромагнитного поля.
Электромагнитная масса изначально была концепцией классической механики, обозначающей, насколько электромагнитное поле, или собственная энергия, вносит вклад в массу заряженных частиц. Впервые она была выведена Дж.Дж. Томсоном и в течение некоторого времени также рассматривалась как динамическое объяснение инертной массы как таковой. Попробуем и здесь воспользоваться классическим подходом Дж. Томсона. Такой подход помог впоследствии Н. Бору и де Бройлю установить основополагающие подходы для развития квантовой механики.
Как было показано (1)
Wэл = е2/8*£о*л*го,
Поскольку было введено предположение, что инертная масса обуславливается электромагнитной массой, то можно использовать отношение:
ш*с2 = е2/8*£о*л*го,
Ранее было получено: Х/ёо= е2/4*£о*л*И*с = а = 137 (ёо=2*го)
Таким образом, ш = (е2/с2)*1/(8*£о*л*го). Используем соотношение а= Х/ёо=137. Длину волны электрона примем по Комп-тону Х=2,4*10(-12) м. Прямая подстановка дает результат: ш=0,3 *10(-30) [кг].
Может быть Дж. Дж. Томсоном был прав и инертную массу можно объяснить через электромагнитную субстанцию?
Библиографический список
1. Рубаков В., Штерн Б. Масштабная линейка Вселенной // ТрВ-Наука N83 от 19.06.2011 г.
2. Клюшин Я.Г.: Электричество, гравитация, теплота - другой взгляд. 2-е изд. исправ., доп. и перераб. Spase Time Analyses. 2020.
3. Долгов А.Д. Космология и элементарные частицы. Т. 43, Вып. 3, 2012.
4. Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. Пер с нем. - М., Наука. гл. ред. физ-мат., 1989. - 400 с. - ISBN 5-02-012452-9.
5. Хокинг С. Краткая история времени от большого взрыва до черных дыр. Пер с англ. Н. Смородинский. - СПб.: Амфора, 2000. - 268 с.
6. Рубаков В.А. Актуальные вопросы космологии: курс лекций. - М.: Издательский дом МЭИ, 2015. - Вып. 6. - 272 с. - (Высшая школа физики). - ISBN 978-5-383-00937-6.
7. Макс Борн. Таинственное число 137. УФН. 1936, Т. XVI. Вып. 6
8. Менский М.Б. Квантовая механика: новые эксперименты, новые приложения и новые формулировки старых вопросов. УФН, Т. 170, № 6, 2000 г.
9. Кетов С.В. Введение в квантовую теорию струн и суперструн. - Новосибирск: Наука, 1990. - 258 с. - ISBN 5-02-029660-0.
METAPHYSICS: FROM COSMOLOGY TO QUANTA
V.V. Timashov Independent researcher (Russia, Moscow)
Abstract. The article considers a non-standard approach to well-known scientific hypotheses in the field of cosmology - from the state of the "singularity" to the "big bang", and also offers a new look at the processes taking place in the quantum world. Applied calculations of the observed physical processes, which have no theoretical basis, which may affect the methodology of experimental research, are presented.
Keywords: cosmology, gravity, physical vacuum, "dark matter", structure of elementary particles, fine structure constant.
