CC BY
15ПАРАДОКС СИСТЕМ ОТСЧЁТА В СТО И ОТО ЭЙНШТЕЙНА. РЕШЕНИЕ ПАРАДОКСА НА ОСНОВЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ПРОТИВОПОЛОЖНОЙ СИСТЕМЫ НАБЛЮДЕНИИЯ
Рысин А.В.
АНО «НТИЦ «Техком» г.Москва, радиоинженер
Бойкачев В.Н.
Кандидат технических наук АНО «НТИЦ «Техком» г.Москва, директор
Никифоров И.К. кандидат технических наук, доцент Чувашский государственный университет, г.Чебоксары,
THE PARADOX OF REFERENCE SYSTEMS IN SRT AND GRT EINSTEIN. SOLVING THE PARADOX BASED ON THE PROOF OF THE OPPOSITE OBSERVATION SYSTEM
Rysin A.
ANO "STRC" Technical Committee "Moscow, radio engineer
Boykachev V. candidate of technical sciences ANO "STRC" Technical Committee "Moscow, director,
Nikiforov I.
candidate of technical sciences, associate professor Chuvash State University, Cheboksary,
АННОТАЦИЯ
В этой статье показано, что необходимость принятия противоположной системы наблюдения была практически сделана ещё до нас на основе известных физических законов. Следствием отказа от противоположной системы наблюдения стали парадоксы, допущенные при доказательстве электромагнитного континуума и парадоксы в вероятностной квантовой механике с наличием телепортации и прочих чудес возникновения из ничего. Показана логика вывода известных законов и представления констант электрической и магнитной проницаемостей как результата пространственно-временного искривления из-за движения в противоположности в соответствии с СТО и ОТО Эйнштейна. Такой подход позволяет решить парадоксы и определить физический смысл связи уравнений. В статье показана физика возникновения силы Лоренца, основанная на взаимодействии корпускулярных и волновых свойств, и на основе усовершенствованных уравнений Максвелла. При этом показаны ошибки иных подходов, например, сделанных Р.Фейнманом.
ABSTRACT
In this paper it is shown that the necessity of adopting an opposite system of observation was practically made before us on the basis of known physical laws. The result of the rejection of the opposite system of observation were paradoxes admitted in the proof of the electromagnetic continuum and paradoxes in probabilistic quantum mechanics with the presence of teleportation and other miracles of arising from nothing. The logic of inference of known laws and representation of constants of electric and magnetic permeability as a result of space-time curvature due to motion in the opposite direction according to SRT and GRT of Einstein is shown. This approach allows us to solve paradoxes and determine the physical meaning of the connection of equations. The article shows the physics of the Lorentz force, based on the interaction of corpuscular and wave properties, and on the basis of improved Maxwell equations. The errors of other approaches, for example, made by R. Feynman, are shown.
Ключевые слова: принцип Гюйгенса-Френеля, принцип Ферма, СТО, ОТО преобразования Лоренца - Минковского, волновое уравнение, уравнение Гамильтона-Якоби, уравнения Максвелла, усовершенствованные уравнения Максвелла, вектор - потенциалы, система уравнений Дирака.
Keywords: Huygens-Fresnel principle, Fermat principle, SRT, GRT Lorentz - Minkowski transformation, wave equation, Hamilton-Jacobi equation, Maxwell equations, improved Maxwell equations, vector potentials, Dirac equation system.
Как известно, в основу СТО было положено утверждение Эйнштейна (постулат) о постоянстве скорости света в любой инерционной системе отсчёта (принцип относительности), это фактически означает, что законы физики не зависят от инерци-альной системы отсчёта, а любой физический закон связан с законом сохранения энергии (количества), иначе чудо возникновения из ничего. То есть, для наблюдателя, находящегося в подвижной системе,
законы физики точно такие же, как и для наблюдателя находящегося в другой системе отсчёта, и в этом случае не ясно какую систему считать подвижной (всё относительно), а какую нет. На основании этого, геометрия Эвклида, связанная с независимостью ортогональных координат, была заменена на геометрию Лобачевского-Минковского (замкнутая система, в которой всегда выполняется закон сохранения количества). Такой подход опре-
делил наличие пространственно-временного искривления в зависимости от скорости движения. Следующим постулатом Эйнштейна, который был положен в основу ОТО, было утверждение, что масса инерционная равна массе гравитационной. Этот вывод Эйнштейн обосновывал тем фактом, что наблюдатель в закрытом лифте не может выявить разницу в формировании ускорения, то есть это ускорение связано с гравитационным ускорением под действием, так называемых, сил тяжести (гравитационных сил), или с ускорением от приложения некоторой внешней силы, которая связывается с инерционной массой. Понятно, что понятие массы в данном случае также не определено, отсюда и деление массы на гравитационную и инерционную. Отсюда было высказано мнение, что это нечто такое содержащееся в пространственно-временном поле. Однако в этом случае встаёт вопрос о взаимодействии этого «нечто» в виде массы в этом пространственно-временном поле, так как отсутствие взаимодействия означает невозможность и обнаружения этого «нечто» (массы). Единственно известный способ взаимодействия связан с обменом, а тогда возникают вопросы: «С чем связан этот обмен? Как осуществляется взаимное превращение массы в пространство и время, и наоборот, и какова его необходимость?» Понятно, что равенство гравитационных и инерционных масс позволило Эйнштейну интерпретировать массу через пространственно-временное искривление на основе скорости движения относительно некоторой общей начальной системы отсчёта. Однако, что представляет эта абсолютная система отсчёта, и с чем она связана физически, если по первому постулату всё относительно? По сути, получается, что ОТО опровергает СТО, так как ОТО требует единой общей системы отсчёта, относительно которой необходимо мерить элементарные скорости элементарных объектов для оценки пространственно-временного искривления, а в СТО такой системы принципиально быть не может, иначе законы физики должны быть разные, в зависимости от системы отсчёта. Но это ещё не все парадоксы, которые питают умы сомневающихся в СТО и ОТО Эйнштейна.
Как известно, по СТО движущееся тело сокращается в направлении своего движения по формуле [1]:
/ = /^1 - Уд2/ с2 . (1)
Аналогично промежуток времени, отмечаемый движущимися часами, оказывается меньшим, то есть ход часов замедляется:
х = х0^1 - Уд2/ с2 . (2)
При этом произведение: / т = (/^1 - Уд2/ с2 )(То^1 - Уд2/ с2) = const. (3)
Такой подход по СТО Эйнштейна позволил представить наличие силы в виде существования малых объектов (тел) со своими значениями vdi. Разница в величинах по длине и времени даёт градиент формирующий наличие силы. Однако, здесь возник вопрос о сингулярности (разрывов) между
этими малыми объектами, наряду с вопросом о выборе абсолютной общей начальной системы отсчёта, чтобы относительно неё вычислять значения скоростей малых объектов. Вопрос исключения сингулярностей можно решить за счёт электромагнитного обмена между объектами, но, как оказалось, здесь требуется связать электромагнитные и гравитационные силы через взаимное превращение (иначе нет взаимодействия и тогда полная независимость, что противоречит искривлению пути прохождения света в гравитационном поле). Это, кстати, и пытался сделать Эйнштейн на протяжении последних 30 лет его жизни, но безуспешно. И эта его неудача привела к тому, что в физике появились чудеса телепортации, ядерные силы и электромагнитные вакуумы. Вопрос выбора абсолютной общей начальной системы отсчёта также «повисал в воздухе», так как необходимо было предположить движение всех объектов относительно этой начальной точки, от которой и надо мерить это пространственно-временное искривление.
Поэтому, чтобы убрать чудеса из физики необходимо обосновать существование общей взаимосвязи пространственно-временного искривления и электромагнитных сил, а также указать необходимость существования иной системы измерения (точки наблюдения), которая решит проблему начальной точки отсчёта для проведения измерения скоростей движения элементарных объектов, формирующих пространственно-временное искривление.
Первые попытки к установлению связи электромагнитных сил с пространственно-временным искривлением (правда, без принципа преобразования одного в другое и наоборот), были сделаны на основе доказательства общего электромагнитного континуума за счёт преобразования силы Лоренца в силу Кулона на основе преобразований Лоренца в соответствии с СТО Эйнштейна. То есть наличие электромагнитного континуума основывается на преобразовании электрических сил в магнитные за счёт скорости движения. Отсюда, Р. Фейнман пишет [2]: "Магнетизм и электричество - не независимые вещи, они всегда должны быть взяты в совокупности как одно полное электромагнитное поле. Хотя в статическом случае уравнения Максвелла разделяются на две отдельные пары: одна пара для электричества и одна пара для магнетизма, без видимой связи между обоими полями, тем не менее, в самой природе существует очень глубокая взаимосвязь между ними, возникающая из принципа относительности." Перед Р. Фейнманом стояла задача -показать каким образом сила Кулона
Р = ЧЕ (4)
преобразуется в силу Лоренца. Точнее в ту её часть, которая интерпретирует зависимость от магнитных сил:
Ро = ЧКВ]. (5)
Здесь q - заряд, V 0 - вектор скорости движения заряда, Е и В - соответственно векторы электрического поля и магнитной индукции.
С этой целью Фейнман рассмотрел подвижную и неподвижную системы (рис. 1).
Рис.1. Взаимодействие проволоки с током и частицы с зарядом q, рассматриваемое в двух системах
координат:
а) в системе S покоится проволока; б) в системе ^ покоится заряд
Пусть отрицательный заряд д(-) движется параллельно проволоке, по которой течёт ток I (рис. 1,а), что соответствует системе наблюдения & В этом случае сила Лоренца вычисляется по формуле (5) и направлена к проволоке, и с учётом магнитного поля на расстоянии г от оси проволоки определяется как:
1 21ду0
^ = -
4тсв0 с
(6)
При этом мы учитываем, что проводник электрически нейтрален, так как плотность неподвижных зарядов р+ в системе S должна быть равна плотности зарядов р_ с обратным знаком, то есть мы берём незаряженную проволоку, и в этом случае электрического поля вне проволоки как бы нет. Далее учтём, что при переходе на плотность тока мы имеем представление силы в виде:
1 2р+уЛду0
^ = -
(7)
4^8^ г Здесь A - площадь поперечного сечения проволоки. Далее мы берём частный случай, когда V = у0
, и уравнение перепишется к следующему виду:
^ = -
1 р+ ЛдУ 4л80 с 2
.2
(8)
В системе S (рис. 1,б) частица с зарядом q покоится и проволока "бежит" мимо неё влево со скоростью v. Положительные заряды, движущиеся вместе с проволокой, создадут около частицы некоторое магнитное поле B', но частица теперь "покоится", так что магнитная сила на неё не действует. Если и возникает какая-то сила (а законы физики по взаимодействию не должны зависеть от системы наблюдения, иначе события происходящих явлений в разных системах наблюдения отличались бы, и это означало бы, что от события можно уйти, поменяв систему наблюдения), то она должна появиться за счёт электрического поля. Но это можно сделать только тогда, если она окажется заряженной, то есть должно получиться так, чтобы
нейтральная проволока с током казалась заряженной, если её привести в движение. Чтобы получить такой результат Фейнман привлёк СТО Эйнштейна, причём он считал, что так называемый электрический заряд не зависит от скорости движения (иное бы означало, что сумма положительных и отрицательных зарядов не равны друг другу из-за движения), а вот плотность зарядов изменяется при движении проволоки в зависимости от изменения её длины по формуле:
р = р0/лА-V2/с2 , (9)
при движении и изменении (сокращении) длины проводника
Ь = Ь0лА-V2/с2 . (10)
Формула (9) получена из условия, что заряд в любой системе одинаков в соответствии с тем, что соблюдается
рЬ = роЬо. (11)
Плотность покоящихся положительных зарядов в системе S равна р+ . Однако в системе <?, где проволока движется со скоростью v, плотность положительных зарядов становится равной
р;=р+ /л/1 -V2/с2 . (12)
Отрицательные заряды в системе S покоятся, поэтому их плотность зарядов равна р'_, а в системе S при их скорости v получаем:
р-=р-/^1 -V2/с2 . (13)
Отсюда результирующая плотность зарядов р' определяется по формуле:
р' = р++р= (р+ /^1 - V2/с2)+(р- ^1-V2/с2) . (14)
Поскольку покоящаяся проволока нейтральна, то есть соблюдается р+ =р- , получаем:
р' = р+ (V2/с2)/лА -V2/с2 . (15)
Соответственно, электрическое поле на расстоянии г от оси цилиндра:
Е' = р'Л/(2^80г) = р+Лv2 /[2л80гс^1 - V2/с2 ].
(16)
V
V
V
г
Sciences of Europe # 48, (2020)_
Тогда сила в системе S1:
F' = qE' = qpA/(2^s0r) = qp+Av2 /[2%e0rc4l - v2/c2].
В результате имеем связь:
F = F/Vl-v2/c2 .
Здесь имеем разницу между электрическими и
магнитными силами на значение лД — V2/ с2 . Однако эта разница исчезает, если учесть релятивистский эффект, связанный с изменением времени в системах и 5". Суть его в том, что поперечный импульс частицы q в направлении к проводнику должен быть один и тот же, как в системе 5, так и в системе 5". Обозначим поперечную координату у и сравним Дру и Ар'у, используя релятивистки правильное уравнение движения:
Р = ф/йг. (19)
За время Дг частица приобретёт поперечный импульс Дру в системе 5, в соответствии с выражением:
Дру = F Дг . (20)
В то же время в системе 51 поперечный импульс равен
Др'у = F' Дг '. (21)
Поскольку рассматриваемая нами частица первоначально была в покое в системе 51, то для малых
Дг
Д = Дг' /VI—V2/ с2 . (22)
Тогда после подстановки значений из (18) и (22) имеем:
Дру /Дру = Дг' /FДг) = 1. (23)
С данным доказательством можно согласиться, однако здесь есть один неучтённый нюанс, который касается того, что электрические силы здесь неминуемо должны зависеть от пространственно-временного искривления, так как иначе получить изменение плотности заряда невозможно в силу отталкивания одноимённых зарядов при сжатии за счёт движения. Это означает перераспределение электрических сил вдоль пространственно-временного искривления (гравитационных сил). Однако для такого перераспределения должна быть однозначная взаимосвязь электромагнитных и гравитационных сил за счёт обмена-взаимодействия. Но парадокс в том, что для однозначной взаимосвязи пространственно-временного искривления и электромагнитных сил в классических уравнениях Максвелла должны были присутствовать проекции электромагнитных составляющих на время, которые есть в преобразованиях Лоренца-Минковского, так как иное даёт независимость. По сути, изменение плотности электрических сил в соответствии с СТО означает, что электрические силы - это результат пространственно-временного искривления, однако тогда не было бы уравнений Максвелла, и всё бы объяснялось на основе преобразований Ло-ренца-Минковского. При этом необходимо помнить, что электромагнитные объекты (фотоны),
(17)
(18)
описываемые уравнениями Максвелла, с присутствием электрических и магнитных сил и их однозначной взаимосвязью (иначе мы бы не имели этого закона физики), распространяются со скоростью света, а объекты с пространственно-временным искривлением имеют ограничение в скорости распространения и не могут достичь скорости равной скорости света из-за возрастания массы до бесконечности. Сознавая это, Фейнман сделал попытку связать электрические и магнитные поля через вспомогательные функции - вектор - потенциалы [3], которым он приписал составляющую с проекцией на время. Отсюда Р. Фейнман пишет в [3]: "Нам известны законы преобразования ф и А, и мы знаем, как выражаются поля через ф и А, так что отсюда нетрудно найти преобразования для Е и В." Учитывая, что компоненты электрического и магнитного поля находятся через производные от вектор-потенциалов - следует логический вывод, что изменения от вектор-потенциалов являются причиной образования электромагнитных полей, то есть электромагнитные составляющие и вектор-потенциалы - это противоположности, так как количественные изменения одного являются причиной образования другого. Однако Р. Фейнман не смог отказаться от классических уравнений Максвелла, он был всего лишь в шаге от усовершенствованных уравнений Максвелла [4]. Далее он замечает: "Вы можете подумать, что у каждого вектора есть нечто, дополняющее его до 4-х вектора, так что, например, с вектором Е можно связать некую величину, которая сделает его 4-х вектором. То же самое относится и к В. Увы, это не так. Всё оказывается совершенно непохожим на то, что можно было бы ожидать."
Иными словами, для решения задачи взаимосвязи электромагнитных и гравитационных сил учёные были вынуждены использовать так называемые вспомогательные функции, которые назвали вектор - потенциалами, в которых стала присутствовать столь необходимая проекция составляющих на время. Однако они не смогли отказаться от классического вида уравнений Максвелла, хотя однозначная связь этих вспомогательных функций и электромагнитных составляющих не оставляла иного варианта, и это мы покажем несколько ниже. Практически это означает введение иной противоположной системы наблюдения. Действительно в противовес известной формуле из магнитостатики: / с = 4nqv / с = ±4лу / с = rot H, (24) был введён векторный потенциал А в виде:
B = rot A, (25) в соответствии с которым получается система наблюдения, где поле B (при представлении А в виде ротора магнитного поля), в случае соблюдения аналогичных законов физики, играет роль величины движущегося заряда q со скоростью v (по
теории Дирака для элементарной частицы q=±1). Иными словами, физики уже без нас ввели противоположность с противоположной системой наблюдения через вспомогательные функции. Попутно отметим, что без наличия противоположностей получается однородность, и выделить что-либо не представляется возможным. Кроме того, закон сохранения количества между противоположностями (иначе чудо) требует и симметрии в законах физики. Отсюда формулу (25) можно записать аналогично формуле (24), но исходя из того, что скорость движения вектора v„ связана с противоположной системой наблюдения, то есть
B = ±4яуи / с = rot A. (26)
Иными словами, магнитное поле в нашей системе наблюдения было представлено в виде пространственно-временного искривления в противоположной системе наблюдения, где уже электромагнитное поле характеризуется через вектор -потенциалы. Соответственно, электрическое поле также представляется через вектор - потенциалы в виде:
E = - gradp- (1/c)dA / dt; div A + (1/c)dp/dt = 0.
Учитывая, что B = ц0 H = ц0cE (27), можем записать:
B = ^0 cE = rot A;
(27) и с учётом
рыми через скорость света (собственно эта проблема может быть решена и за счёт иной системы измерения для уравнений Максвелла). Эта неточность легко устраняется, если представить значение магнитной проницаемости в виде новой переменной ип с учётом связи между противоположностями через скорость света ц0 = 1/(cun ) :
rot cA = -(1/ ия )[icgrad A +dA / dt]. (30)
Видно, что величина слева от знака равенства в (30) представляет из себя эквивалент магнитной составляющей Н=сА, а справа от знака равенства имеем эквивалент электрической составляющей E=А. При этом, здесь значение 1/ ии - это как бы
эквивалент s0, но с учётом представления от вектор - потенциалов и обратно пропорциональной связи; отсюда 1/ ии = s0 . Аналогично из уравнения (29) при замене ц0 = можно получить и другое представление в виде:
rot A = [icgrad (сAt) + d^A) / dt]. (31)
При векторной записи следует учитывать, что значения вектора А слева от знака равенства в (31) ортогональны значениям справа от знака равенства, например:
dA /dy - dA /dz = [ic2 dA /dx+cdAx /dt]. (32)
Заменим Az на Ez, Ay
на Ey, cAt
на
1 /(^c) rot A = E = - grad p - (1 / c)dA / dt; (28) rot A = [c grad p + dA / dt].
Если теперь учесть, что в соответствии с [3] и [5] физики были вынуждены ввести равенство p = iA, то получим вид:
rot A = [icgrad A + dA / dt], (29)
но при этом в уравнении (29) слева и справа стоят не противоположности, связь между кото- ц0 dHx / dt + i^0c dHt / dx = dEz / dy - dEy / dz;
- ц0 dHy / dt + i^0c dHt / dy = dEx / dz - dEz / dx ;
- ц0 dHz / dt + c dHt / dz = dEy / dx - dEx / dy; s0 dEx / dt - is0c dEt / dx = SHz / dy - cH / Sz; s0 6E / dt - ¿s0c 6E, / dy = SHx / dz - SHz / dx; s0 dEz / d - is0c dE, / Sz = cH / Sx - SHx / dy.
Ht = еЕ(, а на Нх = сЕх , и получим уравнение Максвелла, но с учётом проекции электромагнитных составляющих на время. А это означает однозначную взаимосвязь электромагнитных и гравитационных сил (пространственно-временного искривления). Вот отсюда становится понятным, что изменение пространственно-временного искривления приводит и к изменению направления электромагнитных сил. Общий вид полученных уравнений может быть представлен в виде:
(33)
Здесь / = - мнимая единица. Существует также и комплексно-сопряжённая форма. В [4] мы показали эквивалентность уравнений (33) и уравнений Дирака, которые были получены из уравнения энергии Эйнштейна. При этом усовершенствованные уравнения Максвелла (33) имеют физический эквивалент в виде уравнений для электронных и мюонных нейтрино и антинейтрино, чего нельзя сказать об обычных (классических) уравнениях Максвелла, а также дают обоснование принципу Гюйгенса-Френеля при огибании волной препятствия через сторонние источники в виде проекций
электромагнитных составляющих на время. От усовершенствованных уравнений Максвелла осуществляется переход к волновым уравнениям и к корпускулярному уравнению движения частицы. И в предыдущих статьях этого журнала нами показана однозначная связь волновых и корпускулярных свойств. После показа симметрии между электромагнитными составляющими и вектор - потенциалами, а также того, что пространственно-временное искривление в одной противоположности отражает в другой противоположности электромагнитное поле [6], становится понятна логика
Sciences of Europe # 48, (2020)_59_
Фейнмана по использованию вектор - потенциалов значение скорости света с=1. Рассмотрим это дока-в преобразованиях Лоренца, так как здесь уже есть зательство, но с учётом значения в скорость света. столь необходимая проекция на время. Однако и На основании (25) и (27) и с учётом q=At Фейнман Фейнман не обошёлся без подгонки под результат, использовал запись уравнений в частных производи с этой целью как бы упростил выкладки, приняв ных в виде:
Fxy = -Bz =дЛх / ^ - дЛу / dx, Fyz = —Bx = дЛу / & - dAz / ay;
Fx = —By = dAz / dx — dAx / dz, Fxt = Ex = dAx / dt + dAt / dx; (34)
Fyt = Ey = dAy /dt + dA /dy,Fzt = Ez =dAz /dt + dA /dz.
Здесь учтено, что в четырёхмерном градиенте преобразованиями Лоренца. С этой целью он рас-производная по t идёт со знаком, противополож- сматривает некоторую разностную квадратичную ным производным по х, y и z. При этом F^v=-Fv^, а форму:
Fw=0. Получив запись компонент в указанном Gv = R Sv — RVS . (35)
виде, Фейнман пытается связать эти компоненты с
При этом компоненты Rц и Sv имеют вид подчиняющийся преобразованиям Лоренца:
R = (Rt 0 — Vx / с2 RxoW1—Vx2! с2; Rx = (Rx0 — VxRt 0W1—V2/с2; Ry = Ry0; Rz = Rz0;
St = (St 0 — Vx / c2SxoWl — Vx2/C2; Sx = (Sxo — VxSt 0)^1 — Vx2/с2; Sy = Syo; Sz = Szo.
Преобразуем компоненты и начнём с Gx :
Gx = RSx — RxSt = [(Rt 0 — Vx / c2 R0W1 — Vx2/c2][( Sxo — VxSto)^Vl—Vx2^] —
— [(Rxo — VxR 0)/д/l^2^] [(St 0 — Vx / c2 SxoWl — Vx2/c2] =
= (Rt oSxo — Vx / c2Rxo Sxo — R oVSt 0 + Vx2 / c2Rxo St 0 —
— RxoSt 0 + VxRtoSt 0 + RxoVx / c2Sxo — Vx 2/ c2R4 0 SxoWl — Vx 2/c
(36)
(37)
^ ^ ^/^О О Ч/ /1
= Я 0 - 2 / с2Яч 0 ^0 - ^ 0 - V2! е2Яхо81 о)]/(1 - V, 2 / с 2) =
= (ЯоSxо -№х00)(1 -V,2 /с2)/(1 -V,2 /с2) = 0,0 Иными словами, мы получили инвариантное соотношение, независящее от системы отсчёта. Возьмём другую компоненту:
Оу = RtSy -= [(№, - V, /с^/д/^-^2^^ --Яуо[(St0 -V,/с2Sxо)^1 -V,2/с2] =
= (ЯоSyо -V, /с2RxоSyо -ЯуоSt0 + RyоVx /с2Sxо)^1 -V,2/С2 = (38)
= [(Я,оSyо -ЯуоStо)-V,/с2(RxоSyо -RyоSxо)]^1 -V,2/с2 = = (0о,0 - vx / ^оуо ) / .
, ,0уо' V Л
Аналогично находим:
О, = RÍSZ - ЯА = (0,0,0 - Vх / с 0x0 г о)^1 - V//с2. (39)
Следующим шагом делается замена О^ на Fv,v. То есть, практически указанная замена О^ на F^v Но здесь подразумевается, что компоненты Яц и означает представление компонент вида дАх , дАг в следует заменить на приращения компонент вида виде объектов пространственно-временного ис-ду, дг и дАх, дАг. Однако, если компоненты ду, дг кривления с подчинением преобразованиям Ло-аналогичны компонентам Яц , , и характеризу- ренца. Таким образом, Фейнман делает бездоказа-ются через пространственно-временное искривле- тельную замену компонент F^ÍV на реальные значение с подчинением преобразованиям Лоренца, то ния электромагнитного поля с учётом F^ÍV= , компоненты дАх , дАг характеризуют противопо- -Р№=0. Далее составляется таблица преобразований ложность в виде электромагнитного поля, что мы и для всех членов с такой же формальной бездоказа-показали выше, через переход вектор - потенциалов тельной подменой: к усовершенствованным уравнениям Максвелла.
Р* = Р 0x0; Ру = (РЮу0 - V* / с2Рх0у0)/у[1-^Т^С1; = (#0*0 - ^ / c2pxozo)/Vl-VХ2/c2; Р*у = (Р*0 у0 - V* / С2Р 0 у0)^1 - V*2/С2 ; Ру* = Ру0*0; Р* = (Р*0*0 - V* / с^ 0)^1 - V*2/С2 .
(40)
В итоге получим:
Еу = (Еу0 -V*/с2В^/дД -V*2/С2;Е* = (Я*0 + V*/с2Ву0)/ф-V*2/с2; В* = (В*0 - V* / с2Еу0)/ф\-^^; Ву = (Ву0 + V* / с2 Е^/дД - V*2/с2.
(41)
Здесь сразу можно увидеть двойственность представления электромагнитных компонент в качестве элементов длины и времени. Действительно, преобразования компонент Е и В имеют симметричный вид (это и будет использовано ниже в формуле (57) в классической электродинамике для получения искривления напряжённости электрического поля в зависимости от скорости), но как известно В = Ц0Н = ц0сЕ. В этом случае необходимо предположить, чтобы ц0 = 1/ с . Отсюда, у нас фактически оказываются две системы наблюде-
ния относительно Е и В. Причём в системе наблюдения Е величина Е представляется временем, а величина В - длиной. В системе наблюдения В величина В представляется временем, а величина Е -длиной. Если осуществить переход в общую систему наблюдения с вводом новой переменной (такой подход часто используется в квантовой механике) ц0 = 1/(сми ), то нижняя строка уравнений с магнитной индукцией в (41) соответствует правильной размерности, а верхняя строка - нет. Для верхней строки с учётом размерности «правильной» записью будет:
ЕУ = (Еу0 - VxВ.
*
)/^1 - V*2/с2; Е* = (Е*0 + V* Ву0)^1 - V*2/с2.
(42)
В этом случае мы получаем совпадение с формулами Фейнмана с учётом скорости света. По сути дела, Фейнман на основании первой строки в (41) и уравнений в (42) представил новый закон связи электромагнитных составляющих не через уравнения Максвелла, а через пространственно-временное искривление по преобразованиям Лоренца, иными словами ввёл двойственность и неоднозначность. То есть, в этом случае электромагнитные составляющие Е и В просто не могут распространяться со скоростью света и обладать волновыми свойствами, так как уравнения по (41) и (42) один в один совпадают с уравнениями для длины и вре-
мени по преобразованиям Лоренца. Отличие касается лишь того, что величины Е и В наблюдаем по их взаимодействию в пространстве, а параметры длины и времени в нашей системе наблюдения хоть и имеют взаимосвязь, но проекцию от времени в пространстве не наблюдаем. Учитывая парадоксы, приведённые выше, можно было бы отказаться от двойственности в пользу уравнений Максвелла, но дело в том, что такие преобразования имеют некоторое подтверждение в силе Лоренца. Действительно, если исходить из первоначального отсутствия электрического поля в виде Еу0 и Его , то при умножении обеих частей уравнения (42) на заряд q, имеем представление классической силы Лоренца:
Ру = чЕу = -^*В*0 Ц1 - с2;Р* = чЕ* = ч^Ву0 /-\/1- V*2/ с2
2/„2.
у ~1Еу ^Г*В20 ' V 1 Г*
Соответственно имеем для магнитных компонент:
В* = -V* / с2 Еу0 /(1 - V*2 / с2)1/2, Ву = V* / с2Е*0 /(1 - V*2 / с2)1/2.
(43)
(44)
Однако, как исключить начальные значения Еу0 , Ег0 и Ву0 , Вг0 , если они входят в компоненты с учётом преобразований Лоренца? Понятно, что если исключить Еу0 , Ег0 из (42), то мы не учтём преобразований по (44), а если обнулим значения Ву0 , Вг0 , то о силе Лоренца можно забыть. При этом,
АЕу = (^ХАВ*0)/Ф - V*2/с2 =
формулы (43) и (44) противоречат даже виду классических уравнений Максвелла и имеют «вырожденный вид». Покажем это на основе перехода к волновым уравнениям. Запишем первое уравнение в (43) без учёта заряда в виде приращений:
(-Ах / Аt АВ* 0); АЕу / Ах = -АВ*0 / Аt. (45)
Здесь А* / Аt = V* / -^1 - V*2 / с2 . Заменим приращения величин на дифференциалы:
дЕу / дх = -дВ*0 / дt. (46)
Иными словами, мы вместо уравнения подчинения электромагнитных компонент уравнению Максвелла, получаем уравнение непрерывности.
При этом мы имеем новый закон преобразования электромагнитных компонент друг в друга помимо даже классических уравнений Максвелла. Применим аналогичный подход с теми же рассуждениями и к магнитной составляющей из уравнения (44):
- с2 дВ* / д* = дЕу0 / дt. (47)
Здесь также уравнение Максвелла подменено на уравнение непрерывности. Далее продифференцируем уравнение в системе (46) по х, а уравнение (47) по г. В чём мы видим здесь отличие от вывода уравнения плоской электромагнитной волны? А в том, что левые и правые стороны уравнений (46) и
(47) совпадут с точностью до множителя с2 , если
Еу = Еу0 и В2 = В,0 . Если такое предположить, то
получим уравнение плоской электромагнитной волны:
д2Еу /д,2 - (1/с2) д2Еу /д2 = 0. (48)
Однако, если исходить из системы уравнений (42, 44) такое равенство Еу = Еу0 и В2 = Вм возможно только в случае, если члены со скоростью движения равны нулю. Иными словами, имеем парадокс, при котором полученные уравнения (42, 44) противоречат возможности формирования даже плоской электромагнитной волне в силу неравенств Еу Ф Еу0 и В2 Ф В20. Отсюда уже изначально исключается принадлежность компонент в (42, 44) к электромагнитным составляющим. Таким образом, мы видим, что благодаря компонентам длины и времени, которые подчиняются преобразованиям Лоренца, мы можем влиять на электромагнитные компоненты, но вид полученных уравнений в (42, 44), как уже отмечалось выше, не соответствует даже классическим уравнениям Максвелла, что означает неоднозначность законов физики, чего быть не может, так как отсюда следует нарушение закона сохранения количества и, тем самым, вообще отрицается наличие каких-либо законов, кроме чудес. Следовательно, необходимо найти решение, где была бы связь уравнений с переходом одного вида в другой.
Мы уже отмечали, что, чтобы электромагнитные составляющие не были независимыми от длины и времени должны иметь и проекцию электромагнитных составляющих и на время, а не только на длину, как это было показано нами выше. Необходимость такого шага была впервые предпринята Фейнманом, но для вектор - потенциалов (где учтена проекция на время), которые по нашей теории в нашей системе наблюдения отражают пространственно-временное искривление, а в противоположной системе наблюдения отражают электромагнитные составляющие. Соответственно, на основании сказанного следуют вопросы: «Что собой представляют статические составляющие электрических и магнитных полей? Каким образом из них получается электромагнитная волна? Как при этом происходит переход от волновых свойств к корпускулярным свойствам?» Попытаемся получить зависимость связи пространственно-временного искривления и электромагнитных составляющих на основе усовершенствованных уравнений Максвелла без нарушения законов физики.
Усовершенствованное дифференциальное уравнение Максвелла в проекциях по координатам и времени выглядит так:
- дВ2 / д + ¡с дВ, / дz = дЕу / д, - дЕх / ду. (49)
Причём переход от усовершенствованных уравнений Максвелла к волновым уравнениям мы показывали ранее - в [7]. Иными словами, имеем через усовершенствованные уравнения Максвелла связь объектов с волновыми свойствами, так как именно их сочетание обеспечивает однозначный переход. Но любой объект Мироздания имеет помимо волновых свойств и корпускулярные свойства. Для системы усовершенствованных уравнений Максвелла такой переход мы показали в [4]. Теперь остаётся показать переход к силе Лоренца от усовершенствованных уравнений Максвелла, и тогда мы получим все необходимые взаимосвязи, где основой выступают усовершенствованные уравнения Максвелла. Здесь, дифференциалы на практике можно заменить приращениями А, так как бесконечно малых величин в Мироздании нет, тогда перепишем:
-АВг/А, + ¡с АВ/Аz = АЕу/А,-АЕХ/Ау. (50)
Далее проведём по правилам математики умножение уравнения на А, и получим:
-АВг А, / А+¡с АВА / Аz = АЕ-АЕА / Ау. (51)
Считаем, что пространство и время отображает некоторую инерционную систему координат и при этом А, / А = V., а А, / Ау = 1 и А, / Аz = 1 в случае изотропного пространства. Вначале, не рассматриваем движение, какого либо объекта относительно другого объекта, а рассматриваем вариант принадлежности электрической и магнитной компоненты одному и тому же объекту, который пока так же будем называть «вакуумом». Соответственно будем иметь:
- АBzVx + ¡с Щ =АЕу - АЕ, (52)
Если предположить, что ^ Ф сх (считаем, что
скорость распространения света идёт в данном случае по проекции х), то возникнет асимметрия в преобразованиях между магнитными и электрическими составляющими, а это означает нарушение усовершенствованных уравнений Максвелла. Иными словами, единственный вариант для так называемого «вакуума» - это распространение электромагнитной волны со скоростью света vx = с. Только в этом случае не возникает асимметрия с возникновением зарядов.
Из записи (52) можно сделать и другой вывод, что преобразование магнитных компонент в электрические компоненты происходит за счёт скорости света. Теперь рассмотрим запись (51) с условием того, что значения электрических составляющих рассматриваются в подвижной системе, двигающейся со скоростью vx, а значения магнитных составляющих относятся к условно неподвижной системе. Это подразумевает, что каждый из объектов даёт для электромагнитных составляющих замкнутый цикл обмена. Только в этом случае можно совместить скорость объекта со скоростью электромагнитной волны, то есть мы разделяем
электрические и магнитные компоненты по принадлежности их к разным объектам (по сути - это разделение на противоположности, так как получается неоднородность (градиент), то есть обмен). Это собственно то, что сделал Эйнштейн в СТО, и при этом он рассматривал взаимную связь компонентов объектов через преобразования Лоренца, так как иное означало бы независимость объектов с отсутствием их существования друг для друга. Тогда, в силу того, что компоненты АЕу и ДЕХ относятся к одной подвижной системе, и здесь нет относительного движения, то присутствует изотропия, можем записать А* / Ау = 1. С учетом того, что А = с А (так как эти компоненты принадлежат общей системе, связанной с магнитной индукцией), значение с А* / А = V*. Далее, учитывая преобразования Лоренца, имеем запись:
К АВ
1
1 - уЦ с2
:■ +
гV АВ
4
1 - V*2/ с2
■ = А£„ -АЕ.
(53)
Понятно, что в силу того, что проекцию магнитного поля на время мы наблюдать не можем, и её наличие мы определяем косвенным путём (более подробно физический смысл составляющих в (53) рассмотрен на основе движения электрона в атоме водорода [8]), то формула (53) (с учётом умножения на заряд) представляет собой силу Лоренца в виде:
Рлп = ЧАЕу = Ч[АЕ* -
V* АВ*
].
(54)
Таким образом, из (53) мы получаем известный частный случай представления силы Лоренца. Отметим, что, так как уравнение (53) было выведено из усовершенствованного уравнения Максвелла, то в силу того, что изначальными для усовершенствованных уравнений Максвелла являются уравнения непрерывности и ротора (что подразумевает равенство компонент АВ = г А В, АЕ = АЕ), то в этом случае получается и другой частный случай силы Лоренца по уравнениям (43). Таким образом, мы получаем, что сила Лоренца - это частный случай отображения усовершенствованных уравнений Максвелла, которые на практике отображают реальные объекты электронные и мюонные нейтрино (антинейтрино), и именно эти объекты подчиняются преобразованиям Лоренца-Минковского в силу того, что составляющие Е и Н являются противоположностями, что выражается через принадлежность их к разным инерциальным системам отсчёта.
После сказанного, надо отметить одну важную деталь, что в преобразованиях Лоренца помимо значения скорости ух (что было действительно для преобразований с длиной и временем), присутствует ещё и константа магнитной проницаемости ц0. Именно её наличие, совместно с константой электрической проницаемости е0 обеспечивает переход от усовершенствованных уравнений Максвелла к электромагнитной волне, с движением со
скоростью света, так как в0ц0 = 1/ с2 (здесь нет соблюдения СИ или СГС). Движение электромагнитной волны со скоростью света в любой наблюдаемой нами инерциальной системе исключает связь электрических и магнитных компонент как противоположностей за счёт наличия скорости ух инерци-альных систем относительно друг друга. Однако мы не можем связать противоположности, какими являются электрические и магнитные составляющие, иначе, чем через взаимный обмен, который должен протекать с некоторой скоростью, так как в противном случае - независимость электрических и магнитных компонент друг от друга. При этом мы помним, что Эйнштейн ввёл постулатом равенство инерционной и гравитационной массы, чтобы получить пространственно-временное искривление за счёт элементарных движений VI, однако не смог определить систему отсчёта относительно которой эти скорости будут измеряться, и как связать полученные при этом сингулярности. Решая проблему излучения в электродинамике, физики были вынуждены ввести вектор - потенциалы, и анализируя формулы (24)-(26), мы видим, что фактически физики косвенно таким подходом ввели две противоположные системы наблюдения, что собственно и нужно было признать Эйнштейну, так как иначе проблему сингулярности и наличия общей системы отсчёта не решить. Вот поэтому Эйнштейн и пытался связать электромагнитные и гравитационные силы воедино, но не смог этого получить, так как не было симметрии между классическими уравнениями Максвелла и преобразованиями Лоренца-Мин-ковского. Собственно симметрия с условием закона сохранения количества при преобразованиях, со сменой суммы на разность и наоборот, уже означает, что представления компонент зависят от системы наблюдения. Поэтому, если в одной из них вектор - потенциалы отображают электромагнитные составляющие, то в другой они же представляют пространственно-временное искривление с подчинением преобразованиям Лоренца. Аналогично это касается и электромагнитных составляющих. Тогда, чтобы получить из электрических и магнитных компонент эквивалент пространственно-временного искривления за счёт движения (а иначе получается независимость электрического поля от пространственно-временного искривления, и тогда электромагнитный континуум не получить) необходимо понимать физический смысл констант электрической и магнитной проницаемостей как эквивалент скорости преобразования между электрическими и магнитными составляющими в противоположной системе наблюдения. То есть единственный физический смысл может быть связан со скоростью обмена с условием закона сохранения количества и симметрии, так как другого взаимодействия между объектами не придумать (собственно суть законов физики в этом и состоит, чтобы определять, что во что переходит количественно), и естественно, что эта скорость обмена должна определяться в противоположной системе наблюдения, как это было фактически предложено
Эйнштейном в ОТО. В соответствии с этим мы сделали замену константы магнитной проницаемости на эквивалент ц0 = 1/(сии ). При этом такая запись
(с учётом скорости света) позволяет соблюсти размерность в (42) и (44) по формулам Фейнмана. Однако значение ип должно иметь при этом размерность скорости, а мы знаем, что объект может двигаться только с одним значением скорости. В этом
случае остаётся вариант, когда значение ип должно
характеризовать значение скорости, но в противоположной системе наблюдения, а в нашей системе наблюдения - это эквивалент пространственно-временного искривления - массы. Вот тут как раз мы и приходим к парадоксу, который дают искусственно введенные системы измерения СИ или СГС, так как эти меры измерения дают независимость объектов Мироздания. И более того, эти системы приводят к неправильной нормировке, что, кстати, и выразилось через радиус Шварцшильда в «чёрных дырах»,
Еу =-
VxBz0
а так же привело к разным толкованиям в виде множества теорий и гипотез, то что ныне и наблюдаем в физике. Таким образом, уравнение (53) представляет собой более полное отображение преобразований длины во время (и наоборот), а также магнитной составляющей в электрическую составляющую (и наоборот) с учётом взаимодействия двух объектов в подвижной и неподвижной системе при кор-пускулярно-волновом дуализме, а не с точки зрения только корпускулярных или только волновых свойств (как это делают некоторые физики). Поэтому мы говорим, что как преобразования Лоренца, так и классические уравнения Максвелла не отображают реальных физических объектов. С учётом того, что Н=сЕ (то есть здесь мы имеем связь между Н и Е аналогичную связи между длиной и временем по преобразованиям Лоренца-Минков-ского) проведём подстановку магнитной компоненты на электрическую, и в итоге получим:
- VxVосEz0 _ - ^ /(сип )сЕ;
z 0 .
Е =
А/1 - V,2/ с2 д/1 - V,2/с _ - УУосЕо
г
1 - V, 2/с 2
- /(сип )сЕ,
(55)
, о
Т^тс2
л/1
2 , 2 - Vx / с
4
1 - V, г/с2
Здесь образование проекций электрических компонент по координатам длины одного объекта связано с ортогональными составляющими проекций электрических компонент по координатам длины и времени другого объекта за счёт скорости
Ух . Это согласуется с преобразованиями по СТО между длиной и временем в зависимости от скорости движения. Одновременно, по преобразованиям (42) (с учётом допущений отсутствия первоначальных электрических полей), будем иметь:
Е =__
Еу
VxBz0 _ - VxVосEz0
- ^ /(сип )СЕ
0
а/1 -V2/с2~^1 -V,,2/с2" I
11 - Vх 2/с 2
Е _ ^Ву о _ ^0сЕу0
А/1 - V,2/с2
А/1 -V,2/с2 '
(56)
В этом случае ортогональность между компонентами по координатам длины между объектами связана только со сменой г на у, и у на г. И этот вариант может рассматриваться только в качестве частного случая (55), так как здесь нет никаких преобразований проекций времени в длину, и наоборот. Отсюда проекций электрических и магнитных компонент на время не требуется. Это автоматически означает отсутствие связи электромагнитных составляющих от преобразований Лоренца, где такая связь с преобразованием длины во время, и наоборот, в зависимости от скорости движения, есть.
Интуитивно проекция на время электромагнитных составляющих давно была включена в состав уравнений Максвелла под видом сторонних токов, что и дало свойство огибания волной препятствия в зависимости от гравитации (пространственно-временного искривления), и было замечено астрономами при искривлении пути движения света в гравитационном поле. Здесь отметим, что
по (56) мы имеем иной закон связи электромагнитных составляющих, чем по уравнениям Максвелла. Именно поэтому уравнения (56) дают парадокс при описании перехода к волновым уравнениям. Действительно, компоненты электрических и магнитных составляющих в электромагнитной волне ортогональны и имеют ротор. В варианте (56) компонента по г магнитной составляющей за счёт движения однозначно переходит в компоненту у электрической составляющей, и наоборот. При этом взаимное преобразование за счёт движения с получением роторов электрических и магнитных составляющих возможно только при параллельных электрических и магнитных полях, то есть электромагнитной волны с ортогональностью электрических и магнитных полей не получить. Здесь, если существует ротор магнитных компонент по составляющим г и у в одной системе отсчёта, то однозначный переход в зависимости от скорости движения по ух в другой системе отсчёта даст аналогичные компоненты ротора уже электрического поля по г и
у. В этом случае, при законе по (56), мы имеем электромагнитную волну, но не ортогональной ориентации по электрическим и магнитным составляющим. Однако, закон связи электромагнитных компонент по уравнениям Максвелла требует, чтобы при формировании электромагнитной волны из магнитных компонент ротора по координатам г и у, при движении волны вдоль оси х со скоростью света получались электрические проекции на х и ^ а не составляющие по координатам г и у. При этом отметим, что по СТО Эйнштейна электромагнитное поле волны сохраняется в любой системе отсчёта. Можно было бы констатировать это как парадокс, но уравнения (56) без учёта проекций электромагнитных составляющих на время являются только лишь частным случаем уравнений (55), которые были нами выведены из усовершенствованных уравнений Максвелла. Кроме того, надо понимать, что в варианте (56) мы компоненты электромагнитных составляющих рассматриваем как принадлежащие к разным инерциальным системам, с учётом их взаимодействия. Отсюда преобразование электрических и магнитных компонент друг в друга имеет более сложный характер, где требуется рассматривать взаимодействие как внутри самих этих инерциальных систем, так и их взаимодействие. Нечто подобное было рассмотрено Дираком через его систему уравнений от уравнения энергии Эйнштейна и дополнено нами через замену вероятностных волновых функций на реальные электромагнитные в [4]. Такой подход требует необходимость однозначной связи электромагнитных составляющих волны с пространственно-временным искривлением (которое формируется за счёт движе-
ния в соответствии с СТО и ОТО). При этом пространственно-временное искривление изменяет направление движения электромагнитной волны за счёт появления компонент ранее отсутствовавших. Действительно в неподвижной системе отсчёта компоненты магнитного поля по координатам г и у в усовершенствованных уравнениях Максвелла преобразовывались в компоненты электрического поля по х и t. При переходе в подвижную систему со скоростью vx , получаем преобразования магнитных компонент по координатам г и у в аналогичные электрические компоненты по этим координатам с получением ротора. Иными словами, мы имеем источник формирования новой электромагнитной волны по новому направлению в соответствии с однозначной связью электромагнитных составляющих по усовершенствованным уравнениям Максвелла. Это означает, что система отсчёта определяет и наблюдаемое взаимодействие, так как в движущейся системе отсчёта пространственно-временного искривления, приводящего к изменению электромагнитных составляющих нет, а в неподвижной системе отсчёта относительно движущейся, оно есть. Изменение направления движения электромагнитной волны в зависимости от пространственно-временного искривления обосновывает изменение напряжённости электрического поля в направлении движения объекта с концентрацией в перпендикулярной плоскости к направлению движения. Это свойство было известно физикам, но подход в доказательстве этого эффекта в классической электродинамике [9] даёт парадоксы, которые мы рассмотрим ниже с использованием формул:
=Ец; Е'± = у (Е± + [уБ]/с); у Б' =Би; Б'± = у (Б±- [уЕ]/ с),
; у = 1/лА - V2/с2 ;
(57)
где символами || и ^ обозначены соответственно продольная и поперечная составляющие векторов. Обратные преобразования, очевидно, получаются заменой у^- —у. При этом, если в движущейся системе отсчёта Е' имеется только магнитное поле Б', то в неподвижной системе Е, согласно (57), появится поперечное электрическое поле Е = -[уБ]/с. Аналогично, если в системе Е' имеется лишь электрическое поле Е' , то в системе Е появится поперечное магнитное поле В = -[уЕ]/с. Далее рассматривается задача о нахождении электромагнитного поля, создаваемого точечным зарядом q (у нас он равен ±1 в соответствии с теорией Дирака), движущимся с постоянной скоростью у. В собственной системе отсчёта Е' заряда имеется лишь электрическое поле с напряжённостью:
Е' = дг'/г'3. (58) Применив формулы преобразования, обратные (57), и предварительно записанные в компактной форме
Е = (1 - у)у(уЕ') / V2 + у(Е'-[уБ' ] / с);
(59)
Б = (1 - у)у(уБ') / V2 + у(Б'+[уЕ' ] / с), найдём, что в неподвижной системе Е :
Е = (1 - у)у(уЕ') / V2 + уЕ'; Б = [уЕ] / с). (60)
Подставляя сюда (58), и учитывая, что согласно преобразованиям Лоренца
г' = (у- 1)(гу)у/V2 -уу1 + г, (61) после несложных преобразований находим:
Е = уд(г - у?)/г'3 = q(r - vt)(1 -р2)/[(,-VI)2 + (у2 + z2)3/1 -р2]; р = v/c. (62)
Соответственно при х=0, у=0, 7=1 и /=0 имеем:
Е = q Ц1 - (V / с)2.
(63)
Формула (63) один в один совпадает с формулой (1), если поменять обозначение Е на I, а q на 10 . Отсюда делается вывод, что сжатие электрических силовых линий происходит в поперечном сечении
за счёт члена 1/[(1 - (V / с)2)]1 2, но совпадение
законов физики означает, что мы имеем дело не с противоположными объектами, в силу того, что отличие можно выявить только по неоднозначности законов для объектов, а этого при данном подходе в классической электродинамике не наблюдается. Действительно, математическую замену переменных при одном и том же физическом законе нельзя считать заменой физических свойств, и тогда Е и q , это I и ¡0. Отличие Е и Н от I и / принципиально в том, что электромагнитные составляющие имеют преобразования со скоростью света в соответствии с СТО Эйнштейна, а для I и / в этом случае мы имеем либо бесконечно малые значения, либо бесконечно большие, что противоречит наличию таких констант Мироздания как постоянная Планка и скорость света. Кроме того, здесь мы сразу видим парадокс в варианте классической электродинамики из-за одинакового представления по (57) электрических и магнитных составляющих, при котором имеем Е = -[уВ] / с и В = [уЕ] / с. Отсюда после подстановки получается:
,2г / ^2 \ 2
Е = (V Е/с2); V2 = с2.
(64)
(67)
Иными словами, здесь возможен только один вариант, когда у=с. Соответственно, если расписать в (60) электрическое поле, то также получим парадокс в виде:
Е = (1 - у)у(уЕ')/ V2 + уЕ' = (1 - у)Е'+уЕ'=Е'. (65) Далее учтём, что уравнение (61) также преобразуется к виду:
г'=(у - 1)(гу)у / V2 -уу?+г = (у - 1)г+г -уу?=у(г - (66) в силу относительности по СТО Эйнштейна. Иными словами, уравнения (65) и (66) никак не связаны между собой, так как нет закона преобразования одного в другое. Это означает полную независимость электрического поля от преобразований Лоренца. Отсюда вариант, представленный в классической электродинамике, представляет собой подгонку под результат. Наш вариант, представленный в (55) таких парадоксов не имеет. Здесь магнитная составляющая меняется на электрическую составляющую с условием выполнения размерности. При этом следует отметить, что мы не исключаем для электромагнитных составляющих выполнение преобразований Лоренца, но за счёт движения в противоположности. И здесь роль эквивалента скорости движения в противоположности играют константы электрической и магнитной про-ницаемостей, то есть выше рассмотрели вариант
формирования электромагнитного изменения за счёт пространственно-временного искривления для движущейся системы отсчёта относительно неподвижной системы на основе усовершенствованных уравнений Максвелла. Соответственно мы показали парадоксы, связанные с классическими уравнениями Максвелла. А как быть с вариантом пространственно-временного искривления без движения, где также есть физика отражения и преломления электромагнитной волны на границе раздела сред? Как уже неоднократно отмечали, здесь, при описании физики процесса без наличия двух противоположных систем связанных через скорость света не обойтись, так как в противном случае неясно откуда возьмётся величина скорости преобразования.
Интуитивно наличие двух противоположных систем наблюдения с преобразованием кинетической энергии в потенциальную энергию, и наоборот, фактически ввёл ещё Луи де Бройль, когда написал свои известные формулы [10]:
к/ = шс2 ; к = рс/ /; к = рсТ = рХ. Это логичное продолжение связи формулы Планка и формулы энергии Эйнштейна. Значение импульса здесь выражено через массу, то есть
р = к// с = шс. (68) Иными словами, имеем значение импульса через потенциальную энергию, а кинетическая энергия задана в виде волновой энергии определённой частоты. Однако, с точки зрения современной физики, такое представление не имеет логического объяснения. Волны Луи де Бройля имеют вероятностный характер, и им приписано название «волн материи». При этом распространение этих «волн материи» предполагается с фазовой скоростью
и = с2/V , (69) которая больше скорости света. Соответственно непонятно, в какой среде эти «волны материи» должны распространяться, и как это можно зафиксировать на основании измерений, как это сделано для электромагнитных волн? Поэтому мы имеем гипотезу Луи де Бройля, а не доказательство. На основе нашей теории превращения потенциальной энергии в кинетическую энергию в противоположности, и, наоборот, с соблюдением закона сохранения количества, такое представление имеет объяснение. По сути, формула (68) отражает взаимосвязь глобальных Противоположностей через скорость света, какими являются длина и время, только введено иное обозначение. Учитывая, что из формулы энергии Эйнштейна получаются все другие известные формулы физики, что собственно и было сделано Дираком и Луи де Бройлем, то должны иметь симметрию в преобразовании
свойств противоположностей и на её основе. В этом случае должен быть эквивалентный пересчёт, и формулу энергии Эйнштейна в противоположностях можно представить в виде
7^2 2 4 2 Г>2 , 2 4 2 4 , 2 г>2 /-шч
Е = данс = с Р0 + ш0с = тс + с г . (70)
Здесь Е - общая энергия корпускулярно-вол-нового объекта; тн - масса частицы с учётом СТО Эйнштейна; т0 - масса покоя частицы (равна массе электрона, так как меньше её не бывает, и в противоположности по нашей теории эта величина соответствует скорости света); Р0=тн V - импульс электрона; V - скорость электрона в нашей системе координат. Далее делаем пересчёт значения импульса Р0 в массу т=Р0/с в соответствии с (68), где т -масса покоя частицы в противоположной пространственно-временной системе, связанной с нашей через скорость света. Тогда Р=т0с - импульс частицы в противоположности.
По-другому говоря, массу покоя выразили в противоположности через импульс, а импульс через массу покоя; при этом опирались на формулу (68). Учитывая, что все законы физики соблюдаются в обеих противоположностях (иначе не будет соблюдаться закон сохранения количества между противоположностями), значение импульса в противоположности можем представить в виде [11]:
р2 =т2У 2/(1 - V2 /с2). (71)
При преобразовании относительно скорости имеем:
(1 - V2 /с2)Р2 =т^2; (р2 - V2Р2 /с2) =т^2 ; р2 = V 2р2/с2+т^2; (72)
р2 = V 2(Р2 /с2+т2);
V2 = Р2 /(Р2/с2+т2).
Если учесть, что в физике соблюдается не только закон сохранения энергии, но и импульса, тогда
т Vl = т2 V», (73) и отсюда, на основании СТО и ОТО Эйнштейна, следует равенство
с2т2 = т02 V2 /(1 - V2 / с2 ). (74) Иными словами, добавочная масса - это результат количества движения в противоположности в соответствии с формулой Луи де Бройля. Отсюда, с учётом того, что у нас изначально принято, что Р=т0с, имеем
V2 = P2 /(P2 /с2+m2) = c2ml /(m02 + m2) = c2m02 /[m02 + m02V02 /(c2 - V02)] = (75) = c2m02(c2 - V2)/[m02(c2 - V2) + m02V02] = (c2 - V02).
Данная формула соответствует формуле уравнения окружности вида
V2 + V02 = c2 = const. (76)
Таким образом, на основании формул Луи де Бройля (67), мы получили закон сохранения количества в каждой из противоположностей по формуле окружности. Надо отметить, что от формулы (76), которая характеризует замкнутую систему
между двумя глобальными Противоположностями можно перейти к уравнению энергии Эйнштейна следующим образом. Перепишем полученное уравнение в ином виде:
V2 = с2 - V2. (77)
Далее произведем следующие преобразования:
V2 = c2(1 - V2 /с2); V2 /(1 - V2 /с2) = c2; 1/(1 - V2 /с2) = c2 / V2. (78)
Далее делаем замену переменных в виде: т = 1/ V, те = 1/ с. Подставив, получим:
m^/(1 - V2 /с2) = m2.
(79)
Теперь, если умножить оба члена указанного
уравнения на величину с 4 (что не меняет сути уравнения), то получим формулу энергии Эйнштейна! Учитывая, что в формулу Эйнштейна входят только две переменные величины, которые дают замкнутую систему по формуле окружности, то они и являются противоположностями друг для друга, то есть могут преобразовываться только друг в друга. А отсюда они не могут выражаться через один и тот же вид, иначе такое преобразование ничем не зафиксировать. Наши же физики-ученые упорно этот факт игнорируют, и все пытаются на основе одного и того же «вида» (то есть без учета противоположной системы) получить какие-то закономерности, а по сути подогнать факты под свои
измышления. А корень всех бед здесь в том образовании, что заложен в нас в школе и последующих учебных заведениях, где все давалось шаблонно, и во многих случаях требовалось просто якобы признать, что это так. А с годами, как известно, многие «костенеют» и уже не просто освободиться от того «мусорного знания», что буквально вросло в наше мышление и для многих составляет их базовый фундамент знаний. Вот в чем суть всех проблем, имеющих место в физике - в попытке отмахнуться от фактов из-за сформированного ложного фундамента знаний. Отсюда и попытки обойти эти алогизмы в виде придумывания новых теорий и нагромождения одного на другое.
Мы же продолжим далее наши рассуждения. Если одна переменная величина выражает скорость V, то второй изменяемой переменной остаётся роль массы, и при этом имеют место отношения т = 1/ V, те = 1/ с. Отметим очень важную суть:
все явления в Мироздании выражаются через пространственно-временное искривление в двух глобальных Противоположностях, связанных через скорость света. Отсюда понятие массы и скорости также должны выражаться через пространственно-временное искривление. Иное бы означало независимость объекта от пространства и времени, а значит, и обнаружить его в пространстве и времени было бы невозможно. Понятно, что при переходе от формулы окружности к формуле Эйнштейна меняются и закономерности, и периодические синус и косинус, заменяются на гиперболические синус и косинус. Иными словами, формула энергии Эйнштейна - это эквивалент формулы окружности, но в противоположности. Напомним, если бы в обеих противоположностях соблюдались одни и те же законы, то тогда не было бы отличий между противоположностями.
Как видим, эта формула полностью соответствует замкнутости Мироздания и его делению на две противоположности, которые выражаются в понятном для нас виде - через потенциальную и кинетическую энергию, т.е. через массу т и скорость V. Относительность заключается в том, что при переходе из одной противоположности в другую т и V - меняются местами! Казалось бы, простой и логичный вывод, но даже здесь имеются противники такого представления противоположностей.
А отсюда следует вывод, что связь электрических и магнитных сил по уравнениям Максвелла уже подчиняется преобразованиям Лоренца за счёт наличия констант электрической и магнитной про-ницаемостей, которые отражают пространственно-временное искривление за счёт движения (кинетической энергии) в противоположности. То есть, как мы уже отмечали в [12], параметры окружающей среды определяются константами электрической е0 и магнитной ц0 проницаемостей. Причём открытое явление в нашей теории состоит в том, что мы впервые связали значения этих констант со средней кинетической энергией в противоположности, которая выражается через среднюю интегральную скорость объектов от противоположности в виде:
ц0 = 1/(си) ;
в0 = и /с = л/Г-у7Тс2 ; (80)
I 2 2
и Чс - V ,
где vn - значение интегральной средней скорости движения объектов в противоположности (то есть это отображение кинетической энергии), которая связана с термодинамическим равновесием (более подробно см. в [13]). Здесь величины 80 и ц0 отвечают за зависимость Е и Н от пространственно-временного искривления за счёт движения в противоположности, что собственно и означает, что эти составляющие в противоположности характеризуют время и длину, так как иначе к ним преобразования Лоренца применить было бы нельзя. Кроме того, представление констант электрической и маг-
нитной проницаемостей как эквивалентов движения в противоположности позволило нам решить проблему искривления света в гравитационном поле без изменения скорости света как константы. Это достигается наличием неизменного произведения 80ц0 = 1 /с2 . При этом сами значения констант зависят от vn. Еще раз отметим, что здесь нет соблюдения размерностей, принятых в искусственно созданной людьми системы СИ, что собственно и не дало возможности понять физический смысл констант электрической и магнитной проницаемо-стей. И снова обратим внимание на то, что такие преобразования констант по (80) соответствуют преобразованиям по СТО Эйнштейна длины и времени по (1) и (2). При этом мы имеем эквивалент взаимосвязи соответствующей формуле энергии
Эйнштейна в виде ш / Е = 80ц0 = 1/ с2 . И в соответствии с [14], с учётом закона отражения и преломления с применением принципа Гюйгенса-Френеля на границе раздела сред, мы получаем изменение направления электромагнитной волны без изменения скорости, равной скорости света. Попутно отметим, что ранее в теории пространственно-временного искривления по ОТО наблюдался парадокс, так как изменить направление можно было только по принципу Ферма [15]. Однако это не значит, что принцип Ферма не верен, он имеет место быть в случае наличия иного, чем у «вакуума», пространственно-временного искривления, то есть наличия взаимодействия нескольких инерциальных систем отсчёта к которым принадлежат объекты. В этом случае, мы имеем, что В = ц0ц# = Ц0ЦсЕ, а в соответствии с (55) мы имеем связь компонент в виде:
Еу = V цц 0 сЕzo]/A/l-V2/с2 . (81)
Значения Еу и Его относятся к противоположным системам наблюдения и являются первоначальными значениями, которые в изменениях не участвуют (при рассмотрении этих величин в виде двух глобальных Противоположностей, которые являются равными константами). Тогда изменения связаны только со значениями ух и цц0. При этом,
любой закон изменения даёт закон сохранения количества между системами, что и видно по преобразованиям Лоренца-Минковского. Отсюда, чтобы изменения всегда давали закон сохранения количества необходимо:
1 = VЦЦ0с]/71 -^х2/с2 . (82)
Далее, заменяя константу магнитной проницаемости ц0 на эквивалент интегральной скорости движения в противоположности уп получим:
дД - V2 / с 2 / ц = V/[сл/1 - V2/ с2 ]. (83)
Учитывая необходимость симметрии глобальных Противоположностей в силу закона сохранения количества, и их обратно-пропорциональную связь, имеем, что ц = vn / с . Отсюда следует равенство:
ц9с = ^ 1-V//с2 /уп = 1/(е8с) = V/с/1-7/7]. (84)
По сути, формула (84) отражает закон, аналогичный закону констант электрической и магнитной проницаемостей.
В соответствии со сказанным можно сделать выводы:
1. Противоположная система наблюдения («потусторонний мир»), был предопределён всем аппаратом развития физики. Заранее учитываем насмешки по поводу наименования «потусторонний мир». Это введено давно - еще в ранней философии, буквально на заре человечества. Можно применять и другое название - противоположная нашей системе наблюдения, то чем мы оперировали в данной статье.
2. С необходимостью наличия противоположной системы наблюдения столкнулся А. Эйнштейн, так как без неё даже в случае постулата равенства инерционной и гравитационной массы нельзя было найти абсолютную систему отсчёта для скоростей мельчайших объектов, характеризующих пространственно-временное искривление без нарушения СТО. Иными словами, парадокс между СТО и ОТО, в случае отсутствия противоположной системы наблюдения, не разрешим.
3. Аналогично, при решении проблемы излучения в электродинамике, также были вынуждены ввести вспомогательные функции - вектор - потенциалы с проекцией на время, которые, благодаря такой проекции, имели однозначную связь с преобразованиями Лоренца - Минковского (переход практически определялся за счёт смены закономерностей при сохранении количества умножением аргумента на мнимую единицу), что и было рассмотрено Фейнманом и нами в [6].
4. Кроме того, и Луи-де Бройль ввел связь массы и частоты, которые характеризуют с одной стороны, при массе, пространственно-временное искривление, а с другой стороны - волны соответствующей частоты.
5. Поль Дирак также выразил корпускулярные свойства на основе уравнения энергии Эйнштейна через систему волновых уравнений.
6. Подход с наличием противоположной системы наблюдения позволил объяснить роль и предназначение констант электрической и магнитной проницаемостей как интегральной средней скорости движения в противоположности (кинетической энергии).
7. Решается проблема искривления прохождения света в гравитационном поле за счёт наличия общего пространственно-временного и электромагнитного континуума без каких-либо подтасовок, хитроумных подгонок и выдумывания виртуального вакуума.
8. Удаётся показать взаимосвязь уравнений физики от простого к сложному, что показывает иерархичность Мироздания. Причём сила Лоренца здесь следует как результат усовершенствованных уравнений Максвелла, используя которые становится возможным отражать реальные объекты Мироздания - электронные нейтрино и антинейтрино.
9. Замкнутость Мироздания на две глобальные противоположные системы наблюдения через обмен со скоростью света (это следует из нормировки Минковского r=ct и электродинамики Н=сЕ) с наличием между ними обратно пропорциональной связи (формула энергии Эйнштейна E/m=c2=const) и необходимостью взаимного перехода элементарных объектов, с соблюдением закона сохранения количества (а иначе было бы чудо, и законы физики были бы не нужны и не существовали бы вовсе), определяет вечное существование объектов в этой замкнутой иерархической системе за счёт перехода из одной системы наблюдения в другую. По-другому говоря, в одной из этих систем объект исчез (умер), то в другой, противоположной системе, он появился (родился). Поэтому мы и отвергаем системы СИ и СГС, так как Мироздание оперирует количественными соотношениями, то что и выражается во множественных происходящих процессах в обеих глобальных Противоположностях.
10. Исходя из выше сказанного необходимо помнить, что все объекты обладают независимой (воздействующей) и зависимой (изменяемой) составляющими (иначе объект в Мироздании невозможно выделить и определить). Наличие независимой составляющей определяется необходимостью изменений (свобода выбора определяется квадратичной зависимостью между глобальными противоположностями по формуле (76)), а иначе обмена между противоположностями не будет, и они будут независимыми. Наличие зависимой составляющей определено также необходимостью взаимного обмена с законом сохранения количества в каждой из противоположностей.
11. Обратно-пропорциональная связь определяет представление больших объектов в одной противоположности в виде малых объектов в другой противоположности с соответствующим построением иерархической системы, что и обеспечивает взаимное влияние противоположностей друг на друга. То есть без противоположной системы наблюдения не обойтись и в силу того, что при однозначном представлении объектов воздействовать на большие объекты не будет никакой возможности. Так же невозможно будет объяснить убыль и прибыль энергии. И здесь сразу надо отсекать любые домыслы и фантазии. В нашей теории все логично - одной глобальной Противоположности что-то прибыло в другой (в противоположной ей глобальной системе) тут же автоматически что-то убыло. И ничего никуда не девается, как трактуют некоторые физики бесконечное рассеяние энергии в вакууме. Тогда мы вправе задать вопросы: «А откуда идет пополнение этой энергии? Что является столь же бесконечным источником?».
Уважаемые коллеги - физики и математики, давайте просто признаем, в конце - концов, что многие уравнения и выражения в физике были выведены с грубыми нарушениями как математики, так и подгонки наблюдаемых экспериментальных данных. Что мы и показали во всех статьях этого журнала.
Литература
1. Терлецкий Я.П., Рыбаков Ю.П. Электродинамика - М: Высш. шк., 1980. С. 219.
2. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнма-новские лекции по физике т. 6: Электродинамика. С. 269.
3. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнма-новские лекции по физике т. 6: Электродинамика. С. 271.
4. Рысин А.В., Рысин О.В., Бойкачев В.Н., Никифоров И.К. Переход от усовершенствованных уравнений Максвелла к уравнению движения частицы // Ежемесячный науч. журнал: Национальная ассоциация ученых. ч. 2. - 2014. - № 5. - С. 99 107.
5. Соколов А.А., Тернов И.М., Жуковский В.Ч. Квантовая механика. - М.: Наука, 1979. С. 317.
6. Рысин А.В., Рысин О.В., Бойкачев В.Н., Никифоров И.К. Уравнения Максвелла, как результат отражения преобразований Лоренца-Минковского в противоположности // Науч. журнал " Sciences of Europe" (Praha, Czech Republic) / 2016/ - № 8 (8), vol. 1 - p. 104-113.
7. Рысин А.В., Рысин О.В., Бойкачев В.Н., Никифоров И.К. Парадокс скин-эффекта // Науч. журнал " Sciences of Europe" (Praha, Czech Republic) / 2018/ - № 28 (28), vol. 1 - p. 52-61.
8. Рысин А.В., Рысин О.В., Бойкачев В.Н., Ни-
кифоров И.К. Парадоксы теории водородоподоб-ного атома в квантовой механике // Науч. журнал " Sciences of Europe" (Praha, Czech Republic) / 2018/ -№ 31 (31), vol. 1 - p. 23-32.
9. Терлецкий Я.П., Рыбаков Ю.П. Электродинамика - М: Высш. шк., 1980. С. 246.
10. Терлецкий Я.П., Рыбаков Ю.П. Электродинамика - М: Высш. шк., 1980. С. 216.
11. И.В. Савельев. Курс общей физики. Т. 1. -М: Наука, 1977. С. 235.
12. Рысин А.В., Рысин О.В., Бойкачев В.Н., Никифоров И.К. Парадоксы в теории, интерференции, отражения и преломления на границе раздела сред // Науч. журнал " Sciences of Europe" (Praha, Czech Republic) / 2017/ - № 12 (12), vol. 1 - p. 24-30.
13. Рысин А.В., Рысин О.В., Бойкачев В.Н., Никифоров И.К. Вывод соотношения масс протона и электрона на основе логики мироздания и термодинамического равновесия // Науч. журнал " Sciences of Europe" (Praha, Czech Republic) / 2017/ -№ 19 (19), vol. 1 - p. 41-47.
14. Рысин А.В., Рысин О.В., Бойкачев В.Н., Никифоров И.К. Парадокс закона Снеллиуса и обоснование нового явления в физике // Науч. журнал " Sciences of Europe" (Praha, Czech Republic) / 2018/ - № 30 (2018), vol. 1, p. 56-65.
15. Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 2. -М: Наука, 1978, С. 324.
МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИКИ
Таймуратова Л.У.
к.ф.-м.н., доцент, Каспийский государственный университет технологий и инжиниринга им. Ш. Есенова, г.Актау
Токтасинова Г.А. Магистрант 1-курса, Каспийский государственный университет технологий и инжиниринга им. Ш. Есенова, г. Актау
METHODS OF TEACHING GEOMETRIC OPTICS
Taimuratova L.
Candidate of physical and mathematical sciences, associate professor, Caspian state University University of technology and engineering named after Sh. Esenov, s. Aktau
Toktassinova G. Master of 1st course, Caspian state University University of technology and engineering named after Sh. Esenov, s. Aktau
АННОТАЦИЯ
В статье рассмотрены методика преподавания геометрической оптики. В обучении геометрических материалов руководствуются следующими принципами: геометрические фигуры используют не только цель обучения, но и средства обучения, геометрические материалы, арифметические приемы, текстовые задачи, вклад в процессе обучения. ABSTRACT
The article deals with the methods of teaching geometric optics. In teaching geometric materials, the following principles are followed: geometric shapes use not only the learning goal, but also the learning tools, geometric materials, arithmetic techniques, text problems, and input in the learning process.
Ключевые слова: геометрическая оптика, линзы, лучи, оптические приборы. Keywords: geometric optics, lenses, rays, optical devices.
До настоящего времени в методической литературе определены три способа интерпретации геометрической оптики.
1. Первично сформированный подход: лучи света - геометрическая прямая, а источник света -точка, опираясь на такие понятия, как точка; затем
