CC BY
19Федоренко Б. З., канд. физ.-мат. наук, проф. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
ПРОБЛЕМА КЛАССИЧЕСКОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИИ СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКИ
bz9393@mail.ru
В статье дана классическая интерпретация основных экспериментальных и наблюдательных фактов современной физики и представлены классические модели явлений теории относительности и квантовой физики.
Ключевые слова: современная физика, классические модели теории относительности и квантовой физики, взаимодействие движущихся в неподвижном эфире тел, скорость распространения гравитационных взаимодействий, гидродинамическая модель движения и увлечения эфира, нелинейно-дисперсионное красное смещение, классическая интерпретация формулы Планка излучения абсолютно черного тела.
Введение. Начало XX века ознаменовалось возникновением новых идей в физике - идей теории относительности и квантовой физики. Эти новые идеи разрушили до основания классические представления об окружающем мире. Картина мира в современной физике с точки зрения здравого смысла - фантастическая и абсурдная. Классические абсолютные пространство и время стали взаимосвязанным пространством-временем. Ход времени в подвижной системе замедляется по сравнению с ходом времени в неподвижной системе. Масса движущегося тела становится больше массы покоящегося. Свет из волн превратился в частицы - фотоны. Электроны в атомах перестали двигаться по орбитам, они переходят из одного состояния в другое квантовыми скачками. Частицы превратились в частицы-волны. Вселенная перестала быть вечной и бесконечной. Оказывается, что она образовалась при Большом взрыве 15-20 миллиардов лет тому назад и с тех пор расширяется во все стороны.
Фантастичность картины мира в современной физике - следствие неадекватной интерпретации экспериментальных и наблюдательных фактов, лежащих в основе теории. Прежде всего, это следующие факты: аберрация и эксперимент Майкельсона; частичное увлечение эфира; красное смещение в спектрах галактик и квазаров; излучение абсолютно черного тела. На основании неадекватной интерпретации экспериментальных и наблюдательных фактов и стала формироваться современная физика [1-4].
Настоящая работа посвящена классической интерпретации основных экспериментальных и наблюдательных фактов теории относительности и квантовой физики и разработке классических моделей явлений современной физики (в полном объеме результаты исследований приведены в работе [5]).
Интерпретация аберрации и эксперимента Майкельсона в классической концеп-
ции. В работе аберрация и эксперимент Май-кельсона объясняются с позиций классической эфирной концепции. Мировой эфир образует отдельные облака, движущиеся друг относительно друга. На границах отдельных облаков есть пограничные слои, в которых происходит постепенный переход от параметров одного облака к параметрам другого (происходит увлечение эфира). На границе межзвездного эфира и эфирного облака Земли, движущегося вместе с Землей, происходит аберрация и практически полное увлечение эфира Землей. Поэтому в окрестности поверхности Земли аберрация есть, а эфирного ветра нет.
Из классической интерпретации эксперимента Майкельсона следуют классические выводы. В околоземном пространстве существует единственная физическая инерциальная система координат, в которой эфир неподвижен, и свет распространяется по всем направлениям с постоянной скоростью. В других системах координат, связанных с Землей и движущихся равномерно и прямолинейно относительно физической инерциальной системы координат, эфир подвижен, и свет не распространяется по всем направлениям с постоянной скоростью. Постулат специальной теории относительности о постоянстве скорости света не имеет места. Нет оснований для сомнений в абсолютности пространства и времени.
Модель взаимодействия движущихся в неподвижной среде тел со средой и друг с другом с учетом конечности скорости распространения взаимодействий (КСРВ). Взаимодействие движущегося тела со средой (с эфиром) в работе описывается одномерным неоднородным волновым уравнением
я2 я2
О и 2 о и г/ тг\
-Т = + /(х-Уг), (1)
д г2 дх2
где и - возмущение в эфире; с - скорость распространения возмущений в эфире; /(х — Уг) -
возмущающее силовое воздействие, обусловленное телом, движущимся в эфире со скоростью V вдоль оси x. Влияние движущегося тела на эфир представляется бегущей со скоростью V волной возмущения в эфире
u = Bo-f *(х - V ), (2)
1 - V2/ с2
где Б0 - интегральная характеристика тела; / (х — VI) - «единичная» функция, равная единице в г0-окрестности точки (х — Vt;0;0) и нулю - в остальном пространстве, перемещающаяся со скоростью V в направлении движения тела (г0 -радиус тела). От каждой точки на линии движения тела в момент прохождения через нее тела распространяется сферическая волна возмущений
Бо_г0
и(г) =
1 -V2/с2 г
(3)
где г - расстояние от тела до точки в пространстве, г > г0. При рассмотрении двух движущихся со скоростью V тел, расположенных на одном перпендикуляре к направлению движения, сила взаимодействия между телами, направленная по прямой, соединяющей тела, может быть представлена в виде
^2 =- Л, = кБ1Б2
1
1
VI-V2/с2 Я2'
(4)
где к - постоянная, зависящая от типа взаимодействия; Б1 и Б2 - интегральные характеристики взаимодействующих тел; Я - расстояние между движущимися телами.
Электромагнитное взаимодействие движущихся зарядов. Электромагнитная сила Лоренца для двух движущихся со скоростью V зарядов и , расположенных на одном перпендикуляре к направлению движения, направленная по прямой, соединяющей заряды (то есть сила взаимодействия движущихся зарядов), с учетом КСРВ представляется в виде
ЕП = ~Е2\ = ^л/1 - V2/ с2 -2
(5)
где ¥к = ^1^2/ Я - сила кулоновского взаимодействия в статическом случае. Выражение этой силы совпадает с получаемым в теории относительности.
Предложена следующая классическая модель распада системы двух частиц на электромагнитном уровне. Если считать, что распад системы двух частиц происходит, когда каждая из частиц приобретает импульс mAV (в поперечном направлении к движению системы со скоростью V), то имеем равенство
¥к Ат = Гкл11 - V2/ с2 At = т^, (6)
где Дт - время распада неподвижной системы частиц; Дt - время распада движущейся со скоростью V системы частиц; т - масса каждой из частиц. Из этого равенства следует соотношение
А Т = л/Г- V 2/ с2 М.
(7)
которое показывает, что время распада подвижной системы частиц увеличивается из-за уменьшения распадных сил с ростом скорости движения системы. Этот естественный и наглядный в рамках учета КСРВ эффект в теории относительности имеет фантастический парадоксальный смысл: ход времени со скоростью меняется, а формула (7) описывает релятивистское замедление хода движущихся часов.
Из соотношения (6) ускорение поперечного движения частиц а представляется в виде
=1 ^кл/г^^^тс2.
(8)
Лt т
Уменьшение ускорения а связывается с уменьшением силы взаимодействия с ростом скорости. В теории же относительности утверждается, что с ростом скорости растет масса, что также является парадоксальным фактом.
Гравитационное взаимодействие движущихся тел. Гравитационное взаимодействие двух движущихся со скоростью V тел с массами т\ и т2, расположенных на одном перпендикуляре к направлению движения, описывается формулой
Е12 =~Е21 = Стт2 -
1
1
я2'
(9)
где О - гравитационная постоянная; с8 - скорость распространения гравитационных взаимодействий (возмущений). В теории относительности постулируется равенство скорости распространения гравитационных взаимодействий и скорости света. Экспериментального подтверждения этого нет.
Рассмотрим случай движения тела с массой т2 в гравитационном поле неподвижного тела с массой т1 (т1 >> т2) по круговой или почти круговой орбите радиуса г. Сила притяжения тела с массой т2 к телу с массой т1 оказывается равной
^12 = Отт2
1
1
1 - V2/ с2 г 2
-Т, (10)
где г - расстояние от тела до центра поля. Для такой схемы движения есть наблюдательные данные для оценки скорости распространения гравитационных возмущений - это смещения перигелиев планет. Для околокруговых орбит смещение перигелия дф за один оборот равно
5(р =
лОшл
2 2 cga(1 - e )
(11)
где т1 - масса Солнца; а - большая полуось эллиптической орбиты; е - эксцентриситет. Из этой формулы получена оценка скорости распространения гравитационных взаимодействий
cg =
7гОШ]
2
a(1 - e )S(p
По данным о смещении перигелия Меркурия (43,1±0,4 ''/100 лет) получается, что скорость распространения гравитационных взаимодействий cg равна
cg « 122600 ± 600 км/с. (13)
Если это так, то следует усомниться в гипотезе искривленности пространства-времени в гравитационных полях и в общей теории относительности в целом. Нужны независимые оценки скорости распространения гравитационных взаимодействий.
Гидродинамическая природа частичного увлечения эфира. Физо дана интерпретация результатов экспериментов по увлечению эфира движущейся в трубе жидкостью в рамках модели Френеля частичного увлечения эфира: скорость эфира в полости трубы относительно трубы W1 представлена в виде W\ =(l — 1/ n2 Jv ,
где V - скорость жидкости в трубе; скорость света в движущейся среде сср - в виде
Сер = c/n ±(1 -1/ n2 )v . (14)
Эксперимент Физо считается решающим экспериментом в пользу теории относительности, ибо формула (14) для скорости света в движущейся среде по Френелю следует из релятивистской теоремы сложения скоростей.
Следует заметить, что частичное увлечение эфира движущейся жидкостью в трубе - это объективно существующее явление, и оно не зависит от того, в каком виде представляются результаты исследования, и в каком свете проводится исследование - в красном или фиолетовом. В работе предлагается гидродинамическая модель движения и увлечения эфира. В гидродинамическом рассмотрении эфир представлен как вязкая жидкость, и его движение описывается в рамках модели Навье-Стокса. Качественная картина явления следующая: эфир в полости трубы увлекается в движение жидкостью силами трения между движущейся жидкостью и эфиром и тормозится в стенке трубы силами трения между движущимся эфиром и неподвижным веществом стенки трубы. В результате получается частичное увлечение эфира в полости трубы. Можно рассматривать гидродинами-
(12)
ческую задачу для любого характера движения жидкости и эфира (ламинарного или турбулентного) и любой формы поперечного сечения трубы.
Эксперимент Физо является уникальным для выявления свойств эфира. Следует реализовать проект по исследованию движения эфира в эфирогидродинамической трубе.
Нелинейно-дисперсионное красное смещение (НДКС) и «расширение» Вселенной. Красное смещение в спектрах галактик и квазаров в работе представляется как классическое явление - нелинейно-дисперсионное красное смещение. В излученном осциллятором цуге волн с уменьшающейся амплитудой при распространении в пространстве за счет нелинейных эффектов и дисперсии увеличивается длина волн в цуге и длина цуга в целом. Расширяется цуг волн, а не Вселенная.
Нелинейно-дисперсионное красное смещение г при распространении сферического симметричного цуга волн с уменьшающейся амплитудой к (на величину д на длине волны) при значениях плотности р и коэффициента ионизации среды V представляется в виде
АЛ а 5р4у (15)
Л) 1 чДок '
где А0 - начальная длина волны; ДА - приращение длины волны за счет НДКС; А1 - постоянная; г - расстояние от источника излучения. Оценка НДКС излучения электрона атома водорода или оптического электрона в атоме имеет вид
и Г z =-= «V va
Л)
17
со 6 r,
(16)
где В - постоянная; в — угловая скорость движения электрона по орбите; у - постоянная,
связанная с излучением атома, у ^ 4. Наблюдательные данные показывают, что красное смещение обладает доплеровским характером, то есть не зависит от А0 и в. В этом случае следует принять у= 17/6 (это значение параметра у
отражает, возможно, особенности излучения в условиях абсолютно черного тела). Формула для НДКС принимает вид
г = — = Врл/уг = — Н (р,у)г, (17) Л) Со
где Н(р, у) = С)Вр4у - постоянная Хаббла, зависящая от плотности р и ионизации среды V.
В качестве примера на рисунке приведены результаты численного моделирования нелинейного красного смещения в плоском симмет-
ричном цуге волн с уменьшающейся амплиту- ностью. дой по модели Бюргерса с модульной нелиней-
Рис. 1. Нелинейное красное смещение в симметричном цуге волн с уменьшающейся амплитудой: а - начальная форма цуга, б - форма цуга с нелинейным красным смещением
В работе предполагается, что красное смещение в спектрах галактик и квазаров - это НДКС, а не красное смещение, обусловленное эффектом Доплера при расширении Вселенной. По НДКС расширяется цуг волн излучения, а не Вселенная.
В этом случае микроволновое фоновое излучение - это не фантастическое реликтовое излучение, а чернотельное излучение холодного межгалактического вещества.
Природа квазаров, их метагалактические расстояния с момента их открытия вызывают споры. Предполагается, что существуют квазары, которые являются галактическими объектами. Звезды рождаются в молекулярных облаках и газо-пылевых комплексах. На пути эволюции от протозвезды до звезды на главной последовательности есть фаза квазара. Звезда в фазе квазара имеет мощную газовую оболочку, в которой и происходит НДКС. Такие звезды в фазе квазара проще найти в Магеллановых облаках. Открытие квазаров в Магеллановых облаках было бы решающим наблюдательным фактом в пользу нелинейно-дисперсионного красного смещения и классической физики.
Классическая интерпретация формулы Планка излучения абсолютно черного тела. В настоящей работе формула Планка излучения абсолютно черного тела получена на основании классических представлений о непрерывном (а не квантовом) характере излучения. Энергия
излучения гармонического осциллятора принимает непрерывные (а не дискретные) значения
аи = %а>ср(х) (18)
где ф(х) - функция излучения, непрерывная функция аргумента х ; Н - постоянная Планка, СО - частота. Средняя энергия излучения осциллятора определяется уравнением
аи = кюср(х) = ка\ф(х)е '"йх |е ^йх, (19) 0 / 0 где а = На/кТ. Средняя энергия излучения еи принята равной планковской средней энергии осциллятора
еи = П^{еа -1) (20)
Для непрерывной функции излучения ф(х) возможно представление в виде степенного ряда. Для приближенного построения функции излучения ф(х) рассматривался многочлен
п к
(р(х) « 2акхк . (21)
к=1
Аппроксимирующей функцией излучения, отражающей и свойства оценок по модели (21), и интуитивные представления, может быть взята, например, функция
ср(х) = (1 - е~Ьх )х,
м—^^ Л
Ь = а
еа -1
еа -1 -а
-1
(22)
Среднее значение энергии излучения при этом совпадает с формулой (20), а спектральная плотность энергии излучения - с формулой Планка излучения абсолютно черного тела
,2 4,3
а
2 3 ж с
— _ Ню
S*.
1
23 п c
hm eKT -1
(23)
Проблема излучения абсолютно черного тела решается, таким образом, в рамках классической модели непрерывного (а не квантового) характера излучения.
При отказе от квантовой гипотезы Планка квантовая модель атома Бора теряет смысл -теряет смысл правило частот Бора ку = Ет — Еп, опирающееся на квантовую гипотезу Планка. Идея квантования - фундаментальная идея современной физики. Отказ от нее - это слишком сложный вопрос. Остается загадкой, почему была принята квантовая гипотеза Планка и оставлены попытки классического решения проблемы излучения абсолютно черного тела. Своей гипотезой о квантовании энергии излучения и поглощения Планк выпустил из бутылки квантового джинна.
Для понимания процессов излучения и поглощения, рассеяния частиц и других атомных процессов необходимо получение статистического распределения в атомных системах в рамках классических представлений. Но эта задача, по-видимому, до сих пор никем не рассматривалась. Все ресурсы были брошены на разработку
абстрактных и неадекватных квантово-релятивистских теорий.
Заключение. Интерпретация основных экспериментальных и наблюдательных фактов современной физики в рамках классических представлений и объяснение явлений теории относительности и квантовой физики на основе классических моделей показывают, что нет оснований для отказа от классического пути развития физики.
Если интерпретация основных экспериментальных и наблюдательных фактов, принятая в теории относительности и квантовой физике, неадекватна, то в этих теориях далеко не все благополучно. Современная физика оказывается колоссом на глиняных ногах.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Альберт Эйнштейн и теория гравитации: сб. статей. М.: Мир, 1979. 592 с.
2. Джеммер М. Эволюция понятий квантовой механики. М.: Наука, 1985. 380 с.
3. Принцип относительности: сб. работ по специальной теории относительности / под ред. А.А. Тяпкина. М.: Атомиздат, 1973. 332 с.
4. Сивухин Д.В. Общий курс физики. В 5 т. Т. 1-5. М.: Физматлит, 2006.
5. Федоренко Б.З. Классические модели современной физики: монография. Белгород: Изд-во БГТУ, 2012. 164 с. ISBN 978-5-361-00190-3.
=
