Предисловие
Представьте, что Вы один в Абсолютном Хаосе и Ваши возможности безграничны. По Гегелю, Вы ставите перед собой задачу самосовершенствования. Решение заключается в создании цивилизации, способной генерировать новые знания. Возможны только два варианта:
1. Создается множество элементов. Из них строится большой «театр». После длительного эволюционного периода появляются разумные актеры, играющие сложные роли..
2. Создается большой экран (пространство), обладающий возможностью изменения (модуляции) физических свойств. Объекты являются измененным состоянием пространства, возникающие при непрерывном действии двух процессов: сканирования и модуляции.
Каждый вариант имеет свои плюсы и минусы. Можем ли мы узнать: какой вариант реализован при создании нашего мира? Безусловно, да! Физические свойства Вселенных значительно отличаются.
Введение
Мы живем во время нарастания кризисных явлений в самых различных областях. В процессе развития физики не было сделано грубых ошибок, но цепь небольших неточностей и необоснованных утверждений, в итоге привели к плачевному результату. Нормальное развитие невозможно без понимания изучаемых явлений. В противном случае происходит подмена науки как логически связанной системы знаний на бессмысленный, часто противоречивый набор фрагментов. Как правило, отсутствие понимания вызывает фантомов, придуманных для объяснения результатов конкретного эксперимента или явления. Построить из них физическую картину мира невозможно.
Вначале попытаемся найти причину, из-за которой развитие свернуло на кривую дорожку. Затем перейдем к основной теме: - Какой должна быть реальность, чтобы в ней выполнялись постулаты специальной теории относительности (СТО)?
1. История проблемы.
«Сэра Артура Эддингтона спросили:
- Сэр, это правда, что теорию относительности понимают только три человека?
Эддингтон долго молчал и, наконец, ответил:
- Первый - Эйнштейн, второй – я, а третьего вспомнить не могу!»
Анекдот не точен. СТО никто не понимал и не понимает сегодня. С появлением СТО был крепко завязан клубок нерешенных сегодня проблем и парадоксов.
Определимся с термином «понимание». Изучение открытия начинается со сбора и статистической обработки экспериментальных данных. Далее устанавливается связь этого открытия с уже изученными явлениями. На основе полученных результатов выдвигается несколько гипотез. По результатам всестороннего анализа создается теория. Далее, разрабатываются новые технологии, появляются новые идеи и, зачастую, происходит новое открытие. Начинается следующий виток. Понимание должно возникнуть уже на втором этапе, при установлении взаимосвязей с накопленными знаниями, но с СТО случилась незадача…
Перенесемся в 60-х годы 19 века ко времени вывода Джеймсом Максвеллом основных уравнений электродинамики. Известно, что Максвелл использовал модель электромагнитного (светоносного) эфира. Тогда люди были проще и не могли представить распространение полей в вакууме – волн на поверхности пустого бассейна.
Примерно лет через 10 Альберт Майкельсон изобрел устройство для сравнения скоростей света, прошедшего по двум, перпендикулярным направлениям: «интерферометр Майкельсона». Воодушевленный лекциями лорда Кельвина (Уильяма Томпсона), Майкельсон решил использовать интерферометр для измерения Абсолютной скорости нашей планеты. Земля участвует в сложном движении: вращается вокруг собственной оси, на орбите вокруг Солнца и т.д. Результаты измерений были очень интересны для построения модели Вселенной. Майкельсон пригласил к сотрудничеству Эдварда Морли и двое молодых ученых с энтузиазмом принялись за работу. Однако впереди их ожидало полное фиаско: скорость света оставалась постоянной и не зависела от ориентации интерферометра в пространстве. В одной из поздних серий измерений погрешность не превысила нескольких километров в секунду, этого было вполне достаточно для регистрации орбитальной скорости Земли (29,78 км/с). Майкельсон писал: «…если эфир проскальзывает, то относительная скорость меньше одной шестой скорости Земли».
Было придумано несколько объяснений. Из аэродинамики известно, что на поверхности движущихся тел выполняется «условие прилипания», скорость становится равной нулю. Наивная идея: - А может эфир прилип? Гипотеза проверялась экспериментально: для выхода из пограничного слоя Земли интерферометр поднимали на высокую гору. Результаты этого и множества других экспериментов были отрицательными, обнаружить «эфирный ветер» не удалось.
Джордж Фитцджеральд и Хендрик Лоренц выбрали другое направление и вывели систему уравнений, показывающую как должны изменяться время и расстояние, чтобы скорость света сохранялась постоянной (преобразования Лоренца). Подчеркнем, - под сокращением понимался реальный физический процесс. Над этой задачей активно работал Анри Пуанкаре, внесший значительный вклад в теорию относительности. Проблема была решена? Нет, даже сам Пуанкаре, был не удовлетворен этой гипотезой. Сомнения вызывало следующее: во-первых, непонятно почему изменение расстояния и времени происходят так, что их отношение является строго постоянной величиной. Во-вторых, не удалось обнаружить взаимодействие между эфиром и объектом.
Прорывом стало появление в 1905 году СТО Альберта Эйнштейна. Эйнштейн не стал искать причины парадоксальных явлений природы, а принял это как данность, не требующую доказательств - постулаты. Несмотря на пропуск нескольких этапов познания, подход оказался эффективным, были созданы СТО и Общая Теория Относительности (ОТО). Удивительно, как на основе минимальных допущений удалось сделать так много. Но обратной стороной медали стало превращение теории в монумент, в икону, хотя основной вопрос, над которым безуспешно бились физики конца 19 и начала 20 века, не был решен. СТО оказалась слишком хороша и работы в этом направлении приостановились. В результате, сегодня нет ответов на сотни «Почему?». В области познания образовалась «черная дыра» недопонимания, но самое неприятное - не завершив одну спираль, мы никогда не сможем замкнуть следующую. В результате, черная дыра, как и настоящая гравитационная черная дыра, – втягивает в себя окружающие области знания и начинает расти. Сегодня она достигла колоссальных размеров и, практически, полностью блокировала развитие физики. Уже раздаются громкие голоса о начале стагнации в теоретической физике.
С точки зрения нашего восприятия, парадоксальность реального мира не имеет разумных объяснений. Скорость распространения колебаний в воздухе ~ 330 м/с. В некоторых твердых материалах скорость на порядок больше, в самом прочном природном материале алмазе ~ 15 км/с. Но что можно сказать о пустоте, в которой скорость колебаний в 20 000 раз больше? Уникальные свойства физического вакуума подтверждает следующая оценка. Ускорение свободного падения на поверхности Земли составляет около 9,8м/с2, но эта величина ничтожна и практически не изменяет свойств пространства. Для заметной деформации необходимы силы в миллиарды миллиардов раз больше.
Если дополнить постулаты СТО феноменом существования материального пространства, то у нормального человека срывает крышу: движение невозможно – значительно проще мухе летать внутри кристалла алмаза, чем шевельнуть лапкой в физическом вакууме. Следовательно: материального пространства не существует! Но оно существует и характеризуется рядом вполне конкретных свойств. Выход из этого тупика не может быть простым (иначе был бы давно найден) и потребует от нас настолько значительных изменений мировоззрения, что старый мир, как мы его представляем, перестанет существовать.
2. Заклеванный Дирак
Самые гениальные идеи значительно опережают время. Их судьба печальна, - быть непонятыми современниками и затерянными в океане времени. Так произошло с одной из идей Поля Дирака. Поль рос странным ребенком, некоторые его странности сохранились и в зрелом возрасте. В конце 20-х годов прошлого века он выдвинул провокационную идею о существовании основного (базисного) элемента, находящегося на нижнем энергетическом уровне. Дирак предположил, что при возбуждении базиса (физического вакуума) возникали две известные в то время частицы: электрон и протон….
Эта гипотеза вызвала бурю протестов. Соблазна подняться на костях не избежали маститые советские ученые, и даже лауреаты Нобелевской премии. Дирака заклевали, и он отказался от первого варианта идеи, позднее переделав ее в «электронно-позитронное поле Дирака». Выхолощенная редакция гипотезы удовлетворила всех оппонентов и сегодня считается величайшим достижением квантовой механики - предсказанием существования еще не открытой тогда новой частицы позитрона. В следующей статье мы докажем, что в действительности это было не победой, а крупнейшим поражением. Критики обсуждали реакцию расщепления базиса на две равные части, но несимметричной (относительно массы) реакции Дирака соответствует принципиально другой процесс – перенос одного заряда между двумя базисными парами зарядов. Свойства этой реакции принципиально отличаются, причем, в зависимости от знака перенесенного заряда, возникает не две, а четыре стабильных частицы. Две частицы электрон и протон были уже известны, а две другие позитрон и антипротон еще не открыты. Если бы не всезнающие оппоненты, то развивая свою идею, Дирак мог и должен был предсказать существование двух новых частиц, а не одной.
К сожалению, колоссальный потенциал идеи Дирака был не понят не только критиками, но и самим Дираком. Дело в том, что на основе этой реакции реализуется принципиально иной способ движения объектов. В настоящее время существуют наглядные примеры реакций смещения зарядов. Например, на этом принципе работают полупроводниковые приборы. В кристалле германия или кремния атомы остаются неподвижными, а перемещаются их возбужденные состояния. При этом возможны два типа проводимости: электронная и дырочная. Интересно, что подвижность отрицательных состояний (электронная проводимость) значительно больше, чем положительных (дырочная проводимость). Напрашивается аналогия с гипотезой Дирака: свойства электрона соответствуют электронной проводимости (избыток зарядов), а свойства протона – дырочной проводимости (недостаток заряда). Вероятно, феномен переноса зарядов в физическом вакууме, происходящий без потери импульса, повторяется при «высокотемпературной сверхпроводимости».
Назовем процесс переноса зарядов «динамическим движением», имеющим следующие свойства:
1. Любая форма материи является измененным состоянием пространства. Других форм не существует.
2. Процесс движения может быть представлен в виде периодической последовательности статичных состояний измененного пространства. Промежуточные состояния отсутствуют.
Для описания динамического движения вспомним идею русского физика Порфирия Бахметьева. Безусловно, телевидение как социальное явление создал Зворыкин, но Бахметьев, значительно раньше Джона Бэрда, понял, что для формирования визуальных объектов необходимы два синхронизированных процесса: развертка (разбивка объекта на элементы и последовательное их сканирование) и модуляция (изменение состояния заданных разверткой элементов). Развертка выделяет некоторую область пространства, а модуляция синхронно изменяет состояние выделенной области. Это универсальный и оптимальный принцип, который, с небольшими дополнениями, сегодня полностью доминирует при создании сложных электронных структур.
Рассмотрим фундаментальные свойства мира, построенного на динамическом принципе. Ответим на простой вопрос: - С какой скоростью динамический объект перемещается в пространстве (например, курсор мыши по экрану монитора)? Ответ хорошо известен, - эта скорость тождественно равна нулю. Динамическое движение возникает при постоянном смещении фазы (момента) модуляции относительно развертки и является последовательностью статичных (неподвижных) состояний. Проблема понимания СТО возникает при попытке совмещении нашего восприятия с реальным миром. Используя своеобразную терминологию, СТО описывает характерные свойства динамической структуры.
Первый постулат СТО.
1. В динамической интерпретации движения, первый постулат СТО (расширенный принцип относительности) имеет ясный физический смысл: фаза периодического процесса может быть определена с точностью до константы. Принципиально невозможно измерить скорость динамического объекта относительно пространства – все объекты неподвижны и отличаются только фазой модуляции в цикле развертки, причем начальная фаза может быть выбрана произвольно (любая ИСО может быть выбрана относительно неподвижной).
Наше восприятие окружающего мира было описано еще первыми древнегреческими философами-материалистами. На основании повседневного опыта ими было постулировано существование пространства и помещенных в него материальных объектов. Движение считается свойством объектов.
В динамическом представлении объекты являются измененным состоянием самого пространства. Существует некоторая основа (полотно, экран…) и материальные объекты - измененные состояния базисных элементов основы. Существует также периодические процессы, сканирования и модуляции базиса. Статичных объектов не существует - материя не объект, а процесс, протекающий в фазовом пространстве.
Второй постулат СТО.
2. Второй постулат СТО отражает тривиальный факт. Для наглядности используем следующий образ. Раньше в парках были «зеленые кинотеатры», - большой экран и лавочки располагались прямо под открытым небом. Иногда во время просмотра фильма, поднимался ветер, по экрану бежали волны. Вопрос: - Как связана скорость волны на экране со скоростью движения персонажей фильма? Оптические изображения неподвижны относительно экрана, а волна, поднятая ветром, определяется свойствами полотна экрана (массой, силой натяжения). Эти процессы прямо не связаны, экран можно сделать, например, из броневой плиты или тончайшего шелка, – на скорости персонажей фильма это не отразится. Так как скорость динамических объектов относительно пространства постоянна и тождественно равна нулю, то скорость волны в пространстве относительно динамических объектов постоянна.
Других объяснений за прошедшее столетие не найдено, вероятно, их не существует. Мир иной, чем нам кажется, и с этим нам придется жить.
Заключение
Одно из самых бесполезных занятий – пытаться понять СТО, исходя из существующих сегодня представлений о мире. Между сущностью и видимостью нет почти ничего общего. Это многим не понравится: «…потому что во многой мудрости много печали, и кто умножает познания, умножает скорбь».
Полученная модель еще не доказывает, но уже предполагает наличие разумной воли Создателя. Можно придумать, по крайней мере, один естественный процесс, создающий динамическую структуру. Мы сможем однозначно доказать или опровергнуть наличие Творца несколько позднее, здесь теологические аспекты динамической модели не рассматривались
В следующей работе, если Бог даст, Вы оцените важность несимметричной реакции Дирака, научитесь строить и вычислять основные параметры, включая массу покоя, десятков частиц, узнаете о новом фундаментальном законе сохранения и т.д. За нами останется поле боя, заваленное дохлыми фантомами, разлагающимися трупами неудачных гипотез и множества очевидных, но ложных утверждений.
15.08.2023 Лебедев В.Н.