Нам известны четыре фундаментальные взаимодействия: сильное или ядерное, слабое, электромагнитное и гравитационное.
Однако каждое взаимодействие должно быть увязано с соответствующим ПОТЕНЦИАЛЬНЫМ полем. Для электромагнитного и гравитационного взаимодействий проблем нет, ибо мы связываем их с электромагнитным и гравитационным полями. Но с какими полями можно связать сильное и слабое взаимодействия? Таких полей в Природе нет. И это серьёзный минус в формировании физического смысла для сильного и слабого взаимодействий.
Кроме этого, известно, что слабое взаимодействие отвечает за процесс бета-распада, при котором нейтроны превращаются в протоны. Но для того, чтобы как-то влиять на нейтрон, нужны силы, полностью охватывающие эту частицу – правило элементарной логики. А в реальности характерный радиус слабого взаимодействия, как минимум (!), на два порядка (в 100 раз) меньше размера нейтрона.
Более того, для описания электромагнитного и гравитационного полей нужны фотоны и гравитоны. Это волны, которые распространяются в виде колебаний в своей материальной среде (соответственно, в электромагнитном и гравитационном поле).
При этом, колебания (волны) переносят только импульс и энергию. Заметьте (!!!), фотоны и гравитоны (элементарные частицы) переносят энергию, но к силовому взаимодействию отношения не имеют, ибо это взаимодействие определяется произведением электрического заряда (массы) на напряжённость электрического (гравитационного) поля в том месте, где этот заряд (масса) и находится. Здесь всё логично.
Но не всё так просто в описании сильного (ядерного) взаимодействия. Здесь одна частица (ИСТОЧНИК взаимодействия) отправляет другую (виртуальную) частицу (посредник) к третьей частице (ПРИЁМНИК взаимодействия) с целью передачи посредником ПРИЁМНИКУ информации от ИСТОЧНИКА о его желании провзаимодействовать.
Каким образом виртуальная частица мгновенно передаёт информацию о силовом взаимодействии, в математической модели внятного объяснения нет, а такой РЕАЛЬНЫЙ параметр, как напряжённость поля, там даже не упоминается.
Именно поэтому, математики и многие физико-математики выдумали в качестве «клея» неимоверное количество элементарных и совершенно бессмысленных частиц (посредников), которые они сами не только запомнить, но даже правильно выговорить уже не могут. Подробнее об этом здесь.
Получилась весьма грустная картина с ядерным и слабым взаимодействиями. И каков же здесь выход? А выход, как ни странно, там же, где и вход, ибо, это основное Правило познания Природы, о котором забывать нельзя.
Для начала вспомним о том, что между понятным нам ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ и смутным СЛАБЫМ взаимодействиями установлена связь ещё в прошлом веке. И теперь этот тандем называется ЭЛЕКТРОСЛАБЫМ взаимодействием, ибо оно слабее ядерного и обладает свойствами электрического поля. А с этим полем у физиков проблем уже нет.
Однако у нас возникла проблема с гравитационным взаимодействием и связана эта проблема с так называемым «всемирным» законом тяготения нашего первого «гения». Дело в том, что этот «закон» закрывает доступ гравитационному полю в микромир (потенциальное поле атома). Об этом единодушно заявляют математики и даже многие физико-математики, наивно считая, что гравитационные силы в потенциальном поле атома ничтожны по сравнению с электрическими силами (разница, по их мнению, на сорок порядков). Подробнее об этом здесь
И только физики знают, что в микромире замечательно работает третий Закон великого Кеплера, который описывает исключительно ГРАВИТАЦИОННОЕ поле.
Например, поделив постоянную Кеплера (Кп) для любого гравитационного поля на радиус орбиты (r), физики получают значение ГРАВИТАЦИОННОГО потенциала на этой орбите: v^2 = Кп/r. А поделив постоянную Кеплера (Кп) на радиус орбиты в квадрате (r^2), мы находим значение напряжённости ГРАВИТАЦИОННОГО поля: g = Кп/r^2.
Заметьте, универсальный третий Закон Кеплера (не в пример «всемирному» закону тяготения) работает не только в макромире (Солнечная система), но и в микромире (потенциальное поле атома), и вместе с собой вводит в микромир гравитационное поле.
Первым, кто обратил внимание на реальное присутствие гравитационного взаимодействия в атоме водорода, был Нильс Бор. Вот, что он пишет (даю дословно):
«Для движения электрона по окружности ему необходимо сообщать центростремительное ускорение v^2/r – результат кулоновского взаимодействия электрона с ядром. Следовательно: m*v^2/r = Z*e^2/r^2».
В правой части этого уравнения действительно указано значение кулоновского (электрического) взаимодействия электрона с ядром. Но, обратите внимание (!), что в левой части уравнения указана сила тяготения, действующая на массу электрона (m).
Чтобы это понять, надо вспомнить, что v^2/r является напряжённостью ГРАВИТАЦИОННОГО поля, а v^2 – гравитационным потенциалом этого поля.
Понимал ли это Нильс Бор? Конечно, понимал, но не мог возражать против домыслов нашего первого «гения» и, стараясь уйти от ненужного спора с математиками, назвал параметр v^2/r не напряжённостью гравитационного поля, которая является ПРИЧИНОЙ гравитационного взаимодействия, а центростремительным ускорением, которое является СЛЕДСТВИЕМ этого взаимодействия. Спасало Бора то, что причина и следствие в данном случае численно равны. Подробнее об этом здесь
Примечательно, что модель Бора, благодаря своей простоте, по-прежнему преподаётся студентам в ВУЗах с целью ознакомления их с квантовой механикой, но о гравитации, при этом, преподаватели даже не заикаются.
Далее в книге Макса Борна (одного из создателей квантовой механики) под названием «Атомная физика» было доказано (тогда ещё очень осторожно), что законы Кеплера применимы и в микромире. Вот цитата из этой книги на стр. 127-128 (даю дословно):
«Пусть радиус круговой орбиты равен а и орбитальное движение характеризуется угловой скоростью ώ.
Эти параметры связаны между собой соотношением a^3*ώ^2 = Z*e^2/m, которое соответствует третьему Закону Кеплера и следует из равенства центростремительной силы и силы кулоновского притяжения Z*e^2/а^2, где Z – зарядовое число ядра».
Здесь Макс Борн уже разделяет центростремительную силу и силу кулоновского притяжения. Однако математики и это доказательство пропустили «мимо ушей». Вроде Макс Борн об этом и не писал.
И, наконец, в 1944 году выходит превосходный двухтомник Эдуарда Шпольского и тоже под названием «Атомная физика», в котором третьему Закону Кеплера посвящены уже целые параграфы под номером 51 в первом томе и 59 во втором томе. Вот лишь одна цитата из первого тома:
«Возводя в квадрат (51.22) и подставляя (51.23), получим а^3/Т^2 = Z*e^2/4π^2*m. Поскольку в правой части уравнения стоит величина, постоянная при данном заряде ядра Z*e, мы находим а^3/Т^2 = const. Это и есть третий Закон Кеплера».
Такое уже игнорировать нельзя, но математики, а с ними и многие физико-математики, всё равно, делают вид, что этого не читали. А ведь, если бы эти доказательства были приняты к сведению, то разразилась бы серьёзнейшая дискуссия, результатом которой на первый план вышли бы Закон инерции Галилея (статья «Закон инерции») и третий Закон Кеплера (статья «Атом водорода и гравитация»), у которого главным параметром является НАПРЯЖЁННОСТЬ гравитационного поля. А «всемирный» закон нашего первого «гения» стал бы музейным экспонатом, как напоминание о серьёзных ошибках плагиатора, затормозившего развитие науки о Природе на сотни лет.
Кстати, второй наш «гений» со своей теорией относительности умудрился затормозить развитие науки только на сотню лет. Но и это является серьёзным преступлением перед наукой. Подробнее об этом в статье «Физический смысл и СТО».
Теперь разберёмся в главном: в чём причина появления ядерных сил?
Дело в том, что в ядре атома присутствуют протоны, склонные к разбеганию, ибо имеют одинаковый электрический заряд. Так вот, чтобы удержать протоны в ядре, нужны силы, намного превышающие кулоновское взаимодействие, а гравитационные силы в микромире по воле нашего первого «гения» (повторяю) считались ничтожными. Поэтому математикам и многим физико-математикам пришлось выдумывать некие ядерные силы. А механизм взаимодействия этих сил требовал огромного количества элементарных частиц. Здесь фантазия у математиков была уже безграничной.
При этом, нейтроны в ядре атома, могут взаимодействовать только с гравитационным полем. Но там присутствуют (как мы уже говорили) и протоны, которые через свою массу взаимодействуют с гравитационным полем, а через электрический заряд – с электромагнитным (точнее – с электрическим) полем.
Нам так же известно, что гравитационные эффекты обусловлены силовым взаимодействием тел с напряжённостью гравитационного поля. Это значит, что в ядре атома центростремительная сила Fг для атомной единицы массы mA (протон, нейтрон) определяется, как произведение этой массы на напряжённость гравитационного поля g в данной его точке:
Fг = mA*g, Дж/м
Напряжённость гравитационного поля на поверхности ядра атома (для примера возьмём атом гелия) определяется как отношение минимально возможного (по модулю – максимального) гравитационного потенциала с^2 к гравитационному радиусу атома re (мы называем этот параметр классическим радиусом электрона):
g = c^2/re, Дж/(кг*м)
Следовательно, центростремительная сила для протона в ядре атома равна:
Fг = mA*c^2/re, Дж/м (1)
Но в ядре между протонами действует и электрическая сила отталкивания Fэ, которая равна:
Fэ = с^2*10^-7*e^2/re^2, Дж/м (2),
где е – квант электрического заряда (электрический заряд протона), Кл.
Однако нам известно, что e^2 = mе*rе/10^-7, Кл^2,
где mе – квант массы поля (масса электрона), кг.
Подставим это выражение в уравнение (2) и получим:
Fэ = mе*c^2/rе, Дж/м (3)
Поделим уравнение (1) на уравнение (3):
Fг/Fэ = mA/me = примерно 1800
Вывод: Центростремительная сила Fг для протона в гравитационном поле ядра больше электрической силы отталкивания Fэ в mA/me (примерно в 1800) раз.
Учитывая, что на поверхности ядра может находиться до 32 протонов, разница между Fг и Fэ заметно снизится, но всё же останется существенной.
И последнее.Почему в этой статье физики противопоставляются математикам?
Дело в том, что ФИЗИКА изучает законы Природы. Это не придуманные человеком законы, ибо их создала сама Природа, а человек их только открывает. Именно поэтому ФИЗИКА является наукой о Природе.
А математика – это плод человеческого творчества. Физик использует её, как великолепный инструмент для проверки собственных идей. Но, если в результате проверки получен достойный физический смысл, то объяснить ВНЯТНО этот физический смысл можно и без высшей математики.
Заметьте, получив проверенный результат, физик может объяснить его смысл на базе обычной алгебры и его поймёт даже школьник. Повторяю - ПОЙМЁТ даже ШКОЛЬНИК. Поэтому ФИЗИК должен в совершенстве знать высшую математику, все её достоинства и, главное, недостатки.
Однако и математики не «лыком шиты», ибо их заслуга в том, что они обеспечивают развитие математики и тем самым облегчают деятельность ФИЗИКОВ.
Но, беда, если математик (и уповающий только на математику физико-математик) вторгается в ФИЗИКУ с помощью собственных математических моделей, превращая её в бессмысленную и малопонятную науку.
Во-первых, математик считает, чем сложнее его математическая модель, тем она правильнее, а он сам – гениальнее, ибо не знает Святое Правило, что Истина заключается в простоте. Не зря над входом в физическую аудиторию Гёттингенского университета большими золотыми буквами по-латыни начертан девиз: «Simplex sigillum veri» (Простота – печать Истины).
Во-вторых, математик даже не догадывается, что основой Истины в ФИЗИКЕ является ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ. Подробнее об этом в популярной форме в статье «Физический смысл и СТО».
Более того, математика, как и всё созданное человеком, бывает не только полезна, но, к сожалению, и вредна. Например, в математике значение потенциала определяется через свои производные и в этом случае математический смысл (заметьте, не физический, а именно математический смысл) имеет только разность его значений, ибо абсолютное значение потенциала после интегрирования включает некоторую произвольную постоянную. Поэтому математики выбирают нулевое значение потенциала произвольно, хотя реально для физиков потенциал равен нулю только на границе поля.
Вывод: Создавать теории, опираясь только на математику, без учёта физического смысла глупо. Это красноречиво доказали нам Птолемей и оба наши «гения».
