Статья опубликована в №57 (май) 2018
Разделы: Физика
Размещена 26.05.2018. Последняя правка: 27.05.2018.
Просмотров - 1732

Есть ли у физического вакуума альтернатива?

Трутнев Анатолий Федорович

кандидат сельскохозяйственных наук

ВНИИагролесомелиорации

ст. научный сотрудник

УДК 53.01

История вопроса

Ещё в древности люди, вглядываясь в окружающее их безбрежное пространство, называли его Великой пустотой. В разные времена ученые и философы вкладывали в это слово различный понятийный смысл. В древнеарийскую эпоху пустота называлась эфиром. Он считался пятым элементом природы, и представлялся тонкой невидимой материей, которая является основой остальных четырех элементов. Аристотель считал, что эфир передаёт свет и тепло от Солнца. Эту идею Аристотеля развил в своих учениях французский физик и математик Рене Декарт. По мнению Декарта, эфиром заполнен весь космос. Он является идеально упругой средой и служит переносчиком света. Эфирную теорию Декарта поддерживали Ньютон, Юнг, Френель и Максвелл. Она получила обоснование в их научных трудах, причем эфир они рассматривали как переносчик световых частиц (корпускул) и как аналог абсолютного пространства. Однако в конце XIX века были получены достоверные сведения, которые противоречили основам теории эфира, в частности было установлено, что световые волны поперечные. Главной же причиной, заставившей физиков отказаться от понятия эфира, была всеобще признанная специальная теория относительности, где это понятие было упразднено [4.с.467 - 468].

В настоящее время в связи с разработкой квантовой теории поля физики под термином эфир подразумевают физический вакуум.

Слово вакуум происходит от латинского vacuus, что в переводе означает «пустой», то есть пространство свободное от вещества. Так, например, внутри атома между электронами и ядром находится большое пространство, свободное от вещества, которое называется физическим вакуумом. Физический вакуум в квантовой физике определяет самый низкий энергетический уровень состояния квантового поля. Он не всегда равнозначен пустоте, в нем постоянно возникают и исчезают виртуальные частицы. Английский физик Хокинг [2.с.189] теоретически рассмотрел поведение этих частиц вблизи черной дыры и сделал заключение. Не всегда, обе частицы притягиваются дырой, а возможен случай, когда античастица, имея отрицательную энергию, падает в неё и уменьшает у неё энергию покоя, то есть массу. Частица, её антипод, улетает в бесконечность, создавая видимость теплового излучения. Из этого ученый сделал вывод о том, что черные дыры со временем испаряются. Испарение черных дыр получило название излучение Хокинга. Считается, что наиболее приближенным к физическому вакууму является космическое пространство, потому что у него самая низкая плотность вещества и давление, и в нем огромное количество энергии [1.с.95 -103].

Главное направление современных научных исследований в области физического вакуума, связано с изучением его свойств и возможностей [3.с.64 - 71]. Чтобы углубить понятие сущности и свойств вакуума, рассмотрим их с позиции смоделированной системы, базирующейся на следующих принципах.

Методика моделирования

. В основу смоделированной системы приняты следующие положения. Физический мир есть результат взаимодействия материи и пространства и в этом взаимодействии обе компоненты равнозначны. Время является их формой взаимодействия, а энергия взаимосвязи. Материю в системе представляет гипотетическая положительно заряженная частица гравитон, а пространство гипотетическая отрицательно заряженная частица простон. Обе частицы образовались в начале рождения Вселенной. Они одинаковы по модулю, но имеют противоположный знак.

Пространство в системе представлено как Мировая «сеть», образованная из силовых нитей пространства, которые, в свою очередь, состоят из отрицательно заряженных частиц простонов.

В системе все носители материи от элементарных частиц до Галактик, есть определенная совокупность положительно заряженных гравитонов, размещенная в отрицательно заряженных силовых нитях пространства. Благодаря отрицательному заряду силовые нити пространства в определенные структуры, положительно заряженные частицы материи и удерживают их от распада. Структура этих размещений определяет все многообразие физического мира.

Протон массивнее электрона в 1840 раз, но у них одинаковые по модулю и противоположные по знаку заряды. Это связано с тем, что протон сжимает силовые нити пространства, а электрон их расширяет.

Энергия в системе представлена в двух взаимно переходящих друг друга видах энергий: энергии материи и энергии пространства. Все известные в настоящее время виды энергии: механическая, химическая, тепловая, ядерная преобразуются один вид в другой лишь в результате непосредственного участия в этих процессах энергии материи и энергии пространства

Гравитоны, составляющие все носители материи, движутся в силовых нитях пространства и сжимают их в направлении своего движения. Затраченная на сжатие энергия материи переходит в энергию пространства и консервируется в силовых нитях пространства. При их расширении, наоборот, законсервированная в них энергия пространства, переходит в энергию материи и выделяется в виде тепла.

Результаты моделирования

В смоделированной системе физический вакуум представляет собой отрицательно заряженную Мировую «сеть». В её силовых нитях движутся положительно заряженные гравитоны, составляющие все виды носителей материи от элементарных частиц до галактик. Гравитоны сжимают силовые нити в направление своего движения, при этом выделяется энергия пространства, затраченная на их расширение. Она переходит в энергию материи, в результате все носители материи находятся в непрерывном движении.

Мировая сеть сформировалась в результате Большого Взрыва. До него энергия материи и энергия пространства были обособлены. В момент взрыва они перемешались, Из энергии пространства образовались отрицательно заряженные частицы простоны, а из энергии материи, положительно заряженные частицы материи гравитоны. Часть простонов объединилась в силовые нити, а другая часть осталась в свободном состоянии. В инфляционной период образования Вселенной, основная часть инфляционной энергии взрыва израсходовалась на растяжение силовых нитей пространства, то есть на формирование пространства современной Вселенной. Началось взаимодействие материи с пространством. Отдельные гравитоны, находящиеся между двумя силовыми нитями пространства, вследствие разнородности зарядов с простонами, стягивали их. В результате появилась сила, которая приводила их в движение. Двигаясь в различных направлениях гравитоны, сближались и образовывали определенные пространственные совокупности (кварки), приобретая массу. Но не все гравитоны объединились в кварки, часть из них остались в свободном состоянии.

Наряду с образованием кварков, шел процесс формирования антикварков. Происходил он следующим образом. Одновременно с образованием силовых нитей, состоящих из простонов, формировались силовые нити, состоящие из гравитонов. Простоны, двигаясь по силовым нитям, состоящим из гравитонов, слипались в антикварки и приобретали антимассу. С увеличением размеров Вселенной плотность излучения энергии и температура в ней падали, и вместе с ними уменьшалась и степень сжатия силовых нитей. По достижении степени сжатия силовых нитей определенных величин, кварки, двигаясь в них, объединялись, приобретали массу и превращались в протоны. Таким же образом антикварки, приобретая антимассу, превращались в антипротоны. Из свободных простонов образовывались электроны, а из гравитонов позитроны. Снижение плотности излучения и степени сжатия силовых нитей пространства во Вселенной происходило непрерывно все более и более интенсивно. И при мере достижении определенных величин привело к тому, что стали образовываться атомы гелия и водорода.

Вселенная постоянно увеличивается в размерах. Но скорость её расширения не всегда была одинаковой. В инфляционный период она была наиболее высокой, затем значительно уменьшилась, а в настоящее время вновь ускорилась. В рамках смоделированной системы это обусловлено следующими причинами. Разлетающиеся галактики растягивают Мировую сеть и тем самым сжимают её силовые нити. При этом высвобождается энергия пространства, затраченная на их расширение. Энергия пространства преобразуется в энергию материи, которая порождает силу, действующую в направлении движения галактик. Количество высвобождающейся энергии пространства определяется отношением, разницы между первоначальной и конечной степенями сжатия силовых нитей пространства и разницей расстоянии между двумя силовыми нитями пространства.

где Z – разница между конечной и первоначальной степенями сжатия

r_н – расстояние между силовыми нитями до начала сжатия

r_к - расстояние между ними после окончания сжатия

Чем выше разница между конечной и первоначальной степенями сжатия силовых нитей пространства, тем больше будет высвобождаться энергии пространства. Следовательно, большая сила будет действовать на галактики, вызывая ускоренное их движение.

В силовых нитях Мировой сети присутствуют гравитоны и простоны в свободном состоянии. Частицы находятся в постоянном движении за счет её периодического сжатия и расширения. Колебания Мировой сети обусловлены тем, что в ней сосредоточен неисчерпаемый океан энергии, энергетическая плотность которого меняется во времени. Основным источником энергии этого океана является кинетическая энергия Большого Взрыва, преобразованная в энергию пространства и законсервировавшаяся в силовых нитях Мировой сети. Она претендует на гипотетический вид энергии с отрицательным давлением, которая носит название темной энергии и по последним расчетам физиков составляет около 70% от общей массы – энергии наблюдаемой Вселенной. Плотность энергии пространства в силовых нитях Мировой сети периодически изменяется. Материальная энергия электромагнитных излучений звезд и, получаемая в результате аннигиляции пар частица – античастица преобразуется в энергию пространства и увеличивает её плотность. На ускоренное движение галактик и образование пар частица – античастица расходуется энергия материи, которая преобразуется из энергии пространства, в результате плотность её уменьшается

С позиции смоделированной системы Мировая сеть является фундаментальной основой всех физических процессов и явлений. Это динамическая система, обладающая интенсивными флуктуациями. Силовые нити пронизывают Мировое пространство и все находящиеся в нем носители материи. Внутри твердого массивного тела занимаемый ими объем в разы больше объема, занимаемого материей, при этом значительная их часть находится в свободном от материи состоянии. Непосредственно силовые нити в настоящее время нельзя обнаружить, так как для этого нет соответствующих приборов, но в экспериментах, процессах можно наблюдать проявление их свойств. Так, благодаря отрицательному заряду они соединяют в определенные структуры, положительно заряженные частицы материи и удерживают их от распада. Если бы силовые нити не проходили бы сквозь лампы накаливания, то никакого спонтанного излучения не происходило, и они бы не светились. Плотность вещества в недрах Солнца составляет около 150 г/см³. Но, вследствие наличия в таком сверхплотном солнечном веществе силовых нитей свободных от материальных носителей, электронные нейтрино, рождающиеся в результате термоядерных реакциях в центре Солнца, беспрепятственно достигают его поверхности. В то время как фотонам для этого требуются многие годы.

Присутствующие в силовых нитях Мировой сети в свободном состоянии гравитоны и простоны и являются тем, «ничто» которое, как считают многие физики, обращается во множество пар частица — античастица. Эти частицы служат «кирпичиками» для образования различных пар частица – античастица, но только при благоприятных условиях. К ним относятся: величина степени сжатия силовых нитей пространства, соответствующая той степени сжатия, при которой данная частица образовалась из материальной энергии после Большого взрыва, а также общее количество энергии взаимодействующих фотонов, которая должна составлять не менее суммы масс покоя рождающейся пары частица – античастица. Например, для рождения пары протон – антипротон необходимо, чтобы сталкивались высокоэнергетические фотоны. Общее количество несущей ими энергии должно быть не менее суммы масс покоя этих частиц, то есть 1,8766 кэВ. Степень сжатия силовых нитей пространства в момент взаимодействия фотонов должна соответствовать степени их сжатия внутри протона. Если же одно из условий не выполняется, то появляются и тут же исчезают, так называемые «виртуальные частицы» При выполнении всех условий рождаются реальные частицы. В природе такие условия создаются вокруг массивных космических тел в ядрах Галактик. Зарождающиеся там античастицы достигают Земли. В настоящее время в космических излучениях наблюдаются позитроны, антипротоны и антинейтроны. Особенно оптимальные условия для рождения античастиц создаются вблизи черных дыр. Степень сжатия силовых нитей пространства вокруг этих космических объектов достигает таких величин, что пары частица – античастица рождаются непрерывно и в огромном количестве. При этом одна из частиц захватывается черной дырой, а вторая улетает от неё, образуя, так называемое излучение Хокинга. В лаборатории создание таких условий сопряжено с большими трудностями. Необходимо использование высокоинтенсивных лазерных лучей и системы магнитов, отклоняющих частицы. Судя по статьям в научных журналах задачи получения различных пар частица – античастица решаются успешно.

Как известно, отдельные части, составляющие материальное тело, соединяются между собой определенными связями. К ним относятся: молекулярные, атомные, внутриатомные, ядерные связи. В рамках смоделированной системы основой этих связей является «свободная» энергия материи, преобразованная в энергию пространства. При этом под «свободной» энергией материи подразумевается та часть массы покоя тела, которая преобразуется в энергию. Её количество определяется степенью сжатия силовых нитей того уровня пространства, на котором происходит данный физический процесс. Так, например, на молекулярном уровне доля свободной материальной энергии от общей энергии составляет 0, 000001%, на внутриатомном уровне соответственно 0,001% ,на ядерном уровне составляет 0,1—0,9%. Наибольшая доля свободной материальной энергии сосредоточено в связях аннигилирующих частиц, но и при этом полного превращения массы материи в энергию не происходит. В этом случае масса вещества (материи) распадается до свободных гравитонов, а антивещества (антиматерии) до свободных простонов.

Выводы

1. Физический вакуум представляет собой отрицательно заряженную Мировую сеть, состоящую из силовых нитей пространства.

2. Мировая сеть динамичная система. В её силовых нитях периодически возникают и исчезают частицы. Исходным материалом для их образования являются гравитоны и простоны, присутствующие в них в свободном состоянии.

3.Источником возникновения частиц служит степень сжатия силовых нитей и электромагнитные излучения, интенсивность которых постоянно изменяется. Если параметры источников соответствуют условиям возникновения определенного вида пары частица – античастица, то образуются реальные частицы. Если оба параметра источников или один из них не соответствуют этим условиям, то возникают виртуальные частицы. Они аннигилируют и распадаются на свободные гравитоны и простоны.

4. Образование вещества происходит с помощью энергии материи, которая преобразуется в энергию пространства, консервируется в силовых нитях пространства и осуществляет связь между её компонентами. При разрушении вещества происходит обратный процесс. Связи между его отдельными компонентами разрываются, законсервированная в них энергия пространства преобразуется в свободную энергию материи, и выделяется.

1. Зельдович.Я.Б Теория вакуума, быть может, решает проблему космологии. УФН, т. 133, вып. 3, 1981 С. 95 -103.
2. Хокинг С. Чёрные дыры и молодые вселенные / Пер. с англ. М. В. Кононова. СПб.: «Амфора», 2001. — 189 с.
3. Шипов Г.И. Теория физического вакуума. Новая парадигма. — М.: НТ-Центр, 1993. С.64 – 71
4. Эйнштейн А. Собр. научных трудов. — Т. IV. — М.: Наука, 1967. — С. 467—468

Комментарии пользователей:

26.05.2018, 21:19 Хведелидзе Леонардо Леванович Отзыв: Статья написано интересно и затронут очень интересный вопрос. Думаю, что заслуживает внимание. PhD-инжинеоных наук Леонардо Хведелидзе.

27.05.2018, 11:59 Трутнев Анатолий Федорович Отзыв: Уважаемый Леонардо Леванович .Благодарю за положительную оценку моей статьи.

Оставить комментарий