ФИЗИЧЕСКОЕ ПРОСТРАНСТВО И ЕГО СВОЙСТВА

ТЕОРИЯ ФИЗИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА

 

Гаджиев М.Г. канд. физ.-мат. наук, Москва

 

Как устроен этот мир? Физическая наука полагает, что ответ на этот вопрос в целом уже известен, но есть частности, которые требуют более совершенных, чем в настоящее время, приборов и аппаратов, способных заглянуть в глубь материи и в даль Вселенной. Но при перечислении этих частностей создается впечатление, что мы находимся в самом начале процесса познания мира. К дискутируемым или не до конца исследованным проблемам сейчас можно отнести: устройство ядра, электрона, электрического заряда, природу гравитационных и электромагнитных сил, происхождение и количество материи, возраст и размеры Вселенной, источники энергии звезд и т.д. При этом нельзя утверждать, что природа тщательно скрывает от нас тайны, но сегодня физическая наука отдает предпочтение оригинальности гипотез и теорий, что уводит исследователей в сторону от познания оптимальных (или простейших) законов природы. Подтверждением этого является современное научное представление о пространстве. Геометрическими свойствами пространства объясняют гравитацию, ограниченность скорости света, изменение направления распространения света и т.д. Вместе с тем, самая простая модель геометрического пространства - это неограниченная трехмерная область с евклидовой геометрией. Для того, чтобы превратить геометрическое пространство во Вселенную, т.е. физическое пространство, необходимо ввести в нее материю, используя при этом все экспериментально подтвержденные знания о ней, которые накоплены к настоящему времени, а также исторический опыт создания различных теорий эфира, поля, вакуума.

В 1921 году в статье “Геометрия и опыт” А.Эйнштейн писал: “Гравитационное поле обладает такими свойствами, как если бы кроме весомых масс оно создавалось равномерно распределенной в пространстве плотностью массы имеющей отрицательный знак. Так как эта фиктивная масса очень мала, то ее можно заметить только в случае очень больших гравирующих систем”. Фиктивная масса компенсировала гравитационное сжатие Вселенной, т.е. обосновывала ее стационарность. В связи с тем, что к идее фиктивной массы Эйнштейна привел поиск физического смысла космологической постоянной в уравнениях теории относительности, то он и не связывал с ней все остальные проблемы физики. Но если бы в поисках единой теории поля он вернулся к этой идее, то многие общие и частные проблемы физики, не решенные до сих пор, могли получить единообразное и естественное объяснение.

Во-первых - существование материи с положительной плотностью и фиктивной массы с отрицательной плотностью означает, что Вселенную можно рассматривать как двухкомпонентную среду. Причем, наиболее естественным количественным соотношением между компонентами с противоположными свойствами является равенство абсолютных значений плотностей. Тогда средняя плотность Вселенной будет равна нулю и не возникает проблемы о происхождении и количестве материи. В современной физике эта проблема вообще не рассматривается.

Во вторых - если распространение света связать с распространением возмущений в фиктивной массе, то, очевидно, что ограниченность скорости света является не свойством геометрии пространства, а характеристикой фиктивной массы. А так как в любой физической среде распространение возмущений, которое описывается волновыми уравнениями, не зависит от течения, которое удовлетворяет уравнениям движения (Эйлера), то очевиден отрицательный результат опытов Майкельсона-Морли по обнаружению “эфирного ветра”. Течение “эфира” не может изменить скорость распространения волн в среде, т.е. скорость света, электромагнитных волн и т.д.

В третьих - поток любой среды (например: воздуха, воды) оказывает на материальные тела давление пропорциональное плотности. В том случае, когда плотность среды отрицательная, это давление превращается в силу притяжения. Следовательно, если материальное тело может излучать среду с отрицательной плотностью, то оно неизюежно будет притягивать окружающие тела.

Таким образом, идея о фиктивной массе позволяет более естественно объяснять некоторые известные физические явления и эксперименты. Для того, чтобы охватить все явления, очевидно, необходимо построить модель Вселенной с фиктивной массой, которая опирается на минимальный набор гипотез. Такая модель далее называется теорией физического пространства (ТФП). Понятно, что в этой теории речь идет уже не о фиктивной массе, а о реальной среде, которая не просто заполняет, а составляет окружающее нас пространство. Существует несколько гипотез теории относительности, которые до сих пор проверяются и не имеют никакого отношения к происхождению и свойствам материи и пространства. Гениальность Эйнштейна состоит и в том, что он один задумывался над этими вопросами и предполагал ответить на них в другой, более глобальной теории – единой теории поля. Но если считать природу независимой от внешних разумных воздействий, то поле никак не может быть единым, если только оно само не яавляется внешним воздействием.

Современное представление о Вселенной предполагает существование в пространстве материи и множества различных полей, природа которых в большинстве случаев неизвестна ( например: гравитационное или магнитное поле, вакуум и т.д.). В принципе, можно постулировать любое количество различных сред, заполняющих пространство, но эта переопределенность свидетельствует только о недостатках модели.

Теория физического пространства основывается на двух гипотезах, которые органически вытекают из изложенных выше возможностей использования идеи фиктивной массы для создания модели Вселенной.

 

Гипотеза симметрии: В пространстве существуют только две среды, одна из которых имеет положительную плотность () и называется материей, а другая имеет отрицательную плотность () и называется физическим пространством. Эти среды состоят из неделимых частиц, которые образуются и исчезают (аннигилируют) парами.

 

Главный смысл гипотезы симметрии состоит в предположении о том, что для описания всех явлений реального мира достаточно именно двух сред (или полей). В соответствии с гипотезой симметрии имеет место количественная эквивалентность между средами, которая обеспечивается парностью образования (исчезновения) и неделимостью частиц. А это означает, что не возникает вопроса о происхождении материи и физического пространства, так как две частицы с противоположными характеристиками, согласно соотношению , могут возникать из ничего, т.е. из пустоты. Эта возможность требует причинного обоснования, которой, кстати, нет в теории Большого взрыва. Избежать необходимости внешнего воздействия можно, предположив, что пустота, которая образуется в результате аннигиляции, является неустойчивой, т.е. на поверхности пустоты происходит процесс «горения» с образованием материи и физического пространства.

Образование и аннигиляция пар частиц не объясняет длительного существования материи во Вселенной. По гипотезе симметрии обе среды равноправны, из каждой из них можно построить свой мир, подобно миру и антимиру, но длительное существование этих миров невозможно, т.к. образование пар частиц может происходить с такой же интенсивностью, что и их аннигиляция. Эта неопределенность, а также реальность окружающего мира, обосновывают необходимость еще одной гипотезы.

 

Гипотеза асимметрии: Неделимые частицы физического пространства образуют непрерывную среду, а неделимые частицы материи объединяются в элементарные частицы, из которых состоит вся известная материя.

В физическом пространстве сохраняется от аннигиляции не любое количество объединившихся частиц материи, а существует дискретный ряд чисел, который определяется волновыми свойствами физического пространства и соответствует известному ряду элементарных частиц. Материя, которая состоит из элементарных частиц, существует только на волнах физического пространства. Для аннигиляции необходимо лишить материю ее несущей волны. Это и происходит при столкновении частицы и античастицы, несущие волны которых равны по величине и противоположны по фазам, т.е. исчезают при наложении.

Реальным способом, который обеспечивает сохранение и распространение элементарных частиц, является возбуждение волн в окружающем физическом пространстве в процессе их образования. Следовательно, этот процесс имеет волновую природу и является поверхностным по отношению к пустоте, т.е. образование материи и физического пространства происходит на поверхности пустоты. Учитывая, что размеры пустоты конечные, то и сингулярности в данной модели не имеют места.

Известно, что каждая элементарная частица материи имеет свою античастицу, а при их аннигиляции (в соответствии с законом сохранения массы) образуется эквивалентное количество элементарных частиц. Но действие закона сохранения массы в физике неопределено, т. к. процессы аннигиляции и образования элементарных частиц разнесены во времени, а механизм передачи количественной информации неизвестен. В рассматриваемой модели частицы и античастицы при столкновении распадаются, аннигилируют с окружающим физическим пространством, и образуется определенный объем пустоты, который затем переходит в эквивалентное количество материи и физического пространства. В этом состоит принцип действия закона сохранения массы.

Что такое пустота? Сам термин “пустота” в настоящее время свободен, т.к. в свое время был заменен “вакуумом”. Но вакуум впоследствии стал, обитаем, в нем появились виртуальные частицы, тонкая материя и т.д. В настоящей модели, где материя существует только на волнах физического пространства, под пустотой понимается ограниченная область в пространстве, где нет ни материи, ни физического пространства. Пустота неустойчива в том смысле, что на ее поверхности, граничащей с окружающим физическим пространством, всегда происходит волновой процесс образования материи и физического пространства. Т.е. пустота постоянно “выгорает” подобно любому другому топливу и является источником энергии во Вселенной. Образование пустоты связано с аннигиляцией материи и физического пространства, т.е. с поглощением энергии. Причем, чем больше аннигилирующие массы, тем больше образующийся объем пустоты. Типичным примером пустоты является шаровая молния, которая образуется при аннигиляции разнозаряженных частиц и постепенно “выгорает” по поверхности. Более интенсивно этот процесс происходит в обычной молнии. По такому же принципу устроены и звезды, разница только в объемах, интенсивности процесса “горения”, размерах и структуре слоя материи на поверхности пустоты. Очевидной особенностью пустоты является то, что она не обладает массой. Поэтому ее перемещение в пространстве определяется массой поверхностного слоя материи и течением окружающего физического пространства.

Из гипотез модели следует, что материя во всех ее проявлениях существует в физическом пространстве. Свободные и вынужденные колебания, излучение и течение физического пространства объясняют такие явления, как свет, атом, магнетизм, инерция, гравитация, ”скрытая” масса, и др., о которых в настоящее время доподлинно известно только то, что они существуют. По этому поводу Эйнштейн писал, что “требование сведения явлений к физическим причинам выдвигаются пока еще не достаточно требовательно и будущим поколениям эта нетребовательность покажется непонятной”.

Применение теории физического пространства к трактовке различных явлений реального мира является увлекательным занятием, как и всё новое. Но в ограниченном объеме публикации это можно продемонстрировать только на примерах, в которых проявляются различные свойства физического пространства.

 

Микромир

Из волнового характера процесса “горения” пустоты, когда на поверхности одновременно образуются элементарные частицы и возбуждаются волны колебания… Распространение элементарных частиц в пространстве со скоростью света… Волны в физическом пространстве могут возбуждаться и другими способами. Например, вращением материальных тел, но это…

Мир

 

Из всех явлений реального мира наиболее таинственной до сих пор остается гравитация. Вопрос о том, почему подброшенный камень падает на землю, занимает человечество на всем протяжении своего существования и не имеет однозначного ответа до сих пор. Гравитация также является пробным камнем для различных альтернативных моделей Вселенной, в которых никогда не было недостатка. И, несмотря на то, что многие физические явления в этих моделях становятся более простыми и понятными, авторы сознательно обходят толкование гравитации. Это в полной мере относится и к физической науке.

Объяснение гравитации воздействием потока физического пространства не является тривиальным, но может быть последовательно осуществлено, исходя из свойств микромира.

Во-первых, почему все материальные тела излучают физическое пространство? Излучение материи материальными телами известно, т.к. почти вся информация о материальных телах основана на регистрации излучения материи.Но если в модели образование материи и физического пространства происходит в равных количествах, то, очевидно, что тела излучают и физическое пространство. Кстати, образующееся избыточное физическое пространство проясняет и сам факт расширения Вселенной.

Во-вторых, если связывать величину гравитации со скоростью потока физического пространства, то необходимо объяснить, почему она не зависит от скорости самого тела? Или, почему тела могут двигаться с постоянной скоростью относительно физического пространства, т.е. по инерции? Действительно, при взаимодействии тела, движущегося с постоянной скоростью, с любым внешним потоком, в том числе и с отрицательной плотностью, оно должно изменять скорость. Но поток физического пространства не является чисто внешним по отношению к телу, т.к. физическое пространство излучается и самим телом. Величина и направление этого излучения изменяют характер движения. Для того чтобы привести в движение покоящееся тело, необходимо затратить энергию. В данном случае энергия расходуется на изменение направления потока физического пространства внутри тела. Т.е. собственное выделение физического пространства является для тела движущей реактивной силой, которая нейтрализует воздействие внешнего потока при движении по инерции. Само же изменение направления потока физического пространства в теле может происходить в результате изменения внутренней структуры атомов, ее симметрии, например, эллиптичности орбит электронов. Таким образом, инерционное движение тела происходит с фиксированной внутренней структурой ее атомов, а при воздействии внешних сил изменяются структура и скорость относительно окружающей антиматерии. Следовательно, изменение скорости внешнего потока также равнозначно приложению внешней силы. Это следствие решает проблему эквивалентности гравитационной и инертной масс тела. Известно, что скорость физического пространства от центрального источника уменьшается пропорционально квадрату расстояния, т.е. так же, как и сила притяжения. И то, что называется гравитационным полем, оказывается полем скоростей течения физического пространства от множества источников, которыми являются звезды, планеты и др. материальные тела.

 

 

Макромир

Влияние физического пространства на движение материи имеет три существенно отличающихся уровня, которые имеют и различное математическое описание.… Направление гравитационной силы в каждой точке пространства совпадает с… Из уравнения состояния физического пространства следует, что оно постоянно находится в условиях однородного сжатия…

Заключение

 

Очевидно, что введение физического пространства в корне изменяет представление о Вселенной. Между тем, в специальной и научно-популярной литературе современные основы физики не подвергаются сомнению. Утверждение о том, что материя бесконечна “и вширь и вглубь” является весомым аргументом в пользу бесконечности процесса познания. Но если предположить, что теория физического пространства верна, то, очевидно, что в больших масштабах Вселенная квазипериодична, т.е. ничего нового увидеть уже не удастся, а при выделении малых объемов материя просто исчезает. Методологическая проблема современной физики, как это следует из модели физического пространства, состоит в том, что Вселенная в больших масштабах не является предметом динамики материальных тел (или точек) в пустом пространстве, а должна исследоваться методами механики течения идеальной сплошной среды, каковой является физическое пространство. Из теории следует строгая детерминированность всех процессов происходящих во Вселенной. Может быть за редким исключением (человек) у природы не бывает случайных или нелепых творений и Вселенная таковой не является.

Утверждение теории физического пространства возможно только тогда, когда она станет предметом обсуждения в научных кругах, а ее преимущества будут подкреплены существенными результатами в освоении белых пятен, которых немало в окружающем мире. Следует отметить, что теория физического пространства не противоречит никаким известным данным экспериментальной физики, последовательно и без сингулярностей описывает разные уровни организации материи. От всех других моделей Вселенной, в том числе и от модели Большого взрыва, теория физического пространства отличается простотой, которая свойственна природе и является одним из критериев истинности. Неизбежность такого упрощения предполагает выдающийся английский физик Стивен Хокинг, когда пишет: “Если мы действительно откроем полную теорию, то со временем ее основные принципы будут доступны пониманию каждого, а не только нескольким специалистам”.