Реферат: Единая теория структуры материи

Бочаров Марк Владимирович

Физика как наука изучает общие законы строения и движения физического мира. Сущность явлений физического мира состоит в движении бесчисленного множества качественно различных форм материи. Другими словами то или иное явление это мера движения материи. Под движением в общем случае мы понимаем изменение и развитие объективной реальности и в частности физического мира.

Говоря о движении следует понимать, что вся материя, прежде всего движется во времени, из прошлого в будущее с некоторой постоянной скоростью от которой зависят все физические постоянные - такие как масса электрона, скорость распространения взаимодействий, размеры атомов и др. Отсюда можно заключить, что время это постоянная фундаментальная величина, которая предопределяет все явления природы. Так скорость света, размеры и масса электрона в любой точке Вселенной одинаковы. В движущейся системе отчета эффект замедления хода часов “парадокс часов” можно объяснить увеличением массы механизма самих часов, а не замедлением времени, поэтому разные часы будут реагировать на ускорение по - разному.

Строение материи напрямую связано с формой и количеством движения самой материи. Дадим определение поведению двух взаимодействующих частиц с противоположными зарядами. Два противоположно заряженных тела m1 и m2 находятся в невесомости и притягиваются посредством гравитационных и электромагнитных сил. Взаимодействуя, тела создают вращающуюся замкнутую систему, неограниченно долго существующую во времени. По мере притяжения к общему центру вращения будет увеличиваться частота вращения, вследствие Закона сохранения количества движения и будет расти центробежная сила. В какой-то момент радиус вращения (R) будет ограничен центробежными силами. Форма движения этой системы в пространстве будет иметь вид двойной спирали ( рис.1).

рис.1

Фигура образованная вращением тел на графике

Форма спирали системы на графике имеет вид волны, т.е. движение системы происходит по синусоидальному закону и она является гармоническим осциллятором, следовательно, система имеет циклическую частоту (W), длину волны (L) и амплитуду (R) она является радиусом этой системы. Отсюда следует, что любую устроенную подобным образом систему можно описать волновыми свойствами, следовательно радиус и длина волны будут зависеть от энергии системы.

Описанная система это фотон, а взаимодействующие тела m1 и m2, образующие систему фотон, это нейтрино и антинейтрино.

Для постановки задачи нейтрино обладают массой, это следует из явления нейтринных осцилляций. Вследствие этого энергия фотона зависит от переменной величины гравитационной массы нейтрино. Для характеристики энергии фотона воспользуемся фигурой образованной движением системы фотон (рис.1), где нейтрино движется по спирали, следовательно, движение имеет вид волны. Это объясняет волновые свойства фотона, длину волны и частоту, а также снимает проблему корпускулярно волнового дуализма. При этом очевидна зависимость энергии фотона от длины волны и частоты, чем больше энергия фотона, тем меньше его длина волны и больше частота, и наоборот.

Заряды нейтрино и антинейтрино противоположны по знаку, так как они относятся друг к другу как античастицы и являются зарядообразующими элементами. В фотоне противоположные заряды компенсируют друг друга, поэтому общий заряд системы фотон равен нулю.

Пространственную структуру фотона поясняет рис.2

рис.2

Структура движения фотона.

Винтовая линия, изображенная на этом рисунке, есть вектор движения нейтрино образующего систему фотон. Шаг винта равен длине волны. Винтовая форма движения означает, что фотон обладает орбитальным моментом импульса. Давно известно о спиновой поляризации фотона и что фотон характеризуется не только длинной волны но и орбитальным угловым моментом, подтверждается это тем что свет закручивает мелкие предметы, например поляризованный свет, может закручивать углеродные нанотрубки с гигагерцовыми частотами. Эти открытия могут быть объяснены только в рамках данной теории.

Электрон, позитрон и аннигиляция.

Теперь рассмотрим аналогично устроенную фотону систему, состоящую из двух отрицательно заряженных тел нейтрино. Она также как и фотон будет иметь волновые свойства и неограниченно долго существовать во времени. Называется эта система электрон.

Система, состоящая из двух положительно заряженных антинейтрино, называется позитроном.

Электрон с позитроном противоположно заряженные частицы, к тому же обладающие одинаковой массой. Следовательно, они также могут образовать систему типа фотон. Вращаясь вокруг общего центра, постепенно уменьшая радиус вращения, на эти системы начнут действовать центробежные силы и при достижении некоторого критического радиуса центробежные силы разрушат внутреннюю структуру позитрона и электрона, т.е. составляющие их нейтрино перестанут вращаться, будучи прижатыми к радиусу вращения центробежными силами. Электрон и позитрон перестанут существовать как частицы, они образуют пару нейтрино и пару антинейтрино, которые рекомбинируют с образованием двух фотонов.

Поэтапно схема аннигиляции будет выглядеть таким образом

Зная устройство фотона и электрона становиться, понятен вышеописанный процесс аннигиляции. В этом смысле фотон частица, которая всегда находится в стадии аннигиляции. Это свойство выделяет его среди других частиц и определяет скорость его движения.

Причины стабильности частиц и распад нейтрона.

Обязательным условием аннигиляции являются одинаковая масса и разность зарядов аннигилирующих частиц. Так частицы с разной массой притягиваясь, не смогут образовать стабильной системы, а следовательно, никогда не достигнут того критического радиуса, когда центробежная сила разрушит внутреннюю структуру и начнется процесс распада и рекомбинации, аннигиляция. Система, с телами разной массы достигнув некоторого радиуса неизбежно распадается. Поэтому элементарные частицы подразделяются на стабильные и нестабильные только исходя из их внутреннего строения. Фотон, электрон, позитрон, протон и антипротон стабильные частицы так как образованы системами тел одинаковой массы. Нейтрон нестабильная частица, распадающаяся на протон, электрон и антинейтрино. Следовательно, нейтрон и другие нестабильные частицы это системы, образованные телами разной массы и нестабильные во времени. Естественно, возникает вопрос, почему нейтрон стабилен в ядре и неустойчив вне ядра атома. Для понимания сути этого явления сравним систему нейтрон с системой Земля- Луна. Масса Земли во много раз превышает массу Луны, но вращение Луны остается стабильным во времени. Устойчивость вращения планетарной системы Земля –Луна является следствием того что Земля вращается вокруг Солнца по некоторому радиусу , следовательно на Землю действуют центробежные силы пропорциональные ее массе. Поэтому Земля является условно вдавленной в радиус своего вращения вокруг Солнца центробежными силами. Луна, вращаясь вместе с Землей вокруг Солнца, следствии своей меньшей массы не испытывает центробежных сил. Следовательно, Земля не принимает вращательного движения вокруг общего центра масс с Луной, а Луна испытывает только силы притяжения к Земле, поэтому система Земля-Луна абсолютно стабильна в составе Солнца и неустойчива вне Солнечной системы. Подобный механизм действует и на нейтрон, стабилизируя его в составе атома, соответственно вне атома нейтрон неустойчив т.е. протон в составе свободного нейтрона начинает вращаться вслед за связанным с ним нейтрино, отчего гравитационное и электродинамическое взаимодействие между ними постепенно прекращается.

Абсолютное понятие энергии

Сегодня понятие энергии интерпретируется, как способность тела совершать работу. Формула Эйнштейна

впервые связала массу с энергией. Таким образом, любое тело обладает энергией, только благодаря факту своего существования. Это означает, что энергия в связанном виде, энергия покоя, называется материей. Следовательно, энергия это фундаментальное явление природы и по сути означает меру количества движения. Движение в связанном состоянии может находится в виде систем образованных вращением тел имеющих орбитальный момент импульса. Элементарные частицы являются теми вращающимися системами, которые имеют определенное количество энергии вращения, поэтому элементарные частицы служат переходной формой от энергии к материи. Процесс увеличения массы тела при ускорении можно интерпретировать как приращение движения к связанному движению вращения элементарных частиц.

Механизм обмена энергией может идти двумя путями , передача кинетической энергии или излучение. Излучение это процесс обмена фотоном. Исходя, из внутреннего строения фотона как частицы с орбитальным моментом импульса далее рассмотрим процесс его возникновения. Пусть при взаимодействии одинаково заряженных частиц двигающихся на встречу друг другу, к области пространства между частицами, произведется работа по отталкиванию одноименных зарядов. На момент подвода энергии при совершении работы по отталкиванию зарядов кинетическая энергия частиц преобразуется в излучение, т.е. пустая область пространства начала движение и у нее появился импульс и образовался фотон. Например, при взаимодействии двух протонов их кинетическая энергия переходит в энергию фотона.

Другой пример взаимодействия двух электронов

Обладая кинетической энергией электроны взаимодействуя образуют так называемые, тепловые фотоны с малой энергией. И, наоборот, поглощая фотон, электрон приобретает его импульс, ему сообщается кинетическая энергия, сам же фотон исчезает. Поглощение фотона это передача его момента количества движения телу, после чего нейтрино падает на антинейтрино и в этом состоянии уже не может быть движения. А если нет движения нет и энергии следовательно, нет и материи. Система фотон и составляющие её нейтрино исчезают передав свой импульс электрону. Здесь можно сделать вывод, что тепловое движение тел и газов связано с процессами поглощения и излучения фотонов, излучая фотон молекула получает реактивную тягу. Так наличие свободных электронов в металлах дает большую теплоемкость, так как несвязанный электрон образует дополнительно излучающую и поглощающую колебательную систему.

Объяснение бета распада.

Процессы и могут быть объяснены с помощью вышеизложенной теории. Так же схемы распада служат доказательством правильности логики вышеизложенных рассуждений.

Исходные данные об элементарном составе частиц:

фотон

нейтрон

дейтрон

электрон

позитрон

Схема распада нейтрона.

Нейрон это нестабильная вращающаяся система двух частиц разной массы состоящая из протона и нейтрино плюс энергия их связи. В процессе распада энергия связи преобразуется в фотон, который не покидая системы рекомбинирует с образованием электрона и антинейтрино по схеме. Процесс распада внутри ядра нейтрон пересыщенных ядер называется отрицательным бета распадом , соответственно заряд ядра увеличивается на единицу.

Схема положительного бета распада происходит в протон пересыщенных ядрах. Когда энергия отталкивания протонов ядра становится больше сил притяжения, ядро не разрушается, а в место этого энергия отталкивания идет на образование нейтральной частицы и удаление заряда из ядра в виде позитрона. Заряд ядра уменьшается на единицу. В литературе описывается распад по схеме

в природе подобного рода распад не существует. Действительная схема распада следующая

распад происходит за счет внутренней энергии ядра при протон - протонном взаимодействии по схеме

Действуя на ядро положительным зарядом, можно увеличить силы отталкивания между протонами образующими ядро. Так попадание в ядро положительно заряженного антинейтрино вызывает процесс преобразования энергии отталкивания в энергию связи с образованием нейтрона и появлением позитрона, по схеме

появление фотона является следствием торможения нейтрино в поле ядра, отчего кинетическая энергия нейтрино идет на образование фотона так называемое тормозное излучение

Эта статья только первый шаг к пониманию логики строения материи. Исходя из этой логики, теперь можно говорить о классификации элементарных частиц на основании их внутренней структуры.

Список литературы

НЕИНЕРЦИАЛЬНАЯ ПОЛЕВАЯ МАССА

© Сергей Тевилин

Контакт с автором: zao-cpta@mtu-net.ru

Понятие массы является одним из сложных и загадочных понятий в физике. До сих пор в физике не существует четких определений понятия массы. Приведем эти известные определения массы.

“ Масса (лат. massa, букв.- глыба, ком, кусок) физическая величина, одна из характеристик материи, определяющая ее инерциальные и гравитационные свойства “ (БЭС Физика стр. 392). Понятие массы было введено И. Ньютоном в определении импульса количества движения тела. Импульс Р пропорционален скорости свободного движения тела Р = mv, где m - постоянная для данного тела величина. Эквивалентное определение массы получается из уравнения движения механики Ньютона: f = ma. В теории гравитации Ньютона масса выступает как источник поля тяготения, определяемого законом тяготения Ньютона

f = G m1m2 /r2 “.

Противоречивое определение массы как характеристики инерциальных и гравитационных свойств материи не может определять массу как постоянную величину для данного тела. Приведенное определение массы выше больше подходит для неинерциальных систем отсчета. Кроме того, в классической механике не раскрывается механизм свободного движения массы по инерции. Аналогично не раскрывается механизм формирования гравитационной массы. Эти недостатки дали автору возможность на рассмотрение массы как неинерциальной полевой в неинерциальных системах отсчета.

Исходя из неинерциальных полевых принципов в [ 1 ], следует, что вращение элементов материи придает им устойчивость и прочность. Вращающиеся элементы, благодаря своим силовым полям, группируются в массу вещества и энергию полей. Поэтому одним из ключевых понятий в физике является понятие массы. Взаимодействие масс формирует многообразие физических явлений. Через неинерциальные свойства массы раскрываются понятия сил инерции, энергии, зарядов, структуры полей, всех фундаментальных взаимодействий, атомов и элементарных частиц.

Как было показано ранее в законах Импульсной механики [ 2 ], в основе всех явлений лежат процессы взаимодействия масс и полей. Основным отличием неинерциальной полевой массы в законах Импульсной механики от классического понимания массы в законах механики Ньютона заключается в ее зависимости от действующей на нее силы m = k F, при m нс  Сonst. Кроме того, в первом законе Инерции - торможения [ 2 ] экспериментально показан характер изменения импульса движения тела в неинерциальных системах отсчета НСО как dР а/dt = Fин – Fторм. Под импульсом движения пробного тела понимается произведение массы на ускорение Ра = ma. Действие силы инерции может быть измерено пружиной, сжатие которой описывается законом Гука при торможении тела. Действие силы инерции всем знакомо при езде в транспорте, когда при сильном торможении водителя вас кидает в сторону продолжения движения, при этом, можно получить ушиб или синяк. Камень, брошенный случайно в вас, может сделать вам много неприятностей в виде тех же ушибов или синяков. Только в неинерциальной механике можно пользоваться понятием силы инерции. В классической механике силе инерции есть эквивалент в виде кинетической энергии свободно летящего тела.

Попробуем сформулировать понятие неинерциальной массы вещества, используя первый принцип формирования структуры материи (см. принципы ОНФ).

Неинерциальная масса – это часть материи, состоящая из совокупностей структур типа (НС+СП) и являющаяся степенью проявления взаимодействия этих структур с внешним силовым полем других подобных масс.

Из такого определения вытекает, что масса “проявляется” или “высвечивается” под действием внешних сил или потоков полей. То есть масса имеет силовой и полевой характер проявления. Взаимодействие с внешним полем формирует инертную массу и массу инерции. Эти понятия разные. Внешние потоки полей тяготения формируют так же массу тяготения. Если сумма внешних и внутренних действующих сил на массу уравновешены или равны нулю, то масса покоя этого тела равна нулю m0 = 0.

В понятие неинерциальной массы входит понятия инертной массы и массы инерции. Эти понятия в современной механике не разделяются для массы.

Теперь дадим неинерциальные определения инертной массы и массы инерции.

Инертность массы проявляется в противодействии при движении массы тела из состояния покоя в состояние ускоренного движения. Инертность массы проявляется как связь при кулоновском взаимодействии полевого каркаса тел с силовыми потоками полей, например, тяготения.

Инерция массы НС проявляется как реактивная сила, возникающая в массе тела при торможении внешними силовыми полями, способствующая продолжению свободного движения. Таким образом, сила инерции - это реально действующая внутренняя реактивная сила свободно движущихся тел. Действие силы инерции остается после прекращения действия внешней ускоряющей силы до момента выравнивания сил инерции и сил торможения F ин= -F торм..

Физические явления инертности и инерции массы тел со всей очевидностью практически показывают наличие, окружающего массу тел, полевых потоков, например, тяготения. Например, благодаря потоку тяготения формируется масса тяготения равная m т = Pт /g.

Природа сил инерции раскрыта в сборнике [ 2 ] имеет реактивную основу и наводит на мысль, что сила инерции связана с зарядом массы. В том же сборнике [ 2 ] показано, что любая сила, любая энергия - есть результат действия движущейся с ускорением массы.

Понятие силовая масса впервые введено в неинерциальных системах отсчета. Направление действия и название массы, при этом, характеризуется названием и величиной действующей силы.

Самым простым способом измерения сил инерции является измерение угла отклонения шарика, подвешенного на нити в машине, движущейся с ускорением и торможением.

Направление вектора массы определяется направлением действующей силы. Если на массу действует сила тяжести, то массу можно называть гравитационной, если сила инерции, то массой инерции или просто силовой массой, когда действует совокупность сил

mf = 1/a  F, (1)

где  F - сумма сил действующих на массу, mf - силовая масса , 1/а - коэффициент пропорциональности или величина торможения.

Равнодействующая всех сил на массу “проявляет” и формирует силовую массу, пропорциональную и направленную в сторону действия этих сил.

Таким образом, можно констатировать факт, что масса формируется за счет действия сил и, что вектор этой массы направлен в сторону равнодействующей этих сил. Верно и обратное утверждение, масса формирует силы, пропорциональные этой массе и расстоянию до этой массы. Совокупность этих сил направлены к центру массы

 F = k m / r , (2)

где r- расстояние до массы, k-коэфициент пропорциональности (гравитационная постоянная).

Любая масса формирует силы направленные к этой массе пропорциональные расстоянию до этой массы.

Из (1) и (2) можно сформулировать общий закон для силовой массы:

Масса тела формирует силу массы, которая формирует массу тела.

m f = k-1 Fm r + 1/a Fm (3)

Неинерциальная силовая масса тела равна сумме масс в состоянии покоя как массы тяготения m= k-1 F r и массы ускоренно-тормозного движения m = 1/a F .

В первом случае масса считается положительной, так как сила тяготения и вектор массы направлены к центру массы тяготения, во втором случае масса считается отрицательной, так как вектор массы и сила направлены вне этой массы. Таким образом, можно представить силовую массу как сумму положительной и отрицательной массы

mf = m + + m - . (4)

Это выражение для силовой массы, дает далеко идущие выводы для понимания сущности положительных и отрицательных зарядов в электродинамике. Положительная масса далее рассматривается как прототип положительного заряда m+  qm+ , а отрицательная масса рассматривается как прототип отрицательного электрического заряда m-  e- .

Вид выражения (1) напоминает вид второго закона Ньютона, в котором ускорение представлено как коэффициент торможения. Вид выражения (2) напоминает всемирный закон тяготения Ньютона для одной массы и легко переходит во всемирный закон тяготения простым перемножением сил действующих друг на друга двух масс F1= k m1 / r и F2 = k m2 / r

F1 F2 = k m1 m2 / r2 или F 1,2 = k m1 m2 / r2 (5)

Как замечание следует принять, что при взаимодействии масс не должны участвовать операторы сил (понятие сил фиктивно и отражает только лишь результат взаимодействия масс).

Сила – это результат контактного и полевого дистанционного взаимодействия масс.

Как вариант, законы взаимодействия масс можно показать без участия сил:

1. При контактном отталкивании масс

m1 / m2 = k , (6)

где m1 и m2 -массы первого и второго тел, к - коэффициент ускорения и торможения движущихся масс к = а2 / а1, где а1 и а2 изменения ускорения тел до удара и после удара двух тел. (из 6 вытекает вид закона сохранения изменения количества движения масс ma = Const ).

2. При дистанционном взаимодействии масс

m1 m2 / r2 = k , (7)

где m1 и m2 -массы при дистанционно- полевом взаимодействии , r2 -расстояние до этих масс, к - коэффициент полевого взаимодействия (в поле тяготения равен гравитационному коэффициенту G = 6.67 10-11 ). Выражение (7) отражает при подстановке сил тяготения вид всемирного закона тяготения Ньютона. Выражения (6) и (7) представляют взаимодействия масс. Любое введение сил в законы надо рассматривать с точки зрения взаимодействия масс. Аналогично можно сказать об энергии массы.

Энергия – это результат контактного и дистанционного взаимодействия масс, состоящих из совокупности структур типа (НС+СП).Определение структуры (НС+СП) дано в [2].

Кинетическая энергия – это энергия реактивно движущейся массы. Потенциальная энергия – это энергия, создаваемая полевым потоком тяготения через массу.

При подстановке в уравнения сил в виде F = ma и F = m / r, получим известные законы механики. Выражение F = ma , является видом второго закона Ньютона, хотя в нашем случае это выражение рассматривается как условно принятое обозначение сил через реальную массу.

Более того произведение массы на ускорение в законах Импульсной механики [ 1 ] отображают импульс движения тел при ускорении и торможении движения.

Понятие неинерциальной силовой массы вводится для более удобного перехода к понятию зарядов.

Список литературы

1. Тевилин С.М. Пространство и время вращения. Основы неинерциальной физики. М.; “Спутник+” 2003 г. 67с.

2. Тевилин С.М. Импульсная механика. М.; “Спутник+” , “ Аспирант и соискатель” №3, 2003г.

3. Макс Джеммер Понятие массы в классической и современной физике. Пер. с англ. М.; Прогресс. 1967 г.

4. Н.В. Гулиа. Инерция. М.; Наука. 1982г.