УДК 539.1.01

Г.А. Кренев

П Я Т О Е      И З М Е Р Е Н И Е ?

Анализируется возможность существования пятого частотного измерения вещества. В качестве объектов высокочастотного вещества рассмотрены мюон и таон, а низкочастотного - плазмойд, ШМ, НЛО и полтергейст.

1. Особенности образования электрон-позитронной пары и иллюстрация некоторых основ квантовой механики с помощью механических солитонов.

Из ядерной физики известно: гамма-квант электромагнитной волны с пороговой длиной λ=1,2137·10^-12 м (соответствующая частота f=24,717·10¹⁹ Гц) около атомного ядра, в его электрическом поле, в пределах области с линейными размерами порядка комптоновской длины волны электрона может преобразовываться и действительно преобразуется в электрон и позитрон. Импульс отдачи воспринимается ядром. Кроме того, гамма-кванты могут рождать электрон-позитронные пары в кулоновском поле электрона или при столкновении двух гамма-квантов с пороговой длины волны каждого λ=2,4277·10^-12 м (соответствующая частота f=12,367·10¹⁹ Гц). Однако с наибольшей вероятностью происходит рождение пар гамма-квантами в поле ядра.

Математически смоделировать и экспериментально проверить процесс образования частиц и античастиц из гамма-квантов можно с помощью теории солитонов. Солитон, иначе уединенная волна, был впервые описан шотландским ученым и инженером Скоттом Расселлом в 1834 году при наблюдении движения баржи по водному каналу. Уединенную волну можно наблюдать при ударе длинным кнутом или на свободно лежащей на полу дорожке, если резко встряхнуть ее край. Первое математическое описание было сделано голландскими исследователями Кортевегом и де Фризом в 1895 году для случая распространения волн в одном направлении по поверхности мелкого канала. В 1965 г. американские ученные М. Крускал и Н. Забуски, изучая явления столкновений уединенных волн с помощью электронной вычислительной машины, ясно увидели, что уединенные волны подобны частицам, например, при столкновении двух солитонов, они отскакивают друг от друга как два теннисных шара. Последнее было подтверждено в эксперименте с помощью киносъемки. Ещё более интересная картина складывается при столкновении солитона и антисолитона (А.Т. Филиппов "Многоликий солитон", М, Наука, 1986, Б-чка "Квант", Вып.48, с.147-148). Например, при столкновении дислокации и антидислокации образуется удивительное пульсирующее образование - бризер (от англ. breath - дышать, одно из значений слова breather - живое существо) или как его ещё называют бионом ("живая частица"). Причем бризер тоже ведет себя как частица. Таким образом теория солитонов наглядно и просто объясняет дуализм электромагнитного излучения: волны и частицы. Гамма-кванты -это просто одиночные волны.

2. Механическое моделирование спин гамма-квантов, образование элементарных частиц из механических солитонов на границе раздела двух жидкостей и свойств пространственно-временного континуума: массы, инерции, энергии.

Приближенное механическое моделирование можно осуществить на примере капиллярных (на основе сил  поверхностного натяжения) или, что лучше, внутренних волн (волн на границе раздела двух сред, например, масла и воды).

Роль частиц выполняют капли: капля воды на воде – для случая капиллярных волн (Капля - колыбель Афродиты?, "Техника-молодежи", жн., N 12, 1990 г.), а для случая внутренних волн - капля воды на воде в масле - "частица" и капля масла на масле в воде - "античастица". Соответственно: движущийся "горб" воды в масле - солитон, а "впадина" масла в воде - антисолитон. Уединенные волны для рассматриваемых случаев - поперечные, а частицы жидкости в них совершают, как это давно установлено, движение по кругу, т.е. эти волны обладают спином. Как видно из картинки, направления спинов у движущихся навстречу друг другу разноименных солитонов совпадают. Соответственно, направления спинов S1 и S2 направлены в разные стороны у движущихся в одну сторону у разноименных солитонов. Это замечание окажется важным для дальнейших рассмотрений взаимодействий.

Математическое решение и экспериментальная проверка показали, что для случая внутренних волн, столкновение двух одиночных волн: "горба" и "ямы" приводит к появлению двух капель: "частицы" и "античастицы", которые могут опять "аннигилировать" в "горб" и "яму". Спины "горба" и "впадины" переходят соответственно в спины капель "частиц" и "античастиц". Причем, что принимать за солитон, а что за антисолитон - это не имеет значения, пока мы не сделали привязку к реальным частицам.

При столкновении солитона и антисолитона можно выделить несколько стадий.

Первая стадия:< когда солитон и антисолитон движутся навстречу друг другу, причем их спины совпадают.

Вторая стадия: это когда солитон и антисолитон, сближаются настолько, что, мгновенно нависая друг над другом, как бы начинают вращение вокруг общего центра, формируя нечто материальное. При этом вершина антисолитона подрезает основание солитона и наоборот.(Как две змеи поглощающие хвосты друг друга).

Третья стадия, из двух солитонов сформировались два шарика- замкнутые частица и античастица.

Четвертая стадия. Под действием гравитации капли прогибают поверхность раздела жидкостей, образуя присоединенные "горбы" или "ямы", т.е. частицы состоят из двух частей: собственно "частица" - капля - искривленная замкнутая поверхность жидкости и присоединенный "горб" или "яма" - открытая искривленная поверхность жидкости, неподвижный солитон. Причем, в соответствии с законом Архимеда, на долю каждой из частей приходиться ровно половина массы (энергии) всей частицы. Отсюда ясно почему спин электрона S = 1/2.

Интересный результат дает случай заряженной одним зарядом, например трением, диэлектрической жидкости, например, масла в ванне горизонтального стола вибростенда. Движущиеся по поверхности масляные шарики и солитоны тогда обладают не только спином, но и магнитными моментами.

(Прим. редакт. А вот, если бы эти разноименные солитоны, одноименно электрически заряженные, двигались бы в одном направлении, то их спины также, как и магнитные моменты, оказались бы ориентированными в противоположные стороны. При взаимном совпадении таких солитонов их спины и магнитные моменты при сложении, по-видимому, давали бы численный ноль. А вот энергия (масса) получила бы численное удвоение, т.е. возникла бы частица, которая никакими полями себя не обнаруживает (также и для электрического заряда, но об этом ниже, ведь автор считает, что электрические заряды существуют только одной полярности). У такой частицы есть название - "фитон". Так ее нарекли известные ученые-физики А.Е. Акимов и В.Я. Тарасенко в их статье "Модели поляризованных состояний физического вакуума и торсионные поля" в журнале "Известия ВУЗ"-сер.Физика, №3,1992).

Введем понятие "массы" и энергии для этих субстанций.

"Пустое" пространство (не содержащее ни массы, ни энергии) с точки зрения механической аналогии подобно строго горизонтальной поверхности раздела двух не смешивающих жидкостей. При появлении на границе раздела внутренних волн (открытых частиц) или шариков одной жидкости в среде другой (сочетание замкнутых частиц с присоединенными открытыми частицами) появляется энергия, вызванная искривленностью поверхности раздела. Чем больше угол наклона, больше кривизна, тем больше энергия данной особенности.

Соответственно масса, как и энергия, определяется как мера искривленности пространства, что можно наглядно показать на следующем примере. При разгоне капли, т.е. ускоренном движении (без учета сил трения и гидравлического сопротивления), на неё действует сила сопротивления обусловленная силами поверхностного натяжения, причем энергия накапливается в присоединенной открытой частице. При торможении движущейся капли от присоединенной частицы отделяется уединенная волна, которая уносит излишек энергии. В приведенном примере легко можно увидеть "инерцию", возрастание "массы" частицы при увеличении скорости и испускании "гамма-кванта" при торможении "частицы".

А вот еще одна механическая аналогия. Известно российское изобретение маховика с толстым резиновым ободом. В нем энергия накапливается не только во вращательном движении, но и за счет бегущей волны в резиновом ободе. Вначале на ободе образуется две полуволны - эллипс, затем их количество увеличивается. Изобретатель добился максимально 23 полуволны. Чем не волны де-Бройля?

3. Эффект Доплера - основа теории относительности.

Рассмотрим другой пример. В соответствии с эффектом Доплера при одномерном решении (измерение производиться в одной точке пространства в зависимости от времени) длина просто волны, размеры уединенной волны или замкнутой частицы, зависят от скорости относительного движения - меняется частота и следовательно длина волны или, что тоже самое, размеры уединенной волны или замкнутой частицы. Таким образом, в известной мере теорию относительности можно свести к эффекту Доплера. Хотя, при двухмерном решении, измерении в нескольких точках пространства по ходу движения волны (лучше равноудаленных), эффект Доплера не работает. Для электромагнитных волн дело усложняется тем, что срабатывает принцип неопределенности из-за соизмеримости скоростей распространения волн и информации.

Тему механических аналогий можно было бы продолжить, но вернемся к электромагнитным волнам. Для них, с учетом того, что поле вокруг электрона или позитрона, в отличии от сил поверхностного натяжения присоединенной открытой частицы, симметрично, можно по аналогии ввести понятие "объемного" натяжения пространства (пространственно-временного континуума). Таким образом все частицы: открытые и замкнутые состоят из искривленного пространства - по принципу "пусто", "густо".

4. Определение размеров и некоторых свойств электрона.

Приведем несколько практических выводов из вышеизложенного.

Как известно масса электрона 0,511 МэВ. В соответствии с законом сохранении энергии, чтобы получить электрон-позитронную пару при столкновению двух гамма-квантов, энергия каждого из них должна быть не меньше E=0,511 МэВ. По формуле Планка

f=Е/h<=12,36·10¹⁹ Гц, что соответствует длине волны

λ=2,427·10^-10 см, а солитона, поскольку он представляет собой (в первом приближении) полуволну,

λc ≈ 1,2136·10^-10 см. Эта длина принята за базовую. Интересно, энергия протона E=938,28 МэВ, соответствующая длина солитона

λ≈0,661·10^-13 см (для сравнения, комптоновская длина волны протона Λ=0,21·10^-13 см, ), что согласуется с порядком экспериментально установленным массовым радиусом протона rp≈0,755·10^-13 см.

Таким образом, зная массу или энергию электрона можно легко рассчитать по формуле Планка Е= h·f пороговую частоту и соответственно размеры уединенных волн (гамма-квантов синтеза электрон-позитронной пары), а затем и диаметр электрона de≈10^-10 см.

Надо сказать, что в физике есть понятие "классического радиуса электрона" r_o=e²/mc²=2,8·10^-13 см. Константа, которая входит в формулу Клейна-Нишины-Тамма (для мягких гамма-квантов в формулу Томсона), описывающее дифференциальное сечение комптон-эффекта - рассеянии гамма-квантов на электронах.

Чем больше сечение, тем выше интенсивность комптон-эффекта.

"Классический радиус электрона" в давние доквантовые времена отождествлялся с радиусом электрона. Эта идея, как казалась, подкреплялась и тем, что электростатическая энергия заряда, размазанного в области размера r_o, имеет порядок массы электрона. Однако впоследствии выяснилось, что эта оценка не имеет отношения к реальному радиусу электрона. Размер области комптон-эффекта (и следовательно "классического радиуса электрона") определяется комптоновской длиной волны электрона

Λ=h/(2·π·m·c)≈0,386·10^-10 см.

Более подробно об этом Вы можете прочитать в приложении №5. (Ю.М. Широков, Н.М. Юдин "Ядерная физика", М., Наука, 1980, с.335-336.). Кстати, именно в этой книге (гл.II, §6, п.11) сказано, что размер электрона в современной физике не определен:

"Вопрос о радиусе самой "древней" элементарной частицы - электрона - до сих пор остается загадочным. Вплоть до наименьших доступных при современной экспериментальной технике расстояний 10^-15 см электрон ведет себя как точечная частица."

Исходя из тех же зависимостей можно сделать вывод: чем больше размеры частицы, тем меньше ее энергия, масса и "прочность". Более "тяжелая" и "маленькая" частица, например, протон с диаметром dp≈0,8418·10^-13 см, может проходить сквозь более "легкую" и "большую", например, электрон с диаметром de≈10^-10 см, как нож сквозь студень.

"Большие" размеры электрона подтверждается строением атома: "маленькое" тяжелое ядро и "большие" и легкие электронные облака и не электрон проходит сквозь ядро, а ядро сквозь электрон.

5. Механическое  моделирование  на границе раздела двух жидкостей заряда, строения нейтрона  и нейтрино, гравитационного взаимодействия, элементов общей теории поля.

Введем понятие основного замкнутого заряда. Для вещества это лептонный, барионный и т.п. отрицательный заряд. Основой заряд вещества порождает положительный открытый присоединенный заряд. Для "тяжелых" и "маленьких" частиц на малых расстояниях он отвечает за сильное взаимодействие, а на больших для всех частиц - гравитационное. Таким образом в результате сильного или гравитационного взаимодействия вещество притягивается к веществу, а от антивещества, имеющего отрицательный открытый присоединенный заряд, отталкивается.

Для электрона электрический заряд обусловлен основным замкнутым зарядом, а для протона электрический заряд обусловлен присоединенным положительным "ямочным" ("дырочным") зарядом, который образуется вследствие значительного прогибания пространства (пленки раздела). Сам основной заряд протона (барионный) остается отрицательным. У электрона присоединенный "ямочный" ("дырочный") заряд тоже положительный, но он ничтожен из-за ничтожной массы электрона. Поэтому электрон проявляет электрические свойства как отрицательная частица, а протон как положительная частица.

Наличие присоединенных солитонов у частиц объясняет их волновые свойства.

Протон - это "яма", "лунка", внутри которой находиться маленькое "ядро" dp≈0,7·10^-13 см, собственно сам протон. Нейтрон - это протон, в "лунку" которого попал "большой шарик" - электрон. Здесь электрон выполняет роль шпаклевки, которая частично "замазывает" "яму" протона. На одном месте в ядре может быть несколько электронов, поскольку на одном месте можно сколько угодно раз "рыть" "яму" и "засыпать" её. Правда "яма" в области гравитационного и сильного взаимодействия остается не "заделанной" и нейтрон участвует в сильном и гравитационном взаимодействии.

Вот так выглядят электрон, протон и нейтрон в механической аналогии:

На самом деле электрон, протон и нейтрон имеют сферическую симметрию.

Здесь присоединенные частицы не показаны.

Казалась бы существование одной частицы внутри другой (протона - внутри электрона) невозможно, но в механике есть аналог - капля воды в воде (Капля - колыбель Афродиты?, "Техника молодежи", жн., №12, 1990 г.

Образование электрон-позитронной пары при столкновении солитона с электроном, ядром (вернее с ядерными электронами) аналогично как при столкновении солитона  и антисолитона, если выбрать скорость системы координат равной половине скорости солитона. Роль антисолитона  выполняет присоединенный солитон электрона. При столкновении электрона с позитроном роль солитона и антисолитона так же выполняют их присоединенные частицы. Скорость их взаимного сближения определяет длину волны (частоту) присоединенных частиц и следовательно их энергию. Если энергии достаточно, могут образовываться  не только  дополнительные электрон-позитронные пары, но и мюоные и таоные.

А теперь подробнее об образовании электрон-позитронной пары в "яме" ядра атома. Точнее на ядерных электронах. Итак, если частота солитона меньше определенного предела, энергии недостаточно и электрон-позитронная пара не образуется. Если частота солитона больше определенного предела, образующиеся электрон и позитрон получают  дополнительную энергию и покидают "яму" ядра. Но, если частота равна некоему пределу, позитрон покидает "яму" ядра, поскольку вещество и антивещество отталкиваются, а электрон остается в "яме" ядра, образуя с одним из протонов нейтрон, т.е. солитон определенной частоты - это электронное антинейтрино. По аналогии с закрытием двери:  при слабом толчке дверь не дойдет, сильном - отскочит.<

Ещё одно замечание. Энергия электронного нейтрино несколько больше, чем энергия электрон-позитронной пары, так как часть энергии затрачивается на взаимную деформацию "ямы" и электрона при "посадке" ("упаковке", согласовании с "ямой") последнего.

Впрочем, при более высокой частоте солитон взаимодействует с более "низким" участком "ямы", образуя более тяжелые и следовательно более маленькие частицы. Например, при столкновении мюонного нейтрино с протоном, в его "яме" мюонное нейтрино преобразуется в отрицательный мюон и положительный пион.

Гравитационное взаимодействие - это результат суммарного действия всех остальных взаимодействий,  проявляющихся интегрально на больших расстояниях.

6. Электростатическое взаимодействие, как часть общей теории поля.

Электростатическое взаимодействие - это особое взаимодействие, так как в нем в отличии от сильного и гравитационного наряду с силами притяжения есть силы отталкивания. Но так ли это ?

Вспомним о наличии нулевого потенциала (но не пустого), так как избавиться от влияния присутствия других тел практически невозможно. Все тела на земле как бы находятся в гигантской клетке Фарадея и при взаимодействии двух заряженных тел обязательно участвует третий, нулевой потенциал и, если эти два тела одинаково заряжены, они взаимно экранируют друг друга от нулевого потенциала, как бы создают неполную клетку Фарадея в которой заряд стремиться распределиться ближе к наружной поверхности, а внутри к нулю, что подтверждается следующим опытом. Если налить в стеклянную кювету масло с манной крупой и поместим в неё замкнутый круговой контур, который будет выполнять роль нулевого потенциала и два одинаково заряженных тела, то частицы крупы встанут вдоль силовых линий напряженности, которые будут проходить только от этих тел к нулевому потенциалу, причем на части поверхности, которая ближе к нему они будут гуще, а части, которая ближе к другому, имеющего такой же заряд телу, реже.

Рассмотрим другой эксперимент. Полая металлическая сфера с небольшим отверстием вверху на диэлектрике. Аналогичная сфера используется в генераторе ван-дер-Граафа. Такая полая сфера представляет собой клетку Фарадея: весь заряд вне зависимости от знака расположен на наружной поверхности, а внутри заряда нет. Зарядим сферу положительным зарядом, что соответствует недостатку электронов на наружной поверхности по сравнения с внутренней. Но в проводнике единственным подвижным носителем заряда являются свободные электроны, но не как не неподвижные положительно заряженные протоны ядер, и эти подвижные электроны по закону Кулона должны отталкиваться друг от друга, т.е. всегда, при любом заряде, снаружи сферы должно быть больше электронов, чем изнутри. Говоря иначе, при положительном заряде, последний, в соответствии с законом Кулона, должен располагаться внутри сферы. Однако реально наблюдается противоположный результат.

Таким образом, электростатические силы "отталкивания" это ничто иное, как силы притяжения к нулевому потенциалу, вызванные асимметрией поля, которое в свою очередь обусловлено взаимной экранировкой части поверхности одноименно заряженных тел.

Присутствие в электростатическом взаимодействии, несмотря на всю специфику, только сил притяжения показывает его общую природу с гравитацией и ядерными силами.

7. Магнитное взаимодействие,  как результат относительного движения электронов и протонов.

Магнитное взаимодействие обусловлено искривлением симметричной формы открытых присоединенных и замкнутых основных зарядов, вызванного их относительным движением, т.е. для появления магнитного поля необходимо относительное движение двух, чаще трех, разных зарядов, причем обязательно должно присутствовать относительное движение "дырочного" и основного заряда.

Проиллюстрируем последнее утверждение. Как известно в классической физике любой движущейся заряд порождает магнитное поле. В качестве доказательства приводиться опыт Роуланда и Эйхенвальда. Магнитное поле вращающегося заряженного металлического диска на диэлектрической оси обнаруживается с помощью магнитной стрелки. Но поле магнитной стрелки обусловлено относительным движением "дырочного" (протонов) и основного заряда (электронов), т.е. налицо относительное движение трех зарядов. Другой опыт: заряды двигающиеся в одном направлении взаимно притягивают друг друга. Например, два параллельных проводника по которым течет ток в одном направлении притягиваются друг к другу. Однако в данном взаимодействии участвуют четыре заряда: протоны, электроны первого и второго проводника. Но если верно утверждение, приведенное в начале абзаца, тогда и два одинаково заряженных заряда двигающихся параллельно должны испытывать магнитное притяжение в не зависимости от выбранной системы отчета. Возникает парадокс. Если выбрать систему отчета двигающейся со скоростью равной по величине и направлению скорости движения зарядов, то в ней заряды недвижны и магнитного взаимодействия не должно быть. В любой другой системе заряды должны испытывать магнитное притяжение. Таким образом магнитное взаимодействие возникает только при относительном движении зарядов. Во всех существующих экспериментах, демонстрирующих магнитное взаимодействие: самоиндукция, индукция и т.д. всегда присутствует относительное движение протонов и электронов. По аналогии с "потенциальной" ямой электростатического заряда, "потенциальной ямой" гравитационного или сильного взаимодействия вводиться понятие "магнитная кинетическая потенциальная яма". В отличии от потенциальной она обладает вектором и может взаимодействовать с другой такой "ямой" или с двигающимся относительно её зарядом. "Магнитная кинетическая потенциальная яма" обусловлена, как это было сказано ранее, относительным движением двух противоположных зарядов.

 Продолжение статьи

Эта статья в Word   https://bukren.my1.ru/Krenev/5_izmer.doc.

3 января 2002 г.