1.Gravitačná interakcia je univerzálny, ale v mikrokozme sa neberie do úvahy, pretože je najslabší zo všetkých interakcií a prejavuje sa iba v prítomnosti dostatočne veľkých hmôt. Jeho rozsah je neobmedzený a jeho čas je tiež neobmedzený. Výmenný charakter gravitačnej interakcie stále zostáva otázny, pretože hypotetická základná častica - gravitón - ešte nebola objavená.

(I. Newton) – najslabšia interakcia.

2.Elektromagnetická interakcia: konštanta rádovo 10 -2, interakčný polomer nie je obmedzený, doba interakcie t ~ 10 -20 s. Realizuje sa medzi všetkými nabitými časticami. Nosnou časticou je fotón (γ-kvantum).

3. Slabá interakcia je spojený so všetkými typmi β-rozpadu, je zodpovedný za mnohé rozpady elementárnych častíc a interakciu neutrín s hmotou. Interakčná konštanta je asi 10 -13, t ~ 10 -10 s. Táto interakcia, podobne ako tá silná, je krátkeho dosahu: interakčný polomer je r~10 -18 m. Nosné častice sú stredný vektorový bozón: W + , W - , Z 0 . (Fermi).

4. Silná interakcia zabezpečuje spojenie nukleónov v jadre. Predpokladá sa, že interakčná konštanta je 1, akčný rádius je asi 10 -15 m a čas toku je t ~10 -23 s. K silnej interakcii dochádza medzi kvarkami – časticami, ktoré tvoria protóny a neutróny – pomocou tzv. gluóny. (Yukawa).

Základy kvantovej mechaniky: objavy M. Plancka, N. Bohra, E. Rutherforda, W. Pauliho, E. Schrödingera a iných.

Kvantová teória sa zrodila v roku 1901 Max Planck navrhol teoretický záver o vzťahu medzi teplotou telesa a žiarením vyžarovaným týmto telesom, čo je záver, ktorý iným vedcom dlho unikal. Rovnako ako jeho predchodcovia, Planck navrhol, že žiarenie je emitované atómovými oscilátormi, ale veril, že energia oscilátorov (a teda aj žiarenie, ktoré vyžarujú) existuje vo forme malých diskrétnych častí, ktoré Einstein nazýval kvantá. Energia každého kvanta je úmerná frekvencii žiarenia. Hoci vzorec odvodený Planckom vzbudil všeobecný obdiv, jeho predpoklady zostali nejaký čas nejasné, pretože odporovali klasickej fyzike. V roku 1905 Albert Einstein použil kvantovú teóriu na vysvetlenie niektorých aspektov fotoelektrického javu - emisie elektrónov povrchom kovu, na ktorý dopadá ultrafialové žiarenie. Popri tom si Einstein všimol zjavný paradox: svetlo, o ktorom bolo dlho známe, že sa šíri ako súvislé vlny, vykazuje diskrétne vlastnosti, keď sa absorbuje a vyžaruje.

Asi o osem rokov neskôr NielsBohr rozšíril kvantovú teóriu na atóm a vysvetlil frekvencie vĺn vyžarovaných atómami excitovanými plameňom alebo elektrickým výbojom. Ernest Rutherford ukázali, že hmotnosť atómu je takmer celá sústredená v centrálnom jadre, ktoré nesie kladný elektrický náboj a je v relatívne veľkých vzdialenostiach obklopené elektrónmi nesúcimi záporný náboj, v dôsledku čoho je atóm ako celok elektricky neutrálny.

Bohr navrhol, že elektróny môžu byť iba na určitých diskrétnych dráhach zodpovedajúcich rôznym energetickým hladinám a že „skok“ elektrónu z jednej dráhy na druhú s nižšou energiou bol sprevádzaný emisiou fotónu, ktorého energia bola rovná rozdielu energií oboch obežných dráh. Frekvencia je podľa Planckovej teórie úmerná energii fotónu. Bohrov model atómu teda vytvoril spojenie medzi rôznymi spektrálnymi čiarami charakteristickými pre látku emitujúcu žiarenie a štruktúrou atómu. Napriek počiatočnému úspechu si Bohrov model atómu čoskoro vyžadoval úpravy, aby sa vyriešili nezrovnalosti medzi teóriou a experimentom. Okrem toho kvantová teória v tomto štádiu ešte neposkytovala systematický postup na riešenie mnohých kvantových problémov. Ukázalo sa však, že klasická fyzika nedokáže vysvetliť skutočnosť, že zrýchlený elektrón nedopadá na jadro a stráca energiu pri vyžarovaní elektromagnetických vĺn.

Nová podstatná črta kvantovej teórie sa objavila v roku 1924, kedy Louise Broglie predložil radikálnu hypotézu o vlnovej povahe hmoty: ak sa elektromagnetické vlny, ako napríklad svetlo, niekedy správajú ako častice (ako ukázal Einstein), častice, ako napríklad elektrón, sa môžu za určitých okolností správať ako vlny. V mikrokozme sa tak vymazala hranica medzi klasickými časticami a klasickými vlnami. V de Broglieho formulácii frekvencia zodpovedajúca častici súvisí s jej energiou, ako v prípade fotónu (častice svetla), ale de Broglieho navrhovaný matematický výraz bol ekvivalentný vzťah medzi vlnovou dĺžkou, hmotnosťou častice. a jeho rýchlosť (hybnosť). Existencia elektrónových vĺn bola experimentálne dokázaná v roku 1927. Clinton J. Davisson A Lester H. Germer v Spojených štátoch a George Paget Thomson v Anglicku.

Tento objav následne viedol k vytvoreniu v roku 1933. ErnstRuskoy elektrónový mikroskop.

Zaujatý Einsteinovými komentármi k de Broglieho myšlienkam Erwin Schrödinger sa pokúsil aplikovať vlnový popis elektrónov na konštrukciu konzistentnej kvantovej teórie, ktorá nie je spojená s Bohrovým neadekvátnym modelom atómu. V určitom zmysle mal v úmysle priblížiť kvantovú teóriu klasickej fyzike, v ktorej sa nahromadilo množstvo príkladov matematických popisov vĺn. Prvý pokus, ktorý urobil v roku 1925, skončil neúspechom. Rýchlosti elektrónov v Schrödingerovej teórii boli blízke rýchlosti svetla, čo si vyžiadalo zahrnutie Einsteinovej špeciálnej teórie relativity a ňou predpovedaný výrazný nárast hmotnosti elektrónov pri veľmi vysokých rýchlostiach.

Jedným z dôvodov Schrödingerovho zlyhania bolo, že nezohľadnil prítomnosť špecifickej vlastnosti elektrónu, dnes známej ako spin (rotácia elektrónu okolo vlastnej osi ako vrchol, ale takéto porovnanie nie je úplne správne), o ktorých sa v tom čase vedelo len málo. Schrödinger urobil ďalší pokus v roku 1926. Tentoraz boli rýchlosti elektrónov zvolené tak malé, že nebolo potrebné odvolávať sa na teóriu relativity. Druhý pokus vyústil do odvodenia Schrödingerovej vlnovej rovnice, ktorá poskytuje matematický popis hmoty z hľadiska vlnovej funkcie. Schrödinger nazval svoju teóriu vlnovou mechanikou. Riešenia vlnovej rovnice boli v súlade s experimentálnymi pozorovaniami a mali hlboký vplyv na následný vývoj kvantovej teórie. V súčasnosti je vlnová funkcia základom kvantovomechanického popisu mikrosystémov, podobne ako Hamiltonove rovnice v klasickej mechanike.

Nie dlho predtým WernerHeisenberg , MaxBorn A Pascual Jordánsko publikoval ďalšiu verziu kvantovej teórie, nazývanú maticová mechanika, ktorá popisovala kvantové javy pomocou tabuliek pozorovateľných veličín. Tieto tabuľky predstavujú určitým spôsobom usporiadané matematické množiny, nazývané matice, na ktorých možno podľa známych pravidiel vykonávať rôzne matematické operácie. Maticová mechanika tiež umožňovala súhlas s pozorovanými experimentálnymi údajmi, ale na rozdiel od vlnovej mechaniky neobsahovala žiadny konkrétny odkaz na priestorové súradnice alebo čas. Heisenberg obzvlášť trval na opustení akýchkoľvek jednoduchých vizuálnych reprezentácií alebo modelov v prospech iba tých vlastností, ktoré by bolo možné určiť experimentom, pretože podľa jeho úvah má mikrosvet zásadne inú štruktúru ako makrosvet vzhľadom na osobitnú úlohu Planckovej konštanty. , čo je vo svete bezvýznamné množstvo.

Schrödinger ukázal, že vlnová mechanika a maticová mechanika sú matematicky ekvivalentné. Teraz súhrnne známe ako kvantová mechanika, tieto dve teórie poskytli dlho očakávaný spoločný rámec na opis kvantových javov. Mnohí fyzici uprednostňovali vlnovú mechaniku, pretože jej matematický aparát bol pre nich viac známy a jej koncepty sa zdali viac „fyzikálne“; operácie na maticách sú ťažkopádnejšie.

Čoskoro potom, čo Heisenberg a Schrödinger vyvinuli kvantovú mechaniku, PaulDirac navrhol všeobecnejšiu teóriu, ktorá spája prvky Einsteinovej špeciálnej teórie relativity s vlnovou rovnicou. Diracova rovnica platí pre častice pohybujúce sa ľubovoľnou rýchlosťou. Spin a magnetické vlastnosti elektrónu vyplývali z Diracovej teórie bez akýchkoľvek ďalších predpokladov. Okrem toho Diracova teória predpovedala existenciu antičastíc, ako je pozitrón a antiprotón, dvojčatá častíc s elektrickými nábojmi opačných znamienok.

Fundamentálne interakcie sú rôzne, neredukovateľné typy interakcií medzi elementárnymi časticami a telesami z nich zloženými. Dnes je spoľahlivo známa existencia štyroch základných interakcií: gravitačné, elektromagnetické, silné a slabé interakcie a elektromagnetické a slabé interakcie sú vo všeobecnosti prejavom jedinej elektroslabej interakcie. Uskutočňujú sa pátrania po iných typoch interakcií, tak v mikrosvetových javoch, ako aj na kozmickom meradle, ale doteraz nebola objavená existencia žiadneho iného typu interakcie.

Elektromagnetická interakcia je jednou zo štyroch základných interakcií. Medzi časticami, ktoré majú elektrický náboj, existuje elektromagnetická interakcia. Z moderného hľadiska sa elektromagnetická interakcia medzi nabitými časticami neuskutočňuje priamo, ale iba prostredníctvom elektromagnetického poľa.

Z pohľadu kvantovej teórie poľa je nositeľom elektromagnetickej interakcie bezhmotný bozón - fotón (častica, ktorá môže byť reprezentovaná ako kvantová excitácia elektromagnetického poľa). Fotón sám o sebe nemá elektrický náboj, čo znamená, že nemôže priamo interagovať s inými fotónmi.

Zo základných častíc sa na elektromagnetickej interakcii podieľajú aj častice s elektrickým nábojom: kvarky, elektróny, mióny a častice tau (z fermiónov), ako aj nabité kalibračné bozóny.

Elektromagnetická interakcia sa od slabej a silnej interakcie odlišuje svojou povahou dlhého dosahu – sila interakcie medzi dvoma nábojmi klesá až ako druhá mocnina vzdialenosti (pozri: Coulombov zákon). Podľa toho istého zákona gravitačná interakcia klesá so vzdialenosťou. Elektromagnetická interakcia nabitých častíc je oveľa silnejšia ako gravitačná a jediným dôvodom, prečo sa elektromagnetická interakcia neprejavuje veľkou silou v kozmickom meradle, je elektrická neutralita hmoty, teda prítomnosť v každej oblasti Vesmír s vysokým stupňom presnosti rovnakých množstiev kladných a záporných nábojov.

V klasickom (nekvantovom) rámci je elektromagnetická interakcia opísaná klasickou elektrodynamikou.

Stručné zhrnutie základných vzorcov klasickej elektrodynamiky

Na vodič s prúdom umiestnený v magnetickom poli pôsobí ampérová sila:

Na nabitú časticu pohybujúcu sa v magnetickom poli pôsobí Lorentzova sila:

Gravitamácia (univerzálna gravitácia, gravitácia) (z latinského gravitas - „gravitácia“) je základná interakcia s dlhým dosahom, ktorej podliehajú všetky hmotné telá. Podľa moderných koncepcií je to univerzálna interakcia hmoty s časopriestorovým kontinuom a na rozdiel od iných základných interakcií majú všetky telesá bez výnimky, bez ohľadu na ich hmotnosť a vnútornú štruktúru, v rovnakom bode v priestore a čase rovnaké zrýchlenie relatívne lokálne -inerciálna vzťažná sústava - Einsteinov princíp ekvivalencie. Hlavne gravitácia má rozhodujúci vplyv na hmotu v kozmickom meradle. Termín gravitácia sa používa aj ako názov odvetvia fyziky, ktoré študuje gravitačné interakcie. Najúspešnejšou modernou fyzikálnou teóriou klasickej fyziky, ktorá opisuje gravitáciu, je všeobecná teória relativity, kvantová teória gravitačnej interakcie ešte nebola skonštruovaná.

Gravitačná interakcia je jednou zo štyroch základných interakcií v našom svete. V rámci klasickej mechaniky je gravitačná interakcia opísaná Newtonovým zákonom univerzálnej gravitácie, ktorý hovorí, že sila gravitačnej príťažlivosti medzi dvoma hmotnými bodmi s hmotnosťou m1 a m2, oddelenými vzdialenosťou R, je úmerná obom hmotám a nepriamo úmerná. na druhú mocninu vzdialenosti - tj.

Tu je G gravitačná konštanta, ktorá sa rovná približne 6,6725 *10 m?/(kg*s?).

Zákon univerzálnej gravitácie je jednou z aplikácií zákona inverzného štvorca, ktorý sa vyskytuje aj pri štúdiu žiarenia a je priamym dôsledkom kvadratického nárastu plochy gule so zvyšujúcim sa polomerom, čo vedie k kvadratický pokles príspevku akejkoľvek jednotkovej plochy k ploche celej gule.

Gravitačné pole je potenciálne. To znamená, že môžete zaviesť potenciálnu energiu gravitačnej príťažlivosti dvojice telies a táto energia sa po pohybe telies po uzavretej slučke nezmení. Potenciál gravitačného poľa so sebou nesie zákon zachovania súčtu kinetickej a potenciálnej energie a pri štúdiu pohybu telies v gravitačnom poli často výrazne zjednodušuje riešenie. V rámci newtonovskej mechaniky je gravitačná interakcia na veľké vzdialenosti. To znamená, že bez ohľadu na to, ako sa masívne teleso pohybuje, v akomkoľvek bode priestoru závisí gravitačný potenciál iba od polohy telesa v danom časovom okamihu.

Veľké vesmírne objekty - planéty, hviezdy a galaxie - majú obrovskú hmotnosť, a preto vytvárajú významné gravitačné polia.

Gravitácia je najslabšia interakcia. Keďže však pôsobí na všetky vzdialenosti a všetky hmoty sú pozitívne, napriek tomu je veľmi dôležitou silou vo vesmíre. Pre porovnanie: celkový elektrický náboj týchto telies je nulový, keďže látka ako celok je elektricky neutrálna.

Taktiež gravitácia, na rozdiel od iných interakcií, je univerzálna vo svojom účinku na všetku hmotu a energiu. Neboli objavené žiadne objekty, ktoré nemajú vôbec žiadnu gravitačnú interakciu.

Vďaka svojej globálnej povahe je gravitácia zodpovedná za také rozsiahle efekty, ako je štruktúra galaxií, čiernych dier a rozpínanie vesmíru, a za elementárne astronomické javy - obežné dráhy planét a za jednoduchú príťažlivosť k povrchu Zem a pád tiel.

Gravitácia bola prvou interakciou opísanou matematickou teóriou. Aristoteles veril, že predmety s rôznou hmotnosťou padajú rôznymi rýchlosťami. Až oveľa neskôr Galileo Galilei experimentálne zistil, že to tak nie je – ak sa odstráni odpor vzduchu, všetky telesá sa zrýchľujú rovnako. Zákon univerzálnej gravitácie Isaaca Newtona (1687) dobre opísal všeobecné správanie gravitácie. V roku 1915 Albert Einstein vytvoril Všeobecnú teóriu relativity, ktorá presnejšie popisuje gravitáciu z hľadiska geometrie časopriestoru.

Pri analýze moderných teórií gravitácie, počnúc Newtonom a jeho nasledovníkmi, vidíme zložitosť vnímania tohto javu. Spočíva v tom, že pojem „gravitácia“ je spojený s pojmom „gravitačné žiarenie“. Ale ak ide o žiarenie, t.j. niečo, čo vychádza z gravitujúceho telesa (napríklad Zeme), ako môže pôsobiť v opačnom smere, t.j. prilákať? Hegel na tento rozpor upozornil už pred 200 rokmi. Veril, že príťažlivosť je derivátom odpudzovania, ale neobťažoval sa to teoreticky podložiť.

Fyzika nemôže používať intuície, pokiaľ sa nedajú sformulovať v koherentnom matematickom jazyku a doplniť opismi v bežnom jazyku. Navyše, dnes existujúce teórie gravitácie, vrátane Newtonovho zákona univerzálnej gravitácie a Einsteinovej všeobecnej teórie relativity, neodpovedajú na najdôležitejšiu otázku – odkiaľ pochádza energia na vytvorenie a udržiavanie gravitačného poľa. Podľa výpočtov vedcov je gravitačná sila Slnka, ktorá drží Zem na obežnej dráhe, 3,6 x 1021 kgf. Okrem Zeme však treba priťahovať aj iné planéty. Vedci sú v slepej uličke, keď zistia, že Slnko nie je schopné energeticky zabezpečiť príťažlivosť planét slnečnej sústavy. Newton a Einstein s touto otázkou dlho zápasili, no nikdy nenašli rozumnú odpoveď. Nakoniec sa Newton rozhodol, že zdrojom gravitácie je samotná hmotnosť. Takto sa objavila gravitačná hmota, ktorú oddelil od hmotnosti. No zároveň musel do svojej teórie zaviesť inú hmotu – inertnú, ako množstvo hmoty. Na jeho prekvapenie matematické výpočty ukázali, že tieto hmotnosti sa navzájom presne rovnajú. Tak sa zrodil zákon ekvivalencie ťažkej a inertnej hmoty, ktorý Einstein použil pri budovaní všeobecnej teórie relativity. Newton teda opustil fyzikálne vysvetlenie pozorovaných javov a nahradil ho matematickým. Einstein nasledoval jeho cestu a vytvoril svoju teóriu gravitácie, v ktorej dominantnú úlohu nehrá hmota, ale priestor a čas ako fyzické objekty. Preto sa jeho teória nazýva aj geometrická. Samozrejme, geometria môže určiť parametre síl, ale nemôže byť príčinou pohybu.

V dvadsiatom storočí sa objavila a začala sa rýchlo rozvíjať kvantová teória mikrosveta a jej samostatná vetva, kvantová teória gravitácie. Jeho zložitosť spočíva predovšetkým v tom, že je založený na pomerne vysokej úrovni matematického formalizmu, keď sa výsledky výpočtov používajú na posúdenie fyzikálnej podstaty uvažovaného javu. Okrem toho predpokladá prítomnosť elementárnych častíc - gravitónov, zodpovedných za gravitačnú interakciu v prírode. Ako je známe, napriek dlhým pátraniam neboli tieto častice nikdy objavené. Navyše táto teória, rovnako ako všetky predchádzajúce, neodpovedá na otázku – kde je zdroj energie, ktorá poháňa gravitačné pole. Takže všetky vyššie uvedené teórie, ako aj podobné (dnes ich je viac ako tucet) sú čisto matematické, s neidentifikovanou fyzikálnou podstatou. Takéto teórie neumožňujú experimenty, aby ich potvrdili. Pri vysvetľovaní nedostatku rozsiahlych experimentov s gravitáciou sa vedci odvolávajú na skutočnosť, že podľa Newtonovej teórie vyžadujú obrovskú hmotnosť, pretože je zdrojom gravitačných síl, čo je prakticky nemožné. Pokiaľ ide o Einsteinovu všeobecnú teóriu relativity, potom, ako už bolo uvedené, obsahuje iba matematiku a fyzikálnou podstatou je priestor a čas, ktoré nie sú prístupné experimentom. Ani kvantová teória gravitácie v tejto veci nevyzerá najlepšie. Ako ukázala história vývoja fyzikálnych vied, pri používaní matematických metód na riešenie problémov je potrebná určitá opatrnosť, pretože v matematike neexistuje mechanizmus účelnosti a kritiky. Niektorí vedci preto nepovažujú matematiku za vedu, ale za druh mentálneho nástroja. To nijako neznižuje jej úlohu vo výskume. Do práce je zaradený v poslednej fáze, keď už bola odhalená fyzikálna podstata uvažovaného javu. V každej vede sa najprv vyberajú fyzikálne a iné faktory a vytvárajú sa kvalitatívne vzorce vo forme analógových zákonov. Takýto nejednoznačný postoj k matematike možno vysledovať vo vedeckom výskume už od staroveku. Hegel napríklad hovorí: „Pri konštrukcii vedeckej teórie nie je legitímne odvolávať sa na matematiku ako dôkazný argument. Alebo: "V matematickom uvažovaní neexistuje žiadny dôkaz." Všetko vyššie uvedené zhrnul slávny vedec V.A. Atsyukovsky: „V modernej fyzike, počnúc Newtonom, sa matematika uprednostňuje pred fyzikou, ako keby sa z matematiky dalo vysať niečo nové, čo je jej vlastné.“

Konečnou úlohou výskumníkov je teda identifikovať zdroj konštantnej energie, ktorá vytvára a napája gravitačné pole Zeme. Aby sme to vyriešili, obráťme sa na termodynamiku. Zákon, ktorý sa nazýva druhý zákon, hovorí: „Entropia vesmíru neustále rastie. Entropia je miera energie náhodného (chaotického) pohybu molekúl v látke. Ale pokiaľ ide o jej rast, nie je tu všetko jasné. Moderná termodynamika tvrdí, že každý skutočný prírodný proces, každý skutočný pohyb nevyhnutne sprevádzajú viac či menej viditeľné tepelné efekty. Je to spôsobené tým, že v úplnom súlade so zákonom zachovania energie sa všetky formy pohybu môžu navzájom premieňať podľa želania a bez najmenších strát. Ale ak zahrniete článok do reťazca pozostávajúceho z mechanických, elektrických, chemických a iných prvkov, ktoré majú trenie, elektrický odpor alebo prenos tepla, obraz sa zmení. Každý z týchto článkov sa ukáže ako druh pasce, v ktorej sa rôzne formy pohybu premieňajú na tepelný pohyb. A keďže sa to považuje za nezvratné, tepelná energia sa v prírode hromadí, čo vedie k zvýšeniu entropie. Na základe tohto záveru významní vedci 19. storočia V. Thomson a R. Clausis, ktorí rozšírili tento zákon na celý Vesmír, dospeli k záveru, že jeho tepelná smrť je nevyhnutná. Dlhodobé pozorovania a zdravý rozum nás však presviedčajú, že svet Zeme je svetom neustálej entropie. Aký je dôvod takéhoto rozporu v univerzálnom meradle? Tu by ste mali okamžite venovať pozornosť forme tepelného pohybu, najmä na našej Zemi, ktorá má horúce jadro. Tepelný tok pôjde z neho striktne po polomere, t.j. budú usporiadané, smerujúce k vonkajšiemu povrchu Zeme. To sa dá ľahko overiť experimentálne, ako bude uvedené nižšie. Max Planck svojho času povedal, že ak by bolo možné nejakým spôsobom transformovať neusporiadaný pohyb molekúl na usporiadaný, potom by druhý termodynamický zákon ako princíp stratil význam. Ukazuje sa, že príroda predvídala obavy našich vedcov z nevyhnutnosti tepelnej smrti vesmíru. Ale ak naša Zem nemá nárast entropie, potom musíme zistiť, kde v tomto prípade zmizne energia vyžarovaná jej horúcim jadrom. Otázku zdanlivo stratenej tepelnej energie v procese s konštantnou, nezvyšujúcou sa entropiou položil Engels vo svojom diele „Dialectics of Nature“. Odpoveď na túto otázku, aj keď nie celkom jednoznačnú, nájdeme v modernej kozmológii. Tvrdí, že proti nárastu entropie pôsobí určitá organizačná úloha gravitácie. Ale to nie je skôr odpoveď, ale náznak, kde ju hľadať. Tu by mala byť iná formulácia: „Tá časť energie, ktorá by sa mala vynaložiť na zvýšenie entropie vesmírnych objektov (planét, hviezd), sa vynakladá na vytváranie a udržiavanie gravitačného žiarenia vo forme pozdĺžnych vĺn. . Tento mechanizmus je úplne analogický s vytváraním elektrického poľa počas usmerneného pohybu elektrónov vo vodiči. Tým sa reťazec cirkulácie energie v prírode uzatvára. Tepelná energia, mimochodom ľudstvom najviac využívaná, bola doteraz spomedzi iných druhov energie „čiernou ovcou“, tento reťazec bol pri nej prerušený. V dôsledku toho sa energia usmerneného tepelného pohybu môže zmeniť na energiu gravitačného žiarenia a tá zase na energiu mechanického pohybu (znamená energiu pohybu planét a ich satelitov). A teraz musíme odpovedať na poslednú, nemenej dôležitú otázku, ktorú položil Hegel: „Ak je gravitačné žiarenie niečo, čo vychádza zo Zeme (planét, hviezd), ako potom môže pôsobiť v opačnom smere? To sa týka newtonovskej príťažlivosti alebo gravitácie. Významní vedci poskytujú niekoľko indícií, ktoré tento jav objasňujú. Ako už bolo spomenuté, ten istý Hegel veril, že príťažlivosť je derivátom odpudzovania gravitujúcich telies. Ale toto je len filozofická úvaha a nič viac. Anglický vedec Heaviside (1850-1925), nazývaný neuznaným géniom, sa k tejto otázke vyjadril rozhodnejšie. Jeho myšlienkou bolo, že v prírode sa vytvorí druhé odrazené gravitačné pole, ktoré dopadá na Zem. To je to, čo vytvára ilúziu príťažlivosti. Ale aký mechanizmus tu funguje? Dá sa to prirovnať k radarovej vlne. Ale na rozdiel od nej sa gravitačná vlna po odraze nevracia k Zemi na miesto svojho zdroja, ale padá naplocho, akoby ju objímala. Analógia interakcie dvoch magnetických pólov rovnakého mena nám pomôže zistiť, od ktorej prekážky sa gravitačná vlna vyžarovaná Zemou odráža. Pri tejto interakcii dochádza k odpudzovaniu magnetov v dôsledku stretnutia magnetických polí rovnakého mena. Približne rovnaký obraz sa pozoruje počas gravitačnej interakcie vesmírnych objektov, napríklad Zeme a Mesiaca. Navzájom sa odpudzujú vďaka protiľahlým gravitačným poliam rovnakého mena vo forme vĺn. V tomto prípade sa vlny Zeme, ktoré sa zrážajú s vlnami Mesiaca, vracajú do tela, ktoré ich vytvorilo, vo forme pozdĺžno-priečnej štruktúry. To vyvoláva otázku - prečo primárne gravitačné žiarenie neinteraguje s hmotou alebo telesom, ale sekundárne, padajúce naplocho, interaguje, alebo skôr tlačí telesá k Zemi? Na zodpovedanie tejto otázky musíme pochopiť štruktúru gravitačného žiarenia alebo poľa. Štruktúra sa chápe ako častica zodpovedná za gravitačnú interakciu. Ako už bolo uvedené, kvantová teória vyhlásila za takúto časticu hypotetický gravitón. Anglický vedec Stephen Hawking zase verí, že neutríno je častica gravitačného poľa. Toto je doteraz najmenšia objavená častica, ktorá je 10 000-krát menšia ako elektrón. Dôležitú úlohu tu však zohráva nielen veľkosť častice, ale aj jej tvar. Makrosvet a mikrosvet sú podľa vedcov postavené podľa rovnakého scenára. Ako viete, galaxia je zhluk hviezd v tvare disku. To isté možno povedať o slnečnej sústave, kde sa planéty otáčajú približne v rovnakej rovine. A v mikrokozme sa rovnaká analógia prejavuje v štruktúre atómu. Ale ukazuje sa, že aj elementárne častice majú tvar disku. Nedávno sa objavila správa, že vedci dokázali odfotografovať elektrón. Ukázalo sa, že je vo forme nanodisku. Na základe toho by sa dalo očakávať, že nukleóny aj neutrína majú rovnaký tvar. Zdá sa, že toto je všeobecný princíp štruktúry vesmíru. Pri vyžarovaní gravitačnej vlny má neutríno pozdĺžnu rotáciu vo vzťahu k svojmu pohybu a má vysokú priepustnosť cez akékoľvek prekážky. Z tohto dôvodu neinteraguje so substanciou hmotného tela. V sekundárnom, odrazenom gravitačnom poli, kde vlna dopadá na Zem, sa však spin neutrín ukáže ako priečny k jej pohybu a priepustnosť vlny cez telo sa výrazne zníži. V tomto prípade gravitačné pole interaguje s hmotnými telesami, ale nejde o príťažlivosť Zeme, ale o tlačenie k nej. Toto bude Heaviside sekundárne gravitačné pole. Ak je testovacie teleso vo výške od Zeme a nie je pevné, padne naň rovnakou rýchlosťou ako gravitačné pole, ale nebude mať váhu. Ak má teleso oporu, potom gravitačné pole, ktoré ním prechádza, tvorí hmotnosť úmernú množstvu hmoty v ňom, alebo tomu, čo nazývame gravitácia. Teraz je čas vysvetliť, prečo gravitačné žiarenie Zeme, ktoré je zjavne nadradené mesačnému žiareniu, nevytlačí Mesiac z jeho obežnej dráhy počas ich interakcie? Faktom je, že Zem svojim žiarením interaguje nielen s Mesiacom, ale aj so Slnkom a v niektorých prípadoch (pri približovaní) aj s Venušou a Marsom. K tejto interakcii dochádza ďaleko za obežnou dráhou Mesiaca. Pozemné žiarenie sa odráža od slnečného gravitačného žiarenia a vracia sa späť, ale v novej kvalite, ako je gravitačné pole Heaviside. (Matematické vyjadrenie tejto interakcie sa bude výrazne líšiť od Newtonovho)

Kde je sila gravitačného žiarenia Zeme v oblasti kontaktu s podobným žiarením Mesiaca; – sila gravitačného poľa Zeme, ktorá zabraňuje posunutiu Mesiaca z jeho obežnej dráhy z pôsobenia (Heavisideovo gravitačné pole). Po ceste toto pole pôsobí na podobné pole Mesiaca, obklopuje ho vo forme určitej gule, a tým ho tlačí k Zemi. V dôsledku toho sa Mesiac ocitne v rovnováhe medzi dvoma silami – silou odpudzovania zo zemského žiarenia a prítlačnou silou z poľa Heaviside. Hranica, kde je táto rovnováha stanovená, určuje vzdialenosť obežnej dráhy Mesiaca od Zeme. Z toho vyplýva, že ak Mesiac vyčerpá svoj energetický potenciál (horúce jadro), nevyhnutne spadne na Zem. Vedci označujú takúto udalosť za gravitermálnu katastrofu. Dá sa predpokladať, že k interakcii Slnka s planétami vrátane Zeme spolu s Mesiacom dochádza podľa rovnakého scenára. V tomto prípade hranica, kde nastáva premena gravitačného žiarenia na gravitačné pole, t.j. odpudzovanie dvoch žiarení určuje veľkosť určitej energetickej gule vytvorenej okolo planét pôsobením Slnka alebo okolo Mesiaca pôsobením Zeme. Tá istá guľa sa vytvorí okolo Slnka, keď jeho gravitačné žiarenie interaguje s podobným žiarením z iných kozmických objektov nachádzajúcich sa mimo Slnečnej sústavy. Guľa je oblasť priestoru okolo gravitujúceho objektu, v ktorej pôsobia sily „gravitácie“ (ako sa predtým verilo), a v súlade s novou paradigmou sú to sily tlaku alebo tlaku. Možno sa podobná guľa vytvorí okolo UFO. Deaktivuje elektroniku lietadiel, ktoré sa k nej blížia, a negatívne ovplyvňuje aj psychiku ľudí. Teraz, v dôsledku všetkých týchto inovácií, sa pred nami objavuje nebeská mechanika v zrozumiteľnejšej forme. Rotujúce Slnko zmieta svojim gravitačným žiarením celý priestor svojej sústavy a núti planéty tancovať v kruhu, každú na svojej vlastnej dráhe a zároveň sa otáčať okolo svojej osi rovnakým smerom. Najdôležitejšie tu však je, že planéty, obklopené energetickou guľou vytvorenou z ich vlastného žiarenia, sú akoby v limbu a vo vzťahu k Slnku nič nevážia (ako guľa na vode). V dôsledku toho na uvedenie okrúhleho tanca planét do činnosti bude potrebná zanedbateľná energia v porovnaní s tým, čo vyžadovala Newtonova teória. Len Venuša a Urán majú anomálnu rotáciu okolo svojej osi v opačnom smere. Zároveň si Urán „ľahol na bok“, takže jeho os smeruje k Slnku. Ale tieto anomálie môžu tiež nájsť logické vysvetlenie na mechanickom základe. Treba poznamenať, že všetky interakcie v nebeskej mechanike sa vyskytujú na úrovni poľa. Napríklad gravitačné žiarenie Slnka pôsobí na planéty prostredníctvom ich energetických sfér. Dá sa predpokladať, že iné vesmírne objekty (galaxie) sú podobné našej slnečnej sústave. Z týchto argumentov vyplýva, že obežné dráhy planét a hviezd sú vopred určené (na rozdiel od Newtona, ktorý ich považoval za náhodné) a závisia od gravitačného potenciálu každého z interagujúcich vesmírnych objektov. Primárne gravitačné žiarenie kozmických objektov navyše bráni ich zrážke, obnovuje poriadok v univerzálnom meradle a tým zabezpečuje stabilitu Vesmíru, pre čo predchádzajúce teórie dávali veľmi pochybné vysvetlenia. Rovnaký mechanizmus (odpudzovanie) potvrdzuje Hubblov predpoklad, že všetky galaxie sa vzďaľujú nielen od nás, ale aj od seba navzájom. Inými slovami, vesmír sa rozpína. Snáď najpresvedčivejším a najnázornejším bodom novej nebeskej mechaniky je vysvetlenie lunisolárneho prílivu a odlivu na Zemi. Podľa nových názorov nie je voda priťahovaná Mesiacom a Slnkom, ale je stláčaná klesajúcim gravitačným poľom Zeme v smere najmenšieho tlaku, teda v smere zenitu a proti nemu (vzhľadom na Mesiac a Slnko). Potvrdzujú to gravimetrické merania ukazujúce periodické kolísanie gravitácie telies na rôznych miestach Zeme s cyklickosťou zodpovedajúcou zmene mesačných fáz a polohe Slnka voči Zemi. Okrem toho je nárast tejto sily posunutý o 90° vzhľadom na prílivové vlny. Ak si pre názornosť predstavíme odrazené gravitačné pole Zeme pozostávajúce zo siločiar, tak po návrate sú tieto siločiary ohnuté pozdĺž paraboly, akoby objímali Zem. Einstein vysvetlil tento jav zakrivením priestoru. Ale to je fyzikálne nevysvetliteľné. Newton vysvetlil vznik prílivu a odlivu na Zemi v mieste, kde je Mesiac v zenite, silami jeho gravitácie. Na sarkastickú otázku jeho odporcov – prečo sa teda v tom istom čase tvorí rovnaký prílivový hrb na druhej strane Zeme, neexistovala žiadna zrozumiteľná odpoveď. Francúzsky vedec R. Descartes zase vysvetľuje tento jav inak, hovorí: „Tvorba prílivu a odlivu nastáva v dôsledku tlaku lunárneho víru.“ Čo je to za vír a odkiaľ pochádza, nie je jasné, ale vo všeobecnosti je toto tvrdenie bližšie k pravde. Ale nová nebeská mechanika, založená na termodynamickej povahe gravitácie, poskytuje úplne presvedčivé vysvetlenie prílivu a odlivu, potvrdené mnohými experimentmi. Z tejto mechaniky vyplýva, že akcia, ktorú nazývame „príťažlivosť“, je, obrazne povedané, ozvenou gravitačného žiarenia Zeme. Ale ozvena môže vzniknúť len vtedy, ak je Zem obklopená inými gravitačnými objektmi (Mesiac, iné planéty a najmä Slnko). To znamená, že na rozdiel od Newtonovej teórie nemá hmotnosť Zeme nič spoločné s jej schopnosťou priťahovať gravitáciu. Ak by bola Zem vo vesmíre sama, nemala by schopnosť priťahovať gravitáciu, aj keby bola tisíckrát hmotnejšia. Tento obrázok úplne porušuje modernú astrofyzikálnu vedu. Najmä sa všeobecne uznáva, že vývoj hviezd, ich zrod a smrť závisí od veľkosti ich hmotnosti, ktorá určuje schopnosť kozmického objektu priťahovať gravitáciu. Nová hypotéza toto tvrdenie vyvracia. Navyše slovo „gravitácia“ v žiadnom prípade neznamená pojem „príťažlivosť“. Gravitácia je tu mechanická silová vlna, ktorá sa pri interakcii s hmotou alebo podobnou vlnou môže od seba iba odtláčať. Najmä prítomnosť takých exotických hviezd, ako sú „bieli trpaslíci“, neutrónové hviezdy, čierne diery, bola dôsledkom matematických výpočtov založených na teóriách Newtona, Einsteina a ich nasledovníkov, ktorí prijali ako postulát, že hmotnosť je zdroj príťažlivých síl. V novej hypotéze je hmotnosť vnímaná zjednodušene ako množstvo hmoty, v ktorej sa za určitých podmienok energia tepelného toku vychádzajúceho z jadra vesmírneho telesa čiastočne premení na energiu jeho gravitačného žiarenia. Z toho vyplýva, že dva vesmírne objekty s rovnakou hmotnosťou môžu mať gravitačné žiarenie rôznej sily. Všetko závisí nie od hmotnosti, ale od veľkosti horúceho jadra a energie v ňom obsiahnutej. Takže napríklad z pohľadu novej hypotézy sú „bieli trpaslíci“ a „neutrónové hviezdy“ vesmírne objekty, ktoré sú malé čo do veľkosti a zároveň majú v porovnaní s bežnými hviezdami sféru s vysokou energiou. To však vôbec neznamená, že hmota v takýchto objektoch je „naplnená“ vysokou hustotou, ktorá zodpovedá veľkosti výslednej energetickej gule (alebo sile príťažlivosti podľa Newtonovej teórie). Tu je skôr faktorom vzniku vysokoenergetickej gule vysoká energia horúceho jadra. Výpočty, ktoré vedci vykonali na určenie hustoty neutrónovej hviezdy, ktorá by zodpovedala jej schopnosti priťahovať, boli 3x1017 kg/m3. To je úplne neúmerná hodnota, čo opäť naznačuje, že hmotnosť ako taká nie je zdrojom gravitačného žiarenia. O „čiernych dierach“, okolo ktorých vzplanuli a dodnes neutíchajú vášne vedcov, o nich pred viac ako dvesto rokmi napísal P. Laplace: „Svietivá hviezda s hustotou Zeme a priemerom 250 krát väčší ako Slnko neposkytuje žiadne svetlo, lúč sa k nám dostane vďaka svojej gravitácii; Preto je možné, že najjasnejšie nebeské telesá vo vesmíre sú z tohto dôvodu neviditeľné.“ Toto je vysvetlenie v rámci Newtonovej teórie gravitácie. Teória relativity dáva iné, paradoxnejšie vysvetlenie: „Čierna diera“ je oblasť priestoru, v ktorej sa úplne zastavia všetky fyzikálne procesy a v tejto oblasti fyzikálne zákony úplne strácajú svoj význam. Obe tieto teórie sa však zhodujú na jednom hlavnom predpoklade: že množstvo hmoty určuje silu gravitačnej príťažlivosti. Ak sa však tento predpoklad vylúči z fyzikálneho obrazu sveta (ako sa to robí v autorovej novej hypotéze gravitácie), všetky paradoxy vyplývajúce z matematických trikov zmiznú a „čierna diera“ sa zmení na obyčajnú hviezdu obrovská hmotnosť a pomerne mierne gravitačné žiarenie. V skutočnosti je podľa nových myšlienok každá planéta alebo hviezda akousi „čiernou dierou“. Ak sa nejaké kozmické negravitačné teleso dostane do energetickej sféry Zeme, tak rýchlosťou menšou ako druhé kozmické (11 km/s) ho Zem zachytí a zmení sa na jej satelit. Ak je táto rýchlosť menšia ako prvá kozmická rýchlosť (8 km/s), potom teleso spadne na Zem. A napokon, ak jeho rýchlosť prekročí 11 km/s, telo opustí sféru vplyvu Zeme a zmení sa na satelit Slnka. Tento záver samozrejme neplatí pre telesá s dráhou pohybu smerujúcou priamo k Zemi. Na druhej strane, ak kozmické telo gravituje, bude buď vyhodené z energetického obalu Zeme, alebo vysokou rýchlosťou vstúpi do tejto sféry a zmení sa na večný satelit ako Mesiac. Preto môžeme predpokladať, že nie je pozemského pôvodu, ako sa verí, ale „zablúdil“ v ​​dôsledku nejakého druhu kozmickej kataklizmy. Treba poznamenať, že newtonovská hmota sa objavuje aj v mikrokozme. Napríklad zrod hviezd sa vysvetľuje príťažlivou schopnosťou častíc hmoty rozptýlených vo vesmíre. Podľa novej hypotézy k samotvorbe z promatteru, za ktorý sa opäť vydáva častica neutrín, dochádza na základe rotácie častíc v dôsledku fluktuácií. Podľa toho ani elementárne častice, ani atómy a molekuly nemajú príťažlivú schopnosť. Všetky tieto mylné predstavy boli dôsledkom Newtonovho zavedenia konceptu takzvanej „ťažkej hmoty“ a inertnej hmoty do vedy. A Einstein zaviedol do vedy ďalšiu masu – relativistickú, ktorá sa vo všeobecnosti nehodí do žiadnych brán. Výsledkom je, že to isté telo môže mať tri hmoty, čo nevyhnutne vytvára zmätok v mysliach ľudí. Ako poznamenal náš spisovateľ M.I. Pisemsky: „Existujú také skvelé chyby, ktoré majú stimulujúci účinok na mysle celých generácií. Možno dodať, že tieto chyby zostávajú dlho nepovšimnuté. S takýmito chybami súvisí Newtonov zákon univerzálnej gravitácie a Einsteinova všeobecná teória relativity. Práca výskumníka v rámci falošnej paradigmy prirodzene vedie k falošným výsledkom. Ak si to nevšimnete, časom sa tieto chyby nahromadia ako snehová guľa a vo fyzike nastane kríza.

Takže zo všetkého vyššie uvedeného vyplýva, že v prírode existujú gravitačné aj negravitačné telesá. Prvý zahŕňa všetky hviezdy a planéty, ako aj objekty ľudskej činnosti, napríklad jadrové reaktory, ktoré podľa vedcov vyžarujú až 1018 neutrínových častíc za 1 sekundu. Do druhej skupiny patria všetky objekty okolo nás, objekty vrátane nebeských, ktoré nemajú horúce jadro, napríklad meteority, asteroidy atď. Zaujímavosťou je, že gravitujúce objekty sú tiež biologickými štruktúrami živej prírody, vrátane človeka, kým sú nažive Osoba má vo vnútri stály zdroj tepelnej energie, ale nepozoruje sa žiadne zvýšenie entropie. To znamená, že tepelný pohyb prichádzajúci zvnútra von je stabilizovaný, t.j. nie chaotické. Z toho vyplýva, že človek, podobne ako planéty, vyžaruje gravitačné vlny. Ale tieto vlny, na rozdiel od vĺn neživej prírody, majú aj vysoký informačný obsah. Každý prejav myšlienky, emócie, túžby, akýkoľvek stav mysle je sprevádzaný energetickými vibráciami, ktoré sa zdajú byť vtlačené do gravitačných vĺn vysielaných človekom. Tento celok gravitačného žiarenia s jeho informačným obsahom sa nazýva biopole (podrobnejšie o tom pozri v knihe „Povaha mikrosveta“). Skeptici dlho popierali prítomnosť biopola, keďže jeho vlastnosti nebolo možné nijako vysvetliť prostredníctvom vlastností známych polí a zjavne nezapadali do prísneho materialistického obrazu sveta. Kameňom úrazu bolo, že podľa Newtonovej teórie sila biopola nezodpovedá hmotnosti človeka. TMG však túto prekážku odstránila a ukázala, že telesná hmotnosť nie je meradlom veľkosti (intenzity) gravitačného žiarenia. V dôsledku toho toto žiarenie zahŕňa biopole, ktoré má informačný obsah, čo zase prispieva k prejavom parapsychologických javov (telepatia, jasnovidectvo, proutkanie atď.). A nakoniec, keď gravitačné pole človeka interaguje s podobným žiarením zo Zeme (vždy sa to deje s rôznou intenzitou), okolo človeka sa vytvorí aura - energetický obal, analogicky s guľou okolo planét a hviezd. Zatiaľ nie je jasné, prečo môže človek zažiť (spontánne alebo vedome) silu gravitačného žiarenia porovnateľnú s tou na Zemi. V tomto prípade sa prejavuje fenomén ako levitácia - schopnosť človeka voľne lietať vo vesmíre. Samozrejme, veda popiera možnosť takýchto javov, a napriek tomu by sa vzhľadom na informácie, ktoré sa k nám dostali, mala byť levitácia považovaná za zásadne možnú. Zmienku o tom možno nájsť v správach a denníkoch mnohých Európanov, ktorí Indiu navštívili. Slávny anglický bádateľ, jasnovidec Douglas Hume opakovane predvádzal levitáciu počas 40 rokov v prítomnosti mnohých vynikajúcich vedcov. Pred levitáciou sa dostal do tranzu. Medzi tými, ktorí sa zúčastnili Humeových sedení, bol A. K. Tolstoy. Hume navštívil Rusko dvakrát a uskutočnil niekoľko levitačných sedení za prítomnosti profesorov univerzity v Petrohrade Butlerova a Wagnera. O fenoméne levitácie svedčili také vynikajúce osobnosti ako Curieovci, Thomas Edison a ďalší.Najstaršia zmienka o levitácii, ktorá sa k nám dostala, je dokument z roku 1650. Uvádza, že mních Joseph Scipartino z Talianska sa v náboženskej extáze vznášal vo vzduchu vo výške 40 yardov. Novodobé dôkazy tohto javu u nás sú viac než skromné ​​a spájajú sa nie s lietaním, ale s čiastočným chudnutím. Napríklad bolo zaznamenané, že dievča spadlo z ôsmeho poschodia, keď hladko dopadlo na nohy (ide o spontánnu levitáciu). Alebo iný prípad, keď námesačný chlapec mohol chodiť po vode ako po suchu. Nedávno v televízii v programe „Zázraky“ ukázali ženu, ktorá sa neutopí. Zviazali jej ruky a nohy a navyše jej na hruď položili žehličku. V stredoveku by ju považovali za čarodejnicu. Slávny vedec A.P. Dubrov, ktorý analyzuje medzinárodné skúsenosti so štúdiom levitácie a telekinézy, píše: „Analýza úspechov modernej vedy, najmä v oblasti štúdia levitácie, ukazuje, že ani všeobecne akceptované úspechy kvantovej fyziky nie sú dovoľte nám vysvetliť mechanizmy levitácie. Potrebujeme novú fyziku, revolučný prelom v chápaní pozorovaných javov a úlohy vedomia. Slávny Einstein zdieľal rovnaký názor. Vo svojich ubúdajúcich rokoch povedal, že fyzika sa v budúcnosti bude uberať inou cestou. Všetky moderné pokusy vysvetliť možnosť prekonania gravitácie a vzniesť sa do vzduchu boli založené na Newtonovej teórii, ktorá nedávala žiadnu šancu podložiť fenomén levitácie. Termodynamický model gravitácie (TMG) je nová fyzika, o ktorej Dubrov sníval. Práca srdca pozostáva z neustálej kontrakcie a relaxácie srdcového svalu, čo naznačuje prítomnosť látky v ňom, ktorá má piezoelektrický účinok. Dá sa predpokladať, že práve piezoelektrický jav vytvára podmienky pre vznik gravitačného žiarenia ľudského tela. Táto téma sa však týka skôr parapsychológie. Aby bolo možné priradiť novej hypotéze o povahe gravitácie status teórie, vyžaduje si overenie mnohými experimentmi a rôznymi výskumníkmi. Doteraz boli všetky experimenty v tejto oblasti zredukované buď na zaznamenávanie predpokladaných gravitačných vĺn postulovaných Newtonom pomocou Weberovho detektora, alebo na meranie príťažlivých síl na torznej váhe. Je potrebné poznamenať, že všetky tieto experimenty boli kvôli extrémnej malosti nameranej hodnoty spojené s presnými meraniami na prahu citlivosti prístrojov. Úplne iné sú možnosti nastavenia TMG experimentov, kde sa odhalí fyzikálna podstata gravitácie, a budú účelové, s vopred očakávaným výsledkom. V prvom rade je na testovanie termodynamickej povahy gravitácie potrebné vytvoriť umelé gravitačné teleso. Doteraz takáto myšlienka nemohla napadnúť žiadnemu výskumníkovi, pretože by odporovala všetkým v súčasnosti známym teóriám gravitácie. Procesy spojené s emisiou gravitačných vĺn Zemou sa však podľa TMG dajú simulovať v miniatúre. Príroda sama naznačuje, ako sa to dá urobiť, a to veľmi jednoducho a jasne. Aby ste to urobili, musíte si vziať loptu, najlepšie väčšiu, vyrobenú z materiálu, ktorý odolá vysokým teplotám. Umiestnite do nej zdroj tepelnej energie a položte túto guľu na váhu. Vraj by mal schudnúť (samozrejme mierne) kvôli tomu, že jeho gravitačné žiarenie bude odpudzovať podobné žiarenie zo Zeme (rovnako ako Mesiac). A tak sa aj stalo. Pre rozhodujúci experiment bola vyrobená oceľová guľa s priemerom 100 mm. Do stredu lopty sa vytvoril kužeľovitý otvor. Potom bola umiestnená na laboratórnu váhu pákového typu VLT-5 s hodnotou delenia 0,3 g a vyvážená bežnými závažiami. Hmotnosť lopty bola 4,2 kg. Ako zdroj tepelnej energie bol použitý laser LT1-2 s energiou lúča 5 kW. Lúč smeroval do kužeľového otvoru gule zhora nadol. Keď sa teplota povrchu gule zvyšovala (merané termočlánkom), ručička váhy sa podľa očakávania pomaly vychýlila v smere klesajúcej hmotnosti. Po asi hodine a pol, keď povrchová teplota lopty dosiahla 300 °C, bol laser vypnutý. Rozdiel (pokles) hmotnosti loptičky v porovnaní s počiatočným údajom (v studenom stave) bol 3g (desať dielikov stupnice). Po vypnutí lasera sa hmotnosť vrátila na pôvodnú hodnotu.

Ďalej, pre spestrenie experimentov, bolo gravitačné teleso vyrobené v tvare torusu, alebo jednoducho povedané, veľkej šišky z kaolínového vlákna s 500 W elektrickou špirálou „zapečenou“ vo vnútri pozdĺž osi. Tepelný tok sa v nej, podobne ako v guli, šíri zvnútra po polomere, t.j. bude smerová. Šiška sa odvážila na rovnakých váhach ako v predchádzajúcom experimente. V tomto experimente, rovnako ako v experimente s loptou, sa tepelná energia spotrebovala z celého povrchu torusu na vytvorenie gravitačného žiarenia. V tomto prípade pracovná časť povrchu, ktorá interaguje s gravitačným žiarením Zeme, tvorí 20-25% celého jej povrchu. Ak by všetka energia špirály smerovala do pracovnej, nižšej, zóny torusu, potom by sa efekt straty hmotnosti torusu zvýšil 10-násobne. Tento predpoklad možno aplikovať aj na experiment s loptou . Závery z týchto dvoch experimentov slúžili ako impulz na vytvorenie gravitačného telesa vo forme „dosky“. Tento „lietajúci tanier“ bol vyrobený z dvoch hliníkových pologúľ s priemerom 350 mm. V spodnej pologuli bolo inštalované grafitové jadro (emitor) s priemerom a výškou 100 mm. Jeho spodný koniec bol predĺžený o 10 mm smerom von a na hornom konci bola umiestnená elektrická špirála z porcelánových guľôčok s výkonom 0,8 kW. Zvyšok priestoru oboch hemisfér bol vyplnený kaolínovým vláknom. Hmotnosť „taniera“ v studenom stave bola 3,5 kg a gravitačná kapacita (zníženie hmotnosti) na konci experimentu bola 5 g. Váženie sa uskutočnilo na rovnakých váhach. Musím povedať, že tu som očakával lepší výsledok. Je zrejmé, že väčšina tepelného toku prechádzajúceho jadrom bola odklonená do strán, aby sa zohriala tepelná izolácia jeho bočného povrchu. V dôsledku toho sa len časť tepelného toku premenila na gravitačné žiarenie, ktoré interagovalo s podobným žiarením zo Zeme.

Najlepšie výsledky, t.j. úbytok hmotnosti sa dosiahol pomocou modelu gravitujúceho tela, žartovne nazývaného „lietajúca panvica“, analogicky s „lietajúcim tanierom“. Tento model bol skutočne vyrobený z panvice s priemerom a výškou 160 mm. V dne bol vyrezaný otvor s priemerom 100 mm, na ktorý bol položený grafitový kotúč s priemerom 130 mm a hrúbkou 35 mm. Rovnako ako v predchádzajúcom experimente bola na disk umiestnená elektrická špirála v porcelánových guľôčkach s výkonom 600 W. Všetok voľný priestor „panvice“ bol vyplnený kaolínovým vláknom. Hmotnosť modelu za studena bola 2,534 kg. Tentoraz sa váženie uskutočnilo na elektronickej váhe MK-6-A20 s hodnotou delenia 2g. To umožnilo pozorovať zmenu hmotnosti modelu v priebehu času, až do minút, počas procesu zahrievania a následného chladenia v prirodzených podmienkach. Model bol inštalovaný na špeciálnom stojane.

Ich analýza ukazuje, že doslova 20 minút po zapnutí napájania sa hmotnosť modelu znížila o 2 g. Ďalší úbytok hmotnosti bol 2 g každých 10 minút. Ku koncu experimentu sa chudnutie spomalilo a posledný údaj na stupnici – 14g – nastal pol hodiny po predchádzajúcom. Potom sa váha hodinu nezmenila. Takmer okamžite po vypnutí napájania došlo k nárastu hmotnosti o 2g. Počas procesu chladenia boli časové intervaly medzi odčítaniami na stupnici hodiny. Ak zahriatie modelu na konečný výsledok - 14g trvalo 2 hodiny, tak chladenie trvalo 5 hodín. Model sa však už nikdy nevrátil na pôvodnú váhu. Rozdiel bol 4g. Je to zrejme kvôli tuhosti elektrického vodiča napájajúceho cievku.

Účelom všetkých týchto experimentov bolo ukázať možnosť vytvorenia umelého gravitačného telesa, na rozdiel od Newtonovej teórie, s nízkou hmotnosťou. Toto je, takpovediac, východiskový materiál, na základe ktorého by sa malo hľadať riešenie návrhu funkčného modelu generátora gravitačného žiarenia, ktorý francúzsky vedec Brillouin nazval „grazer“ (analogicky s „ laser“).

Uvidíme, aké možnosti sa otvoria pre vedcov, keď dostanú k dispozícii pastiera. Po prvé, toto je fyzické zariadenie, o ktorom Brillouin sníval. Veril, že s jeho pomocou je možné merať rôzne parametre gravitačných vĺn (frekvenciu, rýchlosť šírenia, dosah atď.). Je zaujímavé analyzovať interakciu umelého gravitačného žiarenia s prirodzeným žiarením Zeme. Je žiaduce nájsť závislosť dosahu gravitačného lúča od energie dodávanej do zariadenia. Potom môžete zvážiť perspektívu praktického využitia pastiera v rôznych oblastiach vedy. Po vytvorení grazera a vykonaní všetkých vyššie uvedených experimentov bude možné konečne premeniť termodynamický gravitačný model TMG na plnohodnotnú TTG teóriu gravitácie. V konečnom dôsledku to všetko povedie k radikálnej revízii mnohých astrofyzikálnych pozícií. Úplne vylúčená je najmä možnosť gravitačného kolapsu. Podľa modernej vedy, ak masívna hviezda vyčerpá svoj energetický potenciál (horúce jadro sa ochladí), pod vplyvom gravitačných síl sa katastrofálne rýchlo zrúti. V dôsledku toho sa hviezda môže zmeniť na neutrónovú hviezdu alebo čiernu dieru. Podľa TTG však týmto výsledkom hviezda stratí tieto gravitačné sily a zmení sa na obrovský neživý asteroid.

Z hľadiska TTG by sa mal zvážiť ešte jeden faktor týkajúci sa histórie fyziky. Ako je známe, americký fyzik Michelson (spolu s Morleym) uskutočnil v roku 1887 experiment na zistenie pohybu Zeme voči stacionárnemu éteru, inými slovami, na zistenie takzvaného éterického vetra. Tento experiment mal negatívny výsledok.

Podľa TTG sú všetky gravitujúce objekty (hviezdy, planéty) obklopené energetickou sférou pozostávajúcou z neutrín, ktoré predstavujú éter, a preto sa spolu s ním pohybujú vo svetovom priestore. Je celkom prirodzené, že pri svojom experimente Michelson nedokázal zachytiť pohyb Zeme voči éteru. Neúspech tohto experimentu teda nemôže slúžiť ako dôkaz neprítomnosti éteru a svedčiť v prospech teórie relativity.

Moderné úspechy vo fyzike vysokých energií čoraz viac posilňujú myšlienku, že rozmanitosť vlastností prírody je spôsobená interakciou elementárnych častíc. Je zrejme nemožné poskytnúť neformálnu definíciu elementárnej častice, keďže hovoríme o najprimárnejších prvkoch hmoty. Na kvalitatívnej úrovni môžeme povedať, že skutočne elementárne častice sú fyzické objekty, ktoré nemajú súčasti.
Je zrejmé, že otázka elementárnej povahy fyzikálnych objektov je predovšetkým otázkou experimentálnou. Napríklad sa experimentálne zistilo, že molekuly, atómy a atómové jadrá majú vnútornú štruktúru naznačujúcu prítomnosť jednotlivých častí. Preto ich nemožno považovať za elementárne častice. Nedávno sa zistilo, že častice ako mezóny a baryóny majú tiež vnútornú štruktúru, a preto nie sú elementárne. Zároveň nebola nikdy pozorovaná vnútorná štruktúra elektrónu, a preto ho možno zaradiť medzi elementárne častice. Ďalším príkladom elementárnej častice je kvantum svetla – fotón.
Moderné experimentálne údaje naznačujú, že existujú iba štyri kvalitatívne odlišné typy interakcií, na ktorých sa zúčastňujú elementárne častice. Tieto interakcie sa nazývajú fundamentálne, teda najzákladnejšie, počiatočné, primárne. Ak vezmeme do úvahy všetku rozmanitosť vlastností sveta okolo nás, potom sa zdá úplne prekvapujúce, že v prírode existujú iba štyri základné interakcie zodpovedné za všetky prírodné javy.
Okrem kvalitatívnych rozdielov sa fundamentálne interakcie kvantitatívne líšia v sile svojho vplyvu, ktorý charakterizuje pojem intenzita. So zvyšujúcou sa intenzitou sú základné interakcie usporiadané v nasledujúcom poradí: gravitačná, slabá, elektromagnetická a silná. Každá z týchto interakcií je charakterizovaná zodpovedajúcim parametrom nazývaným väzbová konštanta, ktorej číselná hodnota určuje intenzitu interakcie.
Ako fyzické objekty medzi sebou vykonávajú základné interakcie? Na kvalitatívnej úrovni je odpoveď na túto otázku nasledovná. Základné interakcie nesú kvantá. Okrem toho v kvantovom poli základné interakcie zodpovedajú zodpovedajúcim elementárnym časticiam, ktoré sa nazývajú elementárne častice - nosiče interakcií. V procese interakcie fyzický objekt emituje častice - nosiče interakcie, ktoré sú absorbované iným fyzickým objektom. To vedie k tomu, že objekty akoby vnímali jeden druhého, svoju energiu, povahu pohybu, zmenu stavu, to znamená, že zažívajú vzájomné ovplyvňovanie.
V modernej fyzike vysokých energií sa myšlienka zjednotenia základných interakcií stáva čoraz dôležitejšou. Podľa ideí zjednotenia existuje v prírode iba jedna jediná základná interakcia, ktorá sa v špecifických situáciách prejavuje ako gravitačná, slabá, elektromagnetická, silná, alebo ich kombinácia. Úspešnou realizáciou myšlienok zjednotenia bolo vytvorenie dnes už štandardnej zjednotenej teórie elektromagnetických a slabých interakcií. Pracuje sa na vývoji zjednotenej teórie elektromagnetických, slabých a silných interakcií, ktorá sa nazýva teória veľkého zjednotenia. Uskutočňujú sa pokusy nájsť princíp zjednotenia všetkých štyroch základných interakcií. Postupne zvážime hlavné prejavy základných interakcií.

Gravitačná interakcia

Táto interakcia je svojou povahou univerzálna, zúčastňujú sa na nej všetky druhy hmoty, všetky prírodné objekty, všetky elementárne častice! Všeobecne uznávanou klasickou (nekvantovou) teóriou gravitačnej interakcie je Einsteinova všeobecná teória relativity. Gravitácia určuje pohyb planét v hviezdnych sústavách, hrá dôležitú úlohu v procesoch prebiehajúcich vo hviezdach, riadi vývoj vesmíru a v pozemských podmienkach sa prejavuje ako sila vzájomnej príťažlivosti. Samozrejme, uviedli sme len malý počet príkladov z obrovského zoznamu gravitačných efektov.
Podľa všeobecnej teórie relativity gravitácia súvisí so zakrivením časopriestoru a je opísaná v takzvanej Riemannovej geometrii. V súčasnosti všetky experimentálne a pozorovacie údaje o gravitácii zapadajú do rámca všeobecnej teórie relativity. Údaje o silných gravitačných poliach však v podstate chýbajú, takže experimentálne aspekty tejto teórie obsahujú veľa otázok. Táto situácia dáva vznik rôznym alternatívnym teóriám gravitácie, ktorých predpovede sa prakticky nelíšia od predpovedí všeobecnej relativity pre fyzikálne účinky v Slnečnej sústave, ale v silných gravitačných poliach vedú k rôznym dôsledkom.
Ak zanedbáme všetky relativistické efekty a obmedzíme sa na slabé stacionárne gravitačné polia, potom sa všeobecná teória relativity zredukuje na newtonovskú teóriu univerzálnej gravitácie. V tomto prípade, ako je známe, potenciálna energia interakcie dvoch bodových častíc s hmotnosťou m 1 a m 2 je daná vzťahom

kde r je vzdialenosť medzi časticami, G je newtonovská gravitačná konštanta, ktorá hrá úlohu gravitačnej interakčnej konštanty. Tento vzťah ukazuje, že potenciálna interakčná energia V(r) je nenulová pre ľubovoľné konečné r a klesá na nulu veľmi pomaly. Z tohto dôvodu sa gravitačná interakcia považuje za ďalekú.
Z mnohých fyzikálnych predpovedí všeobecnej teórie relativity si všimneme tri. Teoreticky sa zistilo, že gravitačné poruchy sa môžu šíriť v priestore vo forme vĺn nazývaných gravitačné vlny. Šírenie slabých gravitačných porúch je v mnohom podobné elektromagnetickým vlnám. Ich rýchlosť sa rovná rýchlosti svetla, majú dva stavy polarizácie a vyznačujú sa javmi interferencie a difrakcie. Pre extrémne slabú interakciu gravitačných vĺn s hmotou však zatiaľ nebolo možné ich priame experimentálne pozorovanie. Napriek tomu údaje z niektorých astronomických pozorovaní o strate energie v dvojhviezdnych systémoch naznačujú možnú existenciu gravitačných vĺn v prírode.
Teoretické štúdium rovnovážnych podmienok hviezd v rámci všeobecnej teórie relativity ukazuje, že za určitých podmienok môžu dostatočne hmotné hviezdy začať katastrofálne kolabovať. Ukázalo sa, že je to možné v pomerne neskorých štádiách vývoja hviezdy, keď vnútorný tlak spôsobený procesmi zodpovednými za svietivosť hviezdy nie je schopný vyrovnať tlak gravitačných síl, ktoré majú tendenciu hviezdu stláčať. Výsledkom je, že proces kompresie nemožno zastaviť ničím. Opísaný fyzikálny jav, predpovedaný teoreticky v rámci všeobecnej teórie relativity, sa nazýva gravitačný kolaps. Štúdie ukázali, že ak je polomer hviezdy menší ako takzvaný gravitačný polomer

Rg = 2GM/c2,

kde M je hmotnosť hviezdy a c je rýchlosť svetla, potom pre vonkajšieho pozorovateľa hviezda zhasne. Žiadne informácie o procesoch prebiehajúcich v tejto hviezde sa nemôžu dostať k vonkajšiemu pozorovateľovi. V tomto prípade telesá padajúce na hviezdu voľne prekračujú gravitačný polomer. Ak je takým telesom myslený pozorovateľ, potom nezaznamená nič iné ako zvýšenie gravitácie. Existuje teda oblasť priestoru, do ktorej možno vstúpiť, ale z ktorej nemôže vychádzať nič, vrátane svetelného lúča. Takáto oblasť vesmíru sa nazýva čierna diera. Existencia čiernych dier je jednou z teoretických predpovedí všeobecnej teórie relativity, niektoré alternatívne teórie gravitácie sú konštruované tak, že tento typ javov zakazujú. V tomto smere je mimoriadne dôležitá otázka reality čiernych dier. V súčasnosti existujú pozorovacie údaje naznačujúce prítomnosť čiernych dier vo vesmíre.
V rámci všeobecnej teórie relativity sa po prvý raz podarilo sformulovať problém vývoja vesmíru. Vesmír ako celok sa tak stáva nie predmetom špekulatívnej špekulácie, ale predmetom fyzikálnej vedy. Odvetvie fyziky, ktoré sa zaoberá vesmírom ako celkom, sa nazýva kozmológia. Teraz sa považuje za pevne stanovené, že žijeme v rozpínajúcom sa vesmíre.
Moderný obraz evolúcie Vesmíru je založený na myšlienke, že Vesmír vrátane jeho atribútov, akými sú priestor a čas, vznikol v dôsledku špeciálneho fyzikálneho javu nazývaného Veľký tresk a odvtedy sa rozširuje. Podľa teórie vývoja vesmíru by sa vzdialenosti medzi vzdialenými galaxiami mali s časom zväčšovať a celý vesmír by mal byť vyplnený tepelným žiarením s teplotou okolo 3 K. Tieto predpovede teórie sú vo výbornej zhode s astronomickými pozorovacie údaje. Navyše, odhady ukazujú, že vek vesmíru, teda čas, ktorý uplynul od Veľkého tresku, je asi 10 miliárd rokov. Čo sa týka podrobností o veľkom tresku, tento jav bol nedostatočne preskúmaný a o záhade veľkého tresku môžeme hovoriť ako o výzve pre fyzikálnu vedu ako celok. Je možné, že vysvetlenie mechanizmu Veľkého tresku súvisí s novými, zatiaľ neznámymi zákonmi Prírody. Všeobecne akceptovaný moderný pohľad na možné riešenie problému veľkého tresku je založený na myšlienke spojenia teórie gravitácie a kvantovej mechaniky.

Koncept kvantovej gravitácie

Dá sa vôbec hovoriť o kvantových prejavoch gravitačnej interakcie? Ako sa bežne verí, princípy kvantovej mechaniky sú univerzálne a vzťahujú sa na akýkoľvek fyzický objekt. V tomto zmysle nie je výnimkou ani gravitačné pole. Teoretické štúdie ukazujú, že na kvantovej úrovni je gravitačná interakcia prenášaná elementárnou časticou nazývanou gravitón. Je možné poznamenať, že gravitón je bezhmotný bozón so spinom 2. Gravitačná interakcia medzi časticami spôsobená výmenou gravitónu je konvenčne znázornená nasledovne:

Častica vyžaruje gravitón, čo spôsobí zmenu jej pohybu. Ďalšia častica pohltí gravitón a tiež zmení stav jeho pohybu. V dôsledku toho častice navzájom interagujú.
Ako sme už uviedli, väzbová konštanta charakterizujúca gravitačnú interakciu je newtonovská konštanta G. Je dobre známe, že G je rozmerová veličina. Je zrejmé, že na odhadnutie intenzity interakcie je vhodné mať bezrozmernú väzbovú konštantu. Na získanie takejto konštanty môžete použiť základné konštanty: (Planckova konštanta) a c (rýchlosť svetla) - a zaviesť nejakú referenčnú hmotnosť, napríklad hmotnosť protónu m p. Potom bude bezrozmerná väzbová konštanta gravitačnej interakcie

Gmp2/(c) ~ 6·10-39,

čo je samozrejme veľmi malá hodnota.
Je zaujímavé, že zo základných konštánt G, , c je možné zostrojiť veličiny, ktoré majú rozmery dĺžky, času, hustoty, hmotnosti a energie. Tieto veličiny sa nazývajú Planckove veličiny. Konkrétne Planckova dĺžka l Pl a Planckova doba t Pl vyzerajú takto:

Každá základná fyzikálna konštanta charakterizuje určitý okruh fyzikálnych javov: G - gravitačné javy, - kvantové, c - relativistické. Ak teda nejaký vzťah súčasne obsahuje G, , c, potom to znamená, že tento vzťah popisuje jav, ktorý je súčasne gravitačný, kvantový a relativistický. Existencia Planckových veličín teda naznačuje možnú existenciu zodpovedajúcich javov v prírode.
Samozrejme, že číselné hodnoty l Pl a t Pl sú veľmi malé v porovnaní s charakteristickými hodnotami veličín v makrokozme. To však znamená len to, že kvantovo-gravitačné účinky sa prejavujú slabo. Mohli byť významné len vtedy, keď sa charakteristické parametre stali porovnateľnými s Planckovými hodnotami.
Výraznou črtou javov mikrosveta je skutočnosť, že fyzikálne veličiny podliehajú takzvaným kvantovým fluktuáciám. To znamená, že pri opakovaných meraniach fyzikálnej veličiny v určitom stave by sa v zásade mali získať rôzne číselné hodnoty v dôsledku nekontrolovanej interakcie zariadenia s pozorovaným objektom. Pripomeňme si, že gravitácia je spojená s prejavom zakrivenia časopriestoru, teda s geometriou časopriestoru. Preto by sa malo očakávať, že v časoch rádu t Pl a vzdialenostiach rádu l Pl by sa geometria časopriestoru mala stať kvantovým objektom, geometrické charakteristiky by mali zažiť kvantové fluktuácie. Inými slovami, na Planckových mierkach neexistuje žiadna pevná časopriestorová geometria, obrazne povedané, časopriestor je kypiaca pena.
Konzistentná kvantová teória gravitácie nebola skonštruovaná. Vzhľadom na extrémne malé hodnoty l Pl, t Pl treba počítať s tým, že v dohľadnej dobe nebude možné uskutočniť experimenty, pri ktorých by sa prejavili kvantovo-gravitačné efekty. Preto teoretický výskum otázok kvantovej gravitácie zostáva jedinou cestou vpred. Existujú však javy, pri ktorých môže byť kvantová gravitácia významná? Áno, existujú a už sme o nich hovorili. Toto je gravitačný kolaps a Veľký tresk. Podľa klasickej teórie gravitácie by mal byť objekt podliehajúci gravitačnému kolapsu stlačený na ľubovoľne malú veľkosť. To znamená, že jeho rozmery sa môžu stať porovnateľnými s l Pl, kde už klasická teória neplatí. Rovnako tak počas Veľkého tresku bol vek vesmíru porovnateľný s tPl a jeho rozmery boli rádovo lPl. To znamená, že pochopenie fyziky Veľkého tresku je v rámci klasickej teórie nemožné. Opis konečného štádia gravitačného kolapsu a počiatočného štádia evolúcie vesmíru je teda možné vykonať iba pomocou kvantovej teórie gravitácie.

Slabá interakcia

Táto interakcia je najslabšia zo základných interakcií experimentálne pozorovaných pri rozpadoch elementárnych častíc, kde sú kvantové efekty zásadne významné. Pripomeňme, že kvantové prejavy gravitačnej interakcie neboli nikdy pozorované. Slabá interakcia sa rozlišuje podľa nasledujúceho pravidla: ak sa na procese interakcie zúčastňuje elementárna častica nazývaná neutríno (alebo antineutríno), potom je táto interakcia slabá.

Typickým príkladom slabej interakcie je beta rozpad neutrónu

Np + e - + e,

kde n je neutrón, p je protón, e je elektrón, e je elektrónové antineutríno. Treba však mať na pamäti, že vyššie uvedené pravidlo vôbec neznamená, že akýkoľvek akt slabej interakcie musí byť sprevádzaný neutrínom alebo antineutrínom. Je známe, že dochádza k veľkému počtu rozpadov bez neutrín. Ako príklad si môžeme všimnúť proces rozpadu hyperónu lambda na protón p a záporne nabitý pión π − . Podľa moderných koncepcií neutrón a protón nie sú skutočne elementárne častice, ale pozostávajú z elementárnych častíc nazývaných kvarky.
Intenzitu slabej interakcie charakterizuje Fermiho väzbová konštanta GF. Konštanta G F je rozmerová. Na vytvorenie bezrozmernej veličiny je potrebné použiť nejakú referenčnú hmotnosť, napríklad hmotnosť protónov m p. Potom bude bezrozmerná väzbová konštanta

GF mp2~10-5.

Je vidieť, že slabá interakcia je oveľa intenzívnejšia ako gravitačná interakcia.
Slabá interakcia je na rozdiel od gravitačnej interakcie s krátkym dosahom. To znamená, že slabá sila medzi časticami vstupuje do hry len vtedy, ak sú častice dostatočne blízko seba. Ak vzdialenosť medzi časticami prekročí určitú hodnotu nazývanú charakteristický polomer interakcie, slabá interakcia sa neprejaví. Experimentálne sa zistilo, že charakteristický polomer slabej interakcie je asi 10 - 15 cm, to znamená, že slabá interakcia sa koncentruje vo vzdialenostiach menších ako je veľkosť atómového jadra.
Prečo môžeme hovoriť o slabej interakcii ako o nezávislom type základnej interakcie? Odpoveď je jednoduchá. Zistilo sa, že existujú procesy transformácie elementárnych častíc, ktoré nie sú redukované na gravitačné, elektromagnetické a silné interakcie. Dobrým príkladom toho, že existujú tri kvalitatívne odlišné interakcie v jadrových javoch, je rádioaktivita. Experimenty naznačujú prítomnosť troch rôznych typov rádioaktivity: -, - a -rádioaktívnych rozpadov. V tomto prípade - rozpad je spôsobený silnou interakciou, - rozpad je spôsobený elektromagnetickou interakciou. Zostávajúci rozpad nemožno vysvetliť elektromagnetickými a silnými interakciami a sme nútení akceptovať, že existuje ďalšia základná interakcia, nazývaná slabá. Vo všeobecnosti je potreba zaviesť slabú interakciu spôsobená skutočnosťou, že v prírode sa vyskytujú procesy, v ktorých sú elektromagnetické a silné rozpady zakázané zákonmi ochrany.
Aj keď je slabá interakcia výrazne koncentrovaná v jadre, má určité makroskopické prejavy. Ako sme už uviedli, je spojená s procesom β-rádioaktivity. Okrem toho slabá interakcia hrá dôležitú úlohu v takzvaných termonukleárnych reakciách zodpovedných za mechanizmus uvoľňovania energie vo hviezdach.
Najúžasnejšou vlastnosťou slabej interakcie je existencia procesov, v ktorých sa prejavuje zrkadlová asymetria. Na prvý pohľad sa zdá zrejmé, že rozdiel medzi pojmami vľavo a vpravo je ľubovoľný. Procesy gravitačnej, elektromagnetickej a silnej interakcie sú skutočne invariantné vzhľadom na priestorovú inverziu, ktorá vykonáva zrkadlový odraz. Hovorí sa, že v takýchto procesoch sa zachováva priestorová parita P. Experimentálne sa však zistilo, že slabé procesy môžu pokračovať s nezachovaním priestorovej parity, a preto sa zdá, že vnímajú rozdiel medzi ľavicou a pravicou. V súčasnosti existujú spoľahlivé experimentálne dôkazy, že nezachovávanie parity v slabých interakciách je univerzálnej povahy a prejavuje sa nielen v rozpadoch elementárnych častíc, ale aj v jadrových a dokonca atómových javoch. Malo by sa uznať, že zrkadlová asymetria je vlastnosťou prírody na tej najzákladnejšej úrovni.
Nezachovanie parity v slabých interakciách sa zdalo byť takou nezvyčajnou vlastnosťou, že takmer okamžite po jej objavení sa teoretici začali snažiť ukázať, že medzi ľavicou a pravicou v skutočnosti existuje úplná symetria, len že má hlbší význam, než sa doteraz predpokladalo. Zrkadlový odraz musí byť sprevádzaný nahradením častíc antičasticami (nábojová konjugácia C) a potom musia byť všetky základné interakcie invariantné. Neskôr sa však zistilo, že táto invariantnosť nie je univerzálna. Existujú slabé rozpady takzvaných dlhotrvajúcich neutrálnych kaónov na piony π + , π − , ktoré by boli zakázané, ak by k naznačenej invariancii skutočne došlo. Charakteristickou vlastnosťou slabej interakcie je teda jej neinvariantnosť CP. Je možné, že práve táto vlastnosť je zodpovedná za to, že hmota vo Vesmíre výrazne prevažuje nad antihmotou, vybudovanou z antičastíc. Svet a antisvet sú asymetrické.
Otázka, ktoré častice sú nositeľmi slabej interakcie, bola dlho nejasná. Porozumenie bolo dosiahnuté relatívne nedávno v rámci jednotnej teórie elektroslabých interakcií – Weinberg-Salam-Glashowovej teórie. V súčasnosti sa všeobecne uznáva, že nositeľmi slabej interakcie sú takzvané W ± a Z 0 bozóny. Sú to nabité W ± a neutrálne Z 0 elementárne častice so spinom 1 a hmotnosťou rádovo 100 m p .

Elektromagnetická interakcia

Všetky nabité telesá, všetky nabité elementárne častice sa zúčastňujú elektromagnetickej interakcie. V tomto zmysle je celkom univerzálny. Klasická teória elektromagnetickej interakcie je Maxwellova elektrodynamika. Elektrónový náboj e sa berie ako väzbová konštanta.
Ak uvažujeme dva bodové náboje q 1 a q 2 v pokoji, potom sa ich elektromagnetická interakcia zredukuje na známu elektrostatickú silu. To znamená, že interakcia je na veľké vzdialenosti a pomaly sa rozpadá so zväčšujúcou sa vzdialenosťou medzi nábojmi.
Klasické prejavy elektromagnetickej interakcie sú dobre známe a nebudeme sa nimi zaoberať. Z hľadiska kvantovej teórie je nositeľom elektromagnetickej interakcie fotón elementárnej častice - bezhmotný bozón so spinom 1. Kvantová elektromagnetická interakcia medzi nábojmi je konvenčne znázornená nasledovne:

Nabitá častica vyžaruje fotón, čo spôsobí zmenu jej pohybu. Iná častica tento fotón pohltí a tiež zmení svoj pohybový stav. V dôsledku toho sa zdá, že častice cítia vzájomnú prítomnosť. Je dobre známe, že elektrický náboj je rozmerová veličina. Je vhodné zaviesť bezrozmernú väzbovú konštantu elektromagnetickej interakcie. Aby ste to dosiahli, musíte použiť základné konštanty a c. Výsledkom je nasledujúca bezrozmerná väzbová konštanta, ktorá sa v atómovej fyzike nazýva konštanta jemnej štruktúry α = e 2 /c ≈1/137.

Je ľahké vidieť, že táto konštanta výrazne prevyšuje konštanty gravitačných a slabých interakcií.
Z moderného pohľadu predstavujú elektromagnetické a slabé interakcie rôzne aspekty jedinej elektroslabej interakcie. Vznikla jednotná teória elektroslabej interakcie – Weinberg-Salam-Glashowova teória, ktorá z jednotnej pozície vysvetľuje všetky aspekty elektromagnetických a slabých interakcií. Je možné na kvalitatívnej úrovni pochopiť, ako dochádza k rozdeleniu kombinovanej interakcie na samostatné, zdanlivo nezávislé interakcie?
Pokiaľ sú charakteristické energie dostatočne malé, elektromagnetické a slabé interakcie sú oddelené a navzájom sa neovplyvňujú. S nárastom energie začína ich vzájomné ovplyvňovanie a pri dostatočne vysokých energiách sa tieto interakcie spájajú do jedinej elektroslabej interakcie. Charakteristická zjednocovacia energia sa odhaduje rádovo na 10 2 GeV (GeV je skratka pre gigaelektrón-volt, 1 GeV = 10 9 eV, 1 eV = 1,6 10 -12 erg = 1,6 10 19 J). Pre porovnanie uvádzame, že charakteristická energia elektrónu v základnom stave atómu vodíka je približne 10 -8 GeV, charakteristická väzbová energia atómového jadra je približne 10 -2 GeV a charakteristická väzbová energia pevnej látky je asi 10-10 GeV. Charakteristická energia kombinácie elektromagnetických a slabých interakcií je teda obrovská v porovnaní s charakteristickými energiami v atómovej a jadrovej fyzike. Z tohto dôvodu elektromagnetické a slabé interakcie neprejavujú svoju jedinú podstatu v bežných fyzikálnych javoch.

Silná interakcia

Silná interakcia je zodpovedná za stabilitu atómových jadier. Keďže atómové jadrá väčšiny chemických prvkov sú stabilné, je jasné, že interakcia, ktorá ich chráni pred rozpadom, musí byť dosť silná. Je dobre známe, že jadrá pozostávajú z protónov a neutrónov. Aby sa zabránilo rozptylu kladne nabitých protónov v rôznych smeroch, je potrebné mať medzi nimi príťažlivé sily, ktoré prevyšujú sily elektrostatického odpudzovania. Práve silná interakcia je zodpovedná za tieto príťažlivé sily.
Charakteristickým znakom silnej interakcie je jej nábojová nezávislosť. Jadrové príťažlivé sily medzi protónmi, medzi neutrónmi a medzi protónom a neutrónom sú v podstate rovnaké. Z toho vyplýva, že z hľadiska silných interakcií sú protón a neutrón nerozoznateľné a používa sa pre ne jednotný výraz nukleón, teda častica jadra.

Charakteristický rozsah silnej interakcie možno ilustrovať uvažovaním dvoch nukleónov v pokoji. Teória vedie k potenciálnej energii ich interakcie vo forme potenciálu Yukawa

kde hodnota r 0 ≈10 -13 cm a rádovo sa zhoduje s charakteristickou veľkosťou jadra, g je väzbová konštanta silnej interakcie. Tento vzťah ukazuje, že silná interakcia je krátkeho dosahu a je v podstate úplne koncentrovaná vo vzdialenostiach nepresahujúcich charakteristickú veľkosť jadra. Keď r > r 0 prakticky zmizne. Známym makroskopickým prejavom silnej interakcie je vplyv rádioaktivity. Malo by sa však pamätať na to, že potenciál Yukawa nie je univerzálnou vlastnosťou silnej interakcie a nesúvisí s jej základnými aspektmi.
V súčasnosti existuje kvantová teória silnej interakcie, ktorá sa nazýva kvantová chromodynamika. Nositeľmi silnej interakcie sú podľa tejto teórie elementárne častice – gluóny. Podľa moderných koncepcií častice zúčastňujúce sa silnej interakcie a nazývané hadróny pozostávajú z elementárnych častíc - kvarkov.
Kvarky sú fermióny so spinom 1/2 a nenulovou hmotnosťou. Najprekvapujúcejšou vlastnosťou kvarkov je ich zlomkový elektrický náboj. Kvarky sa skladajú do troch párov (tri generácie dubletov), ​​ktoré sa označujú takto:

u	c
d	s	b

Každý typ tvarohu sa bežne nazýva príchuť, takže existuje šesť príchutí tvarohu. V tomto prípade majú u-, c-, t-kvarky elektrický náboj 2/3|e| , a d-, s-, b-kvarky sú elektrický náboj -1/3|e|, kde e je náboj elektrónu. Okrem toho existujú tri kvarky danej príchute. Líšia sa kvantovým číslom nazývaným farba, ktoré má tri hodnoty: žltá, modrá, červená. Každému kvarku zodpovedá antikvark, ktorý má oproti danému kvarku opačný elektrický náboj a takzvanú anticolor: anti-žltá, anti-modrá, anti-červená. Ak vezmeme do úvahy množstvo chutí a farieb, vidíme, že existuje celkom 36 kvarkov a antikvarkov.
Kvarky medzi sebou interagujú prostredníctvom výmeny ôsmich gluónov, čo sú bezhmotné bozóny so spinom 1. Pri interakcii sa farby kvarkov môžu meniť. V tomto prípade je silná interakcia konvenčne znázornená takto:

Kvark, ktorý je súčasťou hadrónu, vyžaruje gluón, vďaka ktorému sa mení stav pohybu hadrónu. Tento gluón je absorbovaný kvarkom, ktorý je súčasťou iného hadrónu a mení stav jeho pohybu. Výsledkom je, že hadróny na seba vzájomne pôsobia.
Príroda je navrhnutá tak, že interakcia kvarkov vždy vedie k vytvoreniu bezfarebných viazaných stavov, ktorými sú presne hadróny. Napríklad protón a neutrón sa skladajú z troch kvarkov: p = uud, n = udd. Pión π − sa skladá z kvarku u a antikvarku: π − = u. Charakteristickým rysom interakcie kvark-kvark prostredníctvom gluónov je, že keď sa vzdialenosť medzi kvarkami zmenšuje, ich interakcia slabne. Tento jav sa nazýva asymptotická sloboda a vedie k tomu, že kvarky vo vnútri hadrónov možno považovať za voľné častice. Asymptotická sloboda prirodzene vyplýva z kvantovej chromodynamiky. Existujú experimentálne a teoretické náznaky, že so zväčšujúcou sa vzdialenosťou by sa mala zvyšovať interakcia medzi kvarkami, vďaka čomu je pre kvarky energeticky výhodné byť vo vnútri hadrónu. To znamená, že môžeme pozorovať len bezfarebné objekty – hadróny. Jednotlivé kvarky a gluóny, ktoré majú farbu, nemôžu existovať vo voľnom stave. Fenomén zadržiavania elementárnych častíc s farbou vo vnútri hadrónov sa nazýva zadržiavanie. Na vysvetlenie obmedzenia boli navrhnuté rôzne modely, ale konzistentný popis vychádzajúci z prvých princípov teórie ešte nebol skonštruovaný. Z kvalitatívneho hľadiska ťažkosti vyplývajú zo skutočnosti, že gluóny, ktoré majú farbu, interagujú so všetkými farebnými predmetmi, vrátane seba navzájom. Z tohto dôvodu je kvantová chromodynamika v podstate nelineárna teória a približné výskumné metódy prijaté v kvantovej elektrodynamike a elektroslabej teórii sa v teórii silných interakcií ukázali ako nie úplne adekvátne.

Trendy v zlučovaní interakcií

Vidíme, že na kvantovej úrovni sa všetky základné interakcie prejavujú rovnakým spôsobom. Elementárna častica látky emituje elementárnu časticu - nosič interakcie, ktorý je absorbovaný inou elementárnou časticou látky. To vedie k vzájomnej interakcii častíc hmoty.
Bezrozmerná väzbová konštanta silnej interakcie môže byť skonštruovaná analogicky s konštantou jemnej štruktúry v tvare g2/(c)10. Ak porovnáme bezrozmerné väzbové konštanty, je ľahké vidieť, že najslabšia je gravitačná interakcia, po ktorej nasleduje slabá, elektromagnetická a silná.
Ak vezmeme do úvahy už rozvinutú jednotnú teóriu elektroslabých interakcií, dnes nazývanú štandardná, a budeme nasledovať trend zjednocovania, potom vzniká problém konštrukcie jednotnej teórie elektroslabých a silných interakcií. V súčasnosti boli vytvorené modely takejto jednotnej teórie, nazývané model veľkého zjednotenia. Všetky tieto modely majú veľa spoločných bodov, najmä charakteristická zjednocovacia energia sa ukazuje byť rádovo 10 15 GeV, čo výrazne prevyšuje charakteristickú zjednocovaciu energiu elektromagnetických a slabých interakcií. Z toho vyplýva, že priamy experimentálny výskum veľkého zjednotenia vyzerá problematicky aj v dosť vzdialenej budúcnosti. Pre porovnanie uvádzame, že najvyššia energia dosiahnuteľná modernými urýchľovačmi nepresahuje 10 3 GeV. Ak sa teda získajú nejaké experimentálne údaje týkajúce sa veľkého zjednotenia, môžu mať len nepriamy charakter. Najmä veľké unifikované modely predpovedajú rozpad protónov a existenciu veľkohmotného magnetického monopolu. Experimentálne potvrdenie týchto predpovedí by bolo veľkým triumfom zjednocovacích tendencií.
Všeobecný obraz rozdelenia jedinej veľkej interakcie na samostatné silné, slabé a elektromagnetické interakcie je nasledujúci. Pri energiách rádovo 10 15 GeV a vyšších dochádza k jedinej interakcii. Keď energia klesne pod 10 15 GeV, silné a elektroslabé sily sú od seba oddelené a sú reprezentované ako rôzne základné sily. S ďalším poklesom energie pod 10 2 GeV sa oddelia slabé a elektromagnetické interakcie. V dôsledku toho sa na energetickej škále charakteristickej pre fyziku makroskopických javov nezdá, že by tri zvažované interakcie mali jedinú povahu.
Všimnime si teraz, že energia 10 15 GeV nie je tak ďaleko od Planckovej energie

pri ktorých sa kvantovo-gravitačné účinky stávajú významnými. Preto veľká zjednotená teória nevyhnutne vedie k problému kvantovej gravitácie. Ak budeme ďalej sledovať trend zjednocovania, musíme prijať myšlienku existencie jednej komplexnej základnej interakcie, ktorá sa delí na samostatné gravitačné, silné, slabé a elektromagnetické postupne, ako energia klesá z Planckovej hodnoty na energie. menej ako 102 GeV.
Konštrukcia takejto grandióznej zjednocujúcej teórie zrejme nie je realizovateľná v rámci systému ideí, ktorý viedol k štandardnej teórii elektroslabých interakcií a modelov veľkého zjednotenia. Je potrebné prilákať nové, možno zdanlivo bláznivé nápady, nápady a metódy. Napriek veľmi zaujímavým prístupom vyvinutým v poslednej dobe, ako je supergravitácia a teória strún, zostáva problém zjednotenia všetkých základných interakcií otvorený.

Záver

Takže sme zhodnotili základné informácie týkajúce sa štyroch základných interakcií Prírody. Stručne sú opísané mikroskopické a makroskopické prejavy týchto interakcií a obraz fyzikálnych javov, v ktorých hrajú dôležitú úlohu.
Všade, kde to bolo možné, sme sa snažili sledovať trend zjednocovania, všímať si spoločné črty základných interakcií a poskytovať údaje o charakteristických mierkach javov. Samozrejme, tu prezentovaný materiál sa netvári ako úplný a neobsahuje veľa dôležitých detailov potrebných pre systematickú prezentáciu. Podrobný popis nami nastolenej problematiky si vyžaduje využitie celého arzenálu metód modernej teoretickej fyziky vysokých energií a je nad rámec tohto článku, populárno-náučnej literatúry. Naším cieľom bolo podať všeobecný obraz o úspechoch modernej teoretickej fyziky vysokých energií a trendoch v jej vývoji. Snažili sme sa vzbudiť záujem čitateľa o samostatné, podrobnejšie štúdium materiálu. Samozrejme, pri tomto prístupe je nevyhnutné určité zhrubnutie.
Navrhovaný zoznam odkazov umožňuje pripravenejšiemu čitateľovi prehĺbiť svoje chápanie problematiky diskutovanej v článku.

1. Okun L.B. a, b, g, Z. M.: Nauka, 1985.
2. Okun L.B. Fyzika elementárnych častíc. M.: Nauka, 1984.
3. Novikov I.D. Ako vesmír explodoval. M.: Nauka, 1988.
4. Friedman D., dodávka. Nieuwenhuizen P. // Uspekhi fiz. Sci. 1979. T. 128. N 135.
5. Hawking S. Od veľkého tresku po čierne diery: Stručná história času. M.: Mir, 1990.
6. Davis P. Superpower: Hľadá jednotnú teóriu prírody. M.: Mir, 1989.
7. Zeldovich Ya.B., Khlopov M.Yu. Dráma ideí v poznaní prírody. M.: Nauka, 1987.
8. Gottfried K., Weiskopf W. Pojmy fyziky elementárnych častíc. M.: Mir, 1988.
9. Coughlan G.D., Dodd J.E. Myšlienky časticovej fyziky. Cambridge: Cambridge Univ. Tlač, 1993.

Kapitola III. Hlavné teoretické výsledky.

3.1. Jednotná teória poľa je teória fyzikálneho vákua.

Deduktívna metóda konštrukcie fyzikálnych teórií umožnila autorovi najprv geometrizovať rovnice elektrodynamiky (vyriešiť minimálny program) a potom geometrizovať polia hmoty a tak dokončiť Einsteinov maximálny program na vytvorenie jednotnej teórie poľa. Ukázalo sa však, že konečným zavŕšením jednotného programu teórie poľa bola konštrukcia teórie fyzikálneho vákua.

Prvá vec, ktorú musíme požadovať od jednotnej teórie poľa, je:

a) geometrický prístup k problému kombinovania gravitačných, elektromagnetických, silných a slabých interakcií založený na exaktných riešeniach rovníc (rovnice vákua);

b) predpovedanie nových typov interakcií;

c) zjednotenie teórie relativity a kvantovej teórie, t.j. konštrukcia dokonalej (v súlade s Einsteinovým názorom) kvantovej teórie;

Ukážme si stručne, ako teória fyzikálneho vákua spĺňa tieto požiadavky.

3.2. Zjednotenie elektrogravitačných interakcií.

Povedzme, že potrebujeme vytvoriť fyzikálnu teóriu, ktorá popisuje takú elementárnu časticu ako je protón. Táto častica má hmotnosť, elektrický náboj, jadrový náboj, spin a ďalšie fyzikálne vlastnosti. To znamená, že protón má superinterakciu a pre svoj teoretický popis vyžaduje superzjednotenie interakcií.

Pod superzjednotením interakcií fyzici chápu zjednotenie gravitačných, elektromagnetických, silných a slabých interakcií. V súčasnosti sa táto práca vykonáva na základe induktívneho prístupu, kedy sa teória buduje na základe opisu veľkého množstva experimentálnych údajov. Napriek značnému vynaloženiu materiálnych a duševných zdrojov nie je riešenie tohto problému ani zďaleka dokončené. Z pohľadu A. Einsteina je induktívny prístup ku konštrukcii zložitých fyzikálnych teórií márny, keďže sa takéto teórie ukážu ako „bezvýznamné“ a opisujú obrovské množstvo rôznorodých experimentálnych údajov.

Okrem toho do triedy základných patria teórie ako Maxwell-Diracova elektrodynamika alebo Einsteinova teória gravitácie. Riešenie rovníc poľa týchto teórií vedie k základnému potenciálu Coulomb-Newtonovej formy:

V oblasti, kde platia vyššie uvedené základné teórie, Coulombov a Newtonov potenciál absolútne presne popisuje elektromagnetické a gravitačné javy. Na rozdiel od teórie elektromagnetizmu a gravitácie sú silné a slabé interakcie opísané na základe fenomenologických teórií. V takýchto teóriách sa interakčné potenciály nenachádzajú z riešení rovníc, ale ich tvorcovia ich zavádzajú, ako sa hovorí, „ručne“. Napríklad na opis jadrovej interakcie protónov alebo neutrónov s jadrami rôznych prvkov (železo, meď, zlato atď.) v modernej vedeckej literatúre existuje asi tucet ručne napísaných jadrových potenciálov.

Každý výskumník so zdravým rozumom chápe, že spojenie základnej teórie s fenomenologickou je ako kríženie kravy s motorkou! Preto je v prvom rade potrebné vybudovať fundamentálnu teóriu silných a slabých interakcií a až potom je možné ich neformálne zjednotiť.

Ale aj v prípade, že máme dve základné teórie, ako je napríklad klasická elektrodynamika Maxwell-Lorentz a Einsteinova teória gravitácie, ich neformálne zjednotenie je nemožné. Maxwell-Lorentzova teória skutočne uvažuje o elektromagnetickom poli na pozadí plochého priestoru, zatiaľ čo v Einsteinovej teórii má gravitačné pole geometrický charakter a je považované za zakrivenie priestoru. Na spojenie týchto dvoch teórií je potrebné: buď považovať obe polia za dané na pozadí plochého priestoru (ako elektromagnetické pole v Maxwell-Lorentzovej elektrodynamike), alebo obe polia zredukovať na zakrivenie priestoru (ako gravitačné pole). pole v Einsteinovej teórii gravitácie).

Z rovníc fyzikálneho vákua vyplývajú plne geometrizované Einsteinove rovnice (B.1), ktoré formálne nekombinujú gravitačné a elektromagnetické interakcie, keďže v týchto rovniciach sa ukazuje, že gravitačné aj elektromagnetické polia sú geometrizované. Výsledkom presného riešenia týchto rovníc je jednotný elektrogravitačný potenciál, ktorý neformálnym spôsobom opisuje jednotné elektrogravitačné interakcie.

Riešenie, ktoré popisuje sféricky symetrickú stabilnú vákuovú excitáciu s hmotnosťou M a nabíjať Ze(t.j. častica s týmito charakteristikami) obsahuje dve konštanty: svoj gravitačný polomer r g a elektromagnetický polomer r e. Tieto polomery určujú Ricciho torziu a Riemannovo zakrivenie generované hmotnosťou a nábojom častice. Ak sa hmotnosť a náboj stanú nulovými (častica sa dostane do vákua), potom oba polomery zmiznú. V tomto prípade zaniká aj krútenie a zakrivenie priestoru Weizenbeck, t.j. priestor udalostí sa stáva plochým (absolútne vákuum).

Gravitačné r g a elektromagnetické r e polomery tvoria trojrozmerné gule, z ktorých začínajú gravitačné a elektromagnetické polia častíc ( pozri obr. 24). Pre všetky elementárne častice je elektromagnetický polomer oveľa väčší ako gravitačný polomer. Napríklad pre elektrón r g= 9,84 x 10-56 a r e= 5,6x10 -13 cm Tieto polomery majú síce konečnú hodnotu, ale hustota gravitačnej a elektromagnetickej hmoty častice (vyplýva to z presného riešenia rovníc vákua) je sústredená v bode. Preto sa vo väčšine experimentov elektrón správa ako bodová častica.

Ryža. 24. Sféricky symetrická častica s hmotnosťou a nábojom vznikajúca z vákua pozostáva z dvoch guľôčok s polomermi r g a r e. Listy G A E označujú statické gravitačné a elektromagnetické polia.

3.3. Zjednotenie gravitačných, elektromagnetických a silných interakcií.

Veľkým úspechom teórie fyzikálneho vákua je celý rad nových interakčných potenciálov získaných riešením rovníc vákua (A) a (B). Tieto potenciály sa javia ako doplnok coulombovsko-newtonovskej interakcie. Jeden z týchto potenciálov klesá so vzdialenosťou rýchlejšou ako 1/r, t.j. sily ním generované pôsobia (ako jadrové) na krátke vzdialenosti. Okrem toho je tento potenciál nenulový, aj keď je náboj častice nulový ( ryža. 25). Podobná vlastnosť nábojovej nezávislosti jadrových síl bola experimentálne objavená už dávno.

Ryža. 25. Potenciálna energia jadrovej interakcie zistená riešením rovníc vákua. Vzťah medzi jadrovými a elektromagnetickými polomermi r N = | r e|/2,8.

Ryža. 26. Teoretické výpočty získané pri riešení rovníc vákua (plná krivka) celkom dobre potvrdzujú experimenty na elektro-jadrovej interakcii protónov a jadier medi.

Zapnuté ryža. 25 je prezentovaná potenciálna energia interakcie neutrónu (náboj neutrónu je nulový) a protónu s jadrom. Pre porovnanie je uvedená Coulombova potenciálna energia odpudzovania medzi protónom a jadrom. Obrázok ukazuje, že v malých vzdialenostiach od jadra je Coulombovo odpudzovanie nahradené jadrovou príťažlivosťou, ktorá je opísaná novou konštantou r N- jadrový rádius. Z experimentálnych údajov bolo možné určiť, že hodnota tejto konštanty je asi 10 -14 cm, takže sily generované novou konštantou a novým potenciálom začínajú pôsobiť vo vzdialenostiach ( RI) od stredu jadra. Práve v týchto vzdialenostiach začínajú pôsobiť jadrové sily.

RI = (100 - 200)r N= 10-12 cm.

Zapnuté ryža. 25 jadrový polomer je určený vzťahom r N = |r e|/2,8 kde hodnota modulu elektromagnetického polomeru vypočítaná pre proces interakcie medzi protónom a jadrom medi sa rovná: | r e| = 8,9 x 10 -15 cm.

Na ryža. 26 Je uvedená experimentálna krivka opisujúca rozptyl protónov s energiou 17 MeV na jadrách medi. Plná čiara na tom istom obrázku označuje teoretickú krivku získanú na základe riešení rovníc vákua. Dobrá zhoda medzi krivkami naznačuje, že potenciál interakcie krátkeho dosahu s jadrovým polomerom zistený z riešenia vákuových rovníc r N= 10 -15 cm, tu nebolo povedané nič o gravitačných interakciách, keďže pre elementárne častice sú oveľa slabšie ako jadrové a elektromagnetické.

Výhodou vákuového prístupu v jednotnom popise gravitačných, elektromagnetických a jadrových interakcií oproti súčasným akceptovaným je, že náš prístup je zásadný a nevyžaduje zavádzanie jadrových potenciálov „ručne“.

3.4. Vzťah medzi slabými a torznými interakciami.

Slabé interakcie zvyčajne znamenajú procesy zahŕňajúce jednu z najzáhadnejších elementárnych častíc – neutrína. Neutrína nemajú hmotnosť ani náboj, ale iba rotáciu – vlastnú rotáciu. Táto častica netoleruje nič iné ako rotáciu. Neutríno je teda jednou z odrôd dynamického torzného poľa vo svojej čistej forme.

Najjednoduchším z procesov, pri ktorých sa prejavujú slabé interakcie, je rozpad neutrónu (neutrón je nestabilný a má priemernú životnosť 12 minút) podľa schémy:

n® p + + e - + v

Kde p+- protón, e-- elektrón, v- antineutrino. Moderná veda verí, že elektrón a protón spolu interagujú podľa Coulombovho zákona ako častice s opačným nábojom. Nemôžu vytvoriť dlho žijúcu neutrálnu časticu - neutrón s rozmermi rádovo 10 - 13 cm, pretože elektrón musí pod vplyvom gravitácie okamžite „padnúť na protón“. Navyše, aj keby bolo možné predpokladať, že neutrón pozostáva z opačne nabitých častíc, potom by počas jeho rozpadu malo byť pozorované elektromagnetické žiarenie, čo by viedlo k porušeniu zákona zachovania spinu. Faktom je, že každý neutrón, protón a elektrón majú spin +1/2 alebo -1/2.

Predpokladajme, že počiatočný spin neutrónu bol -1/2. Potom by sa celkový spin elektrónu, protónu a fotónu mal rovnať -1/2. Ale celkový spin elektrónu a protónu môže mať hodnoty -1, 0, +1 a fotón môže mať spin -1 alebo +1. V dôsledku toho môže spin systému elektrón-protón-fotón nadobúdať hodnoty 0, 1, 2, ale nie -1/2.

Riešenia rovníc vákua pre častice so spinom ukázali, že pre ne existuje nová konštanta r s- polomer rotácie, ktorý opisuje torzné pole rotujúcej častice. Toto pole generuje torzné interakcie na krátke vzdialenosti a umožňuje nový prístup k problému tvorby neutrónu z protónu, elektrónu a antineutrína.

Zapnuté ryža. 27 sú prezentované kvalitatívne grafy potenciálnej energie interakcie protónu so spinom s elektrónom a pozitrónom, získané z riešenia rovníc vákua. Graf ukazuje, že vo vzdialenosti cca

r s = |r e|/3 = 1,9 x 10 -13 cm.

Zo stredu protónu je „torzná jama“, v ktorej môže elektrón zostať pomerne dlho, keď spolu s protónom vytvorí neutrón. Elektrón nemôže spadnúť na rotujúci protón, pretože torzná odpudivá sila na krátke vzdialenosti presahuje Coulombovu silu príťažlivosti. Na druhej strane torzné pridanie k Coulombovej potenciálnej energii má osovú symetriu a veľmi silne závisí od orientácie protónového spinu. Táto orientácia je daná uhlom q medzi smerom rotácie protónov a vektorom polomeru nakresleným k bodu pozorovania,

Ha ryža. 27 orientácia protónového spinu sa volí tak, aby uhol q rovná nule. Pod uhlom q= 90° sa torzná adícia stáva nulovou a v rovine kolmej na smer rotácie protónov elektrón a protón interagujú podľa Coulombovho zákona.

Existencia torzného poľa v blízkosti rotujúceho protónu a torznej jamy počas interakcie protónu a elektrónu naznačuje, že keď sa neutrón „rozpadne“ na protón a elektrón, vyžaruje sa torzné pole, ktoré nemá náboj a hmotu a prenáša len spin. Presne túto vlastnosť majú antineutrína (alebo neutrína).

Z analýzy potenciálnej energie zobrazenej v ryža. 27 z toho vyplýva, že keď v ňom nie je žiadna elektromagnetická interakcia ( r e= 0) a zostáva len torzná interakcia ( r sč. 0), potom sa potenciálna energia stane nulovou. To znamená, že voľné torzné žiarenie, ktoré prenáša iba rotáciu, neinteraguje (alebo interaguje slabo) s bežnou hmotou. To zjavne vysvetľuje pozorovanú vysokú penetračnú schopnosť torzného žiarenia - neutrína.

Ryža. 27. Potenciálna energia interakcie rotujúceho protónu získaná z riešenia rovníc vákua: a) - elektrón s protónom pri | r e |/ r s, b) - to isté s pozitrónom.

Keď je elektrón v „torznej studni“ blízko protónu, jeho energia je záporná. Aby sa neutrón rozpadol na protón a elektrón, je potrebné, aby neutrón absorboval kladnú torznú energiu, t.j. neutríno podľa schémy:

v+n® p + + e -

Táto schéma je úplne analogická procesu ionizácie atómu pod vplyvom vonkajšieho elektromagnetického žiarenia g

g + a ® a + + e -

Kde a+- ionizovaný atóm a e-- elektrón. Rozdiel je v tom, že elektrón v atóme je v Coulombovej jamke a elektrón v neutróne je držaný torzným potenciálom.

V teórii vákua teda existuje hlboké spojenie medzi torzným poľom a slabými interakciami.

3.5. Kríza spinovej fyziky a možné východisko z nej.

Moderná teória elementárnych častíc patrí do triedy indukčných. Vychádza z experimentálnych údajov získaných pomocou urýchľovačov. Induktívne teórie sú svojou povahou popisné a musia byť upravené vždy, keď budú k dispozícii nové údaje.

Asi pred 40 rokmi sa na univerzite v Rochesteri začali experimenty na rozptyl spinovo polarizovaných protónov na polarizovaných terčoch pozostávajúcich z protónov. Následne bol nazvaný celý tento smer v teórii elementárnych častíc spinová fyzika.

Ryža. 28. Experimentálne údaje o torznej interakcii polarizovaných nukleónov v závislosti od vzájomnej orientácie ich spinov. Horizontálne šípky ukazujú smer a veľkosť (hrúbku šípky) torznej interakcie. Zvislá šípka označuje smer orbitálnej hybnosti rozptýlenej častice.

Hlavným výsledkom získaným spinovou fyzikou je, že pri interakciách na malé vzdialenosti (asi 10 -12 cm) začína hrať významnú úlohu spin častíc. Zistilo sa, že torzné (alebo spin-spinové) interakcie určujú veľkosť a povahu síl pôsobiacich medzi polarizovanými časticami (pozri. ryža. 28).

Ryža. 29. Superpotenciálna energia získaná riešením rovníc vákua. Závislosť od orientácie cieľového spinu je znázornená: a) - interakcia protónov a polarizovaného jadra pri r e/r N = -2, r N/r s= 1,5; b) - to isté pre neutróny at r e/r N = 0, r N/r s= 1,5. Rohový q sa meria od rotácie jadra po vektor polomeru nakreslený k bodu pozorovania.

Povaha torzných interakcií nukleónov objavených v experimente sa ukázala byť taká zložitá, že zmeny v teórii spôsobili, že teória stratila zmysel. Dospelo to do bodu, keď teoretikom chýbajú nápady na opísanie nových experimentálnych údajov. Táto „duševná kríza“ teórie je ďalej zhoršená skutočnosťou, že náklady na experiment v spinovej fyzike rastú, pretože sa stáva zložitejším a teraz sa blíži k nákladom na urýchľovač, čo viedlo k materiálnej kríze. Dôsledkom tohto stavu bolo zmrazenie financií na výstavbu nových urýchľovačov v niektorých krajinách.

Zo súčasnej kritickej situácie môže byť len jedno východisko – v konštrukcii deduktívnej teórie elementárnych častíc. Práve toto je príležitosť, ktorú nám poskytuje teória fyzikálneho vákua. Riešenia jeho rovníc vedú k interakčnému potenciálu - superpotenciálu, ktorý zahŕňa:

r g- gravitačný polomer,

r e- elektromagnetický polomer,

r N- jadrový rádius a

r s- polomer otáčania,

zodpovedný za gravitáciu ( r g), elektromagnetické ( r e), jadrové ( r N) a spin-torzia ( r s) interakcie.

Zapnuté ryža. 29 sú prezentované kvalitatívne grafy superpotenciálnej energie získané riešením rovníc vákua.

Graf ukazuje silnú závislosť interakcie častíc od orientácie spinov, ktorá je pozorovaná pri experimentoch spinovej fyziky. Samozrejme, konečná odpoveď bude daná, keď sa uskutoční dôkladný výskum založený na riešeniach rovníc vákua.

3.6. Skalárne elektromagnetické pole a prenos elektromagnetickej energie cez jeden vodič.

Rovnice vákua, ako sa patrí na rovnice zjednotenej teórie poľa, sa v rôznych špeciálnych prípadoch transformujú na známe fyzikálne rovnice. Ak sa obmedzíme na uvažovanie o slabých elektromagnetických poliach a pohybe nábojov nie príliš vysokou rýchlosťou, potom z rovnice vákua (B.1) vyplynú rovnice podobné Maxwellovým rovniciam elektrodynamiky. Pod slabými poľami sa v tomto prípade rozumejú také elektromagnetické polia, ktorých sila vyhovuje nerovnosti E, H<< 10 -16 ед. СГСЕ. Такие слабые электромагнитные поля встречаются на расстояниях порядка r >> 10 -13 cm od elementárnych častíc, t.j. vo vzdialenostiach, kde sa vplyv jadrových a slabých interakcií stáva bezvýznamným. Môžeme predpokladať, že v našom každodennom živote sa vždy stretávame so slabými elektromagnetickými poľami. Na druhej strane, pohyb častíc nie príliš vysokou rýchlosťou znamená, že energie nabitých častíc nie sú príliš vysoké a pre nedostatok energie nevstupujú napríklad do jadrových reakcií.

Ak sa obmedzíme na prípad, keď sú náboje častíc konštantné ( e = konšt), potom slabé elektromagnetické polia v teórii vákua sú opísané vektorovým potenciálom (rovnakým ako v Maxwellovej elektrodynamike), prostredníctvom ktorého sa určuje šesť nezávislých zložiek elektromagnetického poľa: tri zložky elektrického poľa E a tri zložky magnetického poľa. H.

Vo všeobecnosti sa potenciál elektromagnetického poľa vo vákuovej elektrodynamike ukazuje ako symetrický tenzor druhého stupňa, ktorý dáva vznik dodatočným zložkám elektromagnetického poľa. Presné riešenie rovníc vákuovej elektrodynamiky pre náboje, pre ktoré e č. konšt, predpovedá existenciu nového skalárneho elektromagnetického poľa vo forme:

S = - de(t) / rc dt

Kde r- vzdialenosť od náboja k pozorovaciemu bodu, s- rýchlosť svetla, e(t)- variabilný poplatok.

V bežnej elektrodynamike takéto skalárne pole chýba v dôsledku skutočnosti, že potenciál v ňom je vektor. Ak nabitá častica e sa pohybuje rýchlosťou V a spadne do skalárneho elektromagnetického poľa S, potom naň pôsobí sila F S:

F S = eSV = - e V

Keďže pohyb nábojov predstavuje elektrický prúd, znamená to, že skalárne pole a sila generovaná týmto poľom by sa mali odhaliť pri experimentoch s prúdmi.

Vyššie uvedené vzorce boli získané za predpokladu, že náboje častíc sa menia s časom a zdá sa, že nesúvisia so skutočnými javmi, pretože náboje elementárnych častíc sú konštantné. Tieto vzorce sú však celkom použiteľné pre systém pozostávajúci z veľkého počtu konštantných poplatkov, keď sa počet týchto poplatkov v priebehu času mení. Experimenty tohto druhu uskutočnil Nikola Tesla na začiatku 20. storočia. Na štúdium elektrodynamických systémov s premenlivým nábojom Tesla použil nabitú guľu (pozri obr. Obr. 29a). Keď bola guľa vybitá na zem, okolo gule vzniklo skalárne pole S. Navyše jedným vodičom pretekal prúd I, ktorý sa neriadil Kirchhoffovými zákonmi, pretože sa ukázalo, že obvod je otvorený. Súčasne bola na vodič aplikovaná sila F S, nasmerované pozdĺž vodiča (na rozdiel od bežných magnetických síl pôsobiacich kolmo na prúd).

Existenciu síl pôsobiacich na vodič prenášajúci prúd a smerujúci pozdĺž vodiča objavil A.M. Ampere. Následne boli pozdĺžne sily experimentálne potvrdené v experimentoch mnohých bádateľov, a to v experimentoch R. Sigalova, G. Nikolaeva a i.. Okrem toho v prácach G. Nikolaeva je súvislosť medzi skalárnym elektromagnetickým poľom a pôsobením pozdĺžnych síl. G. Nikolaev však nikdy nespájal skalárne pole s premenlivým nábojom.

Ryža. 29 a. V elektrodynamike s premenlivým nábojom prúd preteká jedným vodičom.

Jednovodičový prenos elektrickej energie sa ďalej rozvíjal v prácach S.V. Avramenko. Namiesto nabitej gule S.V. Avramenko navrhol použiť Teslov transformátor, v ktorom má sekundárne vinutie na výstupe transformátora iba jeden koniec. Druhý koniec je jednoducho izolovaný a zostáva vo vnútri transformátora. Ak sa na primárne vinutie aplikuje striedavé napätie s frekvenciou niekoľkých stoviek Hz, potom sa na sekundárnom vinutí objaví striedavý náboj, ktorý generuje skalárne pole a pozdĺžnu silu. F S. S.V. Avramenko umiestni na jeden drôt vychádzajúci z transformátora špeciálne zariadenie - Avramenko zástrčku, ktorá z jedného drôtu urobí dva. Ak teraz pripojíte normálnu záťaž vo forme žiarovky alebo elektromotora k dvom vodičom, žiarovka sa rozsvieti a motor sa začne otáčať v dôsledku elektriny, ktorá sa prenáša cez jeden vodič. Podobná inštalácia, prenášajúca 1 kW výkonu cez jeden drôt, bola vyvinutá a patentovaná v Celoruskom výskumnom ústave pre elektrifikáciu poľnohospodárstva. Pracuje sa tam aj na vytvorení jednovodičového vedenia s výkonom 5 kW a viac.

3.7. Torzné žiarenie v elektrodynamike.

Už sme si všimli, že neutríno je torzné žiarenie, ktoré, ako vyplýva z riešenia rovníc vákua, sprevádza výstup elektrónu z torznej jamy pri rozpade neutrónu. V tejto súvislosti sa okamžite vynára otázka: nedochádza pri zrýchlenom pohybe elektrónu k torznému žiareniu, generovanému jeho vlastným spinom?

Teória vákua odpovedá na túto otázku pozitívne. Faktom je, že pole emitované zrýchleným elektrónom súvisí s treťou deriváciou súradnice vzhľadom na čas. Teória vákua umožňuje zohľadniť vlastnú rotáciu elektrónu - jeho spin - v klasických pohybových rovniciach a ukázať, že pole žiarenia pozostáva z troch častí:

Erad = Ee + Tet + Tt

Prvá časť emisie elektrónov E e generovaný nábojom elektrónu, t.j. má čisto elektromagnetickú povahu. Táto časť bola celkom dobre študovaná modernou fyzikou. Druhá časť T et má zmiešaný elektro-torzný charakter, pretože je generovaný nábojom elektrónu aj jeho spinom. Nakoniec tretia časť žiarenia T t vytvorený iba spinom elektrónu. Čo sa týka posledného, ​​môžeme povedať, že elektrón emituje neutrína počas zrýchleného pohybu, ale s veľmi nízkou energiou!

Pred niekoľkými rokmi boli v Rusku vytvorené a patentované zariadenia, ktoré potvrdili teoretické predpovede vákuovej teórie o existencii torzného žiarenia v elektrodynamike generovanej spinom elektrónov. Tieto zariadenia boli tzv torzné generátory.

Ryža. tridsať. Schematický diagram Akimovovho torzného generátora.

Zapnuté ryža. tridsať ukazuje schematický diagram Akimovovho patentovaného torzného generátora. Pozostáva z valcového kondenzátora 3, ktorého vnútorná doska je napájaná záporným napätím a vonkajšia doska je napájaná kladným napätím zo zdroja konštantného napätia 2. Vo vnútri valcového kondenzátora je umiestnený magnet, ktorý je zdrojom nielen statického magnetického poľa, ale aj statického torzného poľa. Toto pole je generované (rovnako ako magnetické) celkovým spinom elektrónov. Okrem toho medzi doskami kondenzátora dochádza k čistej spinovej (statické neutrínovej) vákuovej polarizácii, ktorá vzniká rozdielom potenciálov. Na vytvorenie torzného žiarenia danej frekvencie sa na dosky kondenzátora aplikuje striedavé elektromagnetické pole (riadiaci signál) 1 .

Ryža. 31. Akimov torzný generátor.

Vplyvom striedavého elektromagnetického poľa 1 danej frekvencie sa mení orientácia spinov (s rovnakou frekvenciou) elektrónov vo vnútri magnetu a polarizovaných spinov medzi doskami kondenzátora. Výsledkom je dynamické torzné žiarenie s vysokou penetračnou schopnosťou.

Zapnuté ryža. 31 Je uvedená vnútorná štruktúra Akimovovho generátora. Z hľadiska elektromagnetizmu vyzerá návrh torzného generátora paradoxne, keďže jeho elementárna základňa je postavená na úplne iných princípoch. Napríklad torzný signál sa môže prenášať pozdĺž jedného kovového drôtu.

Torzné generátory typu znázorneného v ryža. 31 sa v Rusku široko používajú v rôznych experimentoch a dokonca aj v technológiách, o ktorých sa bude diskutovať nižšie.

3.8. Kvantová teória, o ktorej sníval Einstein, bola nájdená.

Moderná kvantová teória hmoty tiež patrí do indukčnej triedy. Podľa laureáta Nobelovej ceny, tvorcu teórie kvarkov M. Gell-Manna, je kvantová teória veda, ktorú vieme využívať, no úplne jej nerozumieme. Podobný názor zdieľal aj A. Einstein, ktorý sa domnieval, že je neúplný. Podľa A. Einsteina sa „dokonalá kvantová teória“ nájde na ceste zdokonaľovania všeobecnej teórie relativity, t.j. na ceste k vytvoreniu deduktívnej teórie. Práve táto kvantová teória vyplýva z rovníc fyzikálneho vákua.

Hlavné rozdiely medzi kvantovou teóriou a klasickou teóriou sú tieto:

a) teória obsahuje novú konštantu h - Planckova konštanta;

b) existujú stacionárne stavy a kvantový charakter pohybu častíc;

c) na popis kvantových javov sa používa univerzálna fyzikálna veličina - komplexná vlnová funkcia, ktorá vyhovuje Schrödingerovej rovnici a má pravdepodobnostnú interpretáciu;

d) existuje dualizmus častica-vlna a opticko-mechanická analógia;

e) Heisenbergov vzťah neurčitosti je splnený;

f) vzniká Hilbertov stavový priestor.

Všetky tieto vlastnosti (okrem špecifickej hodnoty Planckovej konštanty) sa objavujú v teórii fyzikálneho vákua pri štúdiu problému pohybu hmoty v plne geometrizovaných Einsteinových rovniciach (B.1).

Riešenie rovníc (B.1), ktoré popisuje stabilnú sféricky symetrickú hmotnú (nabitú alebo nenabitú) časticu, súčasne vedie k dvom predstavám o hustote distribúcie jej hmoty:

a) ako hustota hmoty bodovej častice a

b) ako spleť poľa tvorená komplexným torzným poľom (polom zotrvačnosti).

Dualizmus medzi poľom a časticami, vznikajúci v teórii vákua, je úplne analogický dualizmu modernej kvantovej teórie. Existuje však rozdiel vo fyzikálnej interpretácii vlnovej funkcie v teórii vákua. Po prvé, spĺňa Schrödingerovu rovnicu iba v lineárnej aproximácii a s ľubovoľnou kvantovou konštantou (všeobecná analógia Planckovej konštanty). Po druhé, vo vákuovej teórii je vlnová funkcia určená skutočným fyzikálnym poľom - poľom zotrvačnosti, ale keď je normalizovaná na jednotu, dostáva pravdepodobnostnú interpretáciu podobnú vlnovej funkcii modernej kvantovej teórie.

Stacionárne stavyčastice v teórii vákua sú dôsledkom rozšírenej interpretácie princípu zotrvačnosti pri použití lokálne inerciálnych vzťažných sústav. Ako bolo uvedené vyššie (pozri ryža. 6), vo všeobecnej relativistickej elektrodynamike sa elektrón v atóme môže pohybovať zrýchlene v Coulombovom poli jadra, ale bez žiarenia, ak je s ním spojená referenčná sústava lokálne inerciálna.

Kvantovanie stacionárne stavy v teórii vákua sa vysvetľuje tým, že v ňom je častica čisto poľným útvarom rozšíreným v priestore. Keď sa pole, rozšírený objekt nachádza v obmedzenom priestore, jeho fyzikálne charakteristiky, ako je energia, hybnosť atď., nadobúdajú diskrétne hodnoty. Ak je častica voľná, potom sa spektrum jej fyzikálnych vlastností stáva spojitým.

Hlavné ťažkosti modernej kvantovej teórie vyplývajú z nepochopenia fyzikálnej podstaty vlnovej funkcie a zo snahy reprezentovať rozšírený objekt ako bod alebo ako rovinnú vlnu. Bod v klasickej teórii poľa popisuje testovaciu časticu, ktorá nemá svoje vlastné pole. Preto treba kvantovú teóriu, ktorá vyplýva z teórie vákua, považovať za spôsob, ako opísať pohyb častice s prihliadnutím na jej vlastné pole. V starej kvantovej teórii to nebolo možné urobiť z jednoduchého dôvodu, že hustota hmoty častice a hustota poľa ňou vytvoreného majú rôznu povahu. Neexistovala žiadna univerzálna fyzikálna charakteristika, ktorá by jednotne popisovala obe hustoty. Teraz sa takáto fyzikálna charakteristika objavila vo forme poľa zotrvačnosti - torzného poľa, ktoré sa ukazuje ako skutočne univerzálne, pretože všetky druhy hmoty podliehajú javu zotrvačnosti.

Zapnuté ryža. 32 je znázornené, ako zotrvačné pole určuje hustotu hmoty častice pri zohľadnení jej vlastného poľa.

Ryža. 32. Vákuová kvantová mechanika opúšťa koncepciu testovacej častice a popisuje časticu s prihliadnutím na jej vlastné pole pomocou univerzálneho fyzikálneho poľa – poľa zotrvačnosti.

Pokiaľ ide o špecifickú hodnotu Planckovej konštanty, zrejme by sa mala považovať za empirický fakt charakterizujúci geometrické rozmery atómu vodíka.

Ako zaujímavé sa ukázalo, že vákuová kvantová teória umožňuje aj pravdepodobnostnú interpretáciu, vyhovujúcu princípu korešpondencie so starou teóriou. Pravdepodobná interpretácia pohybu rozšíreného objektu sa prvýkrát objavila vo fyzike v klasickej Liouvilleovej mechanike. V tejto mechanike sa pri zvažovaní pohybu kvapky kvapaliny ako jedného celku identifikuje špeciálny bod kvapky - jej ťažisko. So zmenou tvaru kvapky sa mení aj poloha ťažiska v jej vnútri. Ak je hustota kvapky premenlivá, potom sa ťažisko s najväčšou pravdepodobnosťou nachádza v oblasti, kde je hustota kvapky maximálna. Preto sa hustota substancie kvapky ukazuje ako úmerná hustote pravdepodobnosti nájdenia ťažiska v určitom bode v priestore vo vnútri kvapky.

V kvantovej teórii máme namiesto kvapky kvapaliny pole zrazeniny tvorené zotrvačným poľom častice. Rovnako ako kvapka môže táto poľná zrazenina zmeniť tvar, čo následne vedie k zmene polohy ťažiska zrazeniny v nej. Opisovaním pohybu poľnej zrazeniny ako jedného celku cez jej ťažisko sa nevyhnutne dostávame k pravdepodobnostnému popisu pohybu.

Rozšírenú kvapku možno považovať za súbor bodových častíc, z ktorých každá je charakterizovaná tromi súradnicami x, y, z a hybnosťou s tromi zložkami p x, p y, p z. V mechanike Liouville tvoria súradnice bodov vo vnútri kvapky konfiguračný priestor(všeobecne povedané, nekonečne rozmerný). Ak ku každému bodu konfiguračného priestoru kvapky dodatočne priradíme impulzy, dostaneme fázový priestor. V mechanike Liouville bola dokázaná veta o zachovaní fázového objemu, ktorá vedie k vzťahu neurčitosti tvaru:

D pDx = konšt

Tu Dx sa považuje za rozptyl súradníc bodov vo vnútri kvapky a Dp ako šírenie im zodpovedajúcich impulzov. Predpokladajme, že kvapka má tvar čiary (natiahne sa do čiary), potom je jej hybnosť presne definovaná, pretože rozptyl Dp= 0. Každý bod priamky sa však rovná, takže súradnica poklesu nie je určená vzťahom Dx = Ґ , čo vyplýva z vety o zachovaní fázového objemu kvapky.

V teórii poľa pre zväzok poľa pozostávajúci zo sady rovinných vĺn je veta o zachovaní fázového objemu napísaná ako:

DpDx = p

Kde Dx je rozptyl súradníc klastra poľa a Dp- rozptyl vlnových vektorov rovinných vĺn tvoriacich poľný zväzok. Ak obe strany rovnosti vynásobíme o h a zadajte označenie р = hk, potom dostaneme známy Heisenbergov vzťah neurčitosti:

DpDx = p h

Tento vzťah platí aj pre zväzok poľa tvorený súborom rovinných vĺn inerciálneho poľa v kvantovej teórii, ktorá vyplýva z teórie fyzikálneho vákua.

3.9. Kvantovanie v Slnečnej sústave.

Nová kvantová teória nám umožňuje rozšíriť naše chápanie rozsahu kvantových javov. V súčasnosti sa verí, že kvantová teória je použiteľná iba na opis javov mikrosveta. Na opis takých makrofenoménov, ako je pohyb planét okolo Slnka, sa stále používa myšlienka planéty ako testovacej častice, ktorá nemá vlastné pole. Presnejší popis pohybu planét sa však dosiahne, keď sa vezme do úvahy vlastné pole planéty. Toto je práve príležitosť, ktorú nám poskytuje nová kvantová teória, využívajúca zotrvačné pole ako vlnovú funkciu v Schrödingerovej rovnici.

Tabuľka 3.

Najjednoduchšia poloklasická úvaha o probléme pohybu planét okolo Slnka, berúc do úvahy ich vlastné pole, vedie k vzorcu na kvantovanie priemerných vzdialeností od Slnka k planétam (a pásom asteroidov) podľa vzorca:

r = r 0 (n + 1/2), kde n = 1, 2, 3 ...

Tu r 0= 0,2851 a.u. = const – nová „planetárna konštanta“. Pripomeňme, že vzdialenosť od Slnka k Zemi je 1 AU. = 150000000 km. IN tabuľka č.3 je uvedené porovnanie teoretických výpočtov získaných pomocou vyššie uvedeného vzorca s experimentálnymi výsledkami.

Ako je možné vidieť z tabuľky, hmota v Slnečnej sústave tvorí systém diskrétnych úrovní, celkom dobre opísaných vzorcom odvodeným z novej predstavy o povahe vlnovej funkcie kvantovej teórie.