Силы притяжения

                       

               к. т.н., лауреат Государственной премии

СИЛЫ  ПРИТЯЖЕНИЯ

Вращение является основной формой движения в природе. Оно придает устойчивость её системам. Вся материя в природе реализуется в виде устойчивых вращающихся систем. Они представляют собой динамическое равновесное взаимодействие двух, только двух сил: притяжения и центробежных.

Силы притяжения являются определяющими в природе. Они создают внутренние связи в системах, закручивая частицы материи, попавшие в поле притяжения. Центробежные силы возникают при вращении частиц и являются производными вращательного движения. Эти две силы противоположные по свойствам. Силы притяжения объединяющие, строящие системы. Центробежные силы разъединяющие. Они стремятся ослабить связи, создаваемые силами притяжения. Центробежные силы обеспечивают излучение фотонов и нейтрино, которые являются единственными переносчиками  энергии в микромире. Они также создают условия испускания частицами квантов взаимодействия, образующих силы притяжении. Во всех системах эти две противоположные силы присутствуют обязательно и являются дополнительностями, по определению Н. Бора.

Естественен интерес ученых понять, как в природе образуются силы притяжения.

Наукой установлены четыре взаимодействия, которые создают силы притяжения: сильное ядерное; электрическое; слабое или магнитное и гравитационное. Они сильно отличаются друг от друга по энергии взаимодействий, создающих силы притяжения.

«Энергии фундаментальных взаимодействий относятся примерно следующим образом: сильное (ядерное); электромагнитное; слабое; гравитационное = 10І;  1;  10іІ,  10і6эв.»  («Элементарный учебник физики», под редакцией академика , том ЙЙЙ, стр. 615; изд. Наука, Москва 1970 г.)

Современная теория взаимодействий пытается свести их к единому первоисточнику. Создана «Стандартная модель». Поиску такого объединения, есть резонные основания. Все четыре взаимодействия создают силы притяжения, одинаковые по свойствам и схемам их образования, но отличающиеся лишь по величине энергетики. Первоосновой в «Стандартной модели» определены электромагнитные взаимодействия. В эти рамки модели не укладывается гравитационное взаимодействие, а также, вероятно, и сильное, ядерное, основу которых составляют частицы с нейтральной массой. Специальная теория относительности, созданная А. Эйнштейном, для объяснения сил всемирного тяготения, основана на признании кривизны мирового пространства. Она неубедительна, не может объяснить процессы притяжения в микромире, хотя считается основной и сейчас.

Попробуем и мы высказать свою гипотезу об образовании сил притяжения, опираясь на фундаментальные законы природы и важнейший из них, вращение, как основную форму движения.

В природе вращается всё. В микромире: дискретные неделимые частицы, кванты взаимодействия; протоны, электроны, нейтроны; атомы, молекулы; фотоны и нейтрино. В космосе: звезды, планеты, галактики, черные дыры и, очевидно, Вселенная. Все они вращаются по замкнутым траекториям, орбитам, кроме фотонов и нейтрино. Последние являются единственными переносчиками энергии в природе.

Все взаимодействия, образующие силы притяжения, энергии не переносят, природа не тратит её на их создание. Это уникальное свойство природы.

Особое место в природе занимают вращающиеся системы в микромире. В них происходят основные взаимодействия, создающие силы притяжения и передача энергии, в виде фотонов и нейтрино.

В устойчивой системе, на её орбите должны вращаться по две частицы с противоположными свойствами и обязательно разными спинами. Под спином понимается правое или левое вращение частицы вокруг своей оси. По принципу Паули, на орбите может существовать только одна частица с данными свойствами. Но такая система неустойчива, так как её механические и магнитные моменты не уравновешены.

Природа, по главному своему закону – повышение устойчивости – стремится создавать энергетически уравновешенные, устойчивые системы. Это обеспечивается за счет того, что две частицы с противоположными свойствами и обязательно противоположными спинами, образуют в своем движении единую орбиту, на которой все их энергетические моменты уравновешены.

Первичными элементами материи являются дискретные неделимые частицы, обладающие массами и зарядами. Одним из важнейших их свойств является вращение частиц по двум взаимно перпендикулярным замкнутым траекториям, орбитам. Основная орбита это движение частицы вокруг центра масс. Вторая, спиральная образуется в результате вращения частицы вокруг своей оси, которая всегда проходит по касательной к основной орбите. Только такое движение вокруг своей оси позволяет частицам вращаться в двух противоположных направлениях: правом и левом, в одной системе. Это важнейшее свойство частиц известно как спин равный 1/2. Оно позволяет им образовывать устойчивые, вращающиеся системы. В них на общей орбите движутся только две частицы с разными спинами. Дискретная элементарная частица является первичной структурой, образующей силы притяжения.

Вариант структуры элементарной дискретной частицы и устойчивой вращающейся системы, а также образование в ней сил притяжения, показан на схемах А, и Б. См. Рис. 1 и 2. На схеме А (Рис. 1) показано, что частица m₁, двигаясь по основной орбите О и спиральной С, испускает в противоположных направлениях квант взаимодействия к₁ и к₁', по Третьему закону Ньютона, согласно которому действие равно противодействию. Эти кванты представляют собой минимальную часть массы m₁, испускаемые ею и вращающиеся по орбите с тем же спином, что и сама масса.

Рис. 1

(Для упрощения схемы вращение кванта вокруг своей оси опущено. Подобный процесс показан при движении массы m₁, в виде спирали С).

Окружная скорость квантов к₁, к₁' равна рС. Она характеризует стационарное, самое устойчивое состояние системы. При этой скорости система не излучает энергии и работа вращения её равна нулю. Квант входит в структуру дискретной частицы, как её постоянная составляющая часть и не изменяется, как и она, при любых взаимодействиях. Частица, обладающая массой или зарядом и испускающая кванты взаимодействия во всех направлениях, напоминает клубок или облако орбит, по которым постоянно движутся материальные кванты, со спином, что и у неё.

Кванты являются, по существу, индикаторами, которые определяют и ищут для своей частицы спарринг партнера, для образования устойчивой системы. Встречаясь с квантом аналогичной частицы, но имеющим противоположный спин, они образуют единую петлевую орбиту, через которую осуществляется притяжение между массами, их испустившими. Структура такой вращающейся системы показана на схеме Б, Рис. 2.

                               Рис. 2

На ней приняты следующие обозначения:

– m₁ и m₂ – массы дискретных частиц;

– О₁ – основная орбита вращающейся системы;

– с₁ прав. и с₂ лев. – спиральные орбиты масс m₁ и m₂;

– к₁ и к₂ – кванты взаимодействий, испускаемые массами m₁ и m₂ и их орбиты;

– О₂ – единая петлевая орбита квантов к₁ и к₂, создающая силы притяжения между массами m₁ и m₂;

– к₁' и к₂' – кванты взаимодействия, испускаемые массами m₁ и m₂ наружу системы;

– ц. м. – центр масс вращающейся системы.

Такие системы образуются только в вакууме, заполненном первичными дискретными частицами. При этом надо всегда иметь в виду, что силы притяжения не соединяют частицы в микромире, увеличивая их дискретные массы, а лишь объединяют в новые системы.

Количество частиц, имеющих нейтральные массы, в природе на много порядков больше, чем заряженных. Поэтому для рассмотрения процесса образования вращающихся систем и их структур возьмем дискретные частицы с нейтральной массой, тем более что на них, как будет показано ниже, построены сильное и гравитационное взаимодействие.

Из рассмотрения схемы Б Рис. 2 и принятых в ней обозначений, можно сделать следующие выводы: Частицы m₁ и m₂ испускают кванты взаимодействия к₁ и к₂, которые имеют те же спины, что и частицы. Кванты испускаются из спиральных орбит вращающихся частиц центробежными силами. В хаосе движения в вакууме, кванты к₁ и к₂ находят аналогичные частицы с массами m₁ и m₂, и с противоположными спинам. Эти кванты образуют единую петлевую орбиту О₂, обегают по ней массы m₁ и m₂, создавая силы притяжения между ними. При этом образуется единая вращающаяся система с орбитой О₁. На ней, вращаются две частицы m₁ и m₂, вокруг их центра масс – ц. м. Массы m₁ и m₂ также испускают кванты к₁' и к₂', в направление противоположном квантам к₁ и к₂. Такая система становится уравновешенной. Эту схему, образования сил притяжения и построения вращающихся систем, природа использует во всех взаимодействиях: сильном, ядерном; гравитационном; электрическом и магнитном. Определяются они массами и зарядами, испускающими кванты взаимодействия. Так сильное, ядерное и гравитационное взаимодействие создается частицами, имеющими нейтральные массы. Электрическое взаимодействие создается квантами, испускаемыми разными элементарными зарядами-монополями. Магнитное взаимодействие строится из противоположных монополей, объединенных в диполи, которые ориентируются зарядами протонов и электронов. Такие диполи объединяются в замкнутые орбиты и известны, как магнитные силовые линии.

Рассмотрим процесс передачи сил притяжения между космическими объектами, известный как гравитация. Он показан на Схеме В, Рис. 3.

В нем приняты следующие обозначения.

М₁ и М₂ – массы космических тел.

Км₁ и Км₂ – кванты, испускаемые из элементов протонов и электронов, космических тел: М₁ и М₂.

1, 2, 3, 4 – массы элементарных частиц, образовавшие в вакууме вращающиеся системы В₁ и В₂.

К₁ – квант, испущенный наружу массой 1.

                               Рис. 3

– К. п.в₁ и К. п.в₂ – кванты притяжения в системе В₁ и В₂ и их орбиты.

–  К. п.в₁, в₂ – кванты притяжения между системами В₁ и В₂ и их орбиты.

–  К. в₁ и К в₂ – наружные кванты систем В₁ и В₂, которые испускаются массами (1,2,3, 4), из любой точки основных орбит систем В₁ и В₂.

– n – условный разрыв в цепочке взаимодействий между вращающимися системами вакуума.

Процесс образования гравитационных сил притяжения между космическими телами с массами М₁ и М₂ можно представить так. Протоны и электроны масс М₁ и М₂ испускают кванты гравитации: К. м₁ и К. м₂, во всех направлениях. м₁ встречаясь с квантом К₁, вращающейся вакуумной системы В₁ и имеющий противоположный спин, образует с ним петлевую орбиту, на которой они создают силу притяжения между ними. м₁ и К₁, создавая притяжение между массами М и 1, ориентируют силы притяжения системы В₁ в направление массы М₂. Кванты на орбите К. п.в₁, в₂ ориентируют в нужном направлении систему В₂, которая передает силы притяжения по цепочке другим, в сторону М₂.

Из массы М₂ испускается аналогичный импульс в сторону массы М₁, усиливая силы притяжения между ними пропорционально произведению их масс, т. е. количеству испущенных квантов. Известно, что силы притяжения в любых взаимодействиях, уменьшаются обратно пропорционально квадрату расстояния между телами. Космические расстояния сильно уменьшают силы притяжения между породившими их массами. Но они не могут пропасть совсем, так как на них не расходуется энергия, а вакуумные системы В₁, В₂ и другие по цепочке, ориентированные встречными импульсами К. м₁ и К. м₂, передают силы притяжения через себя и между собой.

Основная масса вакуумных систем, создаваемых гравитационным взаимодействием, нестабильные и короткоживущие. Их время существования порядка 0,01 и менее секунды. Но за это время кванты успевают совершить более 1000 оборотов внутри и между системами, обеспечивая надежные связи сил притяжения по всем направлениям. Распавшиеся системы на исходные элементы снова восстанавливаются, продолжая выполнять свои функции по передачи сил притяжения. Они также передают их и по обходным траекториям.

В каждой точке своих траекторий массы систем В₁, В₂ и другие испускают внутрь и наружу кванты К. в₁ и К. в₂, создавая гравитационное поле – сетку, которое заполняет всё вакуумное пространство в объеме Вселенной. Это поле равномерно распространяется во всех направлениях и действует со всех сторон на любое тело во Вселенной. Но в ней имеются отдельные крупные скопления материи в виде звездных систем, галактик и чёрных дыр в их центрах. Они создают в них повышенное напряжение гравитационных сил. Из-за огромных космических расстояний между галактиками, грандиозных скоплений материи в них и чёрных дырах, такие объекты являются устойчивыми. Они являются, по существу, замкнутыми системами и своего рода опорными каркасами структуры Вселенной, вокруг которых образуется её материальное тело. Всё это создает галактическим вращающимся системам Вселенной, с чёрными дырами в их центрах, огромную инерцию и устойчивость. Центробежные силы, которые возникают при вращении галактик вокруг своего центра − чёрной дыры и вращение этой системы вокруг центра Вселенной, уравновешивают силы притяжения между ними. Это практически не позволяет им сближаться друг с другом. Поэтому отдельные катаклизмы в галактиках, в виде появление новых звезд или взрыва сверхновых, не оказывают влияния на устойчивость Вселенной, как огромной вращающейся системы. Она функционирует в гравитационном поле, которое заполняет весь её объем и обеспечивает стабильность Вселенной.

Вращающиеся системы, создающие сильное ядерное взаимодействие, имеют размеры на много порядков меньше, чем гравитационные. Это создает в них огромные силы притяжения. Сильное взаимодействие построено по той же схеме, что и гравитационное. Оно, как и гравитационное, создается частицами только с нейтральной массой. Его можно представить по схеме Б, если уменьшить расстояние между массами m₁ и m₂, на много порядков.

Но эти взаимодействия имеют и другие отличия. Сильное взаимо-действие собирает в системы протона и электрона все первичные частицы материи. Это: частицы с нейтральной массой, имеющие спины 1/2 и 1; монополи с разными зарядами «+» и «–», а также диполи, образованные ими.

Важную роль в создании протонов и электронов выполняют заряды «+» и «–», обладающие особыми свойствами. Природа наделила заряды «+» объединяющими свойствами, которые способствуют собиранию больших нейтральных масс, в протоне. Заряд «–» обладает свойством разъединения, торможения и препятствует собиранию больших масс в электроне. Вероятно, этим можно объяснить, что протон в 2000 раз тяжелее электрона, при равенстве их зарядов.

Радиус действия сильного взаимодействия ограничивается размерами атомных ядер. В тяжелых ядрах эти силы заметно уменьшаются и сами они становятся радиоактивными, с относительно небольшими периодами полураспада.

Сильное ядерное взаимодействие строит в вакууме протоны и электроны – единственный строительный материал Вселенной, а гравитационное притяжение обеспечивает её устойчивое функционирование. В вакууме работают только эти два взаимодействия. Подробно о структуре сильного взаимодействия изложено в статье «Структуры протонов и электронов».

Некоторые законы, управляющие процессами во Вселенной и вакууме, значительно отличаются друг от друга.

Во Вселенной они идут с возрастанием энтропии, т. е. с рассеиванием энергии в вакуум, по 2-му началу термодинамики. Это происходит за счёт излучения её из горящих звёзд; выброса разрушенных элементарных зарядов из пульсаров, нейтронных звезд; разрушения, оставшихся от сгоревшей звезды, нейтральных частиц в чёрных дырах Вселенной и сброс их в вакуум.

В вакууме процессы идут с понижением энтропии. Здесь 2-е начало термодинамики не работает. Элементарные неделимые частицы в вакууме обладают наименьшей окружной скоростью и стремятся приблизиться к Т=0 по Кельвину. Но это запрещает 3-е начало термодинамики и поэтому средняя температура вакуума близка к 2,7⁰ К. По-видимому, это объясняется тем, что в вакууме процессы образования вращающихся систем идут с понижением энтропии, т. е. с извлечением энергии из него, за счёт сил притяжения. Это увеличивает скорости систем и ведет к повышению средней температуры вакуума.

Развитие систем в вакууме идет в сторону повышения их окружных скоростей и достижения в некоторых из них величины равной рС, т. е. предельного устойчивого состояния. Это  протоны и электроны, имеющих скорость равную рС. Они являются самыми устойчивыми и долго-живущими системами в микромире. Их рождается не очень много, по сравнению с количеством систем, образованных из частиц с нейтральной массой, поэтому их влияние на температуру вакуума относительно невелико.

В вакууме, на структуры вращающихся систем, не действует известная связь Вселенной

рС = р·d·н (I)

где С – кинетическая постоянная природы или постоянная скорость света в вакууме,

d – диаметр орбиты вращающейся системы,

н – частота её вращения.

Так как в вакууме системы стремятся к наименьшей скорости, то диаметры их сильно возрастают, а частота уменьшается. Это приводит к возрастанию центробежных сил в образующихся системах и быстрому их распаду на элементарные частицы, которые снова вступают в процесс образования новых систем. Поэтому окружные скорости, вновь образовавшихся систем, в вакууме всегда меньше рС. Судя по устойчивой средней температуре вакуума равной 2,7⁰К можно предположить, что скорости таких систем, практически одинаковы.

Только в элементарной дискретной частице, прародительнице всей материи, в её массе и заряде, сохраняется зависимость (Й), т. е. скорость испускаемых квантов взаимодействия, создающих силы притяжения, остается постоянной и равной рС. Иначе природе не смогла бы построить вращающиеся системы в вакууме.

Электрическое взаимодействие возникает при образовании атома водорода. Он образуется в результате объединения протона и электрона, в нулевой переходной зоне, между вакуумом и областью Вселенной. Кванты взаимодействия испускаются в нем монополями, образующими единичные заряды (+), в протоне и (–), в электроне. В переходной зоне: изменение энтропии (dS=dQ/T) равно нулю, окружная скорость атома водорода равна рС, а её энергия сумме энергий протона и электрона. Электрическое взаимодействие образуется по той же схеме, что и два первых: сильное и гравитационное. При образовании атома водорода энергия не излучается и не поглощается, поэтому сам этот процесс не видим. Вероятно, что в нем значительную роль играет сильное ядерное взаимодействие, так как силы электрического притяжения не способны одни удержать электрон на орбите.

Более подробно это изложено и показано в книге «Структуры и процессы в природе».

Магнитное взаимодействие рождается при вращении электронов и протонов вокруг своих осей, идущих вдоль основных орбит. При этом образуется спиральная орбита типа соленоида, внутри которого и образуется замкнутое магнитное поле из ориентированных диполей, состоящих их двух разно заряженных монополей. Они известны как магнитные силовые линии. Диполи ориентируются зарядами, создающими соленоид. Они вращаются в противоположном направлении в соленоиде протона и электрона. Спиральная орбита электрона имеет диаметр основной орбиты атома и проходит через его центр. Поэтому магнитное поле, образованное электроном объединяется с магнитным полем протона и образует единое поле атома. Это изображено на схеме части атома водорода, Рис.5.

Рис. 5.

На нем приняты следующие обозначения.

1 – основная орбита протона в ядре и направление его вращения;

2 – основная орбита электрона и направление его вращения;

3 – центр вращения ядра и атома;

4 – квант-монополь, заряда электрона «−» и его спин;

5 – квант-монополь, заряда протона «+» и его спин;

6 – спиральная орбита протона;

7 – спиральная орбита электрона;

8 – орбита кванта 5, до встречи с квантом 4;

9 – орбита кванта 4, до встречи с квантом 5;

10 – совместная петлевая орбита квантов 4 и 5;

11 – магнитное поле электрона

12 – магнитное поле протона, образованное диполями.

Кванты 4 и 5, испускаемые монополями единичных зарядов электронов и протонов, двигаются по замкнутым траекториям 8 и 9. В таком состоянии они неуравновешенны, а законы природы направляют развитие систем на создание энергетического равновесия. Кванты 4 и 5 при встрече объединяются и вращаются по общей петлевой орбите 10. По ней движутся два кванта с мини зарядами «+» и «−» и противоположными спинами.

Два кванта 4 и 5, обегая заряды электрона и протона, по орбите 10, создают силы притяжения между ними, известное как электрическое взаимодействие. Оно является основным в образовании атомов и молекул. В этом процессе участвуют также сильное ядерное, магнитное и гравитационное взаимодействия.

Электрическое и магнитное взаимодействие, появившееся в переходной зоне, при образовании атома водорода, а также сильное и гравитационное, действующие в вакууме, совместно переходят в область Вселенной, обслуживая все процессы в ней.

Краткие выводы

       1. Силы притяжения являются свойством вращающихся систем.

2. Они создаются квантами, которые испускаются нейтральными массами и зарядами.

Кванты взаимодействия представляют собой мини частицы, двигающиеся по замкнутым орбитам со скоростью равной рС и входящие в структуру дискретных неделимых частиц.

Кванты, двигаясь по единой замкнутой петлевой траектории, по два с разными спинами, обегают испустившие их частицы и создают силы притяжения между ними.

3. Сильное ядерное и гравитационное взаимодействия создаются квантами, испускаемыми нейтральными массами.

4. Электрическое и магнитное взаимодействия создаются квантами, испускаемыми зарядами-монополями.

5. На создание сил притяжения природа не расходует энергии.

6. Сильное ядерное и гравитационное взаимодействия действуют в вакууме. Первое создаёт протоны и электроны, второе образует гравитационное поле, заполняющее вакуум в объёме Вселенной, а также «чёрные дыры» в центрах галактик.

7. Электрическое и магнитное взаимодействия возникают в переходной нулевой зоне между вакуумом и Вселенной. В ней они, вместе с сильным и гравитационным взаимодействиями, образуют атомы водорода из протонов и электронов.

8. Во Вселенной действуют все четыре взаимодействия.

               Февраль 2014 г.

¤