Физические теории: «Гравитация», «Электродинамика» и «Единая теория поля»

Геннадий Павлов

Полная версия статьи: DOCX, 160 кб; DOC, 28 кб

Аннотация

Современное учение об электрическом и гравитационном взаимодействиях является феноменологическим и потому правильно описывает только те области действительности, в границах которых проводились испытания для выявления эмпирических формул. Вне этих областей действительность эмпирическими формулами, естественно, искажается. Поэтому, взамен всех феноменологических описаний, представлены проекты двух научных теорий на основе единого для каждого из взаимодействий переносчика воздействий. Содержания этих теорий опираются на законы механики Ньютона и находятся в гармонии с результатами всех известных экспериментов.

Содержание

1. Введение

2. Физическая теория электрических взаимодействий

2.1. Обзор учения об электрических взаимодействиях

2.2. Физическая модель переносчика электрических воздействий

2.3. «Электростатическое поле»

2.4. «Магнитное поле» проводника с током

2.5. «Переменное электромагнитное поле»

2.5.1. Поперечные электрические волны

2.5.2. Продольные волны и дискретные порции воздействий

2.6. Физические основы теории лазерного излучения

2.7. Заключение по теории электрических взаимодействий

3. Физическая теория гравитационных взаимодействий

3.1. Обзор современного учения о гравитации

3.2. Физическая модель переносчика гравитационных воздействий

3.3. Отражение концепции близкодействия в теории тяготения

3.4. Заключение по теории гравитации

4. К вопросу о создании «единой теории поля»

5. Вывод

Автореферат статьи

Сейчас учения об электрическом и гравитационном взаимодействиях представлены сразу несколькими теориями; причем содержание каждой следует из своей индивидуальной физической модели переносчика воздействий. Эти теории противоречат друг другу в объяснениях одной и той же действительности, базируются на предположениях о свойствах природы и в своих содержаниях отражают концепцию дальнодействия: не учитывают запаздывание взаимодействий и механический принцип относительности. В результате, все теории в своих содержаниях искажают действительность. Правильно отражены только количественные закономерности при статических и квазистатических условиях взаимодействий через эмпирические формулы: Ньютона, Кулона и Лапласа.

Отсутствие представлений об изучаемой области действительности (о фундаментальных взаимодействиях) как едином и цельном и весь очевидный «негатив» в содержаниях теорий приводят к заключению: в современной физической науке существует архиважная и срочная необходимость создания по одной новой теории для каждого взаимодействия, взамен всех существующих.

Проекты таких теорий представлены в статье, для обсуждения. В каждом из проектов заново, по результатам экспериментов, накопленных со времен Фарадея и Ньютона (без каких либо предположений) создана единая для рассматриваемого взаимодействия физическая модель переносчика воздействий. Такой переносчик для электрических взаимодействий представляется в виде двух сферических зеркально симметричных потоков материальной сжимаемой среды, образующих с истинно элементарной частицей единую первичную физическую систему (ПФС). Причем, оказалось, что ПФС отражает в себе решение проблемы по созданию «единой теории поля» в постановке Лоренца. Модель переносчика гравитационных воздействий аналогична модели переносчика электрических воздействий, но структурно, зеркально симметрична с ней.

Предлагаемые теории опираются на законы механики Ньютона и непротиворечиво объясняют результаты всех известных экспериментов. Последнее качество лишает смысла ту цель, ради которой была придумана специальная теория относительности (СТО): согласование теории с результатами испытаний. В такой ситуации СТО становится ненужной для науки, просто лишней.

1. Введение

Фундаментальная физическая теория это единая в своем содержании система знаний об изучаемой области действительности. Эта система должна непрерывно совершенствоваться в соответствии с вновь обнаруженными или осознанными свойствами этой действительности и никогда, принципиально, не может считаться завершенной, а, иногда, от неё даже необходимо отказаться и заменить новой, более достоверно отражающей действительность. То есть, научная теория это не догмат, это продукт субъективного осмысления совокупности располагаемых фактов. Но далеко не все факты уже «представились» нам; и, к тому же, людям часто свойственно неправильное понимание скрытых за фактами закономерностей, и, в соответствии со своей природой, упорствовать в своих непониманиях.

Любая фундаментальная теория в естественных науках, в историческом плане, претерпевает эволюцию от этапа накопления и систематизации эмпирических знаний до создания наиболее совершенной по форме «зрелой» научной теории [1]. На этапе накопления эмпирических знаний каждое явление воспринимается как первичная изначальная природная сущность или закономерность, со своей индивидуальной физической моделью этого явления в сознании изучающих их людей, и описывается без связи с другими явлениями. Отличительной особенностью «зрелой» теории является объяснение фактов, а не просто их описание; причем содержание такой теории выводится из единой физической модели (теоретической модели) первичного материального объекта в выделенной изучаемой области действительности. Физическая модель это абстрактный, в сознании людей, образ первичного объекта, содержащий представления о его физических свойствах и связях в структурах характерных для изучаемой области действительности. «Зрелая» теория это наиболее рациональная и совершенная форма организации фундаментальных физических знаний.

Замена модели первичного объекта и, соответственно, содержания теории в истории фундаментальных естественных наук явление обычное, но очень редкое и сопровождается изменением коллективного мировоззрения, что всегда связано с ожесточенной борьбой мнений и, если заглянуть в историю, никогда только методом научных дискуссий. Вспомним события при переходе от геоцентрической планетарной модели к гелиоцентрической или становление генетической теории наследственности в СССР.

К фундаментальным взаимодействиям относят взаимные силовые воздействия вещественных тел друг на друга на расстоянии, при отсутствии промежуточных носителей этих воздействий в виде вещественной среды, и потому переносимые через пустое от вещественных тел пространство. А целью теорий этих взаимодействий является объяснение поведения промежуточных переносчиков воздействий, приводящее к конкретному внешнему проявлению этих взаимодействий в наблюдаемых явлениях природы. Поэтому в теориях фундаментальных взаимодействий наиболее трудной и определяющей конечный результат задачей является выявление облика промежуточных переносчиков воздействий.

Сейчас в физической науке существуют представления о четырех фундаментальных взаимодействиях: электрическом, гравитационном, сильном и слабом. Характеризовать их удобнее всего по тем задачам, которые им выпали в структурировании вещественной материи.

Электрические взаимодействия способны образовать связи между элементарными микрочастицами и потому являются «ответственными» за структурирование материи в области микро масштабов; это такие системы как кристаллы, молекулы, атомы. Для электрических связей характерны структуры кристаллического типа.

Гравитационные взаимодействия наблюдаются в пространстве макро масштабов при взаимодействиях вещественных электрически нейтральных тел, преимущественно между астрономическими телами. Поэтому гравитационные взаимодействия «ответственны» за образование структур в области макро масштабов, которые представлены исключительно динамическими орбитальными системами.

Два других взаимодействия не выявлены из действительности, а представления о них введены в науку субъективно. Их основные свойства запрограммированы наперед, чтобы иметь в теории замкнутую систему обоснования и объяснения используемой сейчас в науке орбитальной (ядерной) модели атома. Поэтому они здесь не рассматриваются.

Для двух первых, достоверно существующих, фундаментальных взаимодействий, к которым обеспечен прямой доступ для качественных наблюдений и для проведения измерений, до сих пор нет единых, целостных и гармоничных физических теорий, что очень и очень странно.

В статье решаются две конкретные задачи. Первая – это разобраться и понять, почему учение о реально существующих электрическом и гравитационном взаимодействиях сейчас одновременно представлено несколькими теориями, причем, не совместимых друг с другом в толкованиях одной и той же действительности. Вторая задача: это, по результатам решения первой, сформулировать конкретные, конструктивные предложения для создания единых теорий для каждого из взаимодействий в форме «зрелых» теорий.

По какой причине, возникли эти задачи? Физическое толкование фундаментальных взаимодействий в современном учении при относительных скоростях взаимодействующих тел, сопоставимых со скоростью света, явно противоречит представлениям классической физики, которые мы воспринимаем, как естественные и, в соответствии с собственным жизненным опытом, как само собой разумеющиеся. В то же время известно, что результаты некоторых экспериментов с видимым светом противоречат официальным классическим теориям.

Разрешение этой проблемы, начиная с момента её осознания, искалось с позиций, что знания в рамках существующих классических теорий абсолютно верны, но мы еще чего-то не знаем о свойствах природы, и этот пробел необходимо заполнить. Автор, как не профессионал и, вообще, случайный гость в физике, сформулировал вопрос «по детски»: а нет ли дефекта в классических теориях? Тогда решение проблемы надо искать не в пополнении недостающих знаний, которое сейчас осуществляется путем изобретательства разного рода предположений о еще неизвестных науке свойств у природы, а в ревизии представлений, считающихся классическими, на пересмотр которых наложено не гласное (не формальное) табу. Такая версия для современных творцов науки, естественно, не приемлема изначально. Однако, результаты проверки, представленные в статье, показали, что эта версия оказалась верной: первопричины всех бед скрыты именно в содержаниях классической электродинамики (Максвелла) и в теории тяготения Ньютона.

Полная версия статьи: DOCX, 160 кб; DOC, 28 кб

4. К вопросу о создании «Единой теории поля»

«Единая теория поля» это название еще не существующей теории (формулировка еще не решенной проблемы), задачей которой является единое описание элементарных заряженных частиц и переносчиков электрических воздействий.

С позиций этой статьи постановка задачи создания единой теории поля при современном состоянии дел в теории атома, в теориях фундаментальных взаимодействий представляется совершенно не своевременной и в этих условиях не имеющей решения. Этот вывод исходит из того, что все теории в этой области знаний построены на предположениях. Поэтому ответ на сформулированную задачу о создании единой теории поля с позиций существующих научных теорий может быть представлен тоже только в духе этих самых теорий: то есть возможны только проекты, созданные путем абстрактного изобретательства новых предположений. Так это реально и происходит, хотя даже в таком виде, еще нет завершенного проекта.

Первую попытку создать такую теорию предпринял Х.А. Лоренц. Он исходил из классической электродинамики и пытался дать общее описание электрону и окружающему его физическому полю. Для этого он придумал модель, в которой электрон представлял некий сгусток электромагнитного поля. Хотя Лоренц уже в самой постановке задачи предвосхитил характерные особенности ПФС, обосновать эту модель с позиций классической электродинамики не удалось.

В более универсальном виде (применительно ко всем частицам) единую теорию поля пытался создать А. Эйнштейн, опираясь на свои идеи о геометризации и кривизне четырех мерного пространства – времени, которые лежат в основе его же теория гравитации. Для этого он придумал новые гипотезы, касающиеся ещё и аналогичной геометризации электромагнитных полей, и там же пытался учесть квантовые эффекты.

Существует проект, основанный на предположении Луи де Бройля, что фотон это пара нейтрино, слившихся в одно целое. Существуют еще ряд моделей частиц, конструкции которых тоже представляются состоящими из связанных между собой каких-то предполагаемых фундаментальных частиц. Особенно модной в наше время является модель частиц, образуемых тремя особыми субчастицами, кварками, обладающими, по замыслу, дробными электрическими зарядами, и из соответствующих им трех анти кварков.

Очень серьезно рассматривается проект теории, которая исходит опять же из предположения об универсальном едином физическом поле, которое вообще не связано ни с какими частицами, и по замыслу описывает всю «материю в целом». Её предложил В. Гейзенберг и отразил свойства этого гипотетического единого поля в уравнениях, носящих его имя. Эти формулы по процедуре своего происхождения представляют аналог формул Максвелла: свойства описываемых ими объектов, как и сами объекты, являются предположениями, и решения этих уравнений не найдено.

Сложилось так, что объект, выбранный Лоренцем для создания единого описания частицы и связанному с ней физическим полем полностью совпадает с физической моделью, лежащей в основе «зрелой» теории электрических взаимодействий. И поэтому в «зрелой» теории, по ходу дела, не предумышленно, решена задача, которую ставил перед собой Лоренц: из действительности выделена и обоснована единая система, из частицы и окружающего её электрического поля, в виде ПФС и дано единое физическое описание этой системы. Наблюдаемые в природе феномены (электростатическое поле, магнитное поле, волновое поле, потоки дискретных порций энергии) являются естественным проявлением свойств структур из потоков ЭС, которые являются следствием (функцией) от конфигурации вещественных структур из частиц носителей этих потоков ЭС и характера относительного движения этих частиц.

Все остальные выше описанные проекты единой теории поля, априори, неверно описывают действительность, по причине методологии в отыскании решения: они все исходят не из фактов, а из чисто субъективных предположений о свойствах природы.

Из представленных на обсуждение проектов двух «зрелых» теорий фундаментальных взаимодействий следует заключение, что формулировка проблемы создания единой теории поля должна быть уточнена. Зеркальная симметрия между структурами переносчиков воздействий в электрических и в гравитационных взаимодействиях подсказывает, что существует материальное и причинно следственное единство между двумя рассмотренными реально существующими фундаментальными взаимодействиями. Эта теория должна дать объяснение механизма и свойств этих двух фундаментальных взаимодействий, как проявление свойств чего-то единого и цельного. Это единство – предмет будущих специальных исследований для науки, результаты которых совместно с будущей, без предположений, теорией атома должны привести к созданию фундаментальной теории структурирования материи.

5. Вывод

В современной физике создалась чрезвычайная ситуация: в ней отсутствуют теории гравитационного и электрического взаимодействий, правильно отражающие действительность. Поэтому перед физической наукой стоит требующая срочного решения задача создания «зрелых» по форме теорий фундаментальных взаимодействий, исходя только из фактов, выявленных в воспроизводимых испытаниях. Объем таких фактов, накопленных со времен Ньютона и Фарадея, вполне достаточен для решения сформулированной задачи, что подтверждается проектами теорий, представленных в статье для обсуждения. Эти проекты не содержат предположений, отражают в своем содержании концепцию близкодействия и базируются на законах механики Ньютона. Они оказались гармоничными, предсказательными и непротиворечивыми к результатам всех известных экспериментов.

Литература:

1. Статья «Теория», Большая Советская Энциклопедия (БСЭ). М.: «Советская Энциклопедия», 1976, том 25, с. 434.
2. Зельдович Я.Б. Высшая математика для начинающих. М.: «Наука», 1970.
3. Диментова А.А., Рекстин Ф.С., Рябов В.А. Таблицы газодинамических функций. М., Л.: «Машиностроение», 1966.

Дата публикации:

19 октября 2012 года