In English

 

Электрогравитационный вакуум

Материал из Викизнание

 

Электрогравитационный вакуум описывает свойства физического вакуума и свободного от вещества космического пространства на основе модернизированной теории Фатио-Лесажа, и предполагает, что вакуум заполнен частицами-гравитонами и мельчайшими заряженными частицами. Часть этих частиц имеет большой фактор Лоренца аналогично космическим лучам самой большой энергии, придавая вакууму динамический характер. Обладая высокой проникающей способностью при движении в веществе, данные частицы считаются ответственными за возникновение гравитационных [1] [2] [3] и электромагнитных [4] [5] сил между телами. Кроме этого, фотоны и нейтрино могут состоять из этих же частиц. [6] Состав данных частиц и их свойства устанавливаются с помощью теории бесконечной вложенности материи, подобия уровней материи и SPФ-симметрии.

Содержание

Существующие модели вакуума

В физике известны многочисленные модели, предлагаемые для задания характеристик вакуума. Так, вакуум свободного пространства, в котором выполняются законы электродинамики, должен обеспечивать следующие условия:

В Лоренц-инвариантной теории гравитации вакуум характеризуется следующим образом:

Вышеуказанные характеристики классического вакуума представлены в статье константы вакуума.

В общей теории относительности может быть определён Эйнштейновский вакуум, когда гравитационное поле в отсутствие электромагнитного поля вычисляется в пустом пространстве за пределами вещества, где тензор энергии-импульса вещества и негравитационных полей равен нулю. Несмотря на равенство нулю данного тензора, в пустом пространстве всё ещё может быть искривление пространства-времени, задающее через метрический тензор и его производные эффект гравитации от некоторого локального или глобального источника. Кроме этого, возможны вариации в решениях, зависящие от учёта и выбора знака космологической постоянной. Вследствие связи с метрическим тензором гравитационное поле в данной теории является тензорным полем.

Свой собственный вакуум предполагается и в ковариантной теории гравитации, в которой гравитационное поле является векторным, так как задаётся с помощью 4-потенциала и тензора гравитационного поля. В этом случае связь между гравитацией и геометрией, между гравитационным полем и метрическим тензором, присущая общей теории относительности, разрывается. Гравитационное поле полагается физическим взаимодействием, которое как и электромагнитное взаимодействие, становится независимым от метрического тензора, который характеризует свойства пространства-времени в зависимости от параметров источника гравитационного поля. Под источником гравитационного поля здесь подразумевается некоторый материальный объект или физическая система из вещества и собственных полей, а вакуум рассматривается как содержимое пространства вне вещества системы. Для бесконечного пространства, не содержащего видимого источника гравитационного поля, из уравнений поля следует, что напряжённость гравитационного поля  ~{\mathbf  {\Gamma }}  и поле кручения  ~{\mathbf  {\Omega }}  в простейшем случае являются постоянными векторами, не зависящими от времени. При условии, что  ~{\mathbf  {\Gamma }}=0  и  ~{\mathbf  {\Omega }}=0,  в таком пространстве скалярный потенциал ~\psi  и векторный потенциал ~{\mathbf  {D}} гравитационного поля должны быть постоянными величинами, не зависящими от координат и времени. Таким образом  можно считать, что в вакууме вдали от источников гравитационного поля обнуляются как 4-потенциал, так и тензор гравитационного поля. Другой особенностью данного вакуума является то, что вследствие калибровки релятивистской энергии системы и уравнения для метрики, за пределами вещества как космологическая постоянная, так и скалярная кривизна обращаются в нуль. [7] При этом в релятивистской однородной системе и космологическая постоянная и скалярная кривизна в веществе оказываются постоянными величинами.

В квантовой физике основной величиной является постоянная Планка, как типичная величина действия для любых рассматриваемых частиц. Учёт этой величины изменяет требуемые для теории свойства вакуума. Так, в квантовой электродинамике предполагается, что электромагнитное взаимодействие между заряженными частицами осуществляется через фотоны как переносчики взаимодействия. Это означает, что заряженные частицы должны поглощать и излучать фотоны для изменения своей энергии и импульса. Вакуум квантовой электродинамики предполагается наполненным различными виртуальными частицами, включая короткоживущие фотоны и электрон-позитронные пары. Виртуальные частицы задают нулевые колебания вакуума как его основное состояние. Энергия нулевых колебаний вакуума называется нулевой энергией, её точная величина неизвестна. Считается, что изменение нулевой энергии при изменении конфигурации системы в вакууме приводит к эффекту Казимира. Под влиянием электромагнитного поля может происходить поляризация вакуума и могут возникать различные тонкие эффекты. При этом вакуум становится диамагнитным, так что относительная магнитная проницаемость будет меньше единицы. Вакуум также проявляет диэлектрические свойства, так как относительная диэлектрическая проницаемость получается больше единицы.

Одной из проблем такого вакуума является то, что энергия нулевых колебаний, по оценкам имеющая очень большую величину, никак не проявляет себя как источник гравитационного поля и не включена в математический аппарат общей теории относительности. Отсюда следует проблема несоответствия нулевой энергии вакуума и наблюдаемой малой величины космологической постоянной, известная как проблема космологической постоянной.

Вакуум квантовой хромодинамики считается наполненным глюонным конденсатом и фермионным конденсатом из кварков. Оба конденсата могут придавать массу элементарным частицам и адронам, а фермионный конденсат обладает сверхтекучестью. Свойства конденсатов должны быть таковы, чтобы можно было объяснить конфайнмент и массы адронов.

Вакуум квантовой электродинамики и вакуум квантовой хромодинамики являются составными частями вакуума в стандартной модели, который, однако, не учитывает гравитацию.

Сверхтекучий вакуум (Superfluid vacuum theory ), содержащий некоторый сверхтекучий флюид или конденсат Бозе — Эйнштейна, рассматривается как основа для объединения на квантовой основе всех четырёх фундаментальных взаимодействий, включая слабое взаимодействие, сильное взаимодействие, электромагнитное взаимодействие и гравитационное взаимодействие. Флюид предполагается состоящим из фермион-антифермионных пар и описывается с помощью макроскопической волновой функции. Взаимодействие флюида с элементарными частицами придаёт последним массу. При малых энергиях и импульсах флуктуаций флюида, рассматриваемых как виртуальные частицы, данный флюид считается идеальным, приводя к Лоренц-ковариантности. Однако попытки представить гравитацию как следствие релятивистского движения флуктуаций флюида не дали результата. В качестве вероятной причины этого называется то, что макроскопическое искривление пространства-времени в общей теории относительности может быть длинноволновым пределом, не работающим на малых масштабах квантовой гравитации.

К сожалению, все представленные выше модели вакуума в основном описывают его свойства, необходимые в той или иной теории. Что же касается субстанциональной составляющей вакуума, задающей его структуру и представляющей конкретные носители, обеспечивающие характеристики вакуума, то здесь информация либо отсутствует, либо крайне умозрительна.

Описание электрогравитационной модели вакуума

Состав частиц вакуума

Электрогравитационная модель вакуума опирается на теорию бесконечной вложенности материи, которая рассматривает Вселенную с точки зрения масштабного измерения, SPФ-симметрии, подобия уровней материи и квантованности параметров космических систем. На масштабной оси можно расположить все объекты Вселенной, которые группируются в уровни материи. На каждом основном уровне материи имеются свои собственные наиболее плотные и долгоживущие объекты с максимальной плотностью энергии, с сильными гравитационными, электрическими и магнитными полями. На уровне звёзд это нейтронные звёзды, на атомном уровне это нуклоны. Нейтронные звёзды состоят из нуклонов, и по аналогии нуклоны состоят из праонов, а праоны состоят из граонов. Праоны и граоны имеют свои собственные уровни материи, подобные нуклонному уровню материи.

В электрогравитационной модели вакуум включает в себя набор самых плотных объектов бесконечного количества тех уровней материи, которые ниже уровня материи, соответствующего наблюдателю. Для человека-наблюдателя основными компонентами физического вакуума являются отдельные нуклоны, праоны, граоны и ещё более мелкие частицы, а также состоящие их них сложные и составные объекты. Например, атомные ядра состоят из нуклонов, и можно представить аналогичные ядра из праонов или граонов. Предполагается, что обычные фотоны, излучаемые атомами, состоят из праонов, а наблюдаемые в опытах нейтрино состоят из граонов. [6] Так как массы основных объектов в цепочке уровней материи: нейтронная звезда-нуклон-праон-граон-... быстро уменьшаются, то очевидно, что обнаружить и каким-то образом зафиксировать в вакууме отдельные фотоны, состоящие из граонов, или отдельные праоны в настоящее время затруднительно.

Если бы наблюдатель принадлежал к метагалактическому уровню материи, то для него вакуум содержал бы и такие объекты, как нейтронные звёзды, белые карлики, обычные звёзды главной последовательности и планеты. Все эти объекты состоят из нуклонов и имеют свои аналоги на нуклонном уровне материи. Так, аналогом белого карлика с точки зрения эволюции вещества под действием гравитации является нюон, а с точки зрения радиоактивного распада вещества аналогом белого карлика является мюон. Нейтронная звезда минимально возможной массы является аналогом пиона.

Кроме нуклонов вещество содержит ещё электроны, аналогом которых на уровне звёзд являются дисконы, то есть массивные диски, открытые у некоторых нейтронных звёзд и магнетаров. [8] [9] Дисконы, как и сами звёзды, могут нести электрический заряд. Магнетар с положительным зарядом и дискон с отрицательным зарядом являются аналогом атома водорода в водородной системе. Галактики соответствуют мельчайшим пылинкам, в центре которых находится твёрдое вещество, а снаружи толстая газообразная оболочка из различных атомов. Последняя аналогия со временем становится всё более полной, так как звёзды в галактиках эволюционируют и превращаются в нейтронные звёзды и белые карлики. В такой картине магнетары возникают из нейтронных звёзд подобно тому, как протоны образуются при бета-распаде нейтрона. Вещество дисконов по плотности и составу должно быть близко к плотности и составу планет и содержать в основном элементы типа железа и другие металлы. Поскольку все звёзды, планеты и дисконы состоят из нуклонного вещества, то при соответствующих условиях все эти объекты могут преобразовываться и порождать друг друга.

Объекты, подобные дисконам и электронам, должны быть на каждом уровне материи, образуя вместе с основными объектами соответствующее вещество. Например, элементарные частицы (нуклоны, электроны, адроны и лептоны), должны состоять из праонов и праэлектронов точно также, как звёзды и планеты состоят из нуклонов и электронов. Это позволяет элементарным частицам превращаться друг в друга. Подобие между уровнями материи позволяет построить модели элементарных частиц, такие как субстанциональная модель нейтрона, субстанциональная модель протона, субстанциональная модель электрона, субстанциональная модель фотона.

По-видимому, чёрные дыры не существуют, так как им приписывается свойство поглощать материю и не выпускать ничего наружу. Но это противоречит тому, что поле гравитонов пронизывает все тела и создаёт тем самым гравитационные явления. Если чёрная дыра будет только поглощать энергию потоков гравитонов, она за самое малое время приобретёт гигантское количество массы-энергии и должна бесконечно расти в размерах, чего не наблюдается.

Сильно разрежённый вакуум космического пространства за пределами пылевых и газовых облаков может содержать:

По аналогии, электрогравитационный вакуум с точки зрения человека-наблюдателя должен содержать все те мельчайшие объекты, которые либо не могут быть прямо зарегистрированы в эксперименте, либо являются источниками, порождающими гравитационное и электромагнитное поля, а также обеспечивающими сильное и слабое взаимодействия. Таким образом, данный вакуум включает в себя праоны, граоны и ещё более мелкие частицы, а также состоящие из них объекты такие, что они имеют меньшие массы и энергии, чем известные элементарные частицы.

Физические параметры частиц вакуума

С целью определения параметров частиц вакуума используется теория подобия. Типичная нейтронная звезда имеет массу 1,35 солнечных масс, радиус порядка 12 км, а характерная скорость движения частиц в такой звезде достигает величины 0,23 скорости света. Разделив эти значения на соответствующие значения для протона, находим коэффициенты подобия: по массе  Ф = 1,62∙1057 , по размерам  Р = 1,4∙1019 , по скорости  S = 2,3∙10-1 . В первом приближении можно считать, что такие же коэффициенты подобия по массе и размерам справедливы и для связи между праонами и нуклонами. Отсюда определяется масса праона  ~m_{{pr}}=1\cdot 10^{{-84}} кг, и его радиус  ~r_{{pr}}=6,2\cdot 10^{{-35}} м. С помощью массы и радиуса праона можно оценить среднюю плотность его вещества  ~\rho _{{pr}}=1\cdot 10^{{18}} кг/м3 .

Характерная скорость для частиц вещества внутри протона и праона достаточно близка к скорости света. Если в центре нейтронной звезды фактор Лоренца достигает величины  ~\gamma _{{cs}}=1,04,  то в центре протона фактор Лоренца для находящихся там праонов равен  ~\gamma _{{cp}}=1,9. [10] Отсюда следует, что коэффициент подобия по скоростям для уровней нуклонов и праонов близок к единице, ~S\approx 1 . С учётом этого можно определить гравитационную постоянную  ~G_{{pr}} , действующую на праонном уровне материи. Соотношения подобия между уровнями праонов и нуклонов дают:

 ~{\frac  {G_{a}}{G_{{pr}}}}={\frac  {PS^{2}}{\Phi }} , и следовательно  ~G_{{pr}}=1,752\cdot 10^{{67}} м3•с–2•кг–1.

Постоянная Больцмана для уровня праонов при  ~S\approx 1  определяется выражением:  ~k_{{pr}}={\frac  {k}{\Phi S^{2}}}=1,6\cdot 10^{{-79}} Дж/К , где ~k постоянная Больцмана.

Если вычислить кинетическую энергию протона  ~E_{k}=(\gamma _{{cs}}-1)m_{p}c^{2} как для некоторой типичной частицы, движущейся в центре нейтронной звезды, то с помощью равенства  ~E_{k}={\frac  {3}{2}}kT_{s}  можно оценить максимальную температуру в центре звезды:  ~T_{s}=2,8\cdot 10^{{11}} К. Аналогично, температура в центре протона будет ~T_{p}={\frac  {2(\gamma _{c}-1)m_{{pr}}c^{2}}{3k_{{pr}}}}=3,4\cdot 10^{{11}} К.

Типичный момент импульса на каждом уровне материи задаётся соответствующей постоянной Дирака. Для компактных звёзд звёздная постоянная Дирака есть  ~\hbar _{s}=\hbar \Phi PS=5,5\cdot 10^{{41}} Дж∙с , для уровня материи нуклонов постоянная Дирака равна  ~\hbar =1,054\cdot 10^{{-34}} Дж∙с, причём квантовый спин нуклона равен  ~\hbar /2 . Для оценки постоянной Дирака  ~\hbar _{{pr}}  на уровне праонов применимо соотношение подобия:  ~{\frac  {\hbar }{\hbar _{{pr}}}}=\Phi PS . Если коэффициент подобия по скоростям ~S\approx 1 , то получается  ~\hbar _{{pr}}=4,6\cdot 10^{{-111}} Дж∙с . Из теории подобия тогда следует, что фотоны праонного уровня материи имеют энергии в  ~\Phi S^{2}\approx 1,62\cdot 10^{{57}} меньше, чем энергии соответствующих фотонов нуклонного уровня материи. Приблизительно то же самое можно сказать в отношении различия энергии соответственно релятивистских граонов, релятивистских праонов и космических лучей высокой энергии. Предполагается, что граоны отвечают за сильную гравитацию, а праоны – за обычную гравитацию, причём постоянная Дирака для граонов существенно меньше, чем постоянная Дирака  ~\hbar _{{pr}}  для праонов. Представленная картина кардинально отличается от подхода квантовой гравитации, которая рассматривает гравитоны как объекты, обязательно имеющие спин в виде постоянной Дирака ~\hbar .

Для постоянной сильной гравитации справедливо соотношение:

G_{a}={\frac  {e^{2}}{4\pi \varepsilon _{{0}}m_{p}m_{e}}}={\frac  {e^{2}\beta }{4\pi \varepsilon _{{0}}m_{p}^{2}}},

где ~e элементарный заряд, ~\varepsilon _{{0}} электрическая постоянная, ~m_{p} – масса протона, ~m_{e} – масса электрона,  ~\beta ={\frac  {m_{p}}{m_{e}}}=1836,152  – отношение массы протона к массе электрона. На уровне праонов имеем аналогично:

G_{{pr}}={\frac  {q_{{pr}}^{2}\beta }{4\pi \varepsilon _{{0}}m_{{pr}}^{2}}}.

Отсюда находится заряд праона  ~q_{{pr}}=1,06\cdot 10^{{-57}} Кл.

Действуя аналогично, можно получить параметры граонов и других частиц вакуума.

Гравитационное поле

В рассматриваемой модели эффект гравитации возникает под действием гравитонов – мельчайших релятивистских частиц вакуума, заполняющих всё пространство и действующих в рамках модернизированной теории Фатио-Лесажа. При этом каждый основной уровень материи характеризуется своей собственной гравитационной постоянной. Для уровня звёзд это обычная гравитационная постоянная, а для нуклонного уровня материи – постоянная сильной гравитации. [11] Частицы граонного уровня материи считаются ответственными за эффект сильной гравитации, удерживающей в целостности нуклоны и элементарные частицы, а частицы праонного уровня материи отвечают за обычную гравитацию.

Гравитонами могут быть как нейтральные частицы типа нейтрино и фотонов, так и релятивистские заряженные частицы, подобные по своим свойствам космическим лучам. Эффективной массой для всех этих частиц является их релятивистская масса-энергия с учётом большого по величине фактора Лоренца. В частности, гравитонами могут быть праоны, ускоренные сильными полями вблизи нуклонов практически до скорости света. Как составная часть поля гравитонов, такие релятивистские праоны могут участвовать в создании обычной гравитации согласно модели Лесажа и придавать массу телам на макроуровне. При этом сами праоны имеют свою собственную массу покоя, возникающую от действия на них гравитонов низших уровней материи. Релятивистские праоны при взаимодействии с полями и веществом могут порождать высокоэнергичные фотоны, которые также могут служить в качестве частиц поля гравитонов. Энергия обычных фотонов пропорциональна их частоте и постоянной Планка. Но для частиц, принадлежащих разным уровням материи, значение постоянной Планка согласно бесконечной вложенности материи существенно различается – чем ниже уровень материи, тем меньше соответствующая постоянная Планка, и тем меньше энергии фотонов на этом уровне энергии. В результате поле гравитонов представляет собой многокомпонентную систему из частиц, фотонов и нейтрино, энергии которых привязаны к каждому из бесконечного множества уровней материи.

Плотность энергии потоков гравитонов, ответственных за гравитацию, в модели кубического распределения потоков частиц в пространстве равна: [2] [5]

~\varepsilon _{c}={\frac  {4\pi Gm_{p}^{2}}{\sigma ^{2}}}={\frac  {4\pi G_{a}m_{p}^{2}}{\vartheta ^{2}}}=7,4\cdot 10^{{35}} Дж/м3,

где ~G гравитационная постоянная, ~m_{p} – масса протона, ~\sigma =5,6\cdot 10^{{-50}} м2  – сечение взаимодействия гравитонов с веществом для обычной гравитации, ~G_{a}=1,514\cdot 10^{{29}}м3•с–2•кг–1  постоянная сильной гравитации, ~\vartheta =2,67\cdot 10^{{-30}} м2 – сечение взаимодействия заряженных частиц вакуума с нуклонами при электромагнитном взаимодействии. При этом выполняется соотношение:  ~\vartheta =\sigma {\frac  {G_{a}}{G}}.

Полученное значение плотности энергии потоков гравитонов задаёт предел массы-энергии поля и превышает плотность энергии покоя протона ~{\frac  {3m_{p}c^{2}}{4\pi r_{p}^{3}}}=5,4\cdot 10^{{34}} Дж/м3, при радиусе протона  ~r_{p}=8,73\cdot 10^{{-16}} м согласно статье. [12]

Поток энергии гравитонов в одном направлении имеет величину порядка  ~3,7\cdot 10^{{43}} Вт/ м2. Если бы гравитоны представляли собой кванты электромагнитного поля, то для температуры поля гравитонов в виде фотонов можно получить оценку  ~5,6\cdot 10^{{12}} К.

Выражения для напряжённостей гравитационного поля внутри шара и за его пределами, полученные в модели гравитонов, хорошо согласуются со значениями напряжённостей поля в лоренц-инвариантной теории гравитации. [2] Переходя от напряжённостей к потенциалам поля, используя преобразования Лоренца, вводя гравитационный 4-потенциал, можно найти тензор энергии-импульса гравитационного поля, уравнения гравитационного поля, гравитационную силу, а также вклад гравитационного поля в уравнение для определения метрики. Это означает, что теория гравитационного поля как в плоском пространстве Минковского, так и в искривлённом пространстве-времени, полностью обосновывается на субстанциональном уровне, через поле гравитонов. При этом зависимость метрики от потенциала гравитационного поля позволяет учесть влияние неоднородного поля гравитонов на результаты пространственно-временных экспериментов, проводимых как правило на основе использования электромагнитных волн и приборов.

Для величины предельной силы притяжения между двумя соприкасающимися массивными телами было найдено значение: [1]

~F_{{max}}={\frac  {c^{4}}{16k^{2}G}}\approx 2\cdot 10^{{43}} Н,

подразумевающее случай, когда потоки гравитонов полностью задерживаются этими телами. Здесь ~c – скорость света, ~k=0,6  для случая однородной плотности. Если разделить ~F_{{max}}  на массу типичной нейтронной звезды, равную  ~M_{s}=1,35  солнечных масс, получится ускорение  7,5\cdot 10^{{12}} м/с2. Для сравнения, гравитационное ускорение на поверхности этой звезды при её радиусе  ~R_{s}=12 км равно  1,2\cdot 10^{{12}} м/с2.

Различие между формулой Ньютона для силы  ~F_{N}  притяжения двух нейтронных звёзд при их соприкосновении, и формулой, учитывающей рассеяние гравитонов в веществе звёзд благодаря большой плотности вещества, приводит к уменьшению действующей силы до величины  ~0,26F_{N} .[3]

Представленная модель описывает, каким образом тела приобретают массу как меру инерции. Масса тела может быть выражена через светимость тех гравитонов, которые взаимодействовали с веществом тела и передали ему свой импульс. При этом гравитонная светимость практически равна энергии покоя тела, извлекаемой из тела за время прохождения гравитонами радиуса тела. Масса тела при постоянном объёме пропорциональна концентрации нуклонов, и аналогично количество взаимодействий гравитонов с нуклонами увеличивается с ростом концентрации нуклонов. Таким образом, инерция тела как сопротивление приложенной силе, инертная и гравитационная массы тела порождаются действием поля гравитонов на данное тело. Как следует из принципа относительности, при постоянной скорости движения действие потоков гравитонов с разных сторон уравновешивается, но при ускорении тела это уже не так. При ускорении тела необходимо приложить силу и совершить работу по переводу тела из состояния с одной скоростью в состояние с некоторой другой скоростью. Эта работа совершается против действия потоков гравитонов и приводит к понятию массы как меры инерции тела, пропорциональной приложенной силе и обратно пропорциональной возникающему ускорению. Гравитационная масса определяется из выражений для напряжённости и потенциала гравитационного поля и потому отличается от инертной массы тела, так как последняя учитывает вклады в массу от всех собственных полей тела. В релятивистской однородной системе находится, что инертная масса меньше гравитационной массы, ~M<m_{g}. [13] [14]

Как правило, подавляющая часть гравитонов проходит через вещество без потери своей энергии и импульса. Так, оценка полной гравитонной светимости нейтронной звезды как мощности потоков энергии гравитонов, проходящих через звезду, даёт величину порядка  ~2\cdot 10^{{52}} Вт. Если же подсчитать среднюю светимость тех гравитонов, которые взаимодействуют с каждым нуклоном вещества и передают ему свой импульс, получается следующее: [2]

~P_{1}=\varepsilon _{c}\sigma c=1,2\cdot 10^{{-5}} Вт.

Смысл этой величины на первый взгляд не очень понятен. Однако с помощью коэффициентов подобия можно вычислить аналогичную величину на уровне звёзд – светимость тех гравитонов, которые взаимодействуют с каждой нейтронной звездой и придают ей массу за счёт потери своего импульса:

~P_{{1s}}=P_{1}{\frac  {\Phi S^{3}}{P}}=1,7\cdot 10^{{31}} Вт.

В физике известна такая величина, как предел Эддингтона, означающая предельную светимость звезды. При превышении этой светимости звезда начинает терять массу за счёт выноса вещества из оболочки под действием исходящего от звезды излучения. Если у нейтронной звезды с массой  ~M_{s}=1,35M_{c} , где ~M_{c} есть масса Солнца, в оболочке имеется ионизированный водород, то для него предел Эддингтона будет равен ~L_{{Edd}}=1,26\cdot 10^{{31}}\left({\frac  {M_{s}}{M_{c}}}\right)=1,7\cdot 10^{{31}} Вт. Совпадение величин  ~P_{{1s}}  и  ~L_{{Edd}}  кажется удивительным, но не является случайным, поскольку обе величины имеют предельный характер и связаны с целостностью нейтронной звезды как таковой. Благодаря ~P_{{1s}}  звезда не только приобретает массу как меру инерции в потоках гравитонов, но получает ещё вполне определённое распределение давления и температуры в веществе, достигающее максимума в центре. Решение уравнений поля ускорений позволяет вычислить зависимость фактора Лоренца движения частиц внутри звезды как функцию от текущего радиуса. [15] Звезда не может охладиться более того предела, который задаётся потоками гравитонов для каждого состояния вещества, и потому всегда имеет некоторую минимальную степень нагрева этого вещества, соответствующую энергию связи, потенциальную гравитационную энергию и гравитационное ускорение. Под действием гравитационного ускорения нуклоны прижимаются к поверхности звезды, но если у звезды возникает радиационная светимость~L_{{Edd}} , равная светимости гравитонов ~P_{{1s}} , нуклоны получают дополнительную энергию. Этой энергии будет как раз достаточно, чтобы звезда начала терять массу за счёт испарения нуклонов с поверхности.

Электромагнитное поле

Наличие в вакууме релятивистских заряженных частиц позволяет объяснить механизм притяжения и отталкивания между зарядами разных и противоположных знаков, [3] который действует подобно механизму Фатио-Лесажа для силы гравитационного притяжения масс. Отсюда следует одинаковая форма законов в силе Кулона для зарядов и в силе Ньютона для масс, и подобие уравнений Максвелла с уравнениями гравитационного поля в Лоренц-инвариантной теории гравитации. [11]

Картина взаимодействия показана на рисунках 1, 2, 3.

http://www.wikiznanie.ru/wikipedia/images/4/4f/NeP.png

 

P1. Линии движения заряженных положительно a), и заряженных отрицательно b) частиц вакуума, вблизи двух тел, одно из которых нейтрально, а второе заряжено положительно.

http://www.wikiznanie.ru/wikipedia/images/4/44/NP.png

 

P2. Линии движения заряженных положительно a), и заряженных отрицательно b) частиц вакуума, вблизи двух тел, одно из которых заряжено отрицательно, а второе положительно.

http://www.wikiznanie.ru/wikipedia/images/9/93/PoP.png

 

P3. Линии движения заряженных отрицательно частиц вакуума вблизи двух положительно заряженных тел.

 

На рисунке 1 положительные и отрицательные частицы действуют на положительно заряженное тело симметрично, что не приводит к возникновению какой-либо дополнительной силы по сравнению с силой гравитации. Это же касается и второго, нейтрального тела. На рисунке 2 a) видно, что положительные частицы толкают отрицательно заряженное тело влево, а на рисунке 2 b) отрицательные частицы толкают положительно заряженное тело вправо (когда мельчайшие частицы проходят сквозь тела подобно гравитонам, они передают им свой импульс). Следовательно, оба тела будут притягиваться друг к другу.

На рисунке 3 два положительно заряженных тела притягивают отрицательные частицы и получают от них дополнительный импульс, приводящий к отталкиванию тел. Движение положительных частиц вакуумного поля не показано, так как они отталкиваются от этих тел и потому взаимодействуют с ними в меньшей степени. Для двух отрицательно заряженных тел взаимодействие подобно показанному на рисунке 3, необходимо лишь заменить знаки у всех зарядов. Отсюда получается отталкивание одноимённо заряженных тел. Общим для всех рисунков является то, что в зависимости от знаков зарядов двух тел количество падающих на тела заряженных частиц меняется так, что после подсчёта переданного импульса от этих частиц появляется электрическая сила необходимого направления. Таким образом, взаимодействие между зарядами на расстоянии сводится к взаимодействию посредством заряженных частиц вакуума.

Плотность энергии потоков заряженных частиц вакуума, ответственных за возникновение электрической силы между заряженными телами, в модели кубического распределения потоков частиц в пространстве равна: [5]

~\varepsilon _{{cq}}={\frac  {e^{2}}{\varepsilon _{0}\vartheta ^{2}}}=4\cdot 10^{{32}} Дж/м3,

где ~\varepsilon _{0} электрическая постоянная, ~e элементарный заряд, ~\vartheta =2,67\cdot 10^{{-30}} м2 – сечение взаимодействия заряженных частиц вакуума с нуклонами.

Поток энергии заряженных частиц вакуума в одном направлении имеет величину порядка  ~2\cdot 10^{{40}} Вт/ м2. Оценка концентрации заряженных частиц вакуума в виде концентрации релятивистски движущихся праонов даёт величину ~n_{{pr}}=4\cdot 10^{{87}} м–3, а фактор Лоренца достигает величины ~1,9\cdot 10^{{11}}.

Предельная плотность тока как плотность тока в вакууме в одном направлении, возникающая от потока положительно заряженных праонов при кубическом распределении, равна:

~j_{{lim}}=n_{{pr}}q_{{pr}}c=5,5\cdot 10^{{39}} А/м2.

В книгах [3] [11] делается предположение о том, что магнетары могут обладать положительным электрическим зарядом величиной до ~Q_{s}=eS{\sqrt  {\Phi P}}=5,5\cdot 10^{{18}} Кл, здесь ~e – элементарный заряд, и используются коэффициенты подобия. Звёздный заряд можно также определить по формуле, аналогичной формуле для постоянной сильной гравитации. Это даёт:

Q_{s}=M_{s}{\sqrt  {{\frac  {4\pi \varepsilon _{0}G}{\beta }}}},

где масса магнетара  ~M_{s}=1,35 солнечных масс, ~\beta  есть отношение массы протона к массе электрона.

В этом случае электрическая сила отталкивания, действующая на один протон на поверхности заряженной звезды, будет равна 55 Н, что намного больше гравитационной силы притяжения протона к звезде. Однако магнетар выглядит как огромное атомное ядро, состоящее из множества близко расположенных друг к другу нуклонов. Баланс сил притяжения и отталкивания, возникающих от сильной гравитации в гравитационной модели сильного взаимодействия, может быть ответственен за целостность атомных ядер, а также и за целостность заряженной нейтронной звезды в целом. При этом заряд протона и заряд магнетара являются предельными величинами в том смысле, что увеличение этих зарядов приведёт к разрушению этих объектов.

В магнетаре средняя концентрация нуклонов составляет  ~n=2,2\cdot 10^{{44}} м–3, а средняя концентрация положительного заряда равна  ~\eta =4,7\cdot 10^{{24}} м–3. Учитывая закон Бугера — Ламберта — Бера, поток гравитонов экспоненциально уменьшается по мере движения в веществе:  ~B=B_{0}\exp(-\sigma nx) , здесь ~B_{0}={\frac  {dN_{0}}{dtd\alpha dA}}   есть число гравитонов ~dN_{0} , входящих в вещество из вакуума через площадь ~dA   за время ~dt  из телесного угла ~d\alpha  . Аналогично, поток заряженных частиц экспоненциально уменьшается по мере движения в заряженном веществе:  ~B_{q}=B_{{0q}}\exp(-\vartheta \eta x).

Полагая, что  ~x=2R_{s}=24 км, для показателей экспонент получается: ~\sigma nx=0,3 , ~\vartheta \eta x=0,007 . Отсюда следует, что если на пути потока гравитонов поставить три нейтронных звезды, то поток уменьшится приблизительно в  e_{n}  раз, где e_{n} — число Эйлера  (e_{n}\approx 2,718) . Но для потока заряженных частиц вакуума для заметного уменьшения этого потока нужно поставить в ряд уже порядка 140 магнетаров.

Это различие потоков позволяет объяснить эффект насыщения удельной энергии связи, когда энергия связи ядра в расчёте на один нуклон в зависимости от количества нуклонов в ядрах вначале растёт, достигает максимума 8,79 МэВ на один нуклон для ядра {}_{{28}}^{{62}}{\textrm  {Ni}}, и затем начинает уменьшаться. [3] [16] Для лёгких ядер рост удельной энергии связи хорошо соответствует росту удельной гравитационной энергии ядра в поле сильной гравитации, когда энергия растёт пропорционально квадрату массы и обратно пропорционально радиусу ядра. Эффект насыщения начинает сказываться в диапазоне от 17 до 23 нуклонов, составляющих ядро. При этом добавление нового нуклона к ядру увеличивает энергию не пропорционально квадрату массы, а в меньшей степени. Это связано с тем, что гравитоны сильной гравитации не могут пройти сквозь ядро с множеством нуклонов, как это видно из показателя экспоненты. Каждый новый нуклон просто прижимается к ядру извне сильной гравитацией, пока для больших ядер эта сила не достигнет максимума, обусловленного давлением потока гравитонов. Однако заряженные частицы вакуума в этих условиях имеют почти в 50 раз большую длину пробега и потому положительная электрическая энергия протонов ядра дополнительно уменьшает отрицательную гравитационную энергию ядра, давая основной вклад в наблюдаемое уменьшение удельной энергии связи массивных ядер.

В рассматриваемой модели потоки заряженных частиц вакуума являются причиной так называемых токов смещения в вакууме, пропорциональных скорости изменения электрического поля со временем. Примером здесь является заряжаемый конденсатор, между обкладками которого появляется магнитное поле, несмотря на отсутствие тока электронов внутри конденсатора.

Поскольку электрическая постоянная остаётся одной и той же и не меняется при преобразовании SPФ-симметрии, а гравитационная постоянная имеет своё собственное значение на каждом уровне материи, то электромагнитное взаимодействие можно считать первичным по отношению к гравитационному взаимодействию.

Взаимодействие частиц вакуума с веществом

Основной проблемой теории Фатио-Лесажа является проблема нагрева тел, как для потоков гравитонов, приводящих к гравитации, так и для потоков заряженных праонов, создающих электромагнитное взаимодействие на нуклонном уровне материи. Действительно, поскольку потоки гравитонов и заряженных частиц должны передать часть своего импульса веществу для возникновения гравитационных и электромагнитных сил, то кажется, что и часть энергии этих потоков должна перейти в кинетическую энергию движения вещества и тем самым нагреть его до высоких температур, что не наблюдается.

Оказывается, что существует такой механизм, когда потоки мельчайших релятивистских частиц передают веществу тела некоторый импульс, но при этом почти полностью сохраняют свою энергию и излучаются обратно в окружающее пространство, не нагревая существенно тело. Так, в физике известны поля, не совершающие работы над частицами и не изменяющие их энергии. Это магнитное поле, а также поле кручения в ковариантной теории гравитации, известное как гравитомагнитное поле в общей теории относительности. Быстрая заряженная частица, проходящая через область пространства с магнитным полем, отклоняется от первоначального направления движения силой Лоренца, при этом амплитуда импульса частицы и её энергия не меняются. Несмотря на это, возникает сила давления со стороны частицы на источник магнитного поля. Так происходит потому, что импульс как любой вектор может меняться как по величине, так и по направлению, а любое изменение импульса связано с соответствующей силой.

Аналогом нуклонов на уровне звёзд является нейтронная звезда, а потоки праонов соответствуют космическим лучам. Проходящие рядом с нейтронной звездой космические лучи будут взаимодействовать с сильным магнитным полем звезды и отклоняться им. Очевидно, что если с одной из сторон звезды поток космических лучей сильнее, чем с других сторон, то более сильный поток начнёт сдвигать звезду за счёт магнитного давления. Такой же эффект получается и за счёт поля кручения, которое особенно сильное у быстро вращающихся нейтронных звёзд и взаимодействует даже с нейтральными быстро движущимися частицами, так как действует не на движущийся заряд, а на импульс частиц.

На движущиеся в веществе потоки праонов действуют не только магнитные поля нуклонов, но и электрические поля от некомпенсированных зарядов отдельных протонов и электронов. Эти поля также отклоняют потоки праонов без существенного изменения энергии праонов, что является следствием потенциальности электрического поля. Действительно, если потоки положительно заряженных праонов летят в сторону протона, они вначале тормозятся электрическим полем протона и уменьшают свою энергию, а затем, когда пролетят мимо протона, начинают ускоряться от протона под действием этого же поля и увеличивают свою энергию до прежнего уровня. Аналогично действует на гравитоны и гравитационная сила.

С помощью описанного механизма потоки гравитонов и праонов способны создавать гравитационное и электромагнитное взаимодействия в веществе тел без существенного нагрева этих тел. [5] Проходя через вещество, потоки гравитонов и праонов, состоящие из огромного количества мельчайших частиц, синхронно действуют на нуклоны, электроны и атомные ядра, сжимая их в направлении градиента соответствующего потока и создавая гравитационное и электромагнитное ускорения. То, что сечение взаимодействия  ~\vartheta  характеризует одновременно электромагнитное взаимодействие потоков праонов с нуклонами и сильную гравитацию от потоков гравитонов на уровне нуклонов, и по порядку величины равно сечению нуклона, говорит о том, что силы взаимодействия действительно могут возникать рядом с поверхностью нуклонов. Здесь электрическое и гравитационное поля, магнитное поле и поле кручения нуклонов достигают максимума и способны эффективно взаимодействовать с потоками праонов и гравитонов. В качестве гравитонов, приводящих к сильной гравитации, рассматриваются граоны как частицы, которые составляют праон так же, как праоны составляют нуклон или нуклоны составляют нейтронную звезду. Для того, чтобы граоны могли стать гравитонами, они должны быть ускорены до релятивистских энергий в процессах вблизи поверхности праонов.

Согласно второй проблеме теории Лесажа, при движении тел должно возникать избыточное давление от гравитонов и заряженных частиц спереди, то есть лобовое сопротивление, пропорциональное скорости движения тел. В результате этого невозможно было бы долговременное вращение планет вокруг Солнца и не выполнялся бы принцип свободного движения по инерции в отсутствие сил. При движении заряженного тела в потоках релятивистских заряженных частиц увеличивается как импульс частиц, падающих спереди на тело, так и флюенс потоков этих частиц. Это приводит к увеличению силы спереди пропорционально квадрату энергии частиц.

С другой стороны, сечение взаимодействия заряженных частиц вакуума (праонов) с веществом должно быть прямо пропорционально квадрату длины волны де Бройля, то есть обратно пропорционально квадрату энергии частиц. Подобная зависимость сечения является типичной в квантовой теории рассеяния ультрарелятивистских фотонов – чем больше их энергия, тем слабее они взаимодействуют друг с другом. При этом предполагается, что фотоны состоят из праонов, а взаимодействие праонов с электромагнитным полем нуклонов является частным случаем взаимодействия фотона на виртуальных фотонах. Так как сила пропорциональна импульсу частиц, их флюенсу и сечению взаимодействия, то сила остаётся неизменной как для покоящегося, так и для движущегося тела. Таким образом, тело может двигаться по инерции, и тормозящая сила от потоков заряженных частиц вакуумного поля, которая была бы пропорциональна скорости движения, не возникает.

Проблема аберрации в теории Лесажа иллюстрируется примером, в котором при движении двух гравитационно связанных тел друг возле друга кажется, что с учётом ограниченной скорости движения гравитонов появляется некоторая дополнительная сила. Действительно, пока гравитоны от одного тела дойдут до второго тела, оно сдвинется по орбите от того положения, которое предписывает теория тяготения Ньютона для мгновенно действующей гравитации. В результате гравитоны достигнут второе тело под каким-то другим углом к орбите, что даёт добавочную компоненту силы. Данная проблема была рассмотрена для случая, когда два тела движутся синхронно в направлении, перпендикулярном линии, соединяющей тела. [1] При этом было показано, что проблема аберрации гравитационной силы исчезает, если к гравитонам применить соотношения специальной теории относительности, учитывающие, что скорость ультрарелятивистских частиц не бесконечна и практически равна скорости света. В обоих случаях, как для покоящихся, так и для движущихся тел, гравитоны приходят к этим телам под одним и тем же углом по отношению к осям собственной системы координат.

Гипотетическая проблема гравитационного экранирования в теории Лесажа предполагает, что если между двумя телами поместить третье тело, то это приведёт к более заметному изменению сил между телами, чем это следует из закона тяготения Ньютона для трёх тел. Измерения возможного экранирования Луной гравитационного влияния Солнца на Земле в моменты солнечных затмений в пределах ошибок измерений не находят каких-либо отклонений от теории. Такое положение дел связано с малостью сечения взаимодействия гравитонов с веществом. Это позволяет с достаточно большой точностью раскладывать экспоненты в выражениях для сил на двучлены и обеспечивает принцип суперпозиции гравитационных сил для нескольких тел. Заметное отклонение появляется лишь для таких плотных объектов, как белые карлики и особенно нейтронные звёзды. Аналогичная ситуация получается и для случая электромагнитного взаимодействия тел посредством заряженных частиц вакуума, также приводя к принципу суперпозиции.

Возникновение релятивистских частиц вакуума

В вакууме можно выделить три компоненты, одна из которых с плотностью энергии  ~\varepsilon _{c}  связана с сильной гравитацией и энергией покоя частиц, обуславливает целостность нуклонов и атомных ядер и в основном ответственна за инерцию тел. Другая компонента с плотностью энергии  ~\varepsilon _{s}  отвечает за обычную гравитацию, третья компонента в виде заряженных частиц с плотностью энергии  ~\varepsilon _{{cq}}  приводит к электромагнетизму. Каждая компонента делает свой собственный вклад в массу тел.

На основе принципов теории бесконечной вложенности материи в качестве источников релятивистских частиц вакуума предлагаются самые плотные объекты на каждом уровне материи – нейтронные звёзды и магнетары, нуклоны и атомы, праоны как компоненты, составляющие нуклоны, и т.д. Указанные объекты излучают нейтрино, фотоны, высокоэнергичные космические лучи, которые могут давать свой вклад в состав частиц вакуума, причём на всех уровнях материи. В результате основными источниками релятивистских частиц вакуума на некотором уровне материи являются излучения от самых плотных объектов более низких уровней материи. Например, ядро нейтронной звезды постоянно нагревается под действием падающих на него потоков гравитонов, имея температуру вплоть до  ~T_{s}=2,8\cdot 10^{{11}} К. Кинетическая температура поверхности нейтронных звёзд определяется из наблюдений и имеет типичное значение порядка ~10^{6} К, а тепловая светимость редко превышает значение ~10^{{26}} Вт. Ядро звезды нагрето достаточно для того, чтобы постоянно испускать потоки нейтрино, вылетающие из звезды и вливающиеся в окружающий вакуум. В момент образования нейтронной звезды или при её преобразовании в магнетар с перестройкой конфигурации магнитного момента, возникают мощные и направленные магнитным полем (через связь общего магнитного поля и магнитных моментов нуклонов) потоки нейтрино, которые будут эффективно действовать и на более высоком уровне материи, чем звёздный уровень.

Нейтронные звёзды генерируют не только потоки нейтрино, но и приводят к возникновению космических лучей, как это следует из изучения остатков сверхновых. Энергия протона на поверхности заряженного магнетара будет достигать  ~E_{{pe}}={\frac  {eQ_{s}}{4\pi \varepsilon _{0}R_{s}}}=6,6\cdot 10^{5} Дж или ~4\cdot 10^{{24}} эВ, здесь ~Q_{s}=5,5\cdot 10^{{18}} Кл есть заряд магнетара, ~\varepsilon _{0} электрическая постоянная, ~R_{s}=12 км – радиус звезды.

Для сравнения, наибольшие значения регистрируемых энергий космических лучей в расчёте на 1 нуклон оцениваются величиной порядка  ~6\cdot 10^{{19}} эВ, достигая предела Грайзена — Зацепина — Кузьмина, и такова же максимальная энергия регистрируемых фотонов и нейтрино. Частица Oh-My-God  имела энергию порядка  ~3\cdot 10^{{20}}эВ. Если предположить, что космические лучи ускоряются с поверхности дискона, окружающего магнетар, то для энергии излучаемой частицы с одним элементарным зарядом можно записать:  ~E_{d}={\frac  {eQ_{s}}{4\pi \varepsilon _{0}R_{d}}}=11 Дж или  ~6,7\cdot 10^{{19}} эВ, здесь ~R_{d}=7,4\cdot 10^{8} м обозначает звёздный радиус Бора, причём  ~R_{d}=Pr_{B}, где ~r_{B} – радиус Бора в атоме водорода, ~P – коэффициент подобия по размерам. Совпадение энергии  ~E_{d}  с энергией регистрируемых частиц говорит о том, что вероятным источником космических лучей действительно могут быть магнетары с дисконами.

В такой картине энергия поля гравитации перерабатывается нейтронными звёздами в различных механизмах в энергию частиц (нейтрино, протоны, фотоны), высокая энергия которых обеспечивает частицам большую проникающую способность. Перенося это на другие уровни материи, мы находим источник релятивистских частиц вакуума – это излучения от самых плотных объектов, наподобие нуклонов и нейтронных звёзд, в том числе от объектов типа атомов. Наличие у магнетара постоянного электрического заряда позволяет ему генерировать космические лучи и различные частицы длительное время – по аналогии с практически вечным протоном. Таким образом, если каждый уровень материи обладает длительным временем существования, его будет достаточно для преобразования энергии поля гравитонов низших уровней материи в энергию заряженных частиц и гравитонов, которые будут действовать на более высоких уровнях материи.

Фотоны

Основная статья: Субстанциональная модель фотона

В субстанциональной модели электрон рассматривается в виде диска, заряженное вещество в котором вращается дифференциально и обеспечивает магнитный момент электрона. Кроме этого, спин электрона объясняется как результат сдвига центра диска относительно ядра и вращения этого центра в дополнение к вращению вещества в электронном облаке. Если электрон переходит в квантовое состояние с меньшей энергией, он излучает фотон, уносящий с собой момент импульса, пропорциональный постоянной Дирака. В таком процессе рассеяние заряженных частиц вакуума на электронном диске, с учётом действия магнитного и электрического полей в волновой зоне, приводит к формированию фотона как некоторого долговременно сохраняющего свою структуру объекта.

В статьях [5] [6] рассматривается модель фотона, излучаемого в атомном переходе в водородоподобном атоме. Связывая параметры фотона и его структуру с параметрами излучателя – заряженного электронного диска, удаётся определить отношение заряда к массе для частиц, составляющих фотон. В итоге получается, что фотоны состоят из праонов очень высоких энергий, сопоставимых с энергиями, которые имеют космические лучи, если бы эти лучи создавались из праонов на нуклонном уровне материи вблизи протонов. Данные релятивистские праоны должны составлять основу заряженных частиц вакуума, приводящих к электромагнитному взаимодействию посредством механизма Лесажа. Действительно, при взаимодействии праонов вакуума с электроном при атомном переходе происходит закручивание праонов под действием полей вдоль оси электронного диска, и возникающий фотон уносит избыточный момент импульса электрона из атома. При этом часть праонов входит в состав фотона, так что скорость фотона очень близка к скорости движения свободных релятивистских праонов в вакууме, практически достигающей скорости света.

В отличие от хаотического движения праонов в вакууме, праоны в фотоне жёстко связаны друг с другом как электромагнитными, так и гравитационными силами. Ситуация здесь аналогична положению дел с нуклонами, которые только при особых обстоятельствах могут образовывать чрезвычайно устойчивые образования – атомные ядра. Согласно гравитационной модели сильного взаимодействия, нуклоны в ядрах атомов притягиваются друг к другу посредством сильной гравитации и отталкиваются друг от друга посредством поля кручения, возникающего от быстрого вращения нуклонов. Для образования ядра нуклоны должны взаимодействовать друг с другом только при строго определённой ориентации спинов и магнитных моментов и иметь достаточную начальную энергию, которая позволяет раскрутить нуклоны до нужной угловой скорости вращения посредством гравитационной индукции. Праоны в фотоне могут взаимодействовать друг с другом аналогично, причём для праонного уровня материи постоянная гравитации достигает величины ~G_{{pr}}=1,752\cdot 10^{{67}} м3•с–2•кг–1. В гравитационном поле со столь большой постоянной гравитации праоны фотона могут составлять достаточно жёсткую структуру для того, чтобы фотон мог, не распадаясь, пролетать большие космические расстояния.

Субстанциональная модель фотона предсказывает, что фотоны имеют магнитный момент и массу покоя. Так, для фотона, возникающего в атоме водорода при переходе электрона со второго на первый уровень в серии Лаймана, инвариантная масса праонов, входящих в состав фотона, равна  ~m_{{ph}}=1,6\cdot 10^{{-42}}кг или ~9\cdot 10^{{-7}}эВ/с2  в энергетических единицах.

Сильное взаимодействие

Согласно гравитационной модели сильного взаимодействия, между нуклонами действует сильная гравитация, удерживающее их вместе. Нуклоны в ядрах атомов притягиваются друг к другу посредством сильной гравитации и отталкиваются друг от друга посредством поля кручения, возникающего от быстрого вращения нуклонов и приводящего к спин-спиновым и спин-импульсным силам. В лоренц-инвариантной теории гравитации поле кручения возникает аналогично магнитному полю в электромагнетизме, а в общей теории относительности соответствует гравитомагнитному полю. Учитывая, что поле кручения и напряжённость гравитационного поля являются компонентами тензора гравитационного поля, сильное взаимодействие на нуклонном уровне материи объясняется с помощью сильной гравитации. При этом в отличие от Cтандартной модели, сильное взаимодействие должно действовать не только между адронами, но и между лептонами.

Действительно, в теории бесконечной вложенности материи элементарные частицы отличаются друг от друга физическим состоянием своего вещества и состоят из праонов и праэлектронов. Точно также вещество объектов звёздного уровня материи (вещество планет, звёзд главной последовательности и других обычных звёзд, белых карликов и нейтронных звёзд) состоит из нуклонов и электронов в разных фазовых состояниях. Сильная гравитация фактически действует на каждый праон элементарной частицы независимо от вида этой частицы аналогично тому, как обычная гравитация на поверхности Земли действует либо на отдельные нуклоны либо на эти же нуклоны в составе пробного тела с любым состоянием вещества.

На каждом основном уровне материи действует своя собственная гравитация, характеризуемая своей собственной гравитационной постоянной, а также имеется электромагнитное взаимодействие между зарядами. Поскольку гравитационное и электромагнитное взаимодействия могут быть объяснены через действие релятивистских частиц электрогравитационного вакуума, то сильное взаимодействие на каждом уровне материи оказывается следствием соответствующего гравитационного взаимодействия, а не каким-то существенно отличающимся взаимодействием. В частности предполагается, что сильная гравитация, а значит и сильное взаимодействие на нуклонном уровне материи, вызываются действием потоков релятивистских граонов, присутствующих в электрогравитационном вакууме и действующих на вещество элементарных частиц. [5]

Слабое взаимодействие

Роль слабого взаимодействия сводится к тому, что под действием фундаментальных сил и сильного взаимодействия в объектах после их образования происходит медленная трансформация их вещества. Например, нейтрон через очень большое по меркам атомных процессов время превращается в протон, электрон и антинейтрино. Трансформация вещества может быть значительно ускорена под действием внешних факторов. Так, падающее на элементарную частицу нейтрино может быстро преобразовать вещество частицы и привести к её распаду на другие частицы.

В субстанциональной модели нейтрона бета-распад нейтрона анализируется с помощью звёздной модели в виде нейтронной звезды. Делается вывод о том, что медленная трансформация вещества звезды происходит за счёт охлаждения звезды и последующих бета-распадов нейтронов вещества. Бета-распад нейтрона является следствием того, что отдельные нейтральные праоны в веществе нейтрона претерпевают свой собственный бета-распад и превращаются в положительно заряженные праоны, праэлектроны и антинейтрино праонного уровня материи. Всё это приводит к тому, что после множества таких распадов в оболочке нейтрона накапливаются положительно заряженные праоны и отрицательно заряженные праэлектроны. Когда магнитное поле от заряженных праонов превысит магнитное поле от нейтральных праонов, в нейтроне происходит катастрофическая перестройка общего магнитного поля со сбросом отрицательно заряженной части оболочки. Так нейтрон становится протоном и излучает электрон и электронное антинейтрино. Фактически данное антинейтрино представляет собой сумму пранейтрино и праантинейтрино, излучаемых множеством праонов вещества нейтрона при распаде нейтрона.

Из изложенного следует, что процессы слабого взаимодействия на некотором основном уровне материи сводятся снова к процессам слабого взаимодействия, но уже на более низком уровне материи. При этом роль релятивистских частиц электрогравитационного вакуума на всех уровнях материи сводится к динамическому действию на частицы вещества, которое рассматривается нами как гравитационное и электромагнитное взаимодействия, а на уровне нуклонов представляется как сильное взаимодействие. То, что долговременное динамическое действие частиц вакуума на объекты может приводить в конце концов к быстрой перестройке их вещества и к излучению частиц типа нейтрино и антинейтрино, воспринимается нами как проявление слабого взаимодействия. Сюда же относятся обратные процессы, когда нейтрино и антинейтрино сами взаимодействуют с различными объектами и преобразуют их вещество с последующим распадом.

Нейтрино

В соответствии с картиной слабого взаимодействия в модели электрогравитационного вакуума, нейтрино и антинейтрино подобно фотонам являются частицами вакуума. С другой стороны, нейтрино и антинейтрино сами должны состоять из основных объектов соответствующих уровней материи. В частности предполагается, что нейтрино и антинейтрино нуклонного уровня материи состоят из граонов, в отличие от фотонов, состоящих из праонов. [5]

Действительно, при бета-распаде нейтрона излучается электронное антинейтрино, состоящее из потоков электронных пранейтрино и праантинейтрино от бета-распадов праонов вещества нуклона. При бета-распаде каждого праона лишь граоны и ещё более мелкие частицы низших уровней материи могут войти в состав возникающего пранейтрино или праантинейтрино.

Проведённый в книге [3] анализ показывает, что электронное антинейтрино имеет правую спиральность и излучается в основном в направлении спина распадающегося нейтрона. Это означает, что потоки электронных пранейтрино и праантинейтрино, образующие электронное антинейтрино, закручиваются вправо. Если же эти потоки в других распадах закручены влево, возникает электронное нейтрино. Между вращающимися пранейтрино и праантинейтрино, состоящими из граонов, действует сильная гравитация на уровне материи граонов, удерживающая их вместе в составе нейтрино или антинейтрино, обеспечивая их долговременную стабильность.

Мюонные нейтрино и антинейтрино возникают при распаде заряженных пионов на мюоны, а также при распаде мюонов на электрон (позитрон) и электронное антинейтрино (нейтрино), в зависимости от знака заряда мюона. В частности, если магнитный момент положительного пиона совпадает по направлению с его вращением, то при распаде пиона мюонное нейтрино, имеющее левую спиральность, должно излучаться в основном в направлении южного полюса магнитного поля и против спина пиона, со спиральностью, соответствующей по направлению вращению вещества пиона.

Аналогично электронным нейтрино, мюонное нейтрино состоит из поляризованных потоков электронных пранейтрино и праантинейтрино, возникающих от реакций слабого взаимодействия в веществе распадающихся частиц. Различие электронных и мюонных нейтрино связано в основном с различием их энергии и особенностей тех объектов, которые излучают данные нейтрино. Именно благодаря похожему составу своих составных частей, электронные и мюонные нейтрино имеют возможность трансформироваться друг в друга в нейтринных осцилляциях.

Космология

В Метагалактике, то есть в наблюдаемой Вселенной, обнаруживаются следующие её свойства:

Указанные особенности Метагалактики должны получить своё объяснение в каждой космологической теории. Например, самые удалённые области Метагалактики находятся так далеко друг от друга, что за предполагаемое время её существования они не смогли бы провзаимодействовать друг с другом и прийти в состояние однородности и изотропности. Процессы взаимодействия частиц и волновых квантов в ходе эволюции Метагалактики должны быть такими, чтобы привести к наблюдаемому соотношению между фотонами и нуклонами.

Согласно выводам модели Лямбда-CDM, концентрация видимой барионной материи в космическом пространстве составляет  ~n=0,13  нуклона на кубический метр. Из соотношения  ~\sigma nx\approx 1  при данной концентрации нуклонов и известном значении сечения взаимодействия гравитонов с веществом для обычной гравитации  ~\sigma =5,6\cdot 10^{{-50}} м2 можно оценить длину свободного пробега гравитонов: ~x=1,4\cdot 10^{{50}} м. Эта величина на 23 порядка больше видимого размера Вселенной, оцениваемого величиной 14 миллиардов парсек или  ~4\cdot 10^{{27}} м.

Аналогично можно оценить длину свободного пробега заряженных частиц вакуума в космическом пространстве, беря в первом приближении в качестве концентрации зарядов величину  ~\eta =0,13  элементарного заряда на кубический метр, что равно средней концентрации барионов в Метагалактике. Данное приближение даёт лишь минимальное значение длины свободного пробега, так как в среднем вещество в Метагалактике нейтрально, а  ~\eta  должно отражать среднюю концентрацию общего заряда Метагалактики. Из соотношения  ~\vartheta \eta x\approx 1  при данной концентрации зарядов и значении  ~\vartheta =2,67\cdot 10^{{-30}} м2 находим длину свободного пробега заряженных частиц: ~x=2,9\cdot 10^{{30}} м. Эта величина почти на 3 порядков больше видимого размера Вселенной. Следовательно, и гравитоны и заряженные частицы вакуума вполне могут достичь нашей Вселенной издалека.

С точки зрения подобия уровней материи совокупность всех звёзд в видимой Вселенной соответствует чрезвычайно разреженному атомному газу. На первый взгляд такой разреженный газ из звёзд, даже с учётом нижележащих уровней материи, не может сам по себе создать плотность энергии поля гравитонов ~\varepsilon _{c}=7,4\cdot 10^{{35}} Дж/м3. Но в отдалённых областях космического пространства плотность вещества может оказаться намного больше и достигнуть таких значений, что как раз способна генерировать необходимую плотность энергии поля гравитонов, достигающих нашей Вселенной.

Эффекты космологического красного смещения спектров галактик и ослабления излучения от далёких сверхновых могут быть объяснены тем, что свет рассеивается на новых частицах или нюонах. [17] Указанные частицы являются нейтральными частицами типа мюонов, появившиеся естественным образом аналогично тому, как возникают белые карлики в ходе звёздной эволюции. Размеры нюонов и их концентрация в космическом пространстве согласно теории бесконечной вложенности материи как раз таковы, что позволяют объяснить рассеяние света. Нюоны объясняют также появление фонового излучения и эффекты, приписываемые тёмной материи. Если принять существование нюонов, то отпадают важнейшие аргументы в пользу модели Большого взрыва. Метагалактика может существовать гораздо дольше, чем 13,8 млрд. лет, и тогда гравитоны имеют возможность попасть в нашу Метагалактику извне и осуществлять здесь своё действие.

При этом показывается, что 61 % всех праонов входят в состав нуклонов, а остальные 39 % формируют нюоны или существуют отдельно. Эта же пропорция остаётся и на уровне звёзд: 61 % всех нуклонов с течением времени войдёт в состав нейтронных звёзд, а остальные нуклоны останутся либо в виде газа, либо в виде вещества белых карликов. Следовательно, концентрация свободных протонов в видимой Вселенной должна быть того же порядка, что и усреднённая по всему пространству концентрация нуклонов в звёздах, то есть порядка концентрации барионов  ~n=0,13 м–3, согласно выводам Lambda-Cold Dark Model. С учётом этого, произведение концентрации барионов и энергии связи нейтронной звезды в расчёте на один нуклон даёт оценку максимальной плотности энергии излучения в космическом пространстве: ~nE_{b}=10^{{-12}}Дж/м3. И действительно, плотность энергии в реликтовом излучении равна ~4\cdot 10^{{-14}} Дж/м3, и такого же порядка плотности энергии в излучении звёзд, магнитных полях, в космических лучах и в кинетической энергии движения частиц газа. Сумма этих плотностей энергии не превышает максимальной плотности энергии  ~nE_{b}.

Так электрогравитационный вакуум Вселенной, заполненный одними и теми же частицами независимо от места наблюдения, благодаря единой схеме эволюции частиц вещества на разных уровнях материи, позволяет объяснить однородность и энтропию фотонов в Метагалактике. В этом случае преобладание барионов над антибарионами, кажущееся удивительным в модели горячего Большого взрыва, может возникать ввиду существенного различия вероятностей возникновения частиц и античастиц в модели холодной и долговременной эволюции Вселенной. Что касается наблюдаемой плоскостности пространства, то она является следствием малой плотности массы Метагалактики.

Расширенная специальная теория относительности

В каждой точке электрогравитационного вакуума можно выбрать изотропную систему отсчёта такую, что в ней через любую единичную площадку в единицу времени в среднем будут проходить одинаковые и взаимно противоположные потоки частиц вакуума. Таким образом будет отсутствовать какое-то изначально выделенное направление движения этих частиц. В изотропной системе отсчёта скорость света получается одинаковой для всех направлений. В расширенной специальной теории относительности РСТО противоречивый в своей сущности постулат о постоянстве скорости света и её независимости от движения источников света и от движения наблюдателя заменяется на физически более понятный постулат о существовании изотропной системы отсчёта. Это приводит к тому, что могут быть выведены все соотношения специальной теории относительности, но в новой аксиоматике. В результате постоянство скорости света в инерциальных системах отсчёта выводится как одно из следствий РСТО.

Общее поле

Электрогравитационный вакуум проявляет себя тем, что присутствующие в нём нейтральные и заряженные частицы при воздействии на вещество тел приводят к гравитационным и электромагнитным силам между этими телами. Данные силы обеспечивают как целостность тел, так и наблюдаемую иерархию уровней материи. Кроме этого, каждому телу становится возможным приписать соответствующий заряд и массу как меру инерции. Стандартным описанием электромагнитного поля является его представление в виде векторного четырёхмерного поля с электромагнитным 4-потенциалом  ~A_{\mu } . Аналогичный подход для гравитации даёт векторную ковариантную теорию гравитации, задаваемую с помощью гравитационного 4-потенциала  ~D_{\mu } . Кроме электромагнитного и гравитационного полей, в веществе макроскопических тел можно обнаружить и другие поля, например, поле давления, поле диссипации, поле ускорений. Этим полям можно приписать 4-потенциалы ~\pi _{\mu } ,  ~\lambda _{\mu }   и   ~U_{\mu }  , соответственно, и считать данные поля векторными.[18] [19]

В отличие от скалярного поля, векторное поле учитывает зависимость 4-потенциала от скорости движения источника поля, и потому является более точным описанием действительности. В результате все векторные поля являются либо прямыми, либо косвенными следствиями действия частиц электрогравитационного вакуума на вещество, и можно считать, что имеется некоторое общее поле, имеющее в своей основе единый источник, связанный с вакуумом. [20] Чтобы подчеркнуть относительную независимость гравитации и электромагнитного поля, общее поле было разделено на две основные компоненты. [21] Одна из них – массовая компонента общего поля, источником которой является массовый 4-ток ~J^{\mu }. Вторая, зарядовая компонента общего поля, имеет в качестве источника зарядовый 4-ток  ~j^{\mu }. Массовая компонента общего поля содержит в себе гравитационное поле, поле ускорений, поле давления, поле диссипации, поля сильного и слабого взаимодействия, другие векторные поля. Зарядовая компонента общего поля представляет собой электромагнитное поле. 4-потенциалом зарядовой компоненты общего поля является электромагнитный 4-потенциал ~A_{\mu } . 4-потенциал массовой компоненты общего поля равен сумме 4-потенциалов соответствующих полей:

~s_{\mu }=D_{\mu }+U_{\mu }+\pi _{\mu }+\lambda _{\mu }+g_{\mu }+w_{\mu },

где 4-потенциалы  ~g_{\mu }  и  ~w_{\mu }  описывают поля сильного и слабого взаимодействий в макроскопических телах, и эффекты, связанные с этими полями.

В силу своего определения, ни одна из компонент общего поля не может иметь плотность энергии, которая превышала бы предел массы-энергии поля как плотность энергии соответствующей компоненты электрогравитационного вакуума.

 

Ссылки

1.      а б в Fedosin S.G. Model of Gravitational Interaction in the Concept of Gravitons. Journal of Vectorial Relativity, Vol. 4, No. 1, pp. 1-24 (2009). http://dx.doi.org/10.5281/zenodo.890886; статья на русском языке: Модель гравитационного взаимодействия в концепции гравитонов.

2.      а б в г Fedosin S.G. The graviton field as the source of mass and gravitational force in the modernized Le Sage’s model. Physical Science International Journal, Vol. 8, Issue 4, pp. 1-18 (2015). http://dx.doi.org/10.9734/PSIJ/2015/22197; статья на русском языке: Поле гравитонов как источник гравитационной силы и массы в модернизированной модели Лесажа.

3.      а б в г д е Федосин С. Г. Физические теории и бесконечная вложенность материи, Пермь, 2009, 844 стр., Табл. 21, Ил.41, Библ. 289 назв. ISBN 978-5-9901951-1-0.

4.      Fedosin S.G. The Force Vacuum Field as an Alternative to the Ether and Quantum Vacuum. WSEAS Transactions on Applied and Theoretical Mechanics, ISSN / E-ISSN: 1991‒8747 / 2224‒3429, Volume 10, Art. #3, pp. 31-38 (2015). http://dx.doi.org/10.5281/zenodo.888979; статья на русском языке: Силовое вакуумное поле как альтернатива эфиру и квантовому вакууму.

5.      а б в г д е ё Fedosin S.G. The charged component of the vacuum field as the source of electric force in the modernized Le Sage’s model. Journal of Fundamental and Applied Sciences, Vol. 8, No. 3, pp. 971-1020 (2016). http://dx.doi.org/10.4314/jfas.v8i3.18,  https://dx.doi.org/10.5281/zenodo.845357; статья на русском языке: Заряженная компонента вакуумного поля как источник электрической силы в модернизированной модели Лесажа.

6.      а б в Fedosin S.G. The substantial model of the photon. Journal of Fundamental and Applied Sciences, Vol. 9, No. 1, pp. 411-467 (2017). http://dx.doi.org/10.4314/jfas.v9i1.25; статья на русском языке: Субстанциональная модель фотона.

7.      Fedosin S.G. Energy and metric gauging in the covariant theory of gravitation. Aksaray University Journal of Science and Engineering, Vol. 2, Issue 2, pp. 127-143 (2018). http://dx.doi.org/10.29002/asujse.433947. // Калибровка энергии и метрики в ковариантной теории гравитации.

8.      Wang Zhongxiang, Chakrabarty Deepto, Kaplan David L. A Debris Disk Around An Isolated Young Neutron Star. Nature, Volume 440, pages 772–775 (2006). arXiv: astro-ph / 0604076 v1.

9.      Ü. Ertan et al. On the Evolution of Anomalous X-ray Pulsars and Soft Gamma-ray Repeaters with Fall Back Disks. ApJ, Vol. 702, pp. 1309 (2009). https://doi.org/10.1088/0004-637X/702/2/1309.

10.  Fedosin S.G. The Gravitational Field in the Relativistic Uniform Model within the Framework of the Covariant Theory of Gravitation. International Letters of Chemistry, Physics and Astronomy, Vol. 78, pp. 39-50 (2018). http://dx.doi.org/10.18052/www.scipress.com/ILCPA.78.39; статья на русском языке: Гравитационное поле в релятивистской однородной модели в рамках ковариантной теории гравитации.

11.  а б в Федосин С. Г. Физика и философия подобия от преонов до метагалактик, Пермь: Стиль-МГ, 1999, 544 стр., Табл.66, Ил.93, Библ. 377 назв. ISBN 5-8131-0012-1.

12.  Fedosin S.G. The radius of the proton in the self-consistent model. Hadronic Journal, Vol. 35, No. 4, pp. 349-363 (2012). http://dx.doi.org/10.5281/zenodo.889451; статья на русском языке: Радиус протона в самосогласованной модели.

13.  Федосин С.Г. Энергия связи и полная энергия макроскопического тела в релятивистской однородной модели. Препринт.

14.  Федосин С.Г. Иерархия масс в релятивистской однородной системе. Препринт, 2018.

15.  Fedosin S.G. The Integral Energy-Momentum 4-Vector and Analysis of 4/3 Problem Based on the Pressure Field and Acceleration Field. American Journal of Modern Physics. Vol. 3, No. 4, pp. 152-167 (2014). http://dx.doi.org/10.11648/j.ajmp.20140304.12; статья на русском языке: Интегральный 4-вектор энергии-импульса и анализ проблемы 4/3 на основе поля давления и поля ускорений.

16.  Fedosin S.G. The Principle of Proportionality of Mass and Energy: New Version. Caspian Journal of Applied Sciences Research, Vol. 1, No 13, pp. 1-15 (2012). http://dx.doi.org/10.5281/zenodo.890753; статья на русском языке: Принцип пропорциональности массы и энергии: новая версия.

17.  Fedosin S.G. Cosmic Red Shift, Microwave Background, and New Particles. Galilean Electrodynamics, Vol. 23, Special Issues No. 1, pp. 3-13 (2012). http://dx.doi.org/10.5281/zenodo.890806; статья на русском языке: Красное смещение и космическое микроволновое фоновое излучение как следствие взаимодействия фотонов с новыми частицами.

18.  Fedosin S.G. The procedure of finding the stress-energy tensor and vector field equations of any form. Advanced Studies in Theoretical Physics, Vol. 8, No. 18, pp. 771-779 (2014). http://dx.doi.org/10.12988/astp.2014.47101. // Процедура для нахождения тензора энергии-импульса и уравнений векторного поля любого вида.

19.  Fedosin S.G. Four-Dimensional Equation of Motion for Viscous Compressible and Charged Fluid with Regard to the Acceleration Field, Pressure Field and Dissipation Field. International Journal of Thermodynamics. Vol. 18, No. 1, pp. 13‒24 (2015). http://dx.doi.org/10.5541/ijot.5000034003. // Четырёхмерное уравнение движения вязкого сжимаемого вещества с учётом поля ускорений, поля давления и поля диссипации.

20.  Fedosin S.G. The Concept of the General Force Vector Field. OALib Journal, Vol. 3, pp. 1-15 (2016), e2459. http://dx.doi.org/10.4236/oalib.1102459. // Концепция общего силового векторного поля.

21.  Fedosin S.G. Two components of the macroscopic general field. Reports in Advances of Physical Sciences, Vol. 1, No. 2, 1750002, 9 pages (2017). http://dx.doi.org/10.1142/S2424942417500025. // Две компоненты макроскопического общего поля.

 

См. также

 

Внешние ссылки

 

 

Источник: http://sergf.ru/ev.htm

На список страниц