ПРЕДИСЛОВИЕ
книги Федосина С.Г. «Физические теории и
бесконечная вложенность материи», Пермь, 2009-2013. – 635 с.
Как видно из названия данной книги, она посвящена влиянию
теории бесконечной вложенности материи на развитие других физических теорий.
Напомним, что идея вложенности материи и её составленности из всё более мелких
частиц заметно отличается от принятого в настоящего время взгляда на то, что
элементарные частицы состоят из себе подобных объектов в виде виртуальных
элементарных частиц, либо из неделимых более кварков и глюонов. Круг
рассмотренных в книге тем оказался чрезвычайно широк. Здесь мы находим модель
чёточной молнии; приложение идеи квантования к эволюции планетных систем;
изложение гипотезы о новых частицах как причине красного смещения спектров
удалённых галактик и микроволнового электромагнитного фонового излучения;
доказательство закона всемирного тяготения Ньютона в концепции гравитонов;
описание эволюции и превращения вещества внутри элементарных частиц под
действием реакций слабого взаимодействия; электромагнитные модели нуклонов и
нейтронных звёзд; представление кварков как квазичастиц из различных фаз
адронного вещества; разложение нейтрино и подобных им частиц одного уровня
материи на потоки аналогичных частиц более глубокого уровня материи; сведение
действия электромагнитных сил между заряженными телами к взаимодействию
многочисленных мельчайших заряженных частиц низшего уровня материи, находящихся между телами; структуру дейтерия и некоторых
других атомных ядер; расчёт положения электронов в атоме гелия; объяснение
спина электрона и принципа Паули; модель возникновения магнитного поля у
массивных объектов за счёт разделения зарядов и вращения; гипотезу
возникновения космических лучей высоких энергий в электрическом поле
магнитаров; расчёт метрики в равномерно ускоренной системе отсчёта, позволивший
по новому оценить время старения в парадоксе близнецов; вывод термодинамических
величин, включая энтропию, в лоренц-инвариантных тензорных функциях, и многое
другое.
Кроме представления субстанциональных моделей
нуклонов, мезонов и лептонов, С.Г. Федосин даёт описание электромагнитных и
гравитационных сил, ответственных за целостность элементарных частиц, атомных
ядер и атомов. Отталкиваясь от своих предыдущих работ, он доказывает
необходимость существования так называемой сильной гравитации как основной
составляющей ядерных сил. При этом устойчивость атомных ядер определяется
приблизительным равенством силы гравитационного притяжения и силы отталкивания
от поля гравитационного кручения, являющегося второй компонентой
гравитационного поля (аналогично в электромагнетизме имеются напряжённости
электрического и магнитного полей как двух компонент электромагнитного поля).
Далее С.Г. Федосин приходит к необходимости
аксиоматизации теорий электромагнитного и гравитационного поля, а также теории
относительности. Это позволяет ему описать связь каждого поля с веществом,
когда вещество не только является источником поля, но и само подвергается
действию сил со стороны поля. В параграфе о калибровочной функции в теории
относительности С.Г. Федосин показывает, что не только движение, но и любое
поле, действующее на тела, посредством своих напряжённостей и потенциалов
изменяет такие внутренние свойства тел, как течение времени, сдвиги фаз между
подобными процессами тел в поле и без поля.
Давно известно, что теория тяготения Ньютона неполна,
поскольку она не лоренц-инвариантна и не удовлетворяет требованиям специальной
теории относительности. Полное описание лоренц-инвариантной теории гравитации
(ЛИТГ) С.Г. Федосин представил в своей
первой книге 1999 г. «Физика и философия подобия от преонов до метагалактик».
Фактически основные уравнения гравитационного поля можно найти в статьях
Хевисайда конца 19 века, но последующее развитие ЛИТГ было остановлено
возникновением и достаточно быстрым признанием общей теории относительности
(ОТО) как геометрической теории
гравитации. В пределе слабого поля уравнения ОТО и ЛИТГ совпадают, что говорит
в пользу справедливости ЛИТГ в этом случае.
В качестве альтернативы специальной теории
относительности С.Г. Федосин предлагает расширенную специальную теорию
относительности (РСТО). Вследствие замены исходных постулатов РСТО не только приводит
к стандартным соотношениям специальной теории относительности, но и показывает,
что постоянство скорости света во всех инерциальных системах отсчёта является
следствием процедуры пространственно-временных измерений с помощью
электромагнитной волны.
При анализе ОТО С.Г. Федосин рассматривает две её
стороны. Первая касается теории относительности как таковой, то есть
преобразования времени, координат и физических величин из одной произвольной
системы отсчёта в другую. Эту часть ОТО,
включая и специальную теорию
относительности, С.Г. Федосин с помощью РСТО аксиоматически обобщает до
метрической теории относительности (МТО). Другая сторона ОТО связана с тем, что
ОТО рассматривается ещё и как теория гравитационного поля. С целью замены этой
части ОТО С.Г. Федосин использует ЛИТГ, выражая её в ковариантном виде,
пригодном для любых систем отсчёта. В итоге с учётом МТО он приходит к
ковариантной теории гравитации (КТГ) как к альтернативе ОТО.
Один из параграфов книги целиком посвящён сопоставлению КТГ с современными
гравитационными экспериментами. К интересным результатам КТГ можно отнести:
интерпретацию аномального эффекта «Пионеров»; появление различия уравнений
движения частиц и волновых квантов в гравитационном поле (в противоположность ОТО); отрицание концепции единого пространства-времени и
одинакового его искривления независимо от свойств пробных частиц или волн;
представление гравитации как реальной физической силы. Это приводит к
переосмыслению роли и сущности принципа эквивалентности, используемого в ОТО
наравне с идеей о предполагаемой лоренц-инвариантности
систем отсчёта, свободно падающих в гравитационном поле. Дополнительным поводом
к этому является обнаруженное в рамках ЛИТГ различие гравитационной и инертной
массы-энергии гравитационного поля.
Читатель заметит, что почти каждый параграф книги
является не повторением давно известных истин, а нацелен на поиск какого-либо
существенного звена, недостающего в исходных положениях общепринятой теории.
Действительно, в последнее время не видно существенного продвижения ни в теории
гравитации, ни в её квантовом обобщении. Множество вопросов появляется при
обнаружении всё большего количества элементарных частиц, не вписывающихся в
теорию кварков и глюонов. Практически отсутствуют субстанциональные модели
элементарных частиц, имеются трудности и с теоретическим обоснованием
стандартной теории. В связи с этим появление новых и достаточно обоснованных
физических теорий следует только приветствовать.
Доцент Пермского государственного университета,
кандидат физико-математических наук И.Л.
Вольхин
Книга «Физические теории и бесконечная вложенность
материи» является капитальным научным трудом, содержащим богатый материал по
физическим теориям, основы которых до сегодняшнего дня излагались в
многочисленных научных работах. В основном исследуются специальная теория
относительности (СТО) и общая теория относительности (ОТО),
теории гравитационного и электромагнитного полей, теория элементарных частиц, а
также различные связанные с ними физические модели с точки зрения теории
бесконечной вложенности материи. При своём появлении каждая из вышеупомянутых
физических теорий рассматривалась в первую очередь для идеальных ситуаций, в
которых результаты могут быть получены в аналитическом виде. Это и естественно,
учитывая неполноту набора известных в то время элементарных частиц, отрицание
существование эфира, упрощённое понимание теории поля и структуры материи,
ограниченный набор математических методов. И хотя эти теории дали теоретикам и
экспериментаторам новые сведения об устройстве окружающего мира, в настоящее
время этого оказывается уже недостаточно. Кроме этого, до сих пор в данных
теориях не закончено осмысление философско-познавательных проблем, включая и
взаимосвязь самого человека с теорией и экспериментом.
После глубокого
анализа сущности описываемых теорий автор рассматриваемой книги делает
следующий шаг: он проводит читателя от СТО и ОТО к расширенной специальной
теории относительности (РСТО) и метрической теории относительности (МТО), а
затем к лоренц-инвариантной теории гравитации (ЛИТГ) и её обобщению на любые
системы отсчёта – к ковариантной теории гравитации (КТГ). В отличие от СТО, в
РСТО выясняется, что принцип постоянства скорости света во всех инерциальных
системах отсчёта является условным и вытекает из процедуры
пространственно-временных измерений с помощью электромагнитной волны, когда
волна должна проходить в пространстве замкнутый путь. Автор осуществляет
аксиоматизацию РСТО, МТО, ЛИТГ, электродинамики и теории вещества, используя
язык 4-векторов и тензоров. Соединение МТО и ЛИТГ на ковариантной основе в
псевдоримановом пространстве приводит к уравнениям КТГ. В книге разобран вопрос
о получении и решении ковариантных уравнений движения пробных частиц в ОТО и в
КТГ, получены точные решения для метрики с учётом вклада энергии-импульса
гравитационного поля, в том числе найдена неизвестная ранее метрика внутри
равноускоренной системы отсчёта. Если ОТО содержит только уравнения для метрики
и уравнения движения, то в КТГ имеются ещё уравнения гравитационного поля. С их
помощью становится возможным представить тензор плотности энергии-импульса
гравитационного поля и учесть гравитационную силу в уравнениях движения. Это
решает одну из главных проблем ОТО – непредставимость в этой теории
энергии-импульса гравитационного поля в виде настоящего тензора. Автор показал,
каким образом с помощью релятивистского ковариантного уравнения движения для
тел и частиц можно описать реактивную силу, которая в классическом пределе
описывается известной формулой Мещерского. Совместимость формул КТГ с
результатами гравитационных экспериментов означает появление новой
альтернативной теории гравитации, объясняющей в том
числе эффект «Пионеров», остающийся загадкой в ОТО.
Важный вклад внёс автор и в теорию элементарных
частиц: он ввёл понятие о новых частицах, и использовал многомерную масштабную
структуру материи, в которой осуществляется взаимодействие новых и других
известных элементарных частиц с гравитационными и электромагнитными полями.
Новые частицы становятся основой тёмной материи, преобразуют излучение далёких
объектов в изотропное фоновое микроволновое излучение, при этом красное
смещение далёких галактик объясняется потерей энергии фотонов на указанных
частицах. Одним из выводов является отсутствие предполагаемого расширения
Вселенной. Автор рассмотрел внутреннюю электромагнитную и гравитационную
структуру нейтронов, протонов и электронов, описал эволюцию вещества этих
частиц и их взаимодействие, представил кварки как квазичастицы, состоящие из
разных фаз нуклонного вещества. Это привело к выражению ядерных сил с помощью
формул для сильной гравитации и электромагнитных сил, и к выяснению сущности
слабого взаимодействия как результата трансформации вещества элементарных частиц
в соответствующих реакциях. В отношении электрона доказывается отсутствие у
него статического спина – спин имеет лишь динамическое происхождение и исчезает
при переходе электрона в стационарные состояния. К данному выводу автор
приходит после тщательного обзора известных фактов, аргументирующих в пользу
спина электрона.
Концепция гравитонов в рамках теории гравитации Лесажа
позволила автору вывести закон тяготения Ньютона и показать, что гравитационное
ускорение тел происходит под действием всепроникающих потоков гравитонов.
Описанный подход подтверждает реальность гравитационной силы в ЛИТГ и в КТГ, в
противоположность ОТО, где гравитация возникает просто от искривления
пространства-времени. Становится понятной и сущность явления инерции тел,
появляющейся как реакция на ускорение тел относительно потоков гравитонов.
Во Вселенной идёт непрерывное образование различных
частиц и квантов поля, таких как нуклоны, электроны и гравитоны. По мысли
автора, компактные материальные объекты, подобные звёздам, на каждом масштабном
уровне материи генерируют потоки гравитонов в виде фотонов, нейтрино и
релятивистских частиц. В свою очередь потоки гравитонов за счёт эффекта
экранирования сжимают разрозненное вещество, образуя из него новые компактные
объекты. Так вещество и частицы поля в виде гравитонов взаимно порождают друг
друга. Автор использует концепцию гравитонного эфира для описания переноса
квантов электромагнитного и гравитационного полей (фотонов) как модулированных
веществом потоков гравитонов.
Интересной является трактовка калибровочной функции
для потенциалов гравитационного поля, которая оказывается частью функции
действия, образованной интегрированием функции Лагранжа. Как правило, функция
действия задаёт уравнения движения после варьирования по своим переменным,
показывая внешнее изменение в пространстве-времени частиц вещества и поля.
Теперь же становится видно, что любое изменение функции действия в системе по
отношению к аналогичной контрольной системе обеспечивает отклонение и
внутренних свойств в системе, например, скорости течения времени, величин
напряжений и давлений, температуры и т.д.
Нельзя не упомянуть и оригинальную модель
возникновения магнитного поля у космических тел, на примере Земли и Солнца, а
также представление законов термодинамики с помощью лоренц-инвариантных
4-векторов и тензоров. Релятивизация уравнений термодинамики по своему значению
эквивалентна переходу от классической механики Ньютона к релятивистской
механике. Результатом становится новое понимание сущности химического потенциала,
количества теплоты, а также энтропии, которая как и
другие функции состояния системы выражается теперь через тензорные функции,
зависящие от плотности, заряда и внутреннего давления вещества, скорости его
движения, напряжённостей полей.
Книга Федосина С.Г. «Физические теории и бесконечная
вложенность материи» имеет большое физическое значение, поскольку в ней ясно и
доступно изложена сущность ряда известных, а также новых физических теорий,
которые волнуют учёных в настоящее время. Кроме этого, книга имеет и важное
практическое значение как учебник, позволяя студентам и преподавателям
осваивать описанные в ней разделы науки.
Доцент Пермского государственного педагогического
университета, кандидат технических наук В.М. Деев
Источник:
http://sergf.ru/pr5.htm