Материал
из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Модель водородной системы.
Водородная система представляет собой систему из двух объектов, удерживаемых друг
возле друга фундаментальными силами, с отношением масс объектов, равным
отношению массы протона к массе электрона. Понятие водородной системы
используется для описания подобия уровней
материи в теории бесконечной вложенности
материи, согласно которой водородные системы характеризуют простейшие и
наиболее распространённые во Вселенной системы двух тел. Каждая водородная
система состоит из основного массивного объекта и вращающегося вокруг него маломассивного спутника. На уровне атомов водородной
системой является атом водорода, включающий в себя протон и электрон. Теоретическое определение
конкретных свойств водородной системы (масса основного объекта, расстояние до
спутника в основном состоянии и т.д.) не является однозначным и зависит от
дополнительных предположений.
Содержание
|
Уникальность атома водорода заключается в том, что в нём осуществляется наиболее полный баланс между сильной гравитацией и электромагнитными силами. [1] В Таблице 1 приведены параметры атома водорода, являющегося стандартной водородной системой.
Таблица 1. Параметры атома водорода в
основном состоянии |
|
Масса
протона |
Mp = 1,6726485∙10-27
кг |
Масса
электрона |
Me = 9,109534∙10-31
кг |
Орбитальная
скорость электрона |
Ve = 2,187691∙106
м/с |
Радиус
орбиты электрона |
RB = 5,2917706∙10-11
м |
Как показывается в субстанциональной модели
электрона, электрон в атоме водорода в основном состоянии представляет
собой дисковидное облако, с внутренним краем диска и
внешним краем . Вещество электронного диска вращается вокруг
ядра атома дифференциально, то есть с разными угловыми скоростями в зависимости
от расстояния до ядра. Поскольку электрон несёт электрический заряд, а вращение
заряда есть электрический ток, то возникает магнитный момент электрона, равный
магнетону Бора: [2]
,
где – элементарный заряд, – постоянная Дирака.
Протон также имеет магнитный момент, в 2,7928456 раз превышающий ядерный магнетон:
.
Указанный в Таблице 1 радиус орбиты электрона является средним радиусом электронного облака и носит название Боровский радиус. Орбитальная скорость электрона есть скорость вращения вещества электрона на радиусе Бора, находимая из соотношения:
,
где – постоянная тонкой структуры, – скорость света, – электрическая постоянная.
Формула для боровского радиуса имеет вид:
.
Из
данного равенства следует, что орбитальный момент электрона в основном
состоянии равен: . В представленных формулах для
скорости и радиуса орбиты электрона не указаны малые добавки, возникающие
тогда, когда центр электронного облака сдвинут относительно протона. В этом
случае облако и протон вращаются вокруг общего центра инерции, у электрона
возникает динамический спин и он теряет
энергию за счёт электромагнитного излучения до тех пор, пока не перейдёт в
стационарное состояние вращения вещества. В стационарном состоянии за счёт
осесимметричной формы электронного облака излучение от заряда электрона
отсутствует.
Р. Олдершоу (Robert L. Oldershaw) [1] считает в своей модели, что звёзды спектрального класса M, с массой порядка (где – масса Солнца), являются звёздным аналогом атома водорода, имеющего массу . [3] Тогда коэффициент подобия по массе равен . Масса объекта, соответствующего электрону, получается путём умножения массы электрона на коэффициент подобия по массе: кг или 26 масс Земли.
Коэффициент подобия по размерам (и по времени) у Олдершоу составляет величину . Путём умножения данной величины на радиус Бора оценивается радиус звёздной водородной системы: м или 0,039 солнечных радиуса. Поскольку у звёзд-карликов главной последовательности с массой радиус порядка 0,15 солнечных радиуса, то звёздная водородная система Олдершоу целиком помещается внутри звезды. Для объяснения этого Олдершоу полагает, что как вещество электрона согласно квантовой механике как-то распределено в атоме, так и в звёздах вещество объекта – аналога электрона может быть распределено в сферической оболочке звезды. Превышение радиуса звезды с массой над радиусом звёздной водородной системы в таком случае есть следствие того, что вещество звезды находится в возбуждённом состоянии, а объект – аналог электрона занимает более высокие уровни энергии, переходящие при ещё большем возбуждении в ридберговские состояния, в которых данный объект может принимать форму отдельных планет. В такой картине рассматриваемая звезда с планетой вокруг неё полагается аналогом отрицательного иона водорода, состоящего из протона и двух электронов (один электрон соответствует планете, а другой электрон – объекту-аналогу электрона внутри звезды). Поскольку отрицательные ионы водорода встречаются редко, Олдершоу предсказывает резкий минимум в количестве планетных систем с одной планетой для звёзд-карликов вблизи массы .
Для получения масс объектов водородной системы на уровне галактик согласно Олдершоу необходимо умножить массы протона и электрона на , что даёт кг и кг соответственно. С целью объяснения столь больших масс и наблюдаемого взаимодействия на уровне галактик Олдершоу вводит новую гравитационную постоянную очень малой величины, находимую из соотношений размерности для этой постоянной. Так как размерность гравитационной постоянной есть кубический метр, делённый на килограмм и квадратную секунду, а коэффициенты подобия по размерам и времени у Олдершоу имеют одинаковое значение, то отсюда получается:
м3 /(кг ∙ c2),
где – гравитационная постоянная.
Однако введение гравитационной постоянной для галактик ещё не решает проблему полностью. Действительно, пусть карликовая галактика с массой вращается вокруг галактики с массой . Равенство силы гравитации и центростремительной силы в положении равновесия в обычном случае и с точки зрения Олдершоу имеет вид:
,
.
Считая скорость вращения карликовой галактики и её удаление от обычной галактики одним и тем же в обоих случаях, получим равенство:
.
Данное равенство при разумных массах галактик не выполняется, что ставит под вопрос справедливость параметров галактической водородной системы Олдершоу.
Олдершоу также допускает, что
часть массы «перерабатывается» в сингулярностях
чёрных дыр, помещаемых им внутри галактик. Считая протон и электрон чёрными дырами, он по формуле Шварцшильда
определяет их радиусы, а затем переносит этот подход на уровень звёзд. В этом
случае ещё один вид водородных систем состоит из двух чёрных дыр, одна из
которых с массой и радиусом
порядка 400 м соответствует протону, а другая чёрная дыра имеет в 1836 раз
меньшую массу, радиус около 20 см и является аналогом электрона. Как следствие
предполагается, что подобные чёрные дыры составляют основу тёмной материи.
При построении водородной системы, состоящей из планеты и звезды главной последовательности минимальной массы, Федосин предварительно определил массу такой звезды. Это было сделано путём сопоставления всей совокупности известных атомных ядер и звёзд различных масс. В итоге обнаруживается дискретность параметров звёзд как подобие между нуклидами химических элементов и звёздами соответствующих масс, а также как подобие в отношении их распространённости во Вселенной и в отношении магнитных свойств. Масса звезды главной последовательности минимальной массы получается равной кг, где – масса Солнца. Масса планеты – аналога электрона в 1836 раз меньше, чем масса звезды, соответствуя ситуации в атоме водорода. Масса такой планеты равна 10,1 массы Земли, и она вращается вокруг звезды на расстоянии порядка 19 а.е.
Таблица 2. Водородная система для планет
и звёзд главной последовательности |
|
Масса
звезды |
Mps = 1,11∙1029 кг |
Масса
планеты |
Mп = 6,06∙1025 кг |
Орбитальная
скорость планеты |
Vп = 1,6∙103 м/с |
Радиус
орбиты планеты |
RF = 2,88∙1012 м |
Отношение между массами объектов водородных систем в Таблицах 2 и 1, и
отношения между орбитальными скоростями и радиусами орбиты задают
соответствующие коэффициенты подобия по массе, скоростям и размерам: [4]
,
,
.
Коэффициент подобия по времени, понимаемый как отношение скоростей течения времени между атомными и обычными звёздными системами, равен:
.
Между параметрами звёздной водородной системы существует связь, вытекающая из баланса силы тяготения и центростремительной силы на круговой орбите:
Из данного соотношения определяется радиус орбиты планеты по известной скорости . В свою очередь, орбитальная скорость как и в атоме водорода находится по формуле:
,
где – постоянная тонкой структуры, км/с – звёздная скорость, являющаяся характерной скоростью вещества звезды с массой .
Значение скорости находится из подобия с протоном, для которого энергия покоя равна . С точки зрения принципа эквивалентности массы и энергии, данная энергия равна энергии связи в поле сильной гравитации. Для звезды главной последовательности с минимальной массой соответствующая энергия связи будет равна: . Полные энергии звёзд как их энергии связи изучались многими авторами, что позволило определить скорость и параметры звёздной водородной системы. [4]
Характерным моментом импульса для планетных систем является орбитальный момент импульса планеты – аналога электрона Дж∙с. Постоянная тонкой структуры имеет одно и то же значение в атомной водородной системе и в аналогичной системе для планетных систем, и её можно выразить не только через электромагнитные, но и через гравитационные величины:
,
где – постоянная сильной гравитации.
С точки зрения плотности энергии и вещества нейтронные звёзды существенно ближе к нуклонам, чем звёзды главной последовательности. Поэтому подобие между атомами и нейтронными звёздами является более точным. Большинство известных масс нейтронных звёзд находится вблизи значения , эта масса и принимается как масса звезды – аналога протона. [1] Путём деления этой массы на 1836 (это число есть отношение массы протона к массе электрона) оценивается масса объекта – аналога электрона. Она получается равной 250 масс Земли или 0,78 массы Юпитера.
Таблица 3. Водородная система для
нейтронной звезды |
|
Масса
звезды |
M' ps
= 2,7∙1030
кг |
Масса
объекта – аналога электрона |
M' п = 1,5∙1027
кг |
Орбитальная
скорость |
V' п = 4,96∙105
м/с |
Радиус
орбиты |
R' F = 7,4∙108
м |
Используя выражение для энергии связи нейтронной звезды как модуля её полной
энергии в виде:
где , – радиус звезды, Федосин оценивает характерную скорость вещества звезды м/с. Отсюда через постоянную тонкой структуры определяется орбитальная скорость объекта – аналога электрона в Таблице 3, а с помощью соотношения вида (1) радиус орбиты:
,
.
В качестве объектов – аналогов электрона предполагаются замагниченные диски с большим содержанием железа, открытые возле рентгеновских пульсаров, являющихся основными кандидатами в магнитары. [5] Средние радиусы дисков близки к радиусу , а также к радиусу Роша, при котором планеты разрушаются за счёт сильной гравитации звезды. Если сравнивать с Солнечной системой, в которой масса Солнца в 1,35 раза меньше массы нейтронной звезды, то радиус оказывается больше радиуса Солнца и меньше радиуса орбиты Меркурия.
Отношения параметров объектов в Таблицах 3 и 1 дают коэффициенты подобия между атомами и нейтронными звёздами:
,
,
.
Для коэффициента подобия по времени и характерного момента импульса для нейтронных звёзд получается: [4]
,
Дж∙с.
Величина задаёт звёздную постоянную Дирака для компактных звёзд. С помощью коэффициентов подобия и соотношений размерности физических величин определяются электрический заряд и магнитный момент магнитара, являющегося аналогом протона:
Кл,
Дж/Тл.
где и – элементарный заряд и магнитный момент протона соответственно.
Соотношения подобия приводят также к формуле:
.
Из соображений электронейтральности водородной системы диски возле заряженных положительно магнитаров должны иметь противоположный по знаку заряд, равный по величине . Вращение дисков, как и вращение электрона в атоме, создаёт магнитный момент, находимый по формуле:
Дж/Тл,
где – магнитный момент электрона.
При оценке параметров водородной системы на уровне галактик Федосин учитывает дискретность коэффициентов подобия, вытекающую из подобия уровней материи и существования основных и промежуточных уровней материи. Атомы и звёзды принадлежат основным уровням материи, тогда как галактики относятся к промежуточному уровню материи.
Поскольку массы и размеры объектов от уровня к уровню нарастают в геометрической прогрессии, то это позволяет оценивать массы и размеры носителей любого уровня материи путём соответствующего умножения на множители и . Между атомами и звёздами обнаруживается ещё девять промежуточных уровней материи. Отсюда коэффициент подобия по массе между соседними промежуточными уровнями находится как корень десятой степени из коэффициента подобия по массе между атомами и звёздами главной последовательности:
.
С другой стороны, между атомами и звёздами имеется одиннадцать масштабных уровней, девять из которых связаны с размерами объектов промежуточных уровней, а два дополнительных уровня возникают при переходе от размеров ядер атомов к размерам атомов. Вследствие этого коэффициент подобия по размерам между соседними промежуточными уровнями определяется как корень двенадцатой степени из коэффициента подобия по размерам между атомами и планетными системами звёзд главной последовательности:
.
В отношении масс галактики находятся на два уровня выше, чем звёзды, а в отношении размеров – выше на шесть уровней. Это приводит к следующим соотношениям для масс галактик и радиуса орбиты карликовой галактики в Таблице 4:
,
,
,
где – масса звезды главной последовательности минимальной массы, и – масса планеты и радиус её орбиты из Таблицы 2.
Таблица 4. Водородная система для
галактических систем |
|
Масса
нормальной галактики |
Mpg = 8,15∙109 Mc |
Масса
карликовой галактики |
Mgd = 4,43∙106 Mc |
Орбитальная
скорость |
Vgd = 1,3∙103 м/с |
Радиус
орбиты |
Rgd = 6,7∙1023 м |
Орбитальная скорость карликовой галактики оценивается через радиус орбиты и массу галактики из
соотношения, аналогичного (1):
.
Из Таблицы 4 видно, что Мпк, что значительно больше обычных расстояний между галактиками. Одновременно орбитальная скорость вращения карликовой галактики слишком мала по сравнению с обычными скоростями галактик.
Оценка характерной скорости звёзд в нормальной галактике минимальной массы делается с помощью формулы вида (2) при :
,
где среднеобъёмный радиус этой галактики определяется путём умножения радиуса звезды главной последовательности минимальной массы радиусов Солнца на шестую степень дискретного коэффициента подобия по размерам : м = 520 пк. Отсюда характерная скорость звёзд в галактике км/с. В полученной в Таблице 4 водородной системе отношение орбитальной скорости карликовой галактики к характерной скорости звёзд в нормальной галактике приблизительно равно постоянной тонкой структуры, так же, как это имеет место в атоме водорода и в планетных системах.
В
реальности системы, содержащие нормальную и карликовую галактики, находятся
ближе друг к другу и быстрее вращаются друг возле друга. Одно из объяснений
этой ситуации заключается в том, что галактики не принадлежат к основному
уровню материи. В нейтронной звезде содержится порядка нуклонов,
и столько же частиц предполагается в протоне. Между тем в нормальной галактике
минимальной массы, обычно это галактика спирального типа, число звёзд не
превышает величины . Это число намного меньше
количества нуклонов в звезде. С точки зрения подобия галактики содержат столько
же звёзд, сколько атомов находится в микроскопических пылинках. В отличие от
обычных твёрдых пылинок, концентрация звёзд в галактиках такова, что они
подобны сильно разрежённым газовым облакам, лишь в самом центре которых имеется
твёрдое вещество. [4] Если в атоме водорода в
основном состоянии орбитальный момент электрона равен , а
квантовый спин протона имеет значение ,
то орбитальный момент карликовой галактики может быть значительно меньше, чем
спин нормальной галактики. Это приводит к увеличению скорости движения
карликовой галактики и к меньшему радиусу её орбитального вращения вокруг
нормальной галактики. Вероятно потеря орбитального момента импульса карликовыми
галактиками связана с самой эволюцией галактик и их образованием из больших
водородных облаков, в которых момент импульса теряется из-за трения между
соседними облаками.
Глобальная структура знания в области систем,
наук о системах и учёных в этой области |
|
Категории |
Категория:Динамические системы • Категория:Концептуальные системы • Категория:Науки о системах • Категория:Системология •
Категория:Системы • Категория:Социальные
системы • Категория:Теория систем • Категория:Физические системы • Категория:Учёные
в области науки о системах |
Системы |
Автоматизированная система • Биологическая
система • Водородная система •
Глобальная система позиционирования • Динамическая система • Закрытая система • Интеллектуальная
система • Информационная система • Концептуальная система •
Культурная система • Метасистема •
Метрическая система • Многоагентная
система • Нелинейная система • Нервная система • Операционная
система • Открытая система •
Политическая система • Программная система • Самообучающаяся
система • Саморегулирующаяся система • Сенсорная система • Система • Система измерений •
Система органов человека • Система управления • Сложная
система • Сложная адаптивная система • Солнечная система •
Социальная система • Термодинамическая система • Физическая
система • Формальная система • Экономическая система •
Экологическая система • Экспертная система • Юридическая систeма |
Области исследований |
Бесконечная вложенность
материи • Законы философии •
Кибернетика • Логистика • Науки о
системах • Синкретика •
Системная биология • Системная динамика • Системная экология •
Системотехника • Тектология • Теория
бифуркаций • Теория динамических систем • Теория катастроф • Теория систем • Теория сложных
систем • Теория социотехнических систем • Теория управления •
Теория хаоса • Термодинамика • Философия
носителей • Холизм |
Учёные в области теории систем |
Рассел Акофф • Владимир Арнольд • Бела Банати • Грегори Бейтсон • Ричард Беллман • Карл Людвиг фон Берталанфи • Энтони Стаффорд Бир • Мюррей Бовен • Александр Богданов • Кеннет Булдинг • Кевин Варвик • Франциско Варела • Джон Варфилд • Антоний Вилден • Норберт Винер • Джордж Данциг • Джордж Клир • Эдвард Нортон Лоренц • Никлас Луман • Гумберто Матурана • Маргарет Мид • Михайло Месарович • Донелла Мидоуз • Джеймс Грир Миллер • Джон фон Нейман • Говард Одум • Толкотт Парсонс •
Гелий Поваров • Илья Пригожин • Анатолий Рапопорт • Рене Том • Сергей Федосин •
Джей
Форрестер • Хейнц
фон Фёрстер • Дебора Хаммонд • Питер Чекленд •
Уэст Чёрчмен • Клод Шеннон •
Уильям Эшби |
Источник:
http://sergf.ru/vs.htm