Федосин
С.Г. «Физика и философия подобия от преонов до метагалактик». – Пермь, Стиль-МГ, 1999, 544
с. ISBN 5-8131-0012-1.
ВВЕДЕНИЕ
История естествознания тесно
связана с историей философии, в течении веков они взаимно
питали друг друга своими идеями. Отдельные факты и научные открытия обобщались
философией в виде наиболее общих законов, таких например, как закон перехода
количества в качество или закон единства и борьбы противоположностей.
Применение замечательного диалектического по духу принципа относительности
одновременно и к механике и к электромагнитным явлениям буквально преобразило
одностороннее, метафизическое мышление ученых в начале этого века.
Данная работа посвящена
приложению другого философского подхода к познанию мира – методу аналогий или
принципу подобия в применении к таким далеким друг от друга, а потому удобным
для сравнения системам, как атомы и звезды.
Строение Солнечной системы
было изучено задолго до момента открытия атомной структуры, неудивительно
поэтому, что одной из первых моделей атома была планетарная модель. Но
поскольку считалось, что в атомах и молекулах эффективной действующей силой
является электромагнитная, а для звезд такой силой
является гравитационная, то подобию этих систем практически не уделялось
должного внимания.
В то же время, разве это не
является удивительным, что диапазон масс известных ядер от легчайшего водорода
до самого тяжелого элемента под номером 112 составляет 277 атомных единиц
массы, а диапазон масс от самых легких звезд до самых массивных для 99,99 %
всех звезд дает величину, также близкую к 277? Отсюда один шаг для того, чтобы
ядрам атомов каждого химического элемента поставить в соответствие определенные
звезды, используя один и тот же коэффициент подобия по массе. Таким образом оказывается, что Солнечная система по массе подобна
атому кислорода.
Из астрономических
наблюдений следует, что до 70 % всех звезд являются двойными или кратными, то
есть образуют связанные звездные пары, тройки, четверки и т.д. Поскольку
средние расстояния между такими системами звезд большие, то можно считать, что
звездный газ подобен весьма разреженному смешанному молекулярному газу.
Для определения
геометрического коэффициента подобия между атомными и звездными системами используются
три вида отношений:
1. Между характерными удалениями
компонентов звездных пар друг от друга и длинами связей соответствующих
молекул.
2. Между размером Солнечной системы и
размером соответствующего ей атома.
3. Между радиусом Солнца и радиусом ядра
соответствующего ему атома.
Во всех трех случаях
обнаруживается один и тот же порядок величины для геометрического коэффициента
подобия.
Анализ зависимости полной
энергии звезд главной последовательности (звезд ГП) от их массы показывает, что
выполняется обобщенный закон Эйнштейна, связывающий полную энергию звезды Е (без
учета энергии покоя) и ее массу М: 
,
где внутренняя характерная скорость частиц звезды 
порядка 220 км/с.
Для соответствующих атомов и
звезд ГП выполняется условие подобия энергий: отношение энергии покоя ядра
атома к энергии связи электронов равно отношению полной энергии звезды E к
гравитационной энергии связи планет (показано на примере энергий ионизации
атома кислорода и энергий связи между Солнцем и планетами). Перечислим другие
примеры подобия атомов и звезд ГП, подробно описанные в первой и второй частях
книги:
–В Солнечной системе квантуются как
удельные орбитальные моменты импульса планет, так и спиновые моменты;
– Собственное вращение звезд
характеризуется звездной постоянной 
, имеющей тот же
смысл, что и постоянная Планка для атомов;
– Магнитные моменты планет, звезд и даже
галактик расположены вдоль линий, которые получаются с помощью коэффициентов
подобия при пересчете на звездные системы магнитных моментов электрона и
протона;
– Анализ Галактики с точки зрения
состава входящих в нее звезд ГП показывает, что распределение звезд по
количеству относительно их массы приблизительно такое же, как и распределение химических
элементов на Солнце и в туманностях (то есть распространенность в природе
соответствующих атомов и звезд одинакова);
–Применение соотношения
неопределенностей Гейзенберга к звездам дает выражение 
, где ∆E —
изменение полной энергии при образовании звезды из протозвездного облака, ∆t — время, необходимое для рождения звезды, 
— орбитальная постоянная, имеющая смысл орбитального момента
импульса звезды в Галактике. Для образования нейтронных звезд в сверхновых
характерно аналогичное соотношение 
, где ∆E полная энергия сверхновой с учетом энергии
нейтрино, ∆t — время выделения
основного потока энергии, — звездная постоянная.
Новым смыслом наполняются так
называемые планковские единицы, в которых из трех фундаментальных констант
конструируются характерные единицы длины, времени, массы и т.д. Применение
гравитационной постоянной γ, звездной постоянной и звездной скорости позволяет оценить массы, радиусы, внутренние давления и
температуры, энергии и другие параметры звезд ГП. Аналогично параметры любых
объектов от нуклонов до галактик можно оценить, зная лишь их массу, характерную
внутреннюю скорость частиц и характерный спин.
В главе 5 обнаруживается
дискретность коэффициентов подобия между уровнями материи: умножая массы и
характерные размеры каждый раз на одни и те же соответствующие коэффициенты,
можно получать массы и размеры различных объектов от
мельчайших преонов до целой Метагалактики. В результате можно установить
подобие не только между атомными и звездными системами, между нуклонами и
нейтронными звездами, но и например между космическими
пылинками и галактиками, между звездами ГП и галактиками разных масс и т.д.
Часть главы 6 посвящена
космологии. В связи с трудностями теории Большого взрыва и идеи
космологического расширения предложен более корректный сценарий эволюции
Метагалактики, связанный не с расширением, а наоборот — с
сжатием, коллапсом, скучиванием всех наблюдаемых
структур материи от элементарных частиц до галактик под действием
гравитационных сил. При этом наблюдаемое содержание гелия и тяжелых элементов в
звездах объясняется переработкой вещества в первичных галактических
звездах-гигантах массой 10 — 16 солнечных масс, красное смещение далеких
галактик связывается с потерей энергии электромагнитных волн при их
распространении в космологическом пространстве за счет взаимодействия с преонной плазмой, а реликтовое излучение считается
следствием выделения электромагнитной энергии в процессах образования (распада)
нуклонов из преонов. Оценка масс преонов показывает, что элементарные частицы,
включая электроны и нейтрино, также состоят из преонов.
Последняя и наибольшая по
объему часть книги посвящена основополагающим проблемам физики, требующим
философского обобщения. Проанализирована природа пространства, времени и
инерции тел, показано, что специальная теория относительности не противоречит
ни сверхсветовым скоростям, ни концепции эфира. Волны де Бройля объясняются с
помощью внутренних электромагнитных колебаний (пульсаций) во взаимодействующих
частицах с учетом их пересчета от движущихся частиц в неподвижную систему
отсчета наблюдателя с помощью преобразований
Лоренца. Построена модель возникновения
электрического заряда у элементарных частиц благодаря вращению их магнитного
момента, при этом вклад в образование заряда вносят как электрические токи в
частице, создающие магнитный момент, так и собственное вращение частицы.
Предложена модель нейтрона в виде протона, окруженного диамагнитным плазменным
облаком. Для объяснения целостности элементарных частиц вводится понятие о
ядерной гравитации, которая совместно с электромагнитными силами ответственна
за различные свойства атомов и вещества (например, сверхпроводимость).
Сравнение нуклонов и нейтронных звезд показывает их подобие в отношении
траекторий Редже, соотношении средней и центральной плотностей вещества,
магнитных свойств и вращения. В рамках подобия вырожденных звезд и элементарных
частиц пионы сопоставляются с легкими нейтронными звездами, мюоны — с белыми
карликами, а электроны – с вырожденными замагниченными планетами. Однако вблизи
нейтронной звезды вследствие приливных сил неизбежно происходит распад любой
планеты в замагниченное облако наподобие электронного облака в атоме. Эволюция
достаточно массивной звезды с обращающимися вокруг нее планетами
в конце концов может привести к возникновению одной нейтронной звезды и одного
замагниченного облака вокруг нее, что для атомов эквивалентно
электронейтральности вещества, когда на один протон приходится один электрон.
В соответствии с уравнениями
движения заряженных частиц в электромагнитной волне построена модель фотона в
виде пучка частиц с «вмороженным» магнитным полем, стоячими электромагнитными
колебаниями вдоль пучка и вращением частиц вдоль оси.
С точки зрения подобия
активные ядра галактик и квазары объясняются как следствие гравитационного
скучивания вырожденных объектов — белых карликов и нейтронных звезд — в малом
объеме. В результате упорядочивания магнитных моментов этих звезд возникает
осесимметричная конфигурация магнитного поля, приводящая при массированном
падении газа к появлению джетов, коллимированных выбросов и активности ядер
галактик.
Самый большой параграф книги
дает описание различных свойств гравитации. Приводятся лоренц-инвариантные уравнения гравитационного поля для
скалярного и векторного потенциалов и для его гравитационного ускорения и
кручения, выражения для гравитационной силы, плотностей энергии, потока энергии
и импульса поля, тензора гравитационного поля, функции Лагранжа для системы
частиц и гравитационного поля, тензора плотности энергии-импульса
гравитационного поля, релятивистские уравнения движения вещества, законы
сохранения с учетом гравитационного поля. Найдены выражения для вектора
Умова, мощности гравитационного излучения и реактивной силы торможения от
уходящего излучения.
Показано, что роль
специальной и общей теорий относительности сводится к тому, что они
предсказывают изменения поведения наблюдаемых электромагнитных волн (сигналов)
вследствие движения тел или наличия гравитационных и электромагнитных
потенциалов соответственно, описывая тем самым разнообразные явления в
инерциальных системах или в неинерциальных из-за гравитации (электромагнетизма)
системах соответственно. В результате общая теория относительности оказывается
не теорией тяготения, а теорией относительности при наличии массивных
тяготеющих тел.
Как оказывается,
гравитационные силы можно объяснить взаимодействием проникающих потоков гравитонов с веществом тяготеющих друг к другу тел. При этом
можно найти плотность потока энергии гравитонов, сечение взаимодействия их с
веществом и коэффициент поглощения, а также оценить степень нагрева
гравитационно-связанных тел от взаимодействия с гравитонами. Одним из итогов
рассмотренной теории является то, что гравитационное и электромагнитное поля
составляют единое электрогравитационное поле, к которому можно свести все
известные виды взаимодействий, включая сильное и слабое.
Используя общие выражения
для компонент тензоров плотности энергии-импульса вещества, гравитационного и
электромагнитного полей выводится первое начало термодинамики и находится явный
вид энтропии как функции градиентов потенциальной энергии и давления в
веществе. В результате энтропия отражает структуру физической системы с точки
зрения распределения в ней энергии и меру взаимодействия частиц системы.
Разделение энтропии на внутреннюю и внешнюю составляющие позволяет установить
аксиомы термодинамики для стационарных открытых систем, подобные аксиомам для
изолированных систем.
В конце книги рассмотрены
разнообразные виды симметрий и введена новая универсальная симметрия SPФ, оставляющая неизменными физические законы после
преобразований SPФ. Новая симметрия дополняет список известных
универсальных симметрий, таких как СРТ-симметрия и преобразования
подобных систем отсчета друг в друга (например, инерциальных систем отсчета).
Любителям философии
предлагаются три новых закона диалектики, два из которых раскрывают такую философскую
категорию, как организация, а третий описывает возникновение и развитие
противоположностей систем или целого.
Источник: http://sergf.ru/vv1.htm