Структура вакуума и ряд ее приложений

Рыков А.В.

 

Главная страница

 

 

Вакуум имеет структуру из диполей “виртуальных” электронов и позитронов, пи-мезонов p - и p +, протонов и антипротонов. Диполям соответствуют расстояния между зарядами разного знака и предельно возможные деформации их плеч, которые рассчитываются по энергии фотонов “красной границы” известных фотоэффектов. Структура вакуума лежит в основе гравитации, объясняет парадокс волна-частица, явление “черных дыр”, световые эффекты в космосе и может быть использована в физически обоснованном объединении всех взаимодействий.

 

Для нахождения структуры вакуума существуют экспериментальные данные. Имеются ввиду энергетические соотношения при фотоэффектах в вакууме, на ядре и в нуклонах[1]. Известно, что энергия фотоэффекта в вакууме равна . Для фотоэффекта на ядре энергия фотона 140-280 MeV. Отметим, что 140 MeV относится к появлению в результате фотоэффекта беззарядового пи-мезона, а 280 MeV - двух пи-мезонов с противоположными по знаку зарядами. Для фотоэффекта на нуклоне с появлением протона и антипротона энергия фотона равна 3758 MeV. При воздействии на вакуум фотона с частотой “красной границы” и с энергией происходит превращение виртуальных электронов и позитронов в реальные электрон и позитрон, фотона с энергией - в реальные и мезоны, фотона с энергией - в реальные протон и антипротон. Назовем эти три уровня вакуума как фотонный, мезонный и нуклонный. Предположим, что вакуум имеет структуру из указанных виртуальных пар, объединенных в диполи. Их энергия связи составляет часть энергии фотона, которая идет на ее преодоление и равна Dwi= wi-2mic2. Дипольные расстояния определяются из равенства энергии фотона и кулоновской энергии диполя , где индекс i = е,, p , диэлектрическая постоянная вакуума - обратная величина диэлектрической проницаемости, ео - элементарный заряд. Прочность диполя задается предельной его линейной деформации Dri . Она определяется из , где =Dwi / wi - разная для разных видов вакуума. Результаты даны в таблице.

Таблица

i

wi = hn , дж

2mi c2, дж

w i - 2mi c2, дж

r i , м

Dri , м

e

1,649459· 10-13

1.637422· 10-13

1,203700· 10-15

1,398688· 10-15

1,020672· 10-17

p

4,487716· 10-11

4.473438· 10-11

1,427800· 10-13

5,140876· 10-18

1,635613· 10-20

p

6,013007· 10-10

3,010701· 10-10

3,010701· 10-10

3,836815· 10-19

3,836815· 10-19

При аннигиляции электрона и позитрона выделяется энергия 2mec2 . Заряды сохраняются и образуют структуру вакуума в силу закона сохранения заряда: заряды электрона и позитрона не равны в 21 знаке. Возможность этого будет показана ниже. Все виды вакуума удовлетворяют соотношению , где с -скорость света, - постоянная Планка, . Из уравнения определяем электрическую постоянную вакуума .

Получили важнейшие параметры структуры вакуума - размеры соответственно диполей электрон-позитрон, (+)пи-мезон-(-)пи-мезон и протон-антипротон. Выясним отношение структуры к распространению электромагнитных волн. Длина волны для красной границы” фотоэффекта. Обнаруживается, что выражение . Иными словами, для всех трех разновидностей структуры вакуума электрическая константа равна числу 137,036 с точностью до 0,002%. Это свидетельствует о том, что -

Все три вида структуры вакуума равноправны по отношению к явлению распространения электромагнитных волн.

Размеры диполей могут служить квантами длин волн электромагнитного излучения.

Оказывается, что . По аналогии с фотонным вакуумом найдем альфа мезонного вакуума :

и предельную (пороговую) деформацию м.

Осуществим контроль полученных результатов -дж. Расхождение с результатом в таблице только в четвертом знаке, т.е. можно считать, что расчеты проведены корректно. Для нуклонного вакуума , так как энергия связи равна сумме энергий протона и антипротона в свободном состоянии покоя. Отсюда м. Сила упругой деформации фотонного диполя по закону Гука определится из:

[кг/с2](1) , где bе коэффициент пропорциональности. Проверим правильность расчетов. Энергия деформации дж. Совпадает с полной энергией фотоэффекта в фотонном вакууме.

Приложения физики.

Дуализм или парадокс волна-частица.

Экспериментально в начале века установлено, что любая частица в разных условиях ведет себя то как частица, то обладает волновыми свойствами. Классическая физика не могла объяснить эту загадку Природы. В современной физике молчаливо принято, что волновые свойства частиц заложены в них изначально. Действительно, частица, двигающаяся в полной пустоте, не имеет внешних причин для гармоничных колебаний. Де Бройль предложил формулу, удовлетворяющую наблюдаемым данным в дифракционных и интерференционных явлениях , где h - постоянная Планка, mV - импульс частицы. Все было бы хорошо, если бы постоянная Планка хоть как ни будь относилась к самим частицам. Но это совершенно не так. Постоянная Планка определяется структурой и параметрами фотонного вакуума , где видны основные элементы структуры вакуума - заряд, составляющий виртуальный диполь электрон-позитрон, его плечо и предельная деформация диполя, электрическая и магнитная постоянные вакуума. Частица, двигаясь в структуре вакуума, испытывает поперечные колебания с частотой . Таким образом, данная частота или данная длина волны образуется только при движении частицы в структуре вакуума. Так как постоянная Планка полностью определяется параметрами и структурой вакуума, то понятие “фотон” как частицы света согласно формуле не отвечает физическому явлению и представлено колебаниями структуры.

Гравитация, черные дыры.

Известно, что электромагнитные волны распространяются в виде поперечных колебаний структуры вакуума. На долю гравитации или электростатики выпадают только продольные деформации структуры вакуума. Предельной деформации фотонного вакуума должно соответствовать предельно возможное ускорение силы тяжести без разрушения структуры:

м/с2,(2),

где - деформация фотонного вакуума от массы m, - квадратный корень из отношения гравитационной и электрической постоянных фотонного вакуума, , [2]. В случае превышения указанного ускорения силы тяжести происходит “испарение” черной дыры (образование реальных электронов и позитронов на горизонте событий), открытого еще Хокингом на основе геометрии пустоты. Но цифры предельных сил тяжести для черных дыр не должны совпадать, так как здесь имеется ввиду не пустое пространство, а реальная структура вакуума.

Воспользуемся формулой (2) и составим уравнение сил упругости и сил гравитации: . Из уравнения находим неизвестную массу и обнаруживаем, что , где - масса Планка. Неизвестная масса равна 1,8594446? 10-9 кг. Получили еще один пример с участием электрической альфы, свидетельствующий в пользу корректности представления структуры вакуума. Имеем, что - связь гравитационного заряда с массой (см. выше). Так, совершенно независимо, двумя различными способами пришли к одному и тому же результату. Это свидетельствует о соответствии представлений о структуре вакуума и причин гравитации устройству Природы. К постоянной можно применить более общий подход. Известно выражение для гравитационной “бегущей” постоянной . Ее название “бегущей” проистекает из некоторого произвола в выборе , которая может быть, например, массой протона или электрона.

Возьмем отношение гравитационной альфы к электрической . В отношении сократилась постоянная Планка. Преобразование формулы приводит к и соответственно к зависимости удельного заряда массы . Легко заметить, что удельный заряд массы не зависит от (она входит в как квадрат ее величины и сокращается с находящейся в знаменателе в этой формуле) и целиком определяется элементарным зарядом и другими константами , не связанными массой. Получили еще одно подтверждение о связи массы с ее гравитационным электрическим зарядом. Рассчитаем сколько пар электронов и позитронов находится в массе mx : . Отсюда получаем величину заряда, на которую заряд электрона превосходит заряд позитрона Кл. Практически эта величина разности приходится на 21 знак величины заряда электрона. Слабо заряженная структура вакуума является источником электрических сил гравитации. Образующаяся двумя телами поляризация вакуума притягивает эти тела друг к другу.

Световые явления в космосе.

Скорость света в фотонном вакууме зависит от состояния его структуры. Экспериментальная формула зависимости скорости света от относительной деформации: . Например, угол преломления света, проходящего касательно поверхности Солнца будет , что практически подтверждено на опыте. Для предельной деформации, когда , скорость света равна нулю. Этим свойством обладает “масса черной дыры”. Кроме того, будет наблюдаться красное смещение при излучении от источника на тяжелом объекте, известное как “замедление” времени в теории А. Эйнштейна. Красное смещение возникает от перехода луча света из вакуума с низкой скоростью в космическое пространство с обычным значением скорости по формуле , где .

 

Выводы:

    1. Вакуум обладает сложной и хорошо организованной структурой. Выше дано лишь первое приближение в исследовании структуры вакуума.
    2. Только на основе структуры вакуума можно говорить о физике гравитации.
    3. Структура вакуума и ее параметры приводят к таким понятиям в физике как “черные дыры”, “замедление времени”, преломление света в гравитационном поле.
    4. Структура фотонного, мезонного и нуклонного вакуума открывает перспективы в понимании истинного устройства Природы, вещества и, в частности, в объединении всех взаимодействий [2].

 

Литература

  1. Карякин Н.И. и др. Краткий справочник по физике//М., Изд-во “Высшая школа”, 1964 г. 574с.
  2. Рыков А.В. Основы Теории Эфира//М., Изд-во ОИФЗ РАН, 2000 г., 55 с.

(C) Рыков А.В
Россия, г. Москва, Объединенный Институт физики Земли
Российской Академии Наук, тел. 254-24-20.

Прислано 16 ноября 2000.



Сайт создан в системе uCoz