Микола Будаєв
Всі безмежне різноманіття явищ природи зведено в сучасній фізиці до чотирьох фундаментальних взаємодій. Першим був відкритий закон всесвітнього тяжіння, потім - електромагнітні, і нарешті - так звані сильні (ядерні) і слабкі взаємодії. Питання про їх взаємозв'язок і можливе єдності намагалися вирішити багато вчених, у тому числі А. Ейнштейн, який присвятив цьому близько 40 років життя. Був створений ряд теорій, кожна з яких має своїх прихильників і супротивників, але спільного рішення, як відомо, до цих пір не знайдено.
Оскільки основою матеріального світу служать атоми, а до їх складу входять носії елементарних електричних зарядів - протони і електрони - природно припустити, що і в основі чотирьох фундаментальних сил лежить їх взаємодія. Спробуємо це довести на простому прикладі - висловивши гравітаційне тяжіння двох атомів водню через взаємодію входять до них двох пар названих частинок.
За існуючими уявленнями сумарне взаємодія в подібній системі зарядів з урахуванням їх руху дорівнюватиме нулю. Схоже, до великої загадки природи потрібно принципово новий підхід, пов'язаний з критичним аналізом всього обсягу наукових уявлень і, перш за все - сучасної теорії електромагнетизму.
Зокрема, згідно з цією теорією, для двох однойменних елементарних зарядів е1 і е2 розташованих на відстані R і рухомих перпендикулярно R в одному напрямку і з однаковою швидкістю V <<C (C - швидкість світла), сила їх взаємодії дорівнює:
| (1) |
(Див. Капіца П. Л. Експеримент, теорія, практика. М.: «Наука», 1981, с. 80 ... 81).
У даному випадку результуюча сила є різниця електростатичного (кулонівської) взаємодії і сили Лоренца, що виникає при русі одного із зарядів у полі іншого.
Проте критичний аналіз вираження (1) змушує засумніватися в його справедливості, тут сила взаємодії зарядів залежить від вибору системи координат або точки відліку для швидкості V, що фізично безглуздо. Викликає сумніви і теорія в цілому - адже відповідно до неї сила Лоренца з'являється тільки при русі зарядів в магнітному полі, а в нашому випадку вони не рухаються ні один щодо одного, ні щодо своїх магнітних полів. Нарешті, непереконливо і те, що уявлення теорії про магнітне поле заряду, що рухається і прямолінійно і криволінійно, однакові. Причина перерахованих труднощів, на наш погляд, полягає в тому, що існуюча теорія припускає взаємодію тільки між електронами, а протони залишаються без уваги.
Автором даної статті запропонована нова теорія взаємодії електричних зарядів, позбавлена зазначених недоліків і охоплює шляхом логічної дедукції, на базі класичних уявлень, максимум досвідчених фактів з використанням мінімальної кількості постулатів. Зокрема, для описаного вище випадку виведена формула, альтернативна виразом (1):
| (2) |
де V12 - відносна швидкість руху зарядів. Тут на відміну від (1) електростатична і електродинамічну складові мають однаковий знак, а швидкість набуває конкретного значення, бо є відносною. Таким чином, за формулою (2) при взаємодії двох зарядів, що рухаються паралельно і з однаковою швидкістю, динамічна складова дорівнює нулю. Виникає вона лише при взаємному переміщенні зарядів, причому її напрям завжди збігається з напрямком статичної складової. У кінцевому рахунку пропонована теорія і перш за все випливає з неї закономірність (2) дозволяють висловити всі чотири фундаментальні сили тільки через взаємодії протонів і електронів, пояснивши таким чином все різноманіття явищ природи.
Проілюструємо цю можливість на згаданому прикладі гравітаційного тяжіння двох атомів водню, знайшовши за формулою (2) сумарну силу взаємодії входять до них електричних зарядів у всіх можливих комбінаціях (p1 - p2, e1 - p2, p1 - e2 і e1 - e2). Але перш введемо для наочності поняття умовних кругових орбіт електронів на атомних орбіталях. Площини цих орбіт можуть мати довільну орієнтацію. Очевидно, що результуюча сила взаємодії двох атомів буде відмінна від нуля, тільки тоді, коли ці площини у них паралельні і напрямки руху по орбітах однакові. У цьому випадку електрони покояться один щодо одного, а шукана сила є сума динамічних складових їх взаємодії з протонами. Знаючи радіус електронної орбіти в атомі водню (r = 0,529 · 10-8см) та швидкість руху електрона по ній (V = 2,18 · 108см / с), знайдемо число n його умовних кругових звернень навколо протона в одиницю часу t = 1 с :
| (3) |
Тепер, використовуючи методи статистичної фізики (з урахуванням рівноймовірної орієнтації площин умовних орбіт) і підставивши у формулу (2) величини зарядів протона і електрона (як відомо, вони однакові і рівні е = 4,8 · 10-10 од. СГСЕ), можна підрахувати силу результуючого взаємодії двох атомів водню в одиницю часу t:
| (4) |
(Оскільки t = 1 с, цю величину можна не враховувати, якщо числа π надати розмірність радіан в секунду).
І нарешті головне: знайдене значення повністю збігається з величиною тієї ж сили за законом Ньютона:
| (5) |
де G - гравітаційна постійна, mx - маса атома водню.
Цей факт змушує переглянути і існуючі уявлення про будову атомів з числом електронів два і більше. За новою теорії вони складаються не з протонно-нейтронного ядра і електронних оболонок навколо нього, а з відповідної кількості однакових, максимально щільно упакованих сфер - атомів водню, де всі електрони рухаються синхронно, кожен навколо свого протона, зберігаючи орієнтацію щодо останнього, а площини їх орбіт паралельні. Така модель дозволяє висловити силу гравітаційного тяжіння двох будь-яких атомів знову-таки тільки через взаємодію електричних зарядів, що входять до їх складу:
| (6) |
де A1 і A2 - масові числа атомів.
Користуючись відомими поняттями (число Авогадро і т.д.), аналогічно можна висловити гравітаційна взаємодія будь-яких мас речовини.
Отримані результати досить переконливо і послідовно розкривають єдину природу всіх чотирьох фундаментальних сил. Внутріатомні сили, що зв'язують елементарні «водневі одиниці» у складний атом, зводяться до взаємодії знаходяться в ньому зарядів при синхронному русі всіх електронів. Гравітація пояснюється взаємодією зарядів у різних тіл, при хаотичному відносному русі їх електронів. Так звані електромагнітні взаємодії описуються формулою (2) та іншими закономірностями нової теорії. При цьому рух електричних зарядів розглядається в одних випадках на рівні мікросвіту, а в інших - макросвіту.
З оцінок нової теорії випливає, що внутріатомні сили більше гравітаційних на 32 порядку, а сили взаємодії окремих електронів або протонів - на 36 порядків. Відмінність цих значень від прийнятих пояснюється тим, що «традиційні» фундаментальні сили - всього лише плід суб'єктивних уявлень, що випливають із спроб пояснити стійкість атома на основі моделі Резерфорда - Бора.
Пропонована модель складного атома і нові розрахункові дані, повністю відповідаючи експериментальним фактам, вносять корінні зміни в картину матеріального світу. Вони дозволяють зв'язати воєдино фізичні теорії та закони, які в даний час являють собою безліч розрізнених фрагментів, погано узгоджуються один з одним. Зокрема, прояснюються фізичні основи таких явищ, як:
стійкість нейтрона в складі атома і його розпад у вільному стані (якісно це пояснюється тим, що протон в складі вільного нейтрона починає обертатися услід за пов'язаним з ним електроном, чому Електродинамічне взаємодія між ними поступово припиняється;
стійкість «магічних ядер»;
квантовий характер мікрооб'єктів (з досить точним визначенням на геометричній основі всіх значень енергетичних рівнів атома і числа що знаходяться на них електронів);
зміщення перигелію Меркурія і викривлення променя світла поблизу гравітаційних мас.
Нарешті, модель дозволяє передбачити й експериментально підтвердити ряд явищ, невідомих в даний час науці. У їх числі - зменшення радіоактивності, а також сили тяжіння при глибокому охолодженні речовини аж до повного зникнення при абсолютному нулі.